Vergleich von Auktionsverfahren im Hinblick auf Anreize zur Marktmachtausübung an Energiebörsen

Gliederung

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

1. Einleitung
1.1 Ausgangslage
1.2 Zielsetzung
1.3 Vorgehensweise

2. Grundlagen des Energiemarktes
2.1 Akteure
2.2 Aufteilung der Produktionskapazitäten
2.3 Eigenschaften des Energiehandels
2.4 Handel von Energie an der EEX
2.4.1 Spotmarkt
2.4.2 Terminmarkt
2.5 Auktionsformate am Energiemarkt

3. Marktmachtmessung
3.1 Definition von Marktmacht
3.2 Methoden zur Messung von Marktmachtpotential
3.2.1 Traditionelle Maße zur Marktmachtpotentialmessung
3.2.2 Moderne Maße zur Marktmachtpotentialmessung
3.3 Messung von Marktmachtausübung
3.4 Abschätzung des Marktmachtpotentials an der EEX

4. Anreize zur Marktmachtausübung bei Auktionsverfahren
4.1 Mögliche Auktionsverfahren am Energiemarkt
4.2 Einheitspreisauktion
4.2.1 Möglichkeit der Marktmachtausübung
4.2.2 Profitabilität von Kapazitätszurückhaltungsstrategien
4.2.3 Bewertung der Einheitspreisauktion
4.3 Gebotspreisauktion
4.3.1 Möglichkeit der Marktmachtausübung
4.3.2 Profitabilität von Kapazitätszurückhaltungsstrategien
4.3.3 Bewertung der Gebotspreisauktion
4.4 Gegenüberstellung der Auktionsformate

5. Schlussfolgerungen

6. Abbildungen

7. Tabellen

1. Einleitung

1.1 Ausgangslage

13 Jahre nach endgültiger Liberalisierung des Energiemarktes in Deutschland durch die Umsetzung der EU Richtlinie 2003/54/EG in nationales Recht sind erhoffte Ergebnisse der Öffnung des Energiemarktes, wie Preissenkungen durch Wettbewerb, nicht eingetreten. Hohe Preise für Energie werden in der gesellschaftlichen Wahrnehmung kritisiert:

„Kritik an hohen Strompreisen: Energieunternehmen machen satte Gewinne“ (WDR, 10.08.2005), „BDI-Chef Thumann kritisiert hohe Strompreise: Jürgen Thumann fordert von den Energiekonzernen ein Bekenntnis zu mehr Wettbewerb.“ (Handelsblatt, 18.10. 2006)

Die Versorgung mit elektrischer Energie stellt ein natürliches Monopol dar und vier große Anbieter verfügen über mehr als 80% der Erzeugungskapazität^[1]. Dabei wird Energieversorgungsunternehmen die Ausübung von Marktmacht im liberalisierten Markt vorgeworfen:

„Womöglich verletzen die Konzerne das europäische Kartellrecht durch Missbrauch von Marktmacht und wettbewerbsfeindliches Handeln.“ (Die Zeit, 08.06.2008)

Neben dem Vorwurf der Marktmachtausübung wird auch der Preisbildungsmechanismus der deutschen Energiebörse EEX kritisiert:

„So bestimmen seit der Liberalisierung die Erzeugungskosten des teuersten Kraftwerkes den Strompreis an der Börse – kombiniert mit Marktmacht erlaube dieser Mechanismus den Kraftwerksbetreibern, ihre Anlagen strategisch ans Netz zu nehmen – und den Preis zu treiben.“ (Die Zeit, 08.06.2008)

Trotz Liberalisierung der Energiemärkte sind Zweifel an der Funktionsweise der Preisbildungsmechanismen auf Energie-Großhandelsmärkten weit verbreitet. Es herrscht somit Aufklärungsbedarf beim Thema Marktmacht und der Bedarf einer genaueren Untersuchung des Preisbildungsmechanismus der Energiebörse EEX. Dabei stellt sich die Frage, ob Akteure Marktmacht ausnutzen um höhere Preise durchzusetzen.

Bei einer Untersuchung des Preisbildungsmechanismus an Energiebörsen stehen die Ergebnisse des Gutachtens „Stromauktionen – Preisbildungsmechanismen in Auktionsverfahren für Stromkundenkontrakte an der EEX“ von Ockenfels (2008) zur Diskussion. Die deutsche Energiebörse EEX spricht in Bezug auf dieses Gutachten im Quartalsbericht Q1/2008 der Einheitspreisauktion „Möglichkeiten (…) Marktmachtausübung zu beschränken“ (EEX (2008), S. 6) zu. Da neben der Einheitspreisauktion die Implementierung weiterer Auktionsformate, wie Gebotspreisauktion^[2] oder Vickrey-Auktion, denkbar sind, bietet sich ein Vergleich verschiedener Auktionsverfahren in Hinblick auf Anreize zur Marktmachtausübung an, welcher den Inhalt dieser Arbeit darstellt.

1.2 Zielsetzung

Um eine fundierte Aussage zu Marktmacht an Energiebörsen zu treffen, ist es zunächst nötig durch Anwendung verschiedener Konzentrationsmaße das Marktmachtpotential des deutschen Energiemarktes abzuschätzen. Ziel der Arbeit ist es weiter, Anreize zur Marktmachtausübung verschiedener Auktionsverfahren an Energiebörsen zu untersuchen. Im Mittelpunkt der Untersuchung stehen dabei der Vergleich und die Beurteilung von Anreizen zur Marktmachtausübung bei Gebotspreisauktion und Einheitspreisauktion. Dabei wird speziell die Möglichkeit von Kapazitätszurückhaltungsstrategien bei Einheitspreisauktion und Gebotspreisauktionen verglichen. Dabei ist das Ziel, die Aussagen von Ockenfels (2008) und EEX (2008), Einheitspreisauktionen seien im Hinblick auf Marktmachtausübung vorteilhaft, kritisch zu beurteilen.

1.3 Vorgehensweise

Zunächst wird der Energiemarkt^[3] vorgestellt und für die Fragestellung der Arbeit relevanten Charakteristika gezeigt. Neben den wichtigen Akteuren und der Aufteilung der Produktionskapazitäten sollen die Besonderheiten des Handels mit Energie dargestellt werden. In diesem Zusammenhang wird die Energiebörse EEX mit ihren Handelsmöglichkeiten vorgestellt und die Auktionsverfahren genannt, die bereits am Energiemarkt implementiert sind. Der Fokus der Untersuchung liegt auf den Spotmarkt der Energiebörse, denn dieser gewinnt zunehmend an Bedeutung^[4] und sein Preis hat eine Referenzwirkung für andere Märkte. Deshalb wird dieser detaillierter vorgestellt.

Anschließend wird das Marktmachtpotential des Energiemarktes abgeschätzt. Dazu werden zunächst traditionelle Konzentrationsmaße, wie der Herfindahl-Hischmann Index (HHI) und das CR(n)-Maß angewendet, sowie deren Aussagekraft kritisch beurteilt. Da sich bei der Anwendung dieser Maße auf den Energiemarkt jedoch Schwächen offenbaren, bieten sich neue, speziell für den Energiemarkt entwickelte Konzentrationsmaße, wie der Pivotal Supplier Index (PSI) und der Residual Supply Index (RSI), an. Die Anwendung dieser Maße auf den Energiemarkt wird erklärt und Ergebnisse von Berechnungen beurteilt.

Nach Abschätzung des Marktmachtpotentials wird die Marktmachtausübung untersucht, indem zunächst die Identifizierung von Marktmachtausübung durch Preis- Kosten-Lücken dargestellt und kritisch beurteilt wird. Den Schwerpunkt der Arbeit bildet der Vergleich verschiedener Auktionsformate in Hinblick auf Anreize zur Marktmachtausübung. Systematisch werden verschiedene Auktionsformate zunächst beschrieben sowie Vorund Nachteile genannt. Vor allem die Möglichkeit von Kapazitätszurückhaltungsstrategien bei verschiedenen Auktionsformaten soll beurteilt werden. Als Werkzeug dient dazu ein selbsterstelltes Excel-Modell, mit dem die Profitabilität von Zurückhaltungsstrategien bestimmt werden kann. In diesem Zusammenhang wird die Frage geklärt, ob sich Kapazitätszurückhaltungsstrategien auch bei Gebotspreisauktionen lohnen.

Abschließend können die Auktionsmechanismen Gebotspreisauktion^[5] und Einheitspreisauktion neben den Kriterium Anreiz zur Marktmachtausübung auch unter Berücksichtigung anderer Kriterien verglichen werden.

Somit kann die Studienarbeit mit einer fundierten Antwort auf Vorwürfe zu Marktmachtausübung und deren Relevanz an Energiebörsen abschließen und darüber hinaus einen möglichen Wechsel des Preisbildungsmechanismus an der EEX in Hinblick auf Marktmachtausübung beurteilen.

2. Grundlagen des Energiemarktes

Um Anreize zur Marktmachtausübung am Energiemarkt untersuchen zu können, wird dieser zunächst vorgestellt, denn beim Handel mit Energie sind technische Nebenbedingungen zu beachten. Zunächst werden wichtige Akteure, eingeteilt in drei Gruppen, sowie die Aufteilung der Produktionskapazitäten am deutschen Energiemarkt vorgestellt. Anschließend werden besondere Eigenschaften des Energiemarktes verdeutlicht. Da in der Studienarbeit Marktmachtausübung an Energiebörsen wie der EEX und dabei der Spotmarkt im Mittelpunkt steht, werden die verschiedenen Handelsmöglichkeiten an der deutschen Energiebörse EEX gezeigt. Abschließend werden verschiedene Auktionsformate genannt, die am Energiemarkt Verwendung finden.

2.1 Akteure

Die Akteure an Energiebörsen können in drei Gruppen eingeteilt werden.

Gruppe I Anbieter mit Erzeugungskapazitäten in Deutschland

Zur ersten Gruppe der Anbieter an Energiebörsen gehören große Energieversorgungsunternehmen wie E.ON, RWE, Vattenfall und EnBW, mit sehr großen Produktionskapazitäten. Aber auch kleine Energieversorger wie Stadtwerke, beispielsweise die Stadtwerke Bremen (swb), besitzen eigene Produktionskapazitäten. Daneben schließen sich Stadtwerke zusammen und bilden sogenannte Stadtwerke- Netzwerke, wie beispielsweise die MVV Energie-Gruppe. Ein weiteres Beispiel für die Zusammenarbeit von kleinen Stadtwerken bietet das GuD^[6] - Kraftwerk der Trianel- Gruppe in Hamm-Uentrop mit 850 MW installierter Leistung, welches insgesamt 28 Stadtwerken als Gesellschafter gehört. Diese Anbieter können die erzeugte Energie an der EEX anbieten.

Gruppe II Anbieter mit Erzeugungskapazitäten außerhalb Deutschlands

Mit Kraftwerkskapazitäten im Ausland und Übertragungskapazitäten an Kupplungsstellen kann Energie an der EEX angeboten werden. So besitzt das norwegische Energieversorgungsunternehmen Statkraft Erzeugungskapazitäten in Norwegen und mit dem Baltic Sea transmission cable darüber hinaus auch Übertragungskapazitä- ten. Somit kann auch die in Norwegen produzierte Energie an der EEX angeboten werden.

Gruppe III Händler

Händler und institutionelle Akteure können durch Handel auf Angebotsund Nachfrageseite und Interaktionen zwischen Termin und Spotmarkt profitabel wirtschaften. Ein Stromhändler kauft und verkauft Energie auf eigene Rechnung und stellt den direkten Vertragspartner sowohl beim Kauf als auch beim Verkauf der Energie dar.

2.2 Aufteilung der Produktionskapazitäten

Die Aufteilung der Produktionskapazitäten in Deutschland verdeutlicht die stark oligopolistische Struktur des Energiemarktes. Schließlich verfügen vier Erzeuger elektrischer Energie in Deutschland über mehr als 80% der installierten Leistung.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 1: Installierte Produktionskapazität wichtiger Akteure in Deutschland

Tabelle 1 stellt die Aufteilung von Produktionskapazitäten der wichtigsten Akteure der Gruppe I auf Basis aktueller Kraftwerksdaten^[7] in Deutschland dar.

2.3 Eigenschaften des Energiehandels

Beim Handel mit Energie sind Besonderheiten zu beachten. Es handelt sich beim System der Energieversorgung um ein komplexes physikalisches Netzwerk, dessen technische Nebenbedingungen nicht vernachlässigt werden können.

Die wichtigste Eigenschaft beim Handel mit elektrischer Energie ist deren Nicht- Speicherbarkeit. In jedem Zeitpunkt müssen Angebot und Nachfrage ausgeglichen sein. Für den Fall einer Abweichung zwischen Angebot und Nachfrage halten Kraftwerksbetreiber Reserven vor, die möglicherweise entstehende Lücken schließen sollen.

Desweiteren sind Kapazitätsbeschränkungen sowohl bei der Erzeugung als auch beim Transport der elektrischen Energie zu beachten. Die Qualität der Handelsware elektrische Energie ist immer gleich und unabhängig von der Herstellungsart. Einer gelieferten Einheit Energie kann in der Regel nicht der Ort der Herstellung zugeordnet werden.

Folgende Beobachtungen charakterisieren den Handel mit elektrischer Energie:

1. Das Angebot im Energiegroßhandel wird maßgeblich durch eine heterogene Struktur der Grenzkosten bestimmt. Diese steigen insbesondere an Kapazitätsgrenzen stark an.

Die heterogene Struktur der Grenzkosten ist darauf zurückzuführen, dass man durch eine diversifizierte Erzeugungsstruktur der Nicht-Speicherbarkeit der Energie am besten gerecht wird. Die Last eines Versorgungsgebietes ist in Grund-, Mittelund Spitzenlast zu unterteilen.

Während Grundlast ständig, also 8760 Stunden im Jahr, bedient werden muss, ist Spitzenlast nur in wenigen Stunden zu versorgen. Zur Versorgung der Grundlast dienen dabei Kraftwerke mit geringen variablen Kosten und hohen Fixkosten, zum Beispiel Kernenergieoder Kohlekraftwerke, damit hohe Auslastungen wirtschaftlich bedient werden können. Kraftwerke mit geringen Fixkosten und hohen variablen Kosten, zum Beispiel Gaskraftwerke, dienen der Versorgung der Mittelund Spitzenlast.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Erzeugungsstruktur elektrischer Energie

Abbildung 1 zeigt eine typische Merit-Order des Energie-Spotmarktes mit einer Zuordnung der Grenzkosten zu den verschiedenen Erzeugungsarten. Deutlich wird an der Abbildung der starke Anstieg der Grenzkosten im Bereich der Kapazitätsgrenze .

2. Der Preis auf Energiemärkten ist hochvolatil und stochastischen Einflüssen ausgesetzt.

Preise an Energiebörsen schwanken innerhalb eines Tages, innerhalb einer Woche und innerhalbe eines Jahres erheblich. Durch die Komplexität des Energiemarktes können sich sowohl Preise von 0 €/MWh oder mehr als 1000 €/MWh ergeben. Sowohl Nachfrage als auch Angebot der Energie sind verschiedenen Einflüssen ausgesetzt. Wetterund Konjunktur haben einen Einfluss auf die Nachfrage und das Angebot kann sich durch Ausfälle, Revisionen oder Veränderungen der Windenergieeinspeisung stark ändern. Insgesamt herrscht eine hohe Volatilität des Preises.

3. Strommärkte besitzen ein erhöhtes Machtpotential durch eine stark oligopolistische Struktur

Die oligopolistische Struktur des Marktes für elektrische Energie wird in Abschnitt 2.2 beschrieben. Die Versorgung mit elektrischer Energie stellt ein natürliches Monopol mit subadditiver Kostenstruktur dar. An Energiebörsen treten allerdings, wie in Abschnitt 2.1 beschrieben, noch weitere Akteure auf.

2.4 Handel von Energie an der EEX

Die European Energy Exchange (EEX) in Leipzig ist mit über 180 Börsenteilnehmern aus 20 Ländern die größte europäische Energiebörse. An der EEX werden Energie, CO2-Zertifikate, Kraftwerks-Kohle, sowie seit Juli 2007 auch Erdgas gehandelt und sie entstand im Jahr 2002 durch die Fusion der EEX mit Sitz in Frankfurt und der Leipzig Power Exchange (LPX). Das gesamte Handelsvolumen der EEX lag in 2006 bei ca. 1000 TWh, dies entspricht dem doppelten Jahresverbrauchs Deutschlands. Man unterscheidet den Spotmarkt für kurzfristigen Handel von dem Terminmarkt für langfristigen Handel.

2.4.1 Spotmarkt

Der Spotmarkt der EEX besteht vor allem aus zwei Handelsmodellen:

1. Intraday Handel: Auf dieser Plattform ist Energiehandel in den deutschen Netzgebieten 75 Minuten vor Lieferbeginn möglich. Allerdings spielt diese erst 2005 implementierte Handelsform mit geringen Volumina eine untergeordnete Rolle.
2. Day-Ahead Markt: Der Day-Ahead-Markt ist in Form einer Einheitspreisauktion organisiert, dabei können Akteure Angebotsoder Nachfragekurven für einzelne Stunden des Folgetages abgegeben. In einer Angebotskurve wird jeder Liefermenge eine Preisforderung zugeordnet. Es werden die Angebotsund Nachfragekurven aller Anbieter aggregiert. Der Einheitspreis wird durch ein Matching, das heißt dem Schnittpunt von aggregierter Angebotsund Nachfragekurve, um 12 Uhr des Tages vor physikalischer Lieferung gebildet. Abbildung 1 zeigt eine typische Merit-Order, wobei den verschiedenen Grenzkosten Kraftwerksarten zugeordnet werden können. Sie zeichnet sich vor allem durch den starken Anstieg im Verlauf der hohen Grenzkosten aus.

Die Relevanz des Spotmarktes nimmt stetig zu. Das Handelsvolumen am EEX Spotmarkt steigt kontinuierlich an und auch die Anzahl der Handelsteilnehmer nimmt zu. Am 24. März 2008 wurde ein neuer Handelsrekord mit einem Handelsvolumen von 502053,9 MWh in einer Stundenauktion erzielt. Dabei besitzt der Preis des Spotmarktes eine Ausstrahlungskraft für den gesamten Energiemarkt, denn sowohl Preise auf Terminmärkten als auch Preise für bilateralen Handel orientieren sich am Spotmarktpreis. Die Untersuchungen konzentrieren sich im Folgenden demnach auf Marktmachtausübung an Spotmärkten.

2.4.2 Terminmarkt

Am Terminmarkt werden strukturierte Produkte gehandelt, bei denen sich Käufer und Verkäufer zur Abnahme bzw. Lieferung einer bestimmten Menge zu einem bestimmten Zeitpunkt und einem festgelegten Preis verpflichten. Dabei können Produkte für bis zu 6 Jahre in die Zukunft gehandelt werden.

2.5 Auktionsformate am Energiemarkt

Die Einheitspreisauktion ist das in Stromauktionen vorherrschende Auktionsformat. In fast allen europäischen Ländern wird dieses Auktionsformat an Spotund Terminmärten elektrischer Energie angewendet. Lediglich in Großbritannien findet die Gebotspreisauktion an der APX UK auch am Day-Ahead Markt Anwendung. Daneben sind Auktionen am Markt für Übertragungskapazitäten, sowie die meisten Regelenergiemärkte derzeit in Form einer Gebotspreisauktion organisiert. Während Spotund Terminmärkte im Wesentlichen zur portfolioorientierten Bedienung der Elektrizitätsnachfrage genutzt werden, dient die Beschaffung von Regelleistung und Regelenergie der jederzeitigen Gewährleistung der Versorgungssicherheit in Elektrizitätsmärkten, indem Angebot und Nachfrage ausgeglichen werden können. Die verschiedenen Auktionsformate werden detailliert in Kapitel 4 erläutert.

3. Marktmachtmessung

Nachdem der Energiemarkt vorgestellt wurde, steht nun das Thema Marktmacht im Mittelpunkt. Zunächst wird der Begriff Marktmacht definiert und auf die zu untersuchende Fragestellung übertragen. Es könnte nun mit einfachen Kenngrößen das Marktmachtpotential am Energiemarkt abgeschätzt und die Marktmachtausübung gemessen werden. Doch so einfach wie es sich diese Aufgabe anhört, ist sie bei weitem nicht. Schon bei der Bestimmung des Marktmachtpotentials mit Hilfe traditioneller Kenngrößen treten Probleme auf und Ergebnisse dieser Untersuchungen müssen kritisch hinterfragt werden. Besser eignen sich spezielle moderne Kenngrößen für Marktmachtpotential an Energiemärkten wie PSI^[8] und RSI^[9]. Diese werden erläutert und Ergebnisse von Untersuchungen vorgestellt und interpretiert.

Um Marktmachtausübung messbar zu machen wird häufig der Lerner-Index angewendet. Ergebnisse von Arbeiten zu diesem Thema werden dabei untersucht und die Anwendung von Preis-Kosten Lücken zur Quantifizierung von Marktmacht an Energiemärkten beurteilt. Ziel von Kapitels 3 ist eine Abschätzung des Marktmachtpotentials am deutschen Energiemarkt und Spotmarkt der Energiebörse EEX.

Der Marktmacht wird ein nicht unerheblicher Anteil am Strompreis zugerechnet. So beziffert London Economics (2007, S. 315) den Anteil des Preisaufschlages an der EEX in den Jahres 2003 – 2005 auf 13,197% - 36,982%. Dieser soll im Wesentlichen auf Marktmacht zurück zuführen sein.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 2: Anteil des Preisaufschlages am Energiepreis EEX

Müsgens (2006) bestimmt ebenfalls Abweichungen von realisierten Preisen an Spotmärkten und Preisschätzern und interpretiert diese Differenz als Marktmachtausübung. Den durch Marktmachtausübung entstehenden Überschuss für Energieversorger beziffert Müsgens (2006, S. 16) weiter auf ca. 300 Millionen Euro.

Abbildung 2 zeigt dabei den zeitlichen Verlauf der Differenz zwischen Preis und Preisschätzer (Comp. Benchmark). Ab 2001 nimmt diese zu. Die Beispiele sollen einen ersten Hinweis auf die Relevanz der Marktmacht geben.

[...]

^[1] Vgl. Abschnitt 2.2

^[2] Pay-as-bid Auction

^[3] In meiner Arbeit verwende ich nicht den Begriff Strommarkt oder Strombörse. Da an Energiebörsen wie der EEX Energie (Wattstunde [Wh]) und nicht Strom (Ampere [A]) gehandelt wird, finde ich den Begriff Strommarkt unpassend.

^[4] Stetige Steigerung des Handelsvolumen: neuer Handelsrekord am 24. März 2008 mit einem Handelsvolumen von 502053,9 MWh

^[5] Pay–as–bid Auction

^[6] Gasund Dampfturbinenkraftwerk

^[7] Kraftwerksdatenbank IAEW

^[8] pivotal supplier index

^[9] residual supplier index