In der Präambel (§1) des Energiewirtschaftsgesetzes (EnWG) ist gesetzlich festgelegt, dass Energieversorgungsunternehmen verpflichtet sind, „eine möglichst sichere, preisgünstige und umweltverträgliche leitungsgebundene Versorgung mit Elektrizität und Gas im Interesse der Allgemeinheit“ sicherzustellen.
Dies bedeutet für die Versorgungsunternehmen, dass effiziente Preissysteme entwickelt werden müssen, die einerseits die verursachten Kosten adäquat berücksichtigen und andererseits eine effiziente Kapazitätsplanung mit einschließen. Wie die großen Stromausfälle in New York (14.08.2003) und London (28.08.2003) aber gezeigt haben, stehen die Unternehmen sehr oft vor dem Problem, wie eine solche optimale Preis- und Kapazitätsplanung verwirklicht werden soll.
Die Gründe liegen in den spezifischen Eigenschaften der elektrischen Energie. Strom ist ein Produkt, welches insbesondere einer zyklisch schwankenden Nachfrage unterworfen ist und welches nicht in großen Mengen oder nur unter immens hohen Lagerkosten auf Vorrat produziert und gespeichert werden kann. Dies macht Strom zu einem „Just-in-Time“-Produkt. Er muss in genau dem Moment erzeugt werden, in dem die Verbraucher und Stromabnehmer ihn benötigen. Die Stromversorgungsunternehmen müssen aufgrund dieser Tatsache immer eine solche Kapazität an elektrischer Energie bereitstellen, die in der Lage ist, die Spitzennachfrage nach Strom zu decken. Dementsprechend müssen natürlich auch Schwachlastzeiten in die Kapazitätsplanung mit einbezogen werden.
Nur durch diese Vorgehensweise ist es den Unternehmen möglich, Wirtschaftlichkeit und Planungssicherheit zu erreichen und den Verbrauchern eine sichere Stromversorgung gewährleisten zu können. Jegliche Ineffizienz in der Preis- und Kapazitätsplanung birgt die Gefahr einer Netzüberlastung bzw. eines Netzzusammenbruchs mit erheblichen negativen Konsequenzen sowohl für die Unternehmen selbst (Gewinneinbussen), als auch für die Verbraucher (z.B. Plünderungen etc.).
Der Frage, wie eine solche optimale Preis- und Kapazitätsplanung unter einer zyklisch schwankenden Nachfrage in die Realität umgesetzt werden kann, wird in der Literatur mit dem sog. Peak-Load-Pricing (Spitzenlasttarifierung) nachgegangen. Diese Arbeit befasst sich grundlegend mit dem Konzept des Peak-Load-Pricing. Die Hauptzielsetzung besteht darin, aufzuzeigen, welche Preise unter zyklisch schwankender Nachfrage optimal sind und welche Kapazität unter diesen Voraussetzungen bereitgestellt werden soll.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1.1 Problemrelevanz
1.2 Aufbau der Arbeit
2. Das natürliche Monopol
2.1 Eigenschaften eines Unternehmens im natürlichen Monopol
2.1.1 Subadditivität der Kostenfunktion
2.1.2 Größenersparnisse bzw. Skalenvorteile
2.1.3 Fallender Verlauf der Durchschnittskostenkurve
2.1.4 Verbundvorteile (Economies of Scope)
2.2 Das natürliche Monopol aus gesamtgesellschaftlicher Sicht
2.3 Problemstellung: Ökonomische Effizienz vs. Eigenwirtschaftlichkeit
3. Die Theorie des Peak-Load-Pricing
3.1 Begriffsabgrenzung und Zielsetzung
3.2 Die Grundmodelle der Spitzenlastpreisbildung
3.2.1 Der Ansatz von Marcel Boiteux (1949, 1960)
3.2.1.1 Kostenverläufe für Anlagen flexibler sowie starrer Kapazität
3.2.1.2 Kurz- und langfristige Gleichgewichtslösungen unter konstanter Nachfrage
3.2.1.3 Kurz- und langfristige Gleichgewichtslösungen unter schwankender Nachfrage
3.2.2 Der Ansatz von P. O. Steiner (1957)
3.2.2.1 Grundlegende Modellannahmen
3.2.2.2 Preissetzung bei einer konstanten Nachfrage während der gesamten Periode
3.2.2.3 Preissetzung bei einer Nachfrage in nur einem Periodenabschnitt
3.2.2.4 Preissetzung bei einer unterschiedlichen Nachfrage in beiden Periodenabschnitten
3.2.2.4.1 Der Firm-Peak-Fall
3.2.2.4.2 Der Shifting-Peak-Fall
3.3 Exkurs: optimale Bereitstellung des öffentlichen Gutes
3.4 Kritik an den Grundmodellen zum Peak-Load-Pricing
3.5 Erweiterungen der klassischen Spitzenlastmodelle
3.5.1 Der Ansatz von O. E. Williamson (1966)
3.5.1.1 Konstante Nachfrage während der gesamten Periode
3.5.1.2 Wirksame Nachfrage in nur einem Periodenabschnitt
3.5.1.2.1 Der Firm-Peak-Fall
3.5.1.2.2 Der Shifting-Peak-Fall
3.5.1.3 Die Berücksichtigung ungleich langer Periodenabschnitte
3.5.1.4 Ergebnisse bei Annahme unvollständig teilbarer Anlagen
3.5.1.5 Kritik am Modell von Williamson
3.5.2 Spitzenlastpreisbildung und Rationierung
3.5.3 Spitzenlastpreisbildung unter der Zielsetzung der Gewinnmaximierung
3.5.4 Spitzenlastpreise unter zunehmenden Skalenerträgen (Ramsey-Preisregel)
3.5.5 Spitzenlastpreisbildung bei abhängiger (verbundener) Nachfrage
4. Peak-Load-Pricing in der Praxis
4.1 Die Elektrizitätswirtschaft
4.1.1 Das Tarifsystem der Electricité de France (EdF)
4.1.1.1 Der Tarif Bleu – Option “Tempo”
4.1.1.2 Die Tarifoption “Heures Pleines/Heures Creuses – HP/HC”
4.1.2 Das Tarifsystem der E.ON-Bayern AG
4.1.3 Vergleich des französischen mit dem deutschen Preissystem
4.2 Der Verkehrssektor
4.2.1 Das Road-Pricing-Konzept von Singapur
4.2.2 Das Road-Pricing-Konzept von Trondheim
4.2.3 Das Warnow-Projekt in Rostock
4.3 Die Telekommunikationsbranche
5. Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der theoretischen Fundierung und der praktischen Anwendung des Peak-Load-Pricing (Spitzenlastpreisbildung) als Instrument zur effizienten Preis- und Kapazitätsplanung. Ziel ist es, unter Bedingungen zyklisch schwankender Nachfrage – insbesondere in Sektoren mit nicht speicherbaren Gütern und natürlichen Monopolstrukturen – ein Preissystem aufzuzeigen, das sowohl volkswirtschaftliche Wohlfahrtsziele als auch die Eigenwirtschaftlichkeit der Versorgungsunternehmen in Einklang bringt.
- Theoretische Grundlagen natürlicher Monopole und deren Regulierungsbedarf.
- Detaillierte Analyse klassischer Spitzenlastmodelle (Boiteux, Steiner, Williamson).
- Kritische Diskussion und Erweiterung um Ansätze unter Unsicherheit und Gewinnmaximierung.
- Empirische Untersuchung der praktischen Umsetzung in der Elektrizitätswirtschaft (EdF, E.ON) sowie im Verkehrssektor (Road-Pricing).
Auszug aus dem Buch
3.2.1.1 Kostenverläufe für Anlagen flexibler sowie starrer Kapazität
Um auf kurzfristige und langfristige Gleichgewichtslösungen zu kommen, definiert Boiteux zunächst einmal kurz- und langfristige Gesamtkostenkurven, die mit KGK sowie LGK bezeichnet werden. Für eine beliebige Anlage 1 existiert eine kurzfristige Gesamtkostenkurve KGK1, mit der es möglich ist, den Output xo1 zu minimalen Gesamtkosten im Vergleich zu anderen Anlagen zu erstellen, d.h., dass zur Produktion eben dieser Menge xo1 die Anlage 1 kostenoptimal ist. Analoges gilt für andere Anlagen. Boiteux stellt also fest, dass für jede beliebige Outputmenge x genau eine Anlage vorhanden ist, mit der x zu minimalen Kosten produziert werden kann. Diese optimalen Outputmengen xo1, xo2, ... , xon bestimmen die Normalauslastung bzw. die Normalkapazität der jeweiligen Anlagen. Hierbei muss beachtet werden, dass die Normalkapazität unter Umständen bis zur absoluten Kapazitätsgrenze xm, die hierbei als Maximalkapazität bezeichnet wird, überschritten werden kann. Boiteux geht also zunächst von Anlagen mit einer flexiblen Produktionskapazität aus.
Auf Basis dieser Überlegungen bestimmt Boiteux die langfristige Gesamtkostenkurve, die sich als Umhüllungskurve sämtlicher kurzfristiger Gesamtkostenkurven ergibt. Dies ist deshalb möglich, da von einer vollständigen Teilbarkeit der Anlagen ausgegangen wird, d.h. es ist möglich, jede Outputmenge mit der zu deren Produktion optimalen Anlage herzustellen.
Die jeweiligen kurz- und langfristigen Grenzkostenkurven (KK’ und LK’) können ebenfalls aus den oben gemachten Ausführungen abgeleitet werden: die kurzfristige Grenzkostenkurve einer beliebigen Anlage (KK’) schneidet die langfristige Grenzkostenkurve genau bei derjenigen Outputmenge xo, zu deren Produktion diese Anlage optimal ist, also im Tangentialpunkt der zugehörigen KGK-Kurve mit der LGK-Kurve.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Die Arbeit führt in die Problematik zyklisch schwankender Nachfrage bei nicht lagerfähigen Gütern ein und begründet den Bedarf für Peak-Load-Pricing zur Sicherung von Wirtschaftlichkeit und Versorgungssicherheit.
2. Das natürliche Monopol: Es werden die theoretischen Eigenschaften natürlicher Monopole, wie die Subadditivität der Kostenfunktion und Skalenvorteile, beleuchtet und der Zielkonflikt zwischen ökonomischer Effizienz und Eigenwirtschaftlichkeit aufgezeigt.
3. Die Theorie des Peak-Load-Pricing: Dieses Kapitel erläutert ausführlich die klassischen Grundmodelle von Boiteux, Steiner und Williamson sowie Modellerweiterungen unter Berücksichtigung von Unsicherheit, Rationierung und Gewinnmaximierung.
4. Peak-Load-Pricing in der Praxis: Die Arbeit analysiert die praktische Anwendung von Spitzenlasttarifen in der Elektrizitätswirtschaft (z.B. Tarifoptionen der EdF), im Verkehrssektor (Road-Pricing-Konzepte in Singapur und Trondheim) sowie in der Telekommunikationsbranche.
5. Zusammenfassung und Ausblick: Die Ergebnisse werden kritisch reflektiert, wobei das Potenzial des Peak-Load-Pricing zur Minimierung von Zielkonflikten hervorgehoben und ein Nachholbedarf, insbesondere in Deutschland, konstatiert wird.
Schlüsselwörter
Peak-Load-Pricing, Spitzenlasttarifierung, natürliches Monopol, Skalenvorteile, Grenzkostenpreisregel, gesamtwirtschaftliche Wohlfahrt, Preisdifferenzierung, Elektrizitätswirtschaft, Road-Pricing, Telekommunikationsbranche, Lastmanagement, Kapazitätsplanung, Second-Best-Lösung, Ramsey-Preisregel, Netzauslastung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht das ökonomische Konzept des Peak-Load-Pricing (Spitzenlasttarifierung) zur effizienten Preis- und Kapazitätsplanung in Sektoren, die mit zyklisch schwankender Nachfrage und natürlichen Monopolstrukturen konfrontiert sind.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind die theoretische Modellierung der Spitzenlastpreisbildung, die Abgrenzung zum natürlichen Monopol, die Einbeziehung von Unsicherheitsfaktoren sowie die Übertragung der Modelle in die Praxis der Stromversorgung und des Verkehrswesens.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das primäre Ziel ist es aufzuzeigen, wie durch zeitvariable Tarife ein effizienter Zustand erreicht werden kann, der sowohl die Eigenwirtschaftlichkeit der Versorgungsunternehmen sicherstellt als auch gesamtwirtschaftliche Wohlfahrtsverluste minimiert.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird der mikroökonomische Ansatz der Theorie privater Unternehmung verwendet, ergänzt durch die Analyse von Kosten- und Nachfragefunktionen, mathematische Optimierungsmodelle (Lagrange-Ansätze) und den Vergleich bestehender Tarifsysteme.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Im Hauptteil werden die theoretischen Grundlagen des natürlichen Monopols und die klassischen Modelle des Peak-Load-Pricing nach Boiteux, Steiner und Williamson detailliert hergeleitet, kritisch diskutiert und um Aspekte wie Unsicherheit und Gewinnmaximierung erweitert.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird durch Begriffe wie Spitzenlasttarifierung, natürliche Monopole, Grenzkostenpreisregel, Wohlfahrtsmaximierung, Lastmanagement und Road-Pricing charakterisiert.
Wie unterscheiden sich die Ansätze von Boiteux und Steiner?
Während Boiteux den Schwerpunkt auf die mathematische Unterscheidung von kurz- und langfristigen Gleichgewichten bei flexiblen Anlagen legt, konzentriert sich Steiner auf die explizite Modellierung der Kapazitätsentscheidung bei starren Anlagen und die Interdependenz zwischen Spitzen- und Schwachlastzeit.
Warum ist das "Mondscheintarif"-Beispiel der Deutschen Telekom für die Theorie relevant?
Es verdeutlicht das "Shoulder Peak-Problem", bei dem eine unbedachte Tarifgestaltung (sehr günstiger Nachtarif) dazu führt, dass sich die Spitzenlast verlagert, anstatt das Netz zu entlasten, was die Komplexität der praktischen Umsetzung unterstreicht.
- Quote paper
- Manuel Tschamler (Author), 2003, Zeitvariable Preise unter den Bedingungen einer zyklisch schwankenden Nachfrage – das Peak-Load-Pricing, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/88106
