Forschungsgebiete

• Energiemärkte und Energiepolitik
• Entscheidungen unter Unsicherheit
• Verhaltensökonomik und Transformation des Energiesystems

Energiemärkte und Energiepolitik

Die langfristige Transformation der Energiewirtschaft zu einem System, das überwiegend auf erneuerbaren Energien basiert, stellt große Herausforderungen an Gesellschaft, Politik und Wissenschaft. Zahlreiche Entscheidungen und Entwicklungen nehmen Einfluss auf die zukünftige Struktur der Energieversorgung. Der Emissionshandel und die verstärkte Einspeisung aus fluktuierenden erneuerbaren Energien führen zu Veränderungen im Kraftwerkseinsatz und der Rahmenbedingungen für Investitionen. Auch die grenzüberschreitenden Energieflüsse und Preise sind von diesen fundamentalen Veränderungen betroffen.

Vor diesem Hintergrund untersuchen wir an der Juniorprofessur für Energiewirtschaft systematisch und modellgestützt die Wechselwirkungen und mögliche zukünftige Entwicklungen in Energiemärkten. Ein besonderer Schwerpunkt wird hierbei auf den europäischen Strommarkt und den Einfluss fluktuierender regenerativer Energien gelegt.

Beispiele für betrachtete Fragestellungen sind:

• Analyse und Modellierung von Politikinstrumenten zur Erreichung einer nachhaltigen Energiewirtschaft wie CO₂-Bepreisung, Kohleausstieg oder Fördermechanismen
• Analysen zur Kopplung von Strommärkten und Modellierung marktbasierter Netzengpassmanagementmethoden wie Zonal Pricing
• Analysen zur Weiterentwicklung von Beschaffungsmechanismen und Märkten für Systemdienstleistungen wie Regelleistungsvorhaltung und -erbringung
• Einzel- und gesamtwirtschaftliche Bewertung von Kosten und Nutzen von erneuerbaren Energien und Flexibilitätsoptionen unter Berücksichtigung technischer Restriktionen

Entscheidungen unter Unsicherheit

Energiesysteme und -märkte sind durch verschiedene Unsicherheiten auf der Angebots- und Nachfrageseite charakterisiert. Beispiele sind die Einspeisung aus fluktuierenden erneuerbaren Energien, wie Wind und Photovoltaik, oder Schwankungen der Stromnachfrage. In beiden Fällen spielen Wetterverhältnisse und weitere Unsicherheitsfaktoren eine Rolle, die sich mittels statistischer bzw. ökonometrischer Verfahren stochastisch beschreiben lassen. Neben diesen kurzfristigen Unsicherheiten bestehen langfristige Unsicherheiten, wie die Nachfrage- oder Technologieentwicklung.

In der Energiewirtschaft können verschiedene Arten von Entscheidungen unterschieden werden. Naheliegend sind Entscheidungen über den Einsatz von Erzeugungsanlagen oder Speichern sowie Investitionsentscheidungen in Anlagen und Infrastruktur. Aber auch Entscheidungen auf der regulatorischen bzw. politischen Ebene sind von Unsicherheit geprägt. Ein Schwerpunkt der Arbeit an der Juniorprofessur liegt daher auf der Analyse und Berücksichtigung von Unsicherheit bei den verschiedenen Entscheidungen im Kontext der Ausgestaltung von Märkten und Politikinstrumenten.

Ausgewählte Themen sind:

• Analysen zur Versorgungssicherheit und Ausgestaltung von Kapazitätsmechanismen in gekoppelten Strommärkten
• Entwicklung eines dynamischen Verfahrens zur Bestimmung von zeitvariablen und konditionalen Regelleistungsbedarfen
• Bewertung von Investitionsentscheidungen unter Unsicherheit
• Stochastische Charakterisierung von extremen Ereignissen bei unvollständigen Informationen (z.B. Wetterereignisse, Dunkelflaute oder technische Serienfehler)

Verhaltensökonomik und Transformation des Energiesystems

Ein Hauptziel der Energieforschung liegt in der Entwicklung von Erklärungsansätzen und Modellen zur Entscheidungsunterstützung. Beispiele sind die Optimierung des Energieeinsatzes in der Produktion, die Beurteilung von Politikinstrumenten oder die Modellierung des Verhaltens von Endverbrauchern. Häufig wird dabei eine normative Perspektive eingenommen – was sind optimale Entscheidungen oder was ist die optimale Ausgestaltung von Politikinstrumenten? Eine rein auf normativen Modellen basierende Analyse liefert jedoch ein unvollständiges Bild, weil bspw. die Effekte von Politikinstrumenten (wie CO₂-Steuer oder Einspeisevergütung für erneuerbare Energien) von den Präferenzen und dem damit verbundenen Entscheidungsverhalten der betroffenen Akteure abhängen.

Dieser Forschungsschwerpunkt beleuchtet daher die deskriptive Perspektive unter Berücksichtigung verhaltensökonomischer Aspekte. Neben einer verbesserten Beschreibung des Entscheidungsverhaltens von dezentralen Akteuren (insb. privaten Haushalten) wird über die entsprechende Berücksichtigung in Energiesystemmodellen ein wesentlicher Beitrag zu einer differenzierteren Analyse von Politikinstrumenten und Marktmechanismen sowie zur Entwicklung hin zu einer nachhaltigen Energiewirtschaft geleistet.

Zentrale Fragen sind:

• Analyse von Investitionsentscheidungen unter Berücksichtigung heterogener Akteure mit abweichenden Zeit- und Risikopräferenzen
• Untersuchung impliziter Diskontraten unter Berücksichtigung von zeitinkonsistenten Präferenzen im Kontext der Adoption von Photovoltaikanlagen in privaten Haushalten
• Analyse der Implikationen des „Solar rebound effects“ bei privaten Haushalten auf das Energiesystem
• Analyse (wahrgenommener) intertemporaler Trade-offs – z.B. kaufe ich heute eine Photovoltaikanlage zu einem höheren Preis und spare Energiekosten oder warte ich, bis der Preis fällt?