Energiemodelle zum Klimaschutz in Deutschland: Strukturelle und gesamtwirtschaftliche Auswirkungen aus nationaler Perspektive

353 Pages·1999·11.66 MB·German

by  (auth.)

Energiemodelle zum
Klimaschutz in Deutschland
Umwelt und Ökonomie Band 33
Informationen über die Bände 1-10
sendet Ihnen auf Anfrage gerne der Verlag.
Band 11: Ro1f Jacobs Band 22: Ronald Wendner
Organisation des Umweltschutzes in COz-Reduktionspolitik und Pensionssicherung
Industriebetrieben 1997. ISBN 3-7908-1032-0
1994. ISBN 3-7908-0797-4
Band 23: Jochen Cantner
Band 12: Frank Jöst Die Kostenrechnung als Instrument
KJimaänderungen, Rohstoffirnappheit und der staatlichen Preisregulierung in der
wirtschaftliche Entwicklung Abfallwirtschaft
1994. ISBN 3-7908-0809-1 1997. ISBN 3-7908-1033-9
Band 13: Georg Müller-Fürstenberger Band 24: Gerd R. Nicodemus
Kuppelproduktion Reale Optionswerte in der
1995. ISBN 3-7908-0883-0 UmweItökonomie
1998. ISBN 3-7908-1089-4
Band 14: Andreas Pfnür
Informationsinstrumente und Band 25: Bemd Klauer
-systeme im betrieblichen Umweltschutz NachhaItigkeit und Naturbewertung
1996. ISBN 3-7908-0894-6 1998. ISBN 3-7908-1114-9
Band 26: Bemd Meyer et al.
Band 15: Christian Kölle
Ökonomische Analyse internationaler ModelIierung der Nachhaltigkeitslücke
UmweItkooperationen 1998. ISBN 3-7908-1122-X
1996. ISBN 3-7908-0901-2
Band 27: Prognos AG (Hrsg.)
Nachhaltige Entwicklung
Band 16: Rainer Souren
im Energiesektor?
Theorie betrieblicher Reduktion
1998. ISBN 3-7908-1138-6
1996. ISBN 3-7908-0933-0
Band 28: Bcmd Meyer et al.
Band 17: Fritz Söllner
Marktkonforme UmweItpolitik
Thermodynamik und UmweItökonomie
1999. ISBN 3-7908-1184-X
1996. ISBN 3-7908-0940-3
Band 29: Armin Rudolph
Band 18: Thomas Nestler
AItproduktentsorgung aus betriebs
Umweltschutzinvestitionen im
wirtschaftlicher Sicht
Verarbeitenden Gewerbe
1999. ISBN 3-7908-1200-5
1997. ISBN 3-7908-0962-4
Band 30: Volker Radke
Band 19: Anja Oenning
Nachhaltige Entwicklung
Theorie betrieblicher Kuppelproduktion
1999. ISBN 3-7908-1223-4
1997. ISBN 3-7908-10 12-6
Band 31: Jörg Helbig, Jürgen Volkert
Band 20: Graciela Wiegand Freiwillige Standards im Umweltschutz
Die Schadstollkontrolle von 1999. ISBN 3-7908-1236-6
Lebensmitteln aus ökonomischer Sicht
1997. ISBN 3-7908-1024-X Band 32: Jochen Diekmann et al.
Energie-Effizienz-Indikatoren
Band 21: Karin Holm-Müller 1999. ISBN 3-7908-1243-9
Ökonomische Anreize in der deutschen
Abfallwirtschaftspolitik
1997. ISBN 3-7908-1028-2
Ausführliche Informationen .finden Sie auf unserer Homepage unter
http://www.springer.delcgi-binlsearch_book.pl ? se ries = /997
Forum für Energiemodelle und Energiewirtschaftliche
Systemanalysen in Deutschland (Hrsg.)
zum
Energiemodelle Klima
schutz in Deutschland
Strukturelle und gesamtwirtschaftliche Auswirkungen
aus nationaler Perspektive
Unter Mitarbeit von:
Ulrich Fahl, Egbert Läge, Uwe Remme, Peter Schaumann (Institut für Energie
wirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER), Universität Stuttgart)
Andreas Bockermann, Christian Lutz, Bemd Meyer (Gesellschaft für Wirtschaftliche
Strukturforschung (GWS), Osnabrück)
Hans-Jörg Gerdey, Wolfgang Pfaffenberger (Bremer Energie-Institut (BEI), Bremen)
Heinz Welsch (Institut für Volkswirtschaftslehre, Universität Oldenburg)
Christoph Böhringer, Henrike Kosche!, Tobias F. N. Schmidt (Zentrum für Euro
päische Wirtschaftsforschung (ZEW), Mannheim)
Martin Dreher, Wolf Fichtner, Martin Göbelt, Martin Wietschel, Otto Rentz (Institut
für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion (HP), Universität Karlsruhe)
Armin Kraft, Peter Markewitz, Dag Martinsen (Programmgruppe Systemforschung
und Technologische Entwicklung (STE), Forschungszentrum Jülich)
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH
Reihenherausgeber
Werner A. Müller
Martina Bihn
Herausgeber
Forum für Energiemodelle und
Energiewirtschaftliche Systemanalysen
in Deutschland
Heßbrühlstraße 49 a
D-70565 Stuttgart
E-Mail: [email protected]
Internet: http://www.ier.uni-stuttgart.de/extern/forum
Projekt gefördert vom Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie
Mit 82 Abbildungen
und 97 Tabellen
ISBN 978-3-7908-1244-2
Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme
Energiemodelle zum Klimaschutz in Deutschland: strukturelle und gesamtwirtschaftliche Auswirkungen aus nationa
ler Perspektive / Hrsg.: Forum für Energiemodelle und energiewirtschaftliche Systemanalysen in Deutschland.
(Umwelt und Ökonomie; Bd. 33)
ISBN 978-3-7908-1244-2 ISBN 978-3-642-52448-6 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-642-52448-6
Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des
Nachdrucks. des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder
der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur aus
zugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im
Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutsch
land vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fa%ung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspllichtig. Zu
widerhandlungen unterliegen den Stratbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes.
© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1999
Ursprünglich erschienen bei Physica-Verlag Heidelberg 1999
Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch
ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daß solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Mar
kenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedennann benutzt werden dürften.
Umschlaggestaltung: Erich Kirchner, Heidelberg
SPIN 10743375 88/2202-5 4 3 2 I 0 - Gedruckt auf säurefreiem Papier
Vorwort
Energie- und umweltpolitische Entscheidungen sind eingebettet in ein komple
xes Spannungsfeld von wirtschaftlichen, gesellschaftlichen und politischen In
teressen. Sie sind gekennzeichnet durch teilweise konfliktäre Ziele, eine Viel
zahl von zu berücksichtigenden Einflußgrößen und erfordern die Berücksichti
gung von Zeithorizonten, die eher in Jahrzehnten als in Jahren zu messen sind.
Energiemodelle sollen mittels einer quantitativen Analyse zukünftiger Entwick
lungen und durch das Aufzeigen von Handlungsfolgen energie- und umweltpo
!itische Entscheidungen auf eine fundierte Basis stellen.
Die Fragestellungen, die jeweils im Zentrum des energiepolitischen Inte
resses standen, haben sich in den letzten Jahrzehnten ständig verändert. Waren
es in den siebziger Jahren im Zeichen der Ölpreiskrisen die Probleme der Ver
sorgungssicherheit und die Rolle einzelner alter oder neuer Energieträger zur
Reduktion der Ölabhängigkeit, die die Diskussion beherrschten, trat Ende der
siebziger und Anfang der achtziger Jahre die Frage der weiteren Nutzung der
Kernenergie in den Vordergrund, die dann durch den Unfall in Tschernobyl
noch einmal intensiviert wurde und bis heute wesentlicher Dissenzpunkt der
energiepolitischen Vorstellungen ist. Mit dem sog. Waldsterben wurden Anfang
der achtziger Jahre die umweltseitigen Effekte der Energieversorgung in den
Vordergrund gerückt, die dann später durch die Klimaschutzproblematik abge
löst wurde. Die derzeit vorherrschenden Themen lassen sich u. a. mit den Stich
worten Klimaschutz, Ökosteuern, ökologische Steuerreform, Europäischer Bin
nenmarkt, neuer Ordnungsrahmen für die leitungsgebundene Energiewirtschaft,
Zukunft der heimischen Steinkohle, Kernenergieausstieg, Sicherung des Wirt
schaftsstandortes, LCP und IRP sowie nachhaltige Entwicklung beschreiben.
Die Energiemodellbauer haben versucht, sich diesen veränderten Frage
stellungen anzupassen und den Aussagebereich der Modelle zu erweitern. So
sind die prozeßtechnischen Energiesystemmodelle um Umweltmodule zur Ab
bildung von Emissionsminderungsmaßnahmen ergänzt worden. Erweitert wur
de auch die Abbildung der Energieverwendungsseite durch explizite Modellie
rung der Endbenutzertechnologien und endbenutzerseitige Einsparoptionen bis
hin zur Erfassung der Preisabhängigkeit der Energienachfrage. Was die Ener-
VI VorW0I1
giewirtschaftsmodelle betrifft, stand die Erfassung und die Quantifizierungder
sektoralen und gesamtwirtschaftlichen Effekte von Umwelt- und Klimaschutz
strategien sowie der Wirkungen von Ökosteuerkonzepten im Vordergrund.
Ein weites und schwieriges Feld ist der Bereich der praktischen Nutzung
von Energiemodellen zur Erarbeitung von Entscheidungshilfen für die Energie
wirtschaft oder im Rahmen der Politikberatung. Hier ist aber positiv anzumer
ken, daß Energiemodelle in den vergangenen Jahren zunehmend Eingang in die
Politikberatung gefunden haben. Ein weiterer Fortschritt in diesem Prozeß wäre
erreichbar, wenn es gelänge, bei den Modellen, die für eine Kategorie von ener
gie- und umweltpolitischen Fragestellungen konzipiert sind, die Ergebnisrele
vanz divergierender methodischer Ansätze, unterschiedlicher Detaillierungsgra
de sowie verschiedener theoretischer Fundierungen zumindest qualitativ ange
ben zu können.
Mit dem Forum für Energiemodelle und Energiewit1schaftliche System
analysen in Deutschland wurde eine Einrichtung geschaffen, die es ermöglicht,
anhand relevanter aktueller Fragestellungen die Möglichkeiten von modellge
stützten Analysen zur Fundierung von Entscheidungen aufzuzeigen und durch
die Anwendung von Energiemodellen den Entscheidungsträgern in Politik und
Wirtschaft neue und vertiefte Einsichten zu der jeweiligen Fragestellung zu ver
mitteln. Hiermit ist ein Rahmen gegeben, in dem Entwickler von Energiemodel
len durch problembezogene Vergleiche unterschiedlicher Modellansätze die
Stärken und Schwächen der jeweiligen Modelle diskutieren und Weiterentwick
lungsmöglichkeiten und -notwendigkeiten identifizieren können. Durch die pro
blembezogene Kooperation von Modellerstellern und Modellnutzern bzw. Ent
scheidungsträgern wird auch eine Basis für die sachgerechte Nutzung modell
gestützter Analysen in der Energiepolitik und Energiewirtschaft geschaffen.
Ich habe den Eindruck, daß die Ergebnisse des ersten Modellexperimen
tes des Forums unter dem Titel "Strukturelle und gesamtwirtschaftliche Effekte
des Klimaschutzes: Die nationale Perspektive", die in dem vorliegenden Band
dokumentiert sind, ein Schritt zur Erreichung dieses Zieles sind.
Prof. D1'. A. Voß
Inhaltsverzeichnis
Seite
Executive Summary ............................................................................................. 1
Teil I: Modellvergleich ........................................................................................ 7
1 Einleitung .......................................................................................................... 9
2 Aufbau des Modellexperimentes I .................................................................. 11
2.1 Struktur des Modellexperimentes ............................................................... 11
2.2 Auswahl des Themenschwerpunktes .......................................................... 12
2.3 Rahmenannahmen der harmonisierten Fallstudie ...................................... 14
2.4 Definition der Szenarien ............................................................................. 17
3 Methodische Grundlagen der Modellbildung ................................................. 21
3.1 Energiesystemmodelle ................................................................................ 22
3.1.1 Kurzbeschreibung der Modelle .......................................................... 23
3.1.2 Methodischer Vergleich der Energiesystemmodelle ......................... 26
3.2 Energiewirtschaftsmodelle ......................................................................... 29
3.2.1 Kurzbeschreibung der Modelle .......................................................... 31
3.2.2 Methodischer Vergleich der Energiewirtschaftsmodelle ................... 37
4 Modellergebnisse der Energiesystemmodelle ................................................ 42
4.1 Endenergieverbrauch .................................................................................. 42
4.2 Stromerzeugung .......................................................................................... 46
4.3 Primärenergieverbrauch .............................................................................. 48
4.4 Zusatzkosten der COrMinderung .............................................................. 50
4.5 Ranking der Minderungsmaßnahmen ......................................................... 52
4.6 Ausgewählte Ergebnisse der übrigen Szenarios und Sensitivitäts-
rechnungen .................................................................................................. 54
viii Inhaltsverzeichnis
5 Modellergebnisse der Energiewirtschaftsmodelle .......................................... 57
5.1 Emissionsentwicklung und CO -Steuersatz ................................................ 58
2
5.2 Wirtschaftsentwicklung .............................................................................. 61
5.3 Einkommen und Beschäftigung .................................................................. 63
5.4 AußenhandeL ............................................................................................... 64
5.5 Strukturelle Effekte ..................................................................................... 66
6 Synthese ........................................................................................................... 68
Anhang ................................................................................................................. 77
Teil 11: Ergebnisse der Modellgruppen .......................................................... 83
1 PANTA RHEI ................................................................................................. 85
BERND MEYER, ANDREAS BOCKERMANN, CHRISTI AN LUTZ
1.1 Einleitung ................................................................................................... 85
1.2 Der methodische Ansatz des Modells PA NT A RHEI im Überblick ........ 86
1.2.1 Die Struktur des Modells .................................................................... 86
1.2.2 Die Philosophie des Modells im Vergleich zu anderen Modell-
ansätzen .............................................................................................. 89
1.3 Datentechnische Fundierung und Parametrisierung ................................... 90
1.4 Modellergebnisse der harmonisierten Fallstudie ....................................... 93
1.4.1 Die Entwicklung der Emissionen, des Bruttoinlandsproduktes
und seiner Komponenten ................................................................... 95
1.4.2 Das Verfügbare Einkommen der Privaten Haushalte ....................... 97
1.4.3 Die Beschäftigung und die Arbeitskosten .......................................... 98
1.4.4 Die Preisentwicklung ........................................................................ 101
1.4.5 Strukturelle und sektorale Effekte ................................................... 103
1.4.6 Der Außenhandel ............................................................................. 104
1.5 Zusammenfassung .................................................................................... 106
Anhang ........................................................................................................... 110
Inhaltsverzeichnis IX
2 MIS ................................................................................................................. 118
HANS-JÖRG GERDEY, WOLFGANG PFAFFENBERGER
2.1 Einleitung .................................................................................................. 118
2.2 Methodischer Ansatz ............................................................................... 118
2.3 Datentechnische Fundierung und Parametrisierung ................................. 126
2.4 Modellergebnisse der harmonisierten Fallstudie ..................................... 129
2.5 Zusammenfassung .................................................................................... 131
3 LEAN ............................................................................................................ 132
HEINZ WELSCH
3.1 Einleitung ................................................................................................. 132
3.2 Methodischer Ansatz .............................................................................. 132
3.3 Datentechnische Fundierung und Parametrisierung ............................... 134
3.4 Modellergebnisse der harmonisierten Fallstudie .................................... 135
3.4.1 Wirtschaftsentwicklung ................................................................... 136
3.4.2 Beschäftigung und Lohn ................................................................. 137
3.4.3 Einkommen ...................................................................................... 138
3.4.4 Außenhandel .................................................................................... 140
3.4.5 Strukturelle Effekte .......................................................................... 141
3.5 Zusammenfassung .................................................................................... 143
Anhang ........................................................................................................... 144
4 GEM-E3 ........................................................................................................ 153
TOB lAS F. N. SCHMIDT, HENRIKE KOSCHEL
4.1 Einleitung ................................................................................................. 153
4.2 Methodischer Ansatz ............................................................................... 155
4.2.1 Allgemeines zur Modellstruktur ...................................................... 156
4.2.2 Produzenten ...................................................................................... 157
4.2.3 Konsulnenten ................................................................................... 159
4.2.4 Un1welt ............................................................................................. 160
4.3 Datentechnische Fundierung und Parametrisierung ................................ 161