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Gas power plants in the context of the energy transition in Germany and Austria

assessing future prospects using a mixed integer linear programming approach

Moritz Herrmann

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Wirtschaftswissenschaften

Betreuer*in

Franz Wirl

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DOI

10.25365/thesis.29721

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29154.04639.502353-3

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung der Profitabilität von Gaskraftwerken in Österreich und Deutschland sowohl in der Vergangenheit als auch in zukünftigen Jahren. Durch die Energiewende wächst der Anteil erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung von Jahr zu Jahr. Zusammen mit dem Atomausstieg verändert diese Entwicklung die Energieerzeugungsstruktur grundlegend. Ein größerer Anteil dargebotsabhängiger erneuerbarer Energien wie Wind- oder Sonnenenergie bringt neue Herausforderungen mit sich. Ausgangspunkt der Arbeit ist die Annahme, dass Gaskraftwerke diesen Herausforderungen besser gewachsen sind als andere Energieerzeugungstechniken. Durch einen, relativ zu anderen fossilen Energieträgern, niedrigen CO2 Ausstoß, niedrige Investitionskosten sowie die Möglichkeit schneller Anfahrvorgänge sind Gaskraftwerke eine sehr gute Ergänzung der erneuerbaren Energien. Jedoch lässt das aktuelle wirtschaftliche Umfeld keinen profitablen Betrieb dieser Kraftwerke zu. Als aktuelles Beispiel wird die Entwicklung der Profitabilität des Gas- und Dampfkraftwerkes in Mellach untersucht. Die VERBUND-Austrian Thermal Power GmbH traf im Jahr 2008 die Investitionsentscheidung für dieses Kraftwerk. Nach der Fertigstellung im Jahr 2011 und nur 2 Jahren Betrieb sind die Zukunftsaussichten derart schlecht, dass die Verbund AG öffentlich über eine Schließung nachdenkt. In dieser Arbeit werden die Entwicklungen des wirtschaftlichen Umfelds die zu dieser Situation geführt haben untersucht. Des weiteren wird anhand von Szenarien über die Entwicklung der Kostenfaktoren sowohl als auch der Elektrizitätspreise ein Ausblick auf die zukünftigen Profitabilitätschancen für Gaskraftwerke gegeben. Die Basis der Analyse bildet ein gemischt ganzzahliges Optimierungsmodell, welches einen optimalen Kraftwerkseinsatzplan für das Gaskraftwerk in Mellach errechnet. Die Ergebnisse des Models zeigen deutlich, dass zum Zeitpunkt der Investitionsentscheidung im Jahr 2008 die Profitabilität von Gaskraftwerke auf einem hohen Niveau war. Bis zum Jahr 2012 verschlechterte sich die Situation jedoch zunehmend, so dass viele Gaskraftwerkseigentümer heute einen profitablen Betrieb in Frage stellen. Anhand der erstellten Szenarien wird des weiteren die Entwicklung bis zum Jahr 2019 untersucht. Hier zeigt sich deutlich, dass nur bei einem starken Anstieg der Elektrizitätspreise oder einem stark verringerten Gaspreis

Abstract

(Englisch)

The aim of this thesis is the analysis of the profitability of gas power plants in Germany and Austria. The basis for the analysis is the case study of the Mellach power plant. In 2008 the responsible committees of the Verbund AG and its subsidiary, the VERBUND-Austrian Thermal Power GmbH, have authorized the construction of the Mellach gas power plant. Only two years after it started operation in 2011 the current situation and the economic outlook for the plant are devastating. The company publicly declared that it considers shutting down the plant. The case of Mellach is exemplary for the problems, gas power plant owners are currently facing. In many European countries, governments have set up regulatory frameworks to promote renewable energy. While the instruments vary throughout countries, they all have the same goal: An increase in the share of energy supplied by renewable sources. Gas power plants combine certain features which make them a well suited technology to complement renewable energy sources. Fast start-up times and relatively low CO2 emissions make gas power plants superior to most other conventional energy sources. The basis of the analysis of the profitability is a fundamental profit maximization model for the exemplary power plant in Mellach. The model solves the unit commitment problem for the plant using a mixed integer linear programming approach. Cost factors like gas and CO2 allowances prices, electricity prices as well as technical constraints of the power plant are included in the model as well. With the profit maximization model, the historical development of the profits as well as future prospects of the profitability are calculated. In order to obtain results for future periods, scenarios about gas, CO2 and electricity prices are determined. The thesis gives an overview over fundamental and statistical forecasting procedures for electricity prices. Using an hourly price forward curve model, electricity prices are forecasted until 2019. These forecasts are used to construct scenarios for electricity prices. Together with the scenarios for the cost factors prospects about the profitability of gas power plants are analyzed. The results suggest that the situation for gas power plants was good at the time of the investment decision for the construction of the gas power plant in Mellach. However, profits decrease substantially till the year 2012. The future prospects are pessimistic as well. If input 78 costs and electricity prices take the path, suggested by the most likely scenarios, power plants will not generate revenues large enough to cover all costs. Only a strong increase in electricity prices or a substantial decrease in gas prices could make gas power plantsprofitable in the future.

Autor*innen

Moritz Herrmann

Haupttitel (Englisch)

Gas power plants in the context of the energy transition in Germany and Austria

Hauptuntertitel (Englisch)

assessing future prospects using a mixed integer linear programming approach

Publikationsjahr

2013

Umfangsangabe

V, 79 S. : graph. Darst.

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Franz Wirl

Klassifikationen

31 Mathematik > 31.99 Mathematik: Sonstiges ,

85 Betriebswirtschaft > 85.99 Betriebswirtschaft: Sonstiges

AC Nummer

AC11160101

Utheses ID

26499

Studienkennzahl

UA | 066 | 915 | |

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