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Bertil Kapff

Individuelles Entscheidungsverhalten im Emissionszertifikatehandel, page I - XVIII

Eine empirische Analyse von CO2-Planspielen

1. Edition 2020, ISBN print: 978-3-8288-4504-6, ISBN online: 978-3-8288-7541-8, https://doi.org/10.5771/9783828875418-I

Tectum, Baden-Baden
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Bertil Kapff Individuelles Entscheidungsverhalten im Emissionszertifikatehandel Bertil Kapff Individuelles Entscheidungsverhalten im Emissionszertifikatehandel Eine empirische Analyse von CO2-Planspielen Tectum Verlag Bertil Kapff Individuelles Entscheidungsverhalten im Emissionszertifikatehandel Eine empirische Analyse von CO2-Planspielen © Tectum – ein Verlag in der Nomos Verlagsgesellschaft, Baden-Baden 2020 eBook 978-3-8288-7541-8 (Dieser Titel ist zugleich als gedrucktes Werk unter der ISBN 978-3-8288-4504-6 im Tectum Verlag erschienen.) Umschlaggestaltung: Tectum Verlag, unter Verwendung des Bildes # 1347600890 von Artic_photo | www. shutterstock.com Alle Rechte vorbehalten Informationen zum Verlagsprogramm finden Sie unter www.tectum-verlag.de Bibliografische Informationen der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Angaben sind im Internet über http://dnb.ddb.de abrufbar. V Inhaltsverzeichnis Tabellenverzeichnis ....................................................................... VII Abbildungsverzeichnis .................................................................... IX Verzeichnis der verwendeten Formeln ........................................... X Abkürzungsverzeichnis ................................................................... XI Vorwort von Dr. Sascha Schweitzer ............................................. XIII Laudatio zum Dr. Tyczka Energie Preis 2018 .............................. XV 1 Problemstellung und Gang der Untersuchung ....................... 1 2 Emissionsrechtehandel als Bestandteil der unternehmerischen Planung .................................................... 5 2.1 Funktionsweise des Emissionsrechtehandels .............................. 5 2.2 Entwicklung einer Emissionshandelsstrategie aus Unternehmenssicht ..................................................................... 6 3 Planspiel Emissionsrechtehandel ........................................... 11 3.1 Bedeutung von Laborexperimenten zum Emissionsrechtehandel ....................................................................................... 11 3.2 Modellaufbau ........................................................................... 12 3.2.1 Grundannahmen des Planspiels 2015 ............................ 12 3.2.2 Aufteilung in Spielvarianten sowie Auktionierungsregeln ........................................................................... 15 3.2.3 Preisentwicklung auf dem Spotmarkt ........................... 17 VI 3.3 Ableitung der zu prüfenden Hypothesen ................................... 18 3.3.1 Emissionsrechtehandel als Anreiz für Emissionsminderungsmaßnahmen ................................................ 19 3.3.2 Untersuchung der Auktionsergebnisse .......................... 26 3.4 Deskriptive Datenanalyse ......................................................... 27 3.4.1 Baseline und Anfangsallokation ................................... 27 3.4.1.1 Emissionsprognose ............................................... 27 3.4.1.2 Erstausstattung in der Planspielvariante A ............ 28 3.4.1.3 Erstausstattung in der Planspielvariante B ............ 29 3.4.2 Entwicklung der Zertifikatepreise ................................. 30 3.4.2.1 Planspielvariante A ............................................... 30 3.4.2.2 Planspielvariante B ............................................... 31 3.4.3 Emissionsminderungsmaßnahmen ................................ 32 3.4.3.1 Verfügbare Handlungsalternativen ........................ 32 3.4.3.2 Planspielvariante A ............................................... 34 3.4.3.3 Planspielvariante B und Vergleich der Varianten .. 46 3.4.4 Analyse der Auktionsergebnisse ................................... 54 4 Zusammenfassung und Ausblick ........................................... 59 Literaturverzeichnis ....................................................................... 63 Anhang ............................................................................................ 71 1 Zugrundeliegende Datensätze ................................................... 71 2 Herleitung der Formel zur Berechnung des Indikatorpreises .... 76 3 Relative Über- und Unterdeckungen je Spielertyp .................... 77 4 Gesamtwirtschaftliches Optimum ............................................. 78 5 Emissionscharakteristiken ........................................................ 78 6 Kursverläufe der Zertifikatepreise ............................................ 79 7 Über- und Unterdeckungen je Spielertyp .................................. 85 8 Über- und Unterdeckungen je Teilnehmer ................................ 86 VII TABELLENVERZEICHNIS Tabelle 1: Variante A: Anfangsallokationen je Spielertyp ............................................... 28 Tabelle 2: Variante A: Absolute Unterdeckung in den einzelnen Perioden ..................... 29 Tabelle 3: Variante B: Anfangsallokationen je Spielertyp ............................................... 29 Tabelle 4: Variante B: Absolute Unterdeckung in den einzelnen Perioden ..................... 30 Tabelle 5: Variante A: Preisentwicklung je Periode des Planspiels in EUR/t CO2 ............. 31 Tabelle 6: Variante B: Preisentwicklung je Periode des Planspiels in EUR/t CO2 ............. 32 Tabelle 7: Minderungsmaßnahmen für die Spielertypen A1 und B1 ............................... 33 Tabelle 8: Minderungsmaßnahmen für die Spielertypen A2 und B2 ............................... 34 Tabelle 9: Spielertyp A1: Kumulierte Über- und Unterdeckungen in Abhängigkeit der realisierten Minderungsmaßnahmen ............................................................. 35 Tabelle 10: Spielertyps A1: Realisierte Minderungsmaßnahmen je Periode ..................... 36 Tabelle 11: Spielertyps A1: Realisierte Minderungsmaßnahmen je Teilnehmer ............... 38 Tabelle 12: Spielertyps A1: Kumulierte Über- / Unterdeckung je Teilnehmer .................. 40 Tabelle 13: Spielertyp A2: Kumulierte Über- und Unterdeckungen in Abhängigkeit der realisierten Minderungsmaßnahmen ............................................................. 42 Tabelle 14: Spielertyps A2: Realisierte Minderungsmaßnahmen je Periode ..................... 42 Tabelle 15: Spielertyps A2: Realisierte Minderungsmaßnahmen je Teilnehmer ............... 44 Tabelle 16: Spielertyps A2: Kumulierte Über- / Unterdeckung je Teilnehmer .................. 46 Tabelle 17: Spielertyp B1: Nicht-Kumulierte Über- und Unterdeckungen in Abhängigkeit der realisierten Minderungsmaßnahmen ....................................................... 47 Tabelle 18: Spielertyps B1: Realisierte Minderungsmaßnahmen je Periode ..................... 48 Tabelle 19: Spielertyps B1: Realisierte Minderungsmaßnahmen je Teilnehmer ............... 49 Tabelle 20: Spielertyps B1: Nicht-kumulierte Über- / Unterdeckung je Teilnehmer ......... 49 Tabelle 21: Spielertyp B2: Nicht-Kumulierte Über- und Unterdeckungen in Abhängigkeit der realisierten Minderungsmaßnahmen ....................................................... 50 Tabelle 22: Spielertyps B2: Realisierte Minderungsmaßnahmen je Periode ..................... 51 Tabelle 23: Spielertyps B2: Nicht-kumulierte Über- / Unterdeckung je Teilnehmer ......... 51 Tabelle 24: Spielertyps B2: Realisierte Minderungsmaßnahmen je Teilnehmer ............... 53 Tabelle 25: Variante B: Realisierte Auktionspreise und entsprechende Spotmarktkurse jeweils in EUR/t CO2 ....................................................................................... 54 Tabelle 26: Variante B: Verteilung der im Rahmen der Auktionen abgegebenen Gebote jeweils in EUR/t CO2 ....................................................................................... 56 Tabelle 27: Beschreibung der Variablen des Datensatzes Teilnehmer.CSV ....................... 71 Tabelle 28: Beschreibung der Variablen des Datensatzes Maßnahmen.CSV ..................... 72 Tabelle 29: Beschreibung der Variablen des Datensatzes Orderbuch.CSV ........................ 74 Tabelle 30: Beschreibung der Variablen des Datensatzes „Buchungen.CSV“ .................... 75 Tabelle 31: Variante A: relative Über- und Unterdeckungen ............................................ 77 Tabelle 32: Variante B: relative Über- und Unterdeckungen ............................................ 77 Tabelle 33: Spielertyp A1: Nicht-kumulierte Über- und Unterdeckungen in Abhängigkeit der realisierten Minderungsmaßnahmen ....................................................... 85 VIII Tabelle 34: Spielertyp A2: Nicht-kumulierte Über- und Unterdeckungen in Abhängigkeit der realisierten Minderungsmaßnahmen ....................................................... 85 Tabelle 35: Spielertyp B1: Kumulierte Über- und Unterdeckungen in Abhängigkeit der realisierten Minderungsmaßnahmen ............................................................. 85 Tabelle 36: Spielertyp B2: Kumulierte Über- und Unterdeckungen in Abhängigkeit der realisierten Minderungsmaßnahmen ............................................................. 85 Tabelle 37: Spielertyp A1: Nicht-kumulierte Über- und Unterdeckungen je Teilnehmer ... 86 Tabelle 38: Spielertyp A2: Nicht-kumulierte Über- und Unterdeckungen je Teilnehmer ... 86 Tabelle 39: Spielertyp B1: Kumulierte Über- und Unterdeckungen je Teilnehmer ............ 87 Tabelle 40: Spielertyp B2: Kumulierte Über- und Unterdeckungen je Teilnehmer ............ 87 IX ABBILDUNGSVERZEICHNIS Abbildung 1: Schritte bei der Bildung der Emissionshandelsstrategie (eigene Darstellung der in Betz et al. (2005, S. 190-267) beschriebenen Vorgehensweise) 8 Abbildung 2: Variante A: Zertifikatepreisentwicklung 2015 79 Abbildung 3: Variante A: Zertifikatepreisentwicklung 2016 79 Abbildung 4: Variante A: Zertifikatepreisentwicklung 2017 80 Abbildung 5: Variante A: Zertifikatepreisentwicklung 2018 80 Abbildung 6: Variante A: Zertifikatepreisentwicklung 2019 81 Abbildung 7: Variante A: Zertifikatepreisentwicklung 2020 81 Abbildung 8: Variante B: Zertifikatepreisentwicklung 2015 82 Abbildung 9: Variante B: Zertifikatepreisentwicklung 2016 82 Abbildung 10: Variante B: Zertifikatepreisentwicklung 2017 83 Abbildung 11: Variante B: Zertifikatepreisentwicklung 2018 83 Abbildung 12: Variante B: Zertifikatepreisentwicklung 2019 84 Abbildung 13: Variante B: Zertifikatepreisentwicklung 2020 84 X VERZEICHNIS DER VERWENDETEN FORMELN Formel 1: Formel zur Berechnung des Indikatorpreises .................................................. 76 Formel 2: Emissionscharakteristik für die Spielertypen A1 und B1 ................................. 78 Formel 3: Emissionscharakteristik für die Spielertypen A2 und B2 ................................. 78 XI ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS ABl. EU Amtsblatt der Europäischen Union Abs. Absatz BGBl. Bundesgesetzblatt °C Grad Celcius (Maßeinheit der Temperatur) CO2 Kohlenstoffdioxid CSV Comma-separated values (Dateiformat) DEHSt Deutsche Emissionshandelsstelle EEA Europäische Umweltagentur (engl. European Environment Agency (EEA)) engl. englisch EU Europäische Union EU ETS Europäisches CO2-Emissionshandelssystem (engl. European Union Emissions Trading Scheme) EUR Euro (Währungseinheit) f. folgende Hrsg. Herausgeber IPCC Zwischenstaatlicher Ausschuss für Klimaänderungen der Vereinten Nationen (Intergovernmental Panel on Climate Change) Jg. Jahrgang ME Mengeneinheit Nr. Nummer R Programmiersprache S. Seite t Tonne (Gewichtseinheit) = 1 Megagramm TEHG Gesetz über den Handel mit Berechtigungen zur Emission von Treibhausgasen (Treibhausgas-Emissionshandelsgesetz - TEHG) XII UNFCCC Klimarahmenkonvention (United Nations Framework Convention on Climate Change) USA Vereinigte Staaten von Amerika XIII Vorwort Herr Kapff beschäftigt sich in seiner Arbeit mit der Analyse von Daten des Planspiels Emissionshandel, welches im Rahmen der gleichnamigen Lehrveranstaltung jährlich an der Universität Koblenz- Landau durchgeführt wird. Herr Kapff nahm im Jahr 2014 am Planspiel teil. Die von Herrn Kapff untersuchten Daten stammen jedoch aus dem Jahr 2015. Die Gestaltung des Planspiels hatte sich in diesem Jahr grundsätzlich von der Gestaltung des vorherigen Jahres unterschieden, so dass sich Herr Kapff in eine neue Fragestellung einarbeiten musste. Im Rahmen einer umfangreichen, deskriptiven Analyse untersucht Herr Kapff das individuelle Entscheidungsverhalten von Teilnehmern im Planspiel. In der Einleitung in Kapitel 1 motiviert Herr Kapff seine Forschungsfrage. Im darauffolgenden Kapitel 2 gibt er eine Einführung in den Emissionsrechtehandel und dessen Rolle in der unternehmerischen Planung. In Kapitel 3 stellt Herr Kapff die Fragestellung und die Hauptergebnisse seiner Arbeit ausführlich dar. In Kapitel 3.1 und 3.2 stellt er zunächst das Planspiel in Bezug auf dessen Bedeutung, Annahmen und Bestandteile dar. In Kapitel 3.3 folgt die Formulierung von Thesen, welche in der empirischen Auswertung zu überprüfen sind. Die deskriptive Datenanalyse folgt in Kapitel 3.4. Im Rahmen der umfangreichen Analyse geht Herr Kapff auf die Baseline- Emissionen der im Planspiel modellierten Wirtschaft, auf die Anfangsallokation an Emissionszertifikaten, die Entwicklung der Zertifikatspreise, die Umsetzung von Emissionsminderungsmaßnahmen und die Ergebnisse von in einer der beiden Planspielvarianten durchgeführten Auktionen ein. In Bezug auf die genannten Aspekte vergleicht Herr Kapff jeweils die Ergebnisse der beiden durchgeführten Planspielvarianten (ohne vs. mit Auktionen). Abgeschlossen wird die Arbeit durch eine Zusammenfassung und einen Ausblick in Kapitel 4. XIV Herr Kapff erbringt in seiner Arbeit einen eigenständigen wissenschaftlichen Beitrag, indem er geeignete Hypothesen formuliert, eine umfangreiche Datenauswertung vornimmt und die Ergebnisse differenziert diskutiert. Im Laufe der Arbeit hat Herr Kapff eine ergebnisorientierte und eigenständige Arbeitsweise gezeigt. Im Rahmen der Arbeit ist er zu neuen Erkenntnissen gelangt, die das Verständnis individuellen Verhaltens im Planspiel bereichern. Ferner ist positiv anzumerken, dass der von Herrn Kapff verfasste Text gut lesbar und mit zahlreichen eigenen Tabellen und Abbildungen veranschaulicht ist. Auch die Argumentation und Präzision der Arbeit überzeugen weitestgehend. 24.05.2020 PD Dr. habil. Sascha Schweitzer Lehrstuhl für Technologie- und Innovationsmanagement Rechts- und Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät Universität Bayreuth XV Laudatio zum Dr. Tyczka Energie Preis 2018 Mein Name ist Harald Klein, ich bin Professor an der Technischen Universität München an der Fakultät für Maschinenwesen und verantwortlich für den Lehrstuhl für Anlagen- und Prozesstechnik. Als Mitglied des Stiftungsrats der Tyczka Energie Stiftung habe ich nun die freudige Aufgabe des Laudators bei der diesjährigen Verleihung des Dr. Tyczka Energiepreises. Wir haben mit Herrn Bertil Kapff einen würdigen Preisträger gefunden. Herr Bertil Kapff besitzt neben dem Deutschen auch einen Schweizer Pass, somit ein Europäer wie aus dem Bilderbuch. Er studierte nach der allgemeinen Hochschulreife im Jahr 2005 zunächst in Montpellier Betriebswirtschaftslehre, der Abschluss mit dem Bachelor of Science erfolgte 2010 an der Westfälischen Wilhelms-Universität in Münster. Daran schloss sich das Masterstudium an, ebenfalls in der Betriebswirtschaftslehre, an der Ludwig-Maximilian-Universität in München. Der Abschluss zum Master of Science erfolgte 2012, danach dann der berufliche Einstieg bei der WTS Steuerberatungsgesellschaft in Düsseldorf. Die betriebswirtschaftliche Ausbildung und ein passender Job dazu war Herrn Kapff allerdings noch nicht genug: an der Universität Koblenz studierte er neben dem Beruf noch im Masterstudiengang Energiemanagement, womit sich der Bogen zu dieser Tagung und dem Dr. Tyczka Energie Preis 2018 spannt. Der Master of Science in Energiemanagement wurde von Herrn Kapff 2017 mit seinen Untersuchungen zum Thema Emissionszertifikatehandel erfolgreich abgeschlossen. Er erhielt die Auszeichnung als Jahrgangsbester, und dem Stiftungsrat der Tyczka Energie Stiftung erschien die Masterarbeit mit dem Thema „Individuelles Entscheidungsverhalten im Rahmen des Emissionszertifikatehandels - Eine empirische Analyse von CO2-Planspielen“ als auszeichnungswürdig, somit hier und jetzt die Verleihung des Dr. Tyczka Energie Preises an Herrn Ber- XVI til Kapff im Rahmen des Energieseminars der Hochschule Zittau/Görlitz. Ich zitiere aus der Zusammenfassung der Masterarbeit von Herrn Bertil Kapff: Im Rahmen des Kyoto-Protokolls hat sich die Europäische Union am 11.12.1997 verpflichtet, ihre jahresdurchschnittlichen Treibhausgasemissionen im Zeitraum 2008 bis 2012 gegenüber dem Stand aus dem Jahr 1990 um 8 % zu senken. Um dieses Ziel möglichst kosteneffizient zu erfüllen, hat der Staatenverbund das CO2- Emissionshandelssystem, das sog. European Union Emissions Trading Scheme konzipiert. Darunter fallen nach Angabe der Deutschen Emissionshandelstelle derzeit ca. 45 % der europäischen Treibhausgasemissionen. Seit Beginn der dritten Handelsphase zum 01.01.2013 sind rund 12,000 stationäre Industrie- und Energieanlagen in das System eingebunden. Zudem fällt seit dem 01.01.2012 auch der Flugverkehr innerhalb der EU darunter. Laborexperimente zum Emissionsrechtehandel ermöglichen unter kontrollierten Bedingungen, Erkenntnisse über das vergleichsweise neuartige Instrument der Umweltpolitik zu gewinnen. Das jährlich an der Universität Koblenz-Landau im Rahmen des weiterbildenden Fernstudienganges Energiemanagement stattfindende „Planspiel Emissionshandel“ dient zudem zu Schulungszwecken. An der im Juni 2015 durchgeführten 10. Auflage des Planspiels nahmen 53 Studenten aktiv teil. Die Simulation umfasste sechs Handelsperioden (im Planspiel die Kalenderjahre 2015 bis 2020). Die Teilnahme erfolgte dezentral über eine eigens eingerichtete Internetseite. Auf dieser Plattform erhielt jeder Kursteilnehmer ein persönliches Benutzerkonto, mit dem dieser sämtliche im Zusammenhang mit der Handelssimulation stehende Aktivitäten ausführen konnte. Jedem Studenten wurde nach der Anmeldung im Online-Portal eine unter den virtuellen Emissionshandel fallende Anlage zugeteilt. Während des Planspiels waren die Teilnehmer dann für das Emissionsmanagement dieses Luftverunreinigers zuständig. Dabei mussten sie für jede in ihren Anlagen pro Handelsperiode anfallende Treibhausgasemission ein handelbares Zertifikat bereithalten, um keine Strafzahlungen leisten zu müssen. Ziel des Planspiels war, dass die Studenten unter Verwendung des Zertifikatehandels die in ihren Anlagen anfallenden Emissionen möglichst kostengünstig durch entsprechende Rechte ausgleichen bzw. überschüssige Zertifikate möglichst gewinnbringend verkaufen sollten. Daneben konnten die Teilnehmer ihre XVII Emissionen auch durch anlagenspezifische Minderungsmaßnahmen senken, für deren Durchführung jedoch Investitions- und Betriebskosten anfielen. Die Studenten konnten dabei sämtliche Aktionen über ihr online abrufbares Benutzerkonto ausführen, wobei die für die jeweiligen Handelsperioden vorgesehenen Zeitfenster von der Spielleitung verbindlich für alle Teilnehmer vorgegeben wurden. Zitat Ende. Anhand von insgesamt sechs aufgestellten Hypothesen konnte Herr Kapff das Verhalten der Planspielteilnehmer auswerten und entsprechende Schlussfolgerung ziehen. So konnte beispielsweise bei der überwiegenden Mehrheit der Probanden festgestellt werden, dass bereits die Ankündigung einer Emissionsverknappung zu nennenswerten Minderungsmaßnahmen führt, und nicht erst das tatsächliche Preissignal. Diese und weitere Erkenntnisse sind vollständig in der wertvollen Masterarbeit von Herrn Kapff dokumentiert. Er hat somit einen wichtigen wissenschaftlichen Beitrag geleistet, der von uns als auszeichnungswürdig für den Dr. Tyczka Energiepreis 2018 bewertet wurde. Herr Kapff kann auch zahlreiche weitere wissenschaftliche Veröffentlichungen nachweisen, er ist seit 2015 u.a. im Kundenbeirat der Vattenfall Europe Sales GmbH und ist beim TÜV-Nord als Dozent tätig. Außerdem engagiert sich Herr Kapff ehrenamtlich im Verein „Bienenhilfe für Umweltschutz e.V.“. Sie sehen, wir haben einen mehr als würdigen Preisträger ausgewählt. Ich bedanke mich für Ihre Aufmerksamkeit und beglückwünsche Herrn Kapff als Preisträger des Dr. Tyczka Energiepreises 2018. 27.11.2018 Prof. Dr.-Ing. Harald Klein Professur Anlagen- und Prozesstechnik Fakultät Maschinenwesen Technische Universität München

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References

Abstract

Fuel emissions in the heating and transport sectors will be covered by a national emissions trading system in Germany from 2021. The European certificate trading system EU ETS will also be further tightened for the fourth trading phase from 2021 to 2030. Under unknown framework conditions and uncertainty regarding the development of certificate prices, the actors involved will have to make a variety of decisions: How many emission rights are to be acquired and when? Are investments in new technologies or fuels worthwhile? This laboratory experiment on emissions trading examined which patterns and strategies can be identified in the individual decision-making behaviour of the actors. The paper was awarded the Dr. Tyczka Energy Prize in 2018.

Zusammenfassung

Brennstoffemissionen in den Bereichen Wärme und Verkehr fallen in Deutschland ab 2021 unter ein nationales Emissionshandelssystem. Auch der europäische Zertifikatehandel EU ETS wird zur vierten Handelsphase von 2021 bis 2030 weiter verschärft. Unter unbekannten Rahmenbedingungen und Untersicherheit hinsichtlich der Entwicklung der Zertifikatepreise müssen die beteiligten Akteure vielfältige Entscheidungen treffen: Wie viele Emissionsrechte sind wann zu erwerben? Lohnen Investitionen in neue Technologien? Im vorliegenden Laborexperiment zum Emissionshandel wurde untersucht, welche Muster und Strategien im individuellen Entscheidungsverhalten der Akteure erkennbar sind. Die Ausarbeitung wurde 2018 mit dem Dr. Tyczka-Energiepreis ausgezeichnet.