3. Netzmonopole als „Flaschenhals“ für eine erfolgreiche Energiepolitik

Netzwerke bzw. Netze sind komplexe Systeme und die sog. Netzwerk-ökonomie ist eine junge Disziplin der Mikroökonomie, der zunehmend Beachtung geschenkt wird.[32] Die Fachrichtung beschreibt spezielle Märkte und Netzgüter, die sich aufgrund besonderer Eigenschaften von „normalen Standardmärkten“ unterscheiden. Die Konsumentennachfrage hängt auf Netzwerkmärkten nicht mehr allein vom Preis ab. Faktoren wie Kompatibilität und Komplementarität von Gütern, Größe des Netzes, Kosten eines Netzwechsels, Netzwerkexternalitäten oder Skaleneffekte bei der Produktion bekommen eine besondere Bedeutung in der Netzwerkökonomie. Zur Illustration kann der Markt für Telekommunikation genannt werden. Je mehr Individuen einem Telefonnetz beitreten, desto größer wird der Nutzen für alle. Neue Netzteilnehmer generieren einen zusätzlichen Wert, da die Interaktionsmöglichkeit steigt. Wiederum ist ein einzelnes Telefon ohne Netz bzw. ohne Netzteilnehmer belanglos.[33] In der Ökonomie werden dabei die Begriffe Netzwerkeffekt[34] oder Netzexternalität[35] verwendet, wobei positive und negative Effekte zu unterscheiden sind. Von einem externen Effekt oder von einer Externalität ist die Rede, wenn die ökonomischen Aktivitäten eines Wirtschaftssubjektes andere Marktteilnehmer beeinflussen, ohne dass dafür eine (monetäre) Kompensation getätigt wird.[36] Neben imaginären Netzen[37] gibt es selbstredend auch reale Netze wie das deutsche Stromnetz. Dabei handelt es sich um ein leitungs- oder streckengebundenes Netzwerk[38] zur Übertragung des elektrischen Stroms vom Kraftwerk zum Verbraucher über Freileitungen oder Erdkabel bei verschiedenen Spannungen. Der Begriff „Leitungsgebundenheit“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Einrichtung unabdingbar ist, um den Kunden mit Strom zu versorgen.[39] Es ist also kein Substitut verfügbar.

Abbildung 1: Das deutsche Stromnetz

Quelle : BMWi (2012), S. 17.

In Abbildung 1 wird die Struktur des deutschen Stromnetzes vereinfacht abgebildet. Das Übertragungsnetz (220 kV oder 380 kV) mit einer Länge von rd. 35.000 km transportiert den Strom landesweit zu den Verbraucherschwerpunkten. Die Verteilernetze sind unterteilt in Hochspannung (60 kV bis 110 kV, Länge ca. 80.000 km), Mittelspannung (6 kV bis 30 kV, Länge ca. 500.000 km) sowie Niederspannung (230 V oder 400 V, Länge ca. 1.100.000 km).[40] Elektrizität wird dabei am wirtschaftlichsten bei hohen Spannungen über große Entfernungen geleitet.[41] Kraftwerke und andere Anlagen stehen dabei in einem weitverzweigten Überlandnetz in Verbindung und arbeiten in einem Verbund. Der technische Zusammenschluss hat Vorteile, z. B. eine gleichmäßige Verteilung der abgenommenen Leistung und eine höhere Versorgungssicherheit bei Ausfall eines Kraftwerks. Diese Verbund- oder Größenvorteile sind ein Beispiel für eine Netzwerk-externalität und stellen einen positiven externen Effekt dar.[42]

Zunächst soll verdeutlicht werden, weshalb in streckengebundenen Netzen eine Reihe interessanter (ökonomischer) Probleme auftreten und warum sich das Elektrizitätsnetz grundsätzlich anders verhält als Autobahnen, Eisenbahnlinien oder Transportleitungen für den Energieträger Gas. Das Gut Strom bzw. das Netz ist durch eine Reihe physikalischer Gesetze gekennzeichnet. Elektrizität verteilt sich im gesamten Netz nach den Kirchhoffschen Gesetzen. Bildlich gesprochen fließt ein Liter Wasser (vom Erzeuger) irgendwo in einen See hinein und irgendwo wird ein Liter Wasser (vom Verbraucher) wieder entnommen, ohne dass der genaue Weg ermittelt werden kann. Danach ist die Summe aller zufließenden Ströme gleich der Summe aller abfließenden Ströme sowie in jedem geschlossenen Stromkreis ist die Summe der erzeugten Spannung (Einspeisung) gleich der Summe der abgenommen Spannung (Ausspeisung).[43] Die Erklärung des physikalischen Phänomens soll anhand von Abbildung 2 dargestellt werden, abgebildet sind je drei Knotenpunkte und Leitungen. Im Kontenpunkt 1 können 600 MW (oder mehr) eingespeist und am Entnahmepunkt 3 abgenommen werden, Ein- und Ausspeisung müssen sich aber jederzeit entsprechen. Annahmegemäß gibt es für die Leitung z1,2 eine Kapazitätsbeschränkung von 200 MW, zudem sei die Strecke z1,2 + z2,3 doppelt so lang, wie der direkte Weg zwischen Ein- und Ausspeisung (z1,3), deren Übertragungskapazität unbegrenzt sei.[44]

 Abbildung 2: Zirkuläre Stromflüsse

 Quelle: Knieps, G. (2007), S. 71.

Die Ströme verteilen sich wie oben angedeutet nach den Kirchhoffschen Gesetzen. Ein Transport auf kürzestem Weg zwischen einem konkreten Einspeise- und einem Ausspeiseknoten innerhalb des Netzes ist nicht möglich. Der Strom fließt im Unterschied zum Verkehrs- oder Schienennetz oder dem Telekommunikationsnetz nicht auf vorgegebenen Wegen. Der Strom sucht sich vielmehr den Weg des geringsten Widerstandes durch das gesamte Netz.[45] Da die Strecke über den Kontenpunkt 2 doppelt so lang ist wie der direkte Weg, teilen sich die Ströme im Verhältnis 1:2 auf, d. h. 200 MW werden auf der Strecke z1,2 + z2,3 und 400 MW auf dem direkten Weg transportiert. Bei diesem einfachen Zahlenbeispiel stimmt die Summe von Ein- und Ausspeisung überein. Sollte sich die Nachfrage am Knotenpunkt 3 aber auf 1.200 MW verdoppeln, so ist es nicht möglich, die Leistung am Knoten 1 einfach zu erhöhen – auch wenn dieses technisch realisierbar wäre. Bei einer Erzeugerkapazität von 1.200 MW teilen sich die Ströme im Verhältnis 1:2 bzw. 400:800 MW auf. Aufgrund der Kapazitätsbeschränkung von 200 MW zwischen Knoten 1 und 2 ist aber das Kirchhoffsche Gesetz verletzt. Eine Entnahme der nachgefragten Menge von 1.200 MW am Verbraucherknoten 3 ist nicht möglich, auch wenn keine Knappheit auf der direkten Strecke z1,3 vorliegt, da annahmegemäß die Kapazität dieser Strecke unbegrenzt sei. Da die alleinige Einspeisung am Knoten 1 physikalisch nicht möglich ist, liegt zunächst ein Versorgungsengpass vor. Die gewünschte Ausspeisung von 1.200 MW am Knoten 3 kann (ohne Netzausbau) nur realisiert werden, wenn auch im zweiten Knoten zusätzlicher Strom eingespeist wird.[46] Also wird durch den Engpass an einer Stelle des Netzes das umliegende Netz direkt beeinflusst.

Das Umwegverhalten nach den Kirchhoffschen Gesetzen ist u. a. von den Übertragungskapazitäten und Widerständen der verschiedenen Leitungen abhängig, aber natürlich auch von den Ein- und Ausspeise-plänen sämtlicher Knoten innerhalb des Netzes, also den Stromversorgern und Konsumenten. Aus allokativer Sicht ist hervorzuheben, dass die Einspeisung (z. B. durch Offshore-Windparks) oder die Entnahme elektrischer Energie an einem Punkt des Netzes dazu führt, dass die Möglichkeiten Dritter (z. B. konventionelle Kraftwerkserzeuger), an anderen Stellen des Netzes Strom einzuspeisen oder zu entnehmen, tangiert wird.[47] In diesem Zusammenhang kann man von System- oder Netzexternalitäten sprechen und versuchen, dieses Phänomen von Knappheit und Interdependenzen mit Opportunitätskosten der Netzinanspruchnahme zu beziffern.[48] Neben dem „Stau- und Umwegproblem“ elektrischer Übertragungsnetze sowie den umschriebenen Externalitäten ist das obige Beispiel mit seinem konstruierten Netzengpass aufgrund knapper Übertragungskapazitäten hilfreich, um den notwendigen Netzausbau zwecks Einbindung des wachsenden Anteils erneuerbarer Energien nachvollziehen zu können. Zur Anbindung von Offshore-Windparks in Nord- und Ostsee und um den Strom überregional in die Ballungsgebiete transportieren zu können, müssen die Netzbetreiber das Netz erweitern, um Versorgungsengpässe zu vermeiden.[49] Mögliche erzeugerseitige Maßnahmen werden hier nicht betrachtet. Vor der Integration von Regenerativstrom war die Energieversorgung vergleichsweise überschaubar, da Strom gewöhnlich dort erzeugt wurde, wo er verbraucht wurde, so gibt es zahlreiche Kohle- und Kernkraftwerke rund um die großen Ballungsräume in West- und Süddeutschland. Windparks auf offener See stehen damit weit entfernt von den lastintensiven Standorten. Das bedeutet, dass riesige Mengen an Strom über große Distanzen transportiert werden müssen. Zudem muss der dezentral erzeugte Strom (aus vielen „kleinen“ Erneuerbaren-Energien-Anlagen) gewissermaßen erst eingesammelt werden.[50]

Die komplexen Anforderungen an das zukünftige Stromnetz sind in den sog. dena-Netzstudien untersucht worden. Diese berücksichtigen neben den unterschiedlichen Netztypologien die wechselseitigen Abhängigkeiten von Netzausbau, Stromerzeugung und Lastentwicklung.[51] Neben der Verstärkung vorhandener Trassen (z. B. Upgrades von 220 kV- auf 380 kV-Leitungen) besteht ein Ausbaubedarf im deutschen Übertragungsnetz von rd. 850 km bis 2015 und weiteren Trassen mit einer Länge von 3.600 km bis...