Energiewirtschaftliches Institut an der Universität zu Köln gGmbH

Team

Fabian Arnold, M.Sc.

Fabian Arnold

ist seit 2018 Research Associate am EWI und Doktorand an der Universität zu Köln. In Beratungsprojekten für Auftraggeber aus der Industrie und dem öffentlichen Sektor beschäftigte er sich beispielsweise mit den Auswirkungen einer Beendigung der Kohleverstromung auf den Strommarkt, CO2-Emissionen und Industrieunternehmen. Er beriet u. a. das MWIDE des Landes NRW. Seine Forschungsschwerpunkte liegen in den Bereichen der ökonomischen und technischen Modellierung von Energiesystemen, lokalen Strommärkten und Haushalten. Vor seiner Zeit am EWI studierte Fabian Arnold Wirtschaftsingenieurwesen mit der Fachrichtung Elektrische Energietechnik an der RWTH Aachen University und an der National Taiwan University of Science and Technology (Taipeh, Taiwan).

 

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Lebenslauf

Studien

Auftraggeber: Internationale Energieagentur (IEA)

IEA Market Report Series: Coal 2020

Der neue Bericht beleuchtet die jüngsten globalen und regionalen Entwicklungen der Kohlenachfrage, dem -angebot und dem -handel. Außerdem gibt der Bericht einen Ausblick bis 2025. Darüber hinaus analysiert er die Entwicklung von Kohleversorgungskosten, Preisen und Investitionen in neue Minen. “Coal 2020” ist ein integraler Bestandteil der jährlichen Marktberichtsreihe der Internationalen Energieagentur. Die außergewöhnlichen Umstände im Jahr 2020 haben sich auch auf die Kohlemärkte ausgewirkt und eine Erholung nach der Pandemie ist ungewiss. Die Rolle Chinas – der weltweit größte Kohleproduzent, -importeur und -verbraucher – wird dabei besonders hervorgehoben.

Auftraggeber: Internationale Energie-Agentur (IEA)

IEA Electricity market report

Der erste Electricity Market Report der Internationalen Energieagentur (IEA) konzentriert sich auf die Entwicklungen auf den weltweiten Strommärkten vor dem Hintergrund der Covid-19-Pandemie. Im Bericht werden Stromnachfrage und -angebot, Erzeugungskapazitäten und Emissionen in den Jahren bis 2020 und mit Blick auf 2021 analyziert. Während die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien im Jahr 2020 um fast 7 % wachsen wird, wird die globale Stromnachfrage um etwa 2 % einbrechen. Auch im Jahr 2021 dürfte das Wachstum der erneuerbaren Stromerzeugung den Ton angeben. Dennoch dürfte sich die Kohleverstromung etwas erholen.

Auftraggeber: Gesellschaft zur Förderung des Energiewirtschaftlichen Instituts an der Universität zu Köln e. V.

Not in my Backyard – Auswirkungen einer Verfehlung des Ausbauziels für Erneuerbare Energien im Kohleausstiegsszenario

Das EWI hat in einer neuen Studie den schleppenden Ausbau der Windenergie an Land im Kontext des deutschen Kohleausstiegs untersucht. In der Analyse kommt das EWI zu folgenden zentralen Ergebnissen: Der fehlende Windstrom wird überwiegend durch den Einsatz von Gas-und-Dampf-Kraftwerken sowie durch Stromimporte kompensiert. In der Folge wird das sektorale Klimaziel der Energiewirtschaft im Jahr 2030 nicht erreicht. Im Falle eines reduzierten Zubaus der Windenergie kommt es auf der einen Seite zu einem zusätzlichen Anstieg der Großhandelsstrompreise. Auf der anderen Seite sinkt die EEG-Umlage im Szenario mit einen schleppenden Ausbau der Windenergie stärker. Die Studie wurde im Auftrag der Gesellschaft zur Förderung des Energiewirtschaftlichen Instituts an der Universität zu Köln e. V. durchgeführt.

Auftraggeber: Wirtschaftsvereinigung Metalle e.V.

Analyse der Effekte des Kohleausstiegs auf den Großhandelsstrompreis und weiterer Stromkostenkomponenten von Industrieunternehmen sowie Entwicklung möglicher Ausgleichsmechanismen

Wie wirkt der beschleunigte Kohleausstieg auf den Großhandelsstrompreis – und wie kann man diesen Effekt im Zuge eines Ausgleichsmechanismus abschätzen? Drei konkrete Methoden dazu haben Wissenschaftler des EWI in einem neuen Gutachten im Auftrag der WirtschaftsVereinigung Metalle e.V. entwickelt und beschrieben. Außerdem haben sie analysiert, welche Effekte der vom Kabinett beschlossene Kohleausstieg auch auf die übrigen Stromkostenkomponenten von Industrieunternehmen hat.

Hintergrund ist, dass sowohl im Abschlussbericht der WSB-Kommission als auch im vom Kabinett beschlossenen Kohleausstiegsgesetz ein Ausgleichsmechanismus gefordert wird. Dieses Instrument soll einen Ausgleich für mögliche (Großhandels-)Strompreisanstiege schaffen, die möglicherweise durch den Kohleausstieg auf die stromintensive Industrie zukommen. Inwiefern diese Ausgleichsmaßnahmen notwendig sind, um weiterhin die internationale Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie zu gewährleisten, ist nicht Bestandteil des Gutachtens.

Auftraggeber: Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen (MWIDE)

Auswirkungen einer Beendigung der Kohleverstromung bis 2038 auf den Strommarkt, CO2-Emissionen und ausgewählte Industrien

Das EWI untersuchte im Auftrag des MWIDE NRW die Auswirkungen eines Kohleausstiegs bis 2038. Hierfür wurden mithilfe des europäischen Strommarktmodells DIMENSION+ die Entwicklungen eines Referenzszenarios mit denen des Kohleausstiegsszenarios verglichen. Aufbauend auf dieser Analyse und weiterführenden Recherchen erfolgte ein internationaler Vergleich der Strompreise für ausgewählte stromintensive Industrien.

In der Analyse kommt das EWI zu folgenden zentralen Ergebnissen: Der empfohlene Ausstiegspfad ermöglicht es, das Klimaziel 2030 für den Energiesektor auch bei moderat steigender Stromnachfrage zu erreichen. Im Referenzszenario hingegen wird dieses Ziel deutlich verfehlt. Um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten, ist im Kohleausstiegszenario bis 2025 allerdings ein ambitionierter Zubau von Spitzenlastkraftwerken notwendig. Die Strompreise steigen in beiden Szenarien deutlich an. Der Kohleausstieg führt zu einem zusätzlichen moderaten Strompreisanstieg. Für die betrachteten deutschen Industrieunternehmen nehmen die Strompreise im Vergleich zum Ausland in beiden Szenarien verhältnismäßig stark zu. Beihilfezahlungen zur Kompensation indirekter CO2-Kosten (sog. Strompreiskompensation) können den Anstieg begrenzen.

Zeitschriften

Future natural gas consumption in the context of decarbonization – A meta-analysis of scenarios modeling the German energy system

Hendrik Scharf, Fabian Arnold, Dominic Lencz; 2021
In: Energy Strategy Reviews, Vol. 33, January 2021, 100591.
[Link]

Beschleunigter Ausstieg aus der Kohleverstromung – Auswirkungen auf Stromkosten der Industrie und Momentanreserve

Fabian Arnold, Eglantine Künle, David Schlund, Simon Schulte, Philipp Theile, Christian Wagner; 2020
In: VIK Nachrichten 2/2020, 42-45.
[PDF-Download]

Kohle vs. Gas – Veränderungen der Merit-Order 2018 und 2019

Simon Schulte, Fabian Arnold, David Schlund; 2020
In: et - Energiewirtschaftliche Tagesfragen, Vol. 70 (3), 2020, pp. 62-63.

Sonstige Publikationen

Dr. Simon Schulte, Fabian Arnold, Konstantin Gruber; 2021
Der Strompreis in Zeiten von Covid-19
Im Jahr 2020 war der mittlere Großhandelsstrompreis deutlich niedriger als im Jahr 2019. Gleich drei Faktoren haben preisdämpfend gewirkt: niedrigere Brennstoffkosten, geringere Stromnachfrage und mehr Strom aus erneuerbaren Energien. In der Kurzanalyse „Der Strompreis in Zeiten von Covid-19“ untersuchen Dr. Simon Schulte, Fabian Arnold und Konstantin Gruber, wie sich der Großhandelsstrompreis im Jahr 2020 entwickelt hat, welche Faktoren seine Entwicklung beeinflusst haben und welche Rolle die Covid-19-Pandemie dabei gespielt hat.
Fabian Arnold, David Schlund, Dr. Simon Schulte; 2021
EWI Merit-Order Tool 2021
Das EWI Merit-Order Tool ermöglicht die Bestimmung und grafische Repräsentation der mittleren Merit-Order des konventionellen Kraftwerksparks 2020. Jedem Kraftwerksblock wird eine Erzeugungstechnologie und mithilfe zusätzlicher Quellen ein elektrischer Wirkungsgrad zugeordnet. Um die durchschnittliche Merit-Order des konventionellen Kraftwerksparks 2020 abzubilden, werden Standardannahmen für die weiteren Parameter (Brennstoffpreis, Emissionszertifikatspreis, Transportkosten, sonstige variable Kosten, Nicht-Verfügbarkeiten und Emissionsfaktoren) festgelegt. Nutzer*innen können die der Merit-Order zugrundeliegenden Annahmen variieren, um den Effekt veränderter Brennstoffpreise, Kraftwerksstilllegungen/-zubauten oder anderer Annahmen auf die Merit-Order zu analysieren und visualisieren.
Carlos Fernández Alvarez, Fabian Arnold; 2020
What the past decade can tell us about the future of coal
In diesem Kommentar werfen die Autoren einen Blick zurück auf die Entwicklung der Kohle im letzten Jahrzehnt. In den 2000er Jahren ist die Nachfrage nach Kohle sehr stark gestiegen. Dieses Wachstum hat sich von 2009 bis 2019 nicht fortgesetzt. Eine andere Wirtschaftsstruktur in China, die Schiefergas-Revolution in den USA und der Aufstieg von Wind- und Solarenergie bremsten den Anstieg der Nachfrage. Räumlich haben sich die Märkte für Kohle weiter nach Asien verlagert. China, Indien und Südostasien vereinten im Jahr 2019 fast 70 Prozent der Nachfrage auf sich. Ihren weltweiten Höhepunkt hat die Nachfrage nach Kohle im Jahr 2013 erreicht. Seitdem geht sie (trotz eines kleinen Aufschwungs 2017/2018) zurück. Trotzdem ist Kohle heute nach Erdöl nach wie vor der zweitgrößte Primärenergieträger und die größte Stromquelle der Welt. Die Zukunft der Kohle wird sich in wenigen Ländern bzw. Regionen entscheiden: in China, in Indien, in Pakistan und in Südostasien.
Fabian Arnold, Eren Çam, Dominic Lencz, Simon Schulte, Artem Stopnevich et al.; 2020
Data Documentation Erdgas-BRidGE – Input data for modeling the power, building, and gas sector
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Fabian Arnold, Johannes Wagner, Samir Jeddi; 2020
Einfluss der Covid-19-Pandemie auf den Großhandelsstrompreis und die EEG-Umlage
Die EEG-Umlage könnte im kommenden Jahr um 25 Prozent höher liegen als heute. Zu diesem Ergebnis kommt eine Kurzanalyse des EWI im Auftrag von E.ON. Daraus geht hervor, dass die Umlage auf 8,44 Cent pro Kilowattstunde im Jahr 2021 steigen könnte – selbst wenn man die im Klimaschutzpaket vorgesehenen Maßnahmen zu ihrer Begrenzung mit einbezieht. Im Jahr 2022 würde sie demnach noch immer bei 6,99 Cent pro Kilowattstunde liegen. Damit liegt die EEG-Umlage in 2021 28 Prozent und in 2022 11 Prozent oberhalb der prognostizierten EEG-Umlage ohne Covid-19-Pandemie.
Simon Schulte, Fabian Arnold, David Schlund; 2020
EWI Merit-Order Tool 2020
Das EWI Merit-Order Tool ermöglicht die Bestimmung und grafische Repräsentation der mittleren Merit-Order des konventionellen Kraftwerksparks 2019. Jedem Kraftwerksblock wird eine Erzeugungstechnologie und mithilfe zusätzlicher Quellen ein elektrischer Wirkungsgrad zugeordnet. Um die durchschnittliche Merit-Order des konventionellen Kraftwerksparks 2019 abzubilden, werden Standardannahmen für die weiteren Parameter (Brennstoffpreis, Emissionszertifikatspreis, Transportkosten, sonstige variable Kosten, Nicht-Verfügbarkeiten und Emissionsfaktoren) festgelegt. Nutzer*innen können die der Merit-Order zugrundeliegenden Annahmen variieren, um den Effekt veränderter Brennstoffpreise, Kraftwerksstilllegungen/-zubauten oder anderer Annahmen auf die Merit-Order zu analysieren und visualisieren.
Simon Schulte, Fabian Arnold, David Schlund; 2019
EWI Merit-Order Tool 2019
Das EWI Merit-Order Tool ermöglicht die Bestimmung und grafische Repräsentation der mittleren Merit-Order des konventionellen Kraftwerksparks 2018. Jedem Kraftwerksblock wird eine Erzeugungstechnologie und mithilfe zusätzlicher Quellen ein elektrischer Wirkungsgrad zugeordnet. Um die durchschnittliche Merit-Order des konventionellen Kraftwerksparks 2018 abzubilden, werden Standardannahmen für die weiteren Parameter (Brennstoffpreis, Emissionszertifikatspreis, Transportkosten, sonstige variable Kosten, Nicht-Verfügbarkeiten und Emissionsfaktoren) festgelegt. Nutzer*innen können die der Merit-Order zugrundeliegenden Annahmen variieren, um den Effekt veränderter Brennstoffpreise, Kraftwerksstilllegungen/-zubauten oder anderer Annahmen auf die Merit-Order zu analysieren und visualisieren.

Beratungsprojekte

COVID-19 im Energiesektor – Auswirkungen auf Großhandelspreis, EEG-Umlage und Möglichkeiten für Investitionsprogramme
Prämissen Energiewende 2050
Der Einfluss einer Gebotszonentrennung im deutschen Stromversorgungssystem
Rahmenvertrag für energiewirtschaftliche Beratungsleistungen
Unterstützung bei der Überprüfung der Unternehmensstrategie eines energiehandelnden Unternehmens

Forschungsprojekte

Realisierung von Beschleunigungsstrategien der anwendungsorientierten Mathematik und Informatik für optimierende Energiesystemmodelle (BEAM-ME)