Energy Market Engineeting an der Karlsruher Institut für Technologie

Karteikarten und Zusammenfassungen für Energy Market Engineeting an der Karlsruher Institut für Technologie

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Falling electricity prices due to overcapacity falling marginal costs

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Digitalization

--> Challenges in digitilization

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Dropping costs for investments in renewables and energy storage

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TRENDS IN EUROPEAN ENERGY SYSTEMS

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4 key physical properties make electricity a unique commodity


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Characteristics of electricity

--> these special characteristics influence market setup and outcome

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Drivers for Transition of the Electricity Sector

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Merit order principle and merit order effect

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Generation structure in Germany of RES

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Transmission Grid in Germany

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Electricity Grid

--> transmission networ is regulated by four network operators

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Definition: Market Engineering

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Energy Market Engineeting

Falling electricity prices due to overcapacity falling marginal costs

--> the traditional business modell of generators is being challenged

  • Overcapacity due to renewable expansion
  • Low marginal cost of renewable generators

Energy Market Engineeting

Digitalization

--> Challenges in digitilization

  • Digitalization necessary to manage and control variable infeed, charging behaviour of EV's, virtual power plants and storage management
  • Infrastructure is not ready

Energy Market Engineeting

Dropping costs for investments in renewables and energy storage

--> Renewables are increasingly competitive with conventional generation

  • Levelized cost of electricity is shrinking
  • with decreasing cost of storage renewables become increasingly controllable

Energy Market Engineeting

TRENDS IN EUROPEAN ENERGY SYSTEMS

  • Diversification of the generation landscape
  • Reduction of CO2 emissions
  • Falling electricity prices due to overcapacity falling marginal costs
  • New business models for large producer
  • Electric vehicles (EVs)
  • Digitalization
  • Nuclear power phase-out
  • Intermittent generation
  • Dropping costs for investments in renewables and energy storage
  • Increasing difficulties of transmission networks

Energy Market Engineeting

4 key physical properties make electricity a unique commodity


  • Electricity can hardly be stored
    • continuous surveillance
    • assure that supply matches demand
  • the path followed by electricity is difficult to follow
    • interconntected utilities must cooperate
    • actions of one may cause electrons flow in/out other systems
  • Disturbances are quickly transmitted and hard to isolate
    • react almost instantly to outages in supply and demand
  • Voltage or frequency fluctuations are problematic
    • coordination has to be done with little margin for error



Energy Market Engineeting

Characteristics of electricity

--> these special characteristics influence market setup and outcome

  • Substitutability
    • Electricity is NOT easily substitutable
    • low price elasticity
  • Storage
    • technology is complex and expensive
    • low storage capacity
  • Physical characteristics
    • supply and demand need to match at all times
    • complex coordination necessary for grid stability
  • Product homogeneity
    • low differentiation potential
  • Generation diversity 
    • large variety of generation technologies
    • different cost structure and environmental impacts

Energy Market Engineeting

Drivers for Transition of the Electricity Sector

  • Resource Scarcity
    • availability and competition of resources
    • dependance on imports
  • Climate Change
    • CO2 reduction
    • Environmental laws
    • Efficient consumption
  • Society
    • people are informed
    • impact through elections
    • demonstrations
    • acceptance important
  • technological change
    • increase of demand for electricity e.g. EV
    • innovations in power-generation

--> we face a fundamental reconstruction of our electricity system

Energy Market Engineeting

Merit order principle and merit order effect

  • ranks the different generator types by increasing variable generation costs in EUR/MWh
  • price at a particular hour results from the allocation of the valid volume maximal amount of ask (generators) and bid orders
  • for conventional generators, flexible generation characteristics go together with increased variable costs
  • renewable power sources have nearly no marginal fuel related costs
  • under durrent refulation, renewables reduce the power market price value, which nominally increases the level of subsidies needed

Energy Market Engineeting

Generation structure in Germany of RES

  • 30% renewables (194 TWh)
    • 13% wind power
    • 7% Biomass
    • 6% PV

Energy Market Engineeting

Transmission Grid in Germany

  • high number of lines in densely populated areas
  • lower number of interconnections between regions which have been historically separated
  • grid in Germany has similarities to transportation infrastructure

Energy Market Engineeting

Electricity Grid

--> transmission networ is regulated by four network operators

  • 50hertz
  • tennet
  • transnet BW
  • amprion


--> Fokus auf Übertragungsnetz

Energy Market Engineeting

Definition: Market Engineering

...compromises the

  • structured, systematic and theoretically founded procedure of
  • analyzing, designing, introducing and also quality assuring
  • of (electronic) market platforms as well as their legal framework

simultaneously regarding their

  • market mechanisms and trading rules
  • systems and platforms and media rules
  • business models and rules

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