Designing Auctions for Renewable Energy Expansion

In dieser Dissertation wird die Ausgestaltung von Auktionen für den Ausbau erneuerbarer Energien untersucht. Einleitend wird ein Überblick über die Ziele des Auktionators, die mit Auktionen für erneuerbare Energien verbundenen Unsicherheiten sowie die entsprechenden Gestaltungsoptionen gegeben. In der Arbeit werden drei Forschungsfragen analysiert, die bisher noch nicht theoretisch untersucht wurden.

Als Erstes werden zwei Konfigurationen von Investitionen in die Informationsbeschaffung zur Eliminierung von Kostenunsicherheit in einer Eingutauktion analysiert: Der Auktionator kann entweder allen Bietern die Informationsbeschaffung vor der Auktion vorschreiben (obligatorische Konfiguration) oder sie dem Auktionsgewinner als eine aufgeschobene Investition nach der Auktion gestatten (freiwillige Konfiguration). ... mehrMithilfe eines theoretischen Modells werden fünf Typen symmetrischer Gleichgewichte identifiziert und die beiden Konfigurationen hinsichtlich Teilnahme, Effizienz und erwarteter Gewinne verglichen. Die Analyse zeigt, dass die freiwillige Konfiguration generell von Vorteil ist, insbesondere bei hohen Informationskosten.

Als Zweites werden wettbewerblich allozierte zweiseitige Differenzkontrakte (CfDs) mit Zahlungsauktionen hinsichtlich der Realisierungswahrscheinlichkeit von Projekten verglichen. Dies leistet einen theoretischen Beitrag zur aktuellen politischen Debatte über CfDs. In einem Modell mit unterschiedlichen privaten Kosten und gemeinsamer Unsicherheit hinsichtlich zukünftiger Kosten und Einnahmen zeigt sich: Sind Projekte auch ohne Förderung marktlich realisierbar, weisen CfDs unter Risikoneutralität eine geringere Realisierungswahrscheinlichkeit auf als Zahlungsauktionen. Risikoaversion verstärkt dieses Ergebnis. Unter Berücksichtigung asymmetrischer Informationen schlagen wir einen Mechanismus vor, in dem die Projektentwickler wettbewerblich zwischen einem CfD und einer Zahlungsauktion entscheiden.

Als Drittes werden kombinatorische Auktionen im Kontext erneuerbarer Energien untersucht und deren Potenziale sowie Herausforderungen diskutiert. Kombinatorische Auktionen ermöglichen den Projektentwicklern, komplementäre und substitutive Beziehungen zwischen Projekten in ihre Gebote einzubeziehen, wodurch die Effizienz gefördert wird. Es wird gezeigt, dass das Potenzial kombinatorischer Auktionen für erneuerbare Energien vom Anwendungsbereich abhängt. Zusätzlich werden Implikationen für die Auktionsgestaltung erörtert.

Die Forschungsfragen werden durch politische Diskussionen motiviert. Die Modelle abstrahieren von der Komplexität der realen Welt und konzentrieren sich auf die zentralen Entscheidungen im Hinblick auf das Auktionsdesign. Die theoretischen Analysen zeigen, wie sich Auktionsdesigns auf Anreize und Ergebnisse auswirken. Daraus werden politische Implikationen abgeleitet.

Diese Arbeit wurde von Prof. Dr. Karl-Martin Ehrhart am Institut für Volkswirtschaftslehre (ECON) betreut. Sie ist in englischer Sprache verfasst. Dr. rer. pol. ist der angestrebte Doktorgrad.

This dissertation investigates the design of auctions for renewable energy expansion. It begins with an overview of the auctioneer's objectives, the uncertainties associated with renewable energy auctions, and the corresponding design choices. The thesis analyzes three research questions that have not yet been examined theoretically.

First, two settings of investment in information acquisition to eliminate cost uncertainty in a single-item procurement auction are analyzed: The auctioneer can either mandate investment in information acquisition before the auction (the mandatory setting) or allow postponed investment by the auction winner after the auction (the voluntary setting). ... mehrUsing a theoretical model, five types of symmetric equilibria are identified, and the two settings are compared in terms of participation, efficiency, and expected profits. The analysis shows that the voluntary setting is generally advantageous over the mandatory setting, especially when information costs are high.

Second, competitively allocated two-sided contracts for difference (CfDs) and payment-only auctions are compared regarding realization probability. This makes a theoretical contribution to the current political debate on CfDs. In a model with different private costs and common uncertainty regarding future costs and revenues, it is shown that if projects are viable without government support, CfDs lead to a lower realization probability than payment-only auctions under risk neutrality. Risk aversion further amplifies this result. Considering asymmetric information, a mechanism is proposed in which developers (bidders) decide competitively between a CfD and a payment-only auction. It prioritizes payment auctions while providing CfDs as a safety net if they are necessary for offshore wind expansion, thereby increasing the realization probability.

Third, combinatorial auctions in the context of renewable energies are studied and their potentials and challenges are discussed. Combinatorial auctions enable project developers to include complementary and substitutive relationships between projects in their bids, thereby promoting efficiency. It is shown that the potentials of combinatorial auctions depend on the area of application. In addition, implications for auction design are discussed.

The research questions are motivated by policy discussions. The models used for the analyses abstract from the complexity of the real world and focus on the key decisions regarding auction design. The theoretical analyses demonstrate how auction designs affect incentives and outcomes and draw policy implications.

This dissertation was supervised by Prof. Dr. Karl-Martin Ehrhart at the Institute for Economics (ECON) and is written in English. Dr. rer. pol. is the pursued doctoral degree.