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Distributive Impacts of Global Climate Change Mitigation. Effects of Technology, Emission Permit Allocation and Energy Trade
Distributive Impacts of Global Climate Change Mitigation. Effects of Technology, Emission Permit Allocation and Energy Trade
Lüken, Bernhard Michael
Fak. 6 Planen Bauen Umwelt
Die Dissertationsschrift analysiert die Auswirkungen einer stringenten Begrenzung der globalen CO2-Emissionen auf die Wohlstandsentwicklung in verschiedenen Weltregionen. Ein solches Emissionsziel führt zu einer signifikanten Umverteilung von Wohlstand zwischen den Weltregionen, da zum einen die Ressourcenrenten für fossile Energieträger entwertet werden und zum anderen eine Klimarente zwischen den Teilnehmern eines globalen Emissionshandelssystems aufgeteilt wird. Die Umverteilung drückt sich in regional unterschiedlichen Klimaschutzkosten aus. In bisherigen Studien wurde die zentrale Rolle dreier Dimensionen für die regionalen Klimaschutzkosten herausgestellt: Die Verfügbarkeit emissionsarmer Technologien im Energiesektor, der internationale Handel mit fossilen Energieträgern und die Anfangszuteilung von Emissionsrechten in einem globalen Emissionshandelssystem. Die Bedeutung einzelner Faktoren auf die regionalen Kosten wurde bislang allenfalls quantitativ diskutiert. Die Neuartigkeit dieser Arbeit liegt im Ansatz, die drei Dimensionen Technologie, Anfangszuteilung der Emissionsrechte und Energiehandel sowie ihr Zusammenwirken in einem gemeinsamen Analyserahmen zu untersuchen. Methodisch bedient sich die Arbeit der Szenarienanalyse am Modell REMIND, das wesentliche ökonomische und energietechnische Prozesse, die durch ein globales Emissionsziel beeinflusst werden, in einer langfristigen, multiregionalen Perspektive beschreibt. Ferner wird eine neu entwickelte Dekompositionsmethode verwendet, um verschiedene Einflussfaktoren auf die regionalen Klimaschutzkosten quantifizieren zu können. Die Arbeit kommt zu folgenden Kernergebnissen: Die Verfügbarkeit eines breiten Portfolios emissionsarmer Technologien reduziert den globalen CO2-Preis und folglich die globalen und (im Allgemeinen) die regionalen Kosten des Klimaschutzes. Allerdings können einzelne Regionen in Einzelfällen von einer beschränkten Verfügbarkeit emissionsarmer Technologien profitieren. Die Entwertung von Öl- und Kohlereserven trägt deutlich zu den vergleichsweise hohen Klimaschutzkosten der Exportregionen bei. Dagegen profitieren die Exporteure von Erdgas und Uran von einer Aufwertung ihrer Reserven. Die Analyse der Rolle des Energiehandels wird durch den Einbezug von Handelskosten im Modell deutlich verbessert. Der Handel mit Emissionsrechten wirkt sich (unter den in der Arbeit gemachten Annahmen) ausschließlich als Umverteilung zwischen den Regionen aus. Die verhandelbare Wahl der Anfangszuteilung ermöglicht dabei eine substanzielle Modifikation der regionalen Kostenverteilung. Zusammenhänge zwischen den drei Dimensionen spielen eine zentrale Rolle für die regionale Kostenverteilung. Ein niedriger CO2-Preis reduziert den monetären Wert handelbarer Emissionsrechte, so dass die Wahl der Anfangszuteilung geringere Auswirkungen hat. Ferner kann die Verfügbarkeit von Technologien die Präferenzordnung einzelner Regionen für Anfangszuteilungen verändern und beeinflusst die Größe der Energiehandelseffekte. Schließlich können Technologien neue Handelsflüsse ermöglichen; am Beispiel einer Technologie zur interregionalen Stromübertragung wird aufgezeigt, dass globale und regionale Klimaschutzkosten dadurch verringert werden können. Aus den Ergebnissen werden folgende Schlussfolgerungen für die Klimapolitik gezogen: Der Förderung und Verbreitung innovativer emissionsarmer Technologien sollte in der Klimapolitik mehr Beachtung als bislang zukommen, da dadurch Debatten über die Verteilung der Klimaschutzkosten entschärft werden können. Ferner sollten internationale Verhandlungen bei der Aushandlung nationaler Ziele zur Emissionsminderung die regionalen Klimaschutzkosten stärker als bisher in den Blick nehmen und dabei zwischen verhandelbaren und nicht verhandelbaren Kosten unterscheiden.
This thesis analyzes the impacts of a stringent limitation of global carbon dioxide emissions on the welfare of world regions. A stringent emission target leads to a significant redistribution of welfare among world regions due to a devaluation of resource rents and to the distribution of a climate rent among the participants of a global emission trading system. The redistribution implies different mitigation costs for world regions. Previous studies have pointed out the central role of three dimensions for regional mitigation costs: The availability of low-carbon technologies in the energy sector, international trade with fossil energy carriers, and the initial allocation of emission allowances in a global emission trading system. However, the relevance of individual factors has so far been discussed only qualitatively. The novelty of this thesis lies in the approach to analyze the three dimensions of technology, initial allocation of emission allowances and energy trade as well as their interrelations in a comprehensive framework. The thesis uses the method to analyze scenarios in the model REMIND. REMIND describes relevant dynamic processes of the macroeconomy and the energy system that are influenced by a global emission target in a long-term multiregional perspective. Furthermore, a novel decomposition method in applied to quantify different influence factors on regional mitigation costs. The core result of the thesis are as follows: The availability of a broad portfolio of low-carbon technologies keeps global CO$_2$ prices low. It reduces global mitigation costs and - generally - also regional costs of mitigation. However, some regions benefit from restrictions on low-carbon technologies in particular cases. A devaluation of coal and oil endowments contributes to relatively high mitigation costs of major export regions. To the contrary, the exporters of natural gas and uranium profit from a revaluation of their endowments. The determination of trade-related effects on regional mitigation costs is improved substantially by the consideration of trade costs in the model. The trade with emission allowances acts as a pure redistribution among regions - under the assumptions made in this thesis. The negotiable choice of an initial allocation scheme can modify regional costs substantially. Interrelations among the three dimensions play a crucial role for the distributive impacts of mitigation. A low CO$_2$-price reduces the monetary equivalents of tradable emission permits, so that a variation of the initial permit allocation scheme has a lower redistributive impact. Furthermore, the availability of low-carbon technologies can alter the preference order of regions for permit allocation schemes and influences the size of energy trade effects. Finally, technologies can take the role to render a new trade flow possible. The example of an interregional electricity transmission technology shows that additional trade options bear the potential to reduce global and regional mitigation costs. Important conclusions for climate policy can be drawn from the results. Climate policy could benefit from paying more attention to the relevance of the technology dimension as it provides a chance to ease political negotiations on the distribution of mitigation costs. Furthermore, international negotiations should take regional mitigation costs more than before into account when defining national emission targets, as regional mitigation costs are the key variable that expresses each nation's burden to participate in the global mitigation effort. The results in this thesis might provide helpful advice by allowing to distinguish negotiable and un-negotiable parts of the costs.
