Klimaat en Energie problemen- niet wat het lijkt -

Prof. Stef Proost

Beleidsproblemen op ons bord

• Klimaatsverandering: steeds meer bewijs dat opwarming bezig is en dus tijd voor aktie?

• Tijd om olie en aardgas opzij te zetten voor toekomstige generaties?

• Is Energiebesparing topprioriteit?

• Kunnen we op onze Energiebevoorrading tellen? Bevoorradingszekerheid ?

Inzichten uit de economie• Markt van uitputbare energievoorraden

– MARKT ZORGT ERVOOR

• Bevoorradingszekerheid– NIET OLIE OF GAS MAAR EU ELEKTR

• Is een rigoureus klimaatbeleid mogelijk?– NEEN

• (Is er een rol voor een beleid inzake rationeel energiegebruik?) BEPERKT

• (Hoeveel subsidies voor hernieuwbare energie?) VEEL MINDER

Markt van uitputbare grondstoffen 1

• Hoeveelheid reserves is geen « constante » maar functie van 2 parameters

• Kostprijs die men wil betalen voor ontginning (invloed van technologische vooruitgang)

• Moeite die men doet om de reserves in kaart te brengen

• Hogere prijs betekent dat meer reserves ontginbaar zijn – meer exploratie verhoogt de bekende reserves

Uitputbare energiereserves 2

• Hoeveelheid « klassieke » olie bedroeg volgens BP 688 biljoen vaten in 1980 ( voldoende voor 34 jaar verbruik toen) maar is ondanks 20 jaar gestegen verbruik nu 2 maal zo groot

• Er is veel onzekerheid omtrent de exacte hoeveelheid – dit is een statistische inschatting

• Geldt voor olie maar ook voor aardgas - recente revolutie van shale gas heeft « officiële » voorraden verdubbeld

Olie reserves als functie van marginale kost (IEA 2008)

Olie reserves in functie van marginale kost-2 (source Aguilera et al EJ 2009)

BP IEA Aguileras et al

Uitputbare energiereserves 3

• Wat is goed gebruik van een beperkte grondstof over de tijd – m.a.w. wat is een goed gebruik van deze grondstof nu voor de wereld in zijn geheel?

• Best wat opzij zetten voor toekomstige generaties?

• Grafisch voorbeeld:– Vraagfunktie constant over de tijd– Vaste reële interestvoet– Objectieffunctie: maximeer verdisconteerd

consumentensurplus

Consumentensurplus in jaar 1

quantiteit

prijs

extractiekost

vraagfunktie

Consumentensurplus in jaar 2 is minder waard dan in jaar 1 omdat je met uitgespaarde kosten in jaar 1 1+i

opbrengst hebt volgend jaar

quantiteit

prijs

extractiekost

vraagfunktie

prijs 2> prijs 1

Uitputbare energiereserves 4

• Voorwaarden voor de “beste” oplossing:– “Hotelling voorwaarde”: marge (prijs-mk) moet

stijgen aan samengestelde interest (1+i)t omdat één eenheid consumentensurplus vandaag (1+i) maal meer waard is dan een eenheid consumentensurplus volgend jaar

– Prijs in laatste periode = choke prijs (of prijs van perfect substituut)

– Heel de reserve wordt opgebruikt

Beste oplossing: 1) marge (prijs-ontginningskost) stijgt met reële interest 2) maximale prijs in laatste

periode=choke prijs 3) heel de ressource gebruiken

Constructie optimum

• Start met een maximale prijs=choke prijs en een periode T waar heel de ressource opgebruikt zou zijn

• Trek prijslijn door naar eerste periode door marge te delen door 1+i

• Bereken voor elke periode de vraag• Tel totale vraag op in rechter kwadrant en check of

oppervlakte overeenkomt met beschikbare resource• Indien te weinig resource gebruikt, neem grotere T • ! Dit principe geldt op eender welk moment, bij eender

welke resource

Effect van grotere vraag (verwachting) op de prijs– schema geldt op elk moment!

Effect van ontdekking van nieuwe « backstop » technologie op prijspad

Backstop technologie: technologie die aan een bepaalde kostprijs eender welke hoeveelheid kan leveren (bijv. Zonne-energie doorbraak)

Wereldoptimum = competitief evenwicht

• Verdeel beschikbare resources over genoeg eigenaars• Veronderstel termijnmarkten op lange termijn• Evenwicht: marge dit jaar moet (1+i) maal groter zijn dan

marge volgend jaar• Indien marge kleiner is, is beter nu meer te verkopen uit mijn stock,

prijs nu daalt etc.• Dus zal prijs stijgen met samengestelde interest

• Prijs NU reageert op lange termijn vraagVERWACHTINGEN en lange termijnVERWACHTINGEN omtrent backstop en substituten over het algemeen

• Oefening: veronderstel dat nu bekend wordt dat er in 2040 een auto op water kan rijden, wat is het effect op de olieprijs nu en in 2040?

Inzichten uit de economie

• Markt van uitputbare energievoorraden

• Bevoorradingszekerheid: beleidsopties

• Is een rigoureus klimaatbeleid mogelijk?

Bevoorradingszekerheid 1

• Zet eerst probleemformulering scherp– Resources zijn binnenkort uitgeput, dus laat

ons nu wat besparen– Belangrijke leverancier kan dreigen met

leveringsonderbrekingen– Fysische onderbrekingen (transportlijnen etc)

Bevoorradingszekerheid 2

• Zet eerst probleemformulering scherp– Resources zijn binnenkort uitgeput, dus laat

ons nu wat besparen• Prisoners dilemma: indien 1 land (of EU) wat

minder gaat gebruiken, daalt wereldvraag wat, prijs daalt en andere landen gaan wat meer gebruiken…

• Toepassing op olie en gas, zeldzame metalen etc..• Normaal zit “schaarstepremie” in de huidige prijs –

cfr. Hotelling

Bevoorradingszekerheid 3

• Zet eerst probleemformulering scherp– Resources zijn binnenkort uitgeput, dus laat ons nu

wat besparen– Belangrijke leverancier kan dreigen met

leveringsonderbrekingen• Indien 1 leverancier zijn lange termijnovereenkomsten niet

nakomt en gaat voor korte termijn monopolieprijzen, dan bouwt hij een reputatie op als onbetrouwbare leverancier en moet hij bij de volgende onderhandelingen een prijsconcessie geven

• Toepassing: Russisch aardgas – op termijn tot 50% van EU bevoorrading, discounts 10% of meer indien slechte reputatie

21

Russische aanvoerlijnen aardgas via Pijplijnen langs Russische aanvoerlijnen aardgas via Pijplijnen langs Oekraïne en Wit RuslandOekraïne en Wit Rusland

Russisch aardgas• Is Rusland (kan meer dan 50% worden van EU

aardgasbevoorrading) betrouwbaar?• Invoeronderbrekingen in verleden

• Oekraïne had conflict met Rusland over goedkoop aardgas en draaide kraan dicht naar Europa

• Rusland wil goede reputatie en heeft ondertussen een alternatieve pijplijn gelegd via Baltische zee (Northstream)

• Berekeningen hebben aangetoond dat indien risico van onderbrekingen (korte termijn monopoliewinsten of technische problemen), de risico’s op leveringsonderbrekingen groter zou maken dan 5 à 10%, Rusland een belangrijke discount moet geven op zijn lange termijn contracten en dat dit dus een slechte strategie is voor Rusland

• Technisch aspect: centraal Europa had pijpleidingen die maar in 1 richting werkten (enkel Russisch aardgas) – dus konden die landen ook geen aardgas krijgen uit West Europa

• Dus compressors bouwen die in twee richtingen kunnen werken

Bevoorradingszekerheid 4• Resources zijn binnenkort uitgeput, dus laat ons

nu wat besparen• Belangrijke leverancier kan dreigen met

leveringsonderbrekingen• Fysische onderbrekingen (transportlijnen etc)

Aardgas• Elektriciteit Hoogspanningsnet: integratie met

buitenland nodig en nuttig– Nodig: NIMBY voor nieuwe centrales– Nuttig: sommige landen hebben teveel Hernieuwbaar– EU is traag in realisatie

Inzichten uit de economie

• Markt van uitputbare energievoorraden

• Bevoorradingszekerheid: beleidsopties

• Is een rigoureus klimaatbeleid mogelijk?

Klimaatprobleem 1

• Broeikaswerking• Te sterk door CO2

uitstoot van fossiele

Energie• Wereldwijd effect • Vertraagd (30 tot 50 jaar)

door thermische inertie oceanen• Stock van broeikasgassen in atmosfeer – wordt

afgebroken à 0.5% per jaar • Onzekerheid: uitstoot, effect, schade …1 tot 30% GDP

ZON

Klimaat probleem 2

• “Publiek goed” • Optimale inspanning van elk land zo dat

marginale kost van vermijden emissie CO2 = de vermeden schade in de rest van de wereld en dit voor volgende 200 jaar

• Concreet betekent dit een vermindering van CO2 uitstoot met 50 tot 80% in de westerse landen

• Internationaal akkoord nodig – wat zijn de kansen?

Emissies en Concentratiedoelstelling

Emissies per capita

EU

Klimaatakkoord “optimum” met 10 identieke landen

Marg Baat 1 land

Marg Kost 1 land

Marg Baat 3 landen

Optimum: MK =10 MBTotaal = 10X10 = 100

10 Inspanning per land

MKMB

1Geen akkoord MK=MK

Klimaatakkoord “evenwicht” land even goed in als uit akkoord 3 landen doen mee wat ook aantal landen is

totale inspanning = 3X3+7x1= 16 < 100

Marg Baat 1 land

Marg Kost 1 land

Marg Baat 3 landen

Optimum: MK =10 MB

10 Inspanning per land

MKMB

Drie landen in akkoord MK=3MB

Klimaat akkoorden tot hiertoe

• Veel internationale conferenties sinds 1992 maar oogst is mager:– Kyoto akkoord (1997) beperking CO2 uitstoot

tot niveau 1990 - 5 à 10% door Westerse landen

– Veel landen waren enthousiast maar niet iedereen tekende en niet alle ondertekenaars leefden akkoord na

– Illustratie van Prisoner’s dilemma

Klimaatbeleid in EU

• EU is voortrekker in klimaatbeleid• Maar prisoners dilemma blijft aanwezig

• EU wil 20/20/20 en meer indien andere blokkken meedoen • Concreet moet ook opgelet worden met « leakage » effecten: elke

ton CO2 die de EU minder uitstoot zorgt dat de totale uitstoot in de wereld met minder dan 1 ton CO2 vermindert

– Import van energie-intensieve producten uit rest van wereld (« ROW ») ipv zelf te produceren (compenserende invoerheffingen beter dan meer permits toe te kennen aan de energie-intensieve industrie)

– Minder fossiel energiegebruik in de EU zorgt voor lagere wereldprijzen van energie en dus hoger verbruik in ROW

– Anticipatie van meer klimaatbeleid door bezitters van fossiel energiegebruik, komt overeen met lagere vraagvooruitzichten voor fossiel energiegebruik en dus lager prijspad nu (« ik wil mijn stock kwijt voor hij moeilijk verkoopbaar wordt »)

Besluit

• Energie en Klimaat zijn internationale vraagstukken waar eenzijdig EU of Belgisch-Vlaams beleid contraproductief zijn

• Energiereserves hangen sterk af van prijs en exploratie en markt behoedt ons voor te snelle uitputting voorraden

• Ambitieuze plannen voor klimaat hebben de economische theorie tegen

Extra – indien tijd

Energiereserves als optimaal controleprobleem met als oplossing

T= laatste periode van gebruikR= gebruik van de resource op moment tr= discontovoet (i)S= beschikbare stockc= marginale extractiekostP0=initiële prijs

Oliemarkt en veranderingen in marktregime (monopolist gaat stock trager gebruiken – intuïtie: neem eerste periode

competitief evenwicht, monopolist kan meer verdienen door wat minder te verkopen en wat op zij te zetten voor later)

Bevoorradingszekerheid 4

• Zet eerst probleemformulering scherp– Resources zijn binnenkort uitgeput, dus laat ons nu wat

besparen– Belangrijke leverancier kan dreigen met

leveringsonderbrekingen– Fysische onderbrekingen (transportlijnen etc)

• Maillering (N-1 regel): bouw transportnet met alternatieven zodat indien 1 link wegvalt alle klanten nog bediend kunnen worden

• Stockage: prisoners dilemma zorgt ervoor dat elke klant (land) te weinig stockeert want wanneer die klant zijn stocks inzet laat hij de marktprijs dalen

• Hanteer (hoge) wereldmarktprijzen wanneer er leveringsproblemen zijn

– Belgische minister wou oliefirma’s verplichten in België te verkopen aan hun (lage) aankoopprijs

Concreet voor België – realisatie van 60% reductie broeikasgassen in 2050

Concreet voor België – realisatie van 60% reductie broeikasgassen in 2050

• Veel hangt af van welke technologieën worden aanvaard voor Elek productie: nucleair (J/N) en Carbon Capture en Storage of CCS (J/N)

• Indien nucleair JA dan « elektriciteitseconomie » met elek auto’s, elek verwarming, waterstof etc.

• Indien CCS JA en geen Nucleair, dan steenkool en gascentrales,

• In alle scenario’s is een sterke verhoging van de energieprijs aan de consument nodig die dan maximaal gaat inzetten op energiebesparing

• Passieve woningen• Auto’s met verbruik van 2 à 3 liter per 100km

• In alle scenario’s wordt windenergie maximaal ingezet

Concreet voor België – realisatie van 60% reductie broeikasgassen in 2050

Concreet voor België – realisatie van 60% reductie broeikasgassen in 2050

Rationeel energiegebruik

• Blijkbaar laat consument grote energiebesparingsopties liggen en zou er dus een grote inefficiëntie zijn in zijn gedrag

• Dus is er nood aan normen om hem te verplichten de juiste dingen te doen

• Energie-zuinige auto’s• Isolatienormen voor woningen + subsidies voor

isolatie bij armsten

Investeringsbeslissing door consument

• Wat speelt mee?– Meerkost energiezuiniger toestel– Toekomstige besparing aan energie

(verdisconteerde som)– Comfortverschil met huidig toestel– Transactiekost– Optiekost: door nu te kopen ipv uit te stellen

laat ik kans liggen op nog beter toestel volgend jaar

– Kredietbeperkingen

Wat zegt de empirie?

• Ingenieursberekeningen• Grote inefficiënties (McKinsey kostcurve met grote besparingen aan

negatieve kosten)• Zitten veel fouten in

– Energieprijs incl belastingen, accijnsen en distributiemarges die niets met energiekost te maken hebben – Kwh prijs bestaat slechts voor 40% uit kosten voor elek productie

– « flaw of the averages »: energiezuinig toestel is vooral interessant voor diegene die het veel gebruikt bijv: auto’s, zeer zuinige spaarlampen, -- wanneer berekening wordt gemaakt voor gemiddelde consument, vindt men bij consumenten die weinig het toestel gebruiken gn « inefficiënt » gedrag

– Kost van vervroegde vervanging wordt niet meegerekend, men vergelijkt jaarlijks equivalente kost van twee nieuwe toestellen

• Betere empirie• Gecontroleerde experimenten In US: besparingspotentieel maar

beperkt• veel empirie voor auto ’s: niet echt overtuigend

Rationeel energiegebruik - oplossingen

• Informatie– Goedkoop voor gestandardiseerde producten

– Koelkasten, auto’s– Duurder voor woningen

• Normen• Niet altijd goed aangepast aan behoeften• Voorbeeld: « auto » mag niet meer verbruiken dan 6l/ 100km

– gezinswagens? Etc..

• Subsidies voor energiebesparende investeringen

• Moeilijk om publiek te bereiken dat het echt nodig heeft• In België: massaal succes van subsidies voor isolatie

Hernieuwbare energie 1

• Doelstelling EU:20 % van energiegebruik• Waarom?

– CO2 besparing (ja maar elke extra beperking maakt CO2 beleid duurder!)

– Verzekering van Energiebevoorrading?• Elek uit zon en wind is er wanneer de wind en zon er zijn,

gascentrale is er altijd• Juiste diagnose van probleem nodig: steenkool is altijd

beschikbaar

– Waarom absoluut een bepaald percentage bereiken? terwijl marginale baat ongeveer constant is (cfr. Weitzman theorema)

Hernieuwbare energie – juiste kostenvergelijking is belangrijk

Naieve vergelijking

Correctevergelijking

Steun aan Hernieuwbare Energie in Vlaanderen

• Vlaanderen wil absoluut het opgelegde quotum halen in eigen regio

• Niet nodig: kostprijs HE is bij uitstek regionaal gebonden, beter Europese of wereldmarkt-certificaten gebruiken

• Teveel subsidies voor zonne-energie bij particulieren

• Vlaanderen is te klein om de leereffekten te stimuleren:

• Kostprijs HE daalt door « learning by doing » maar dit voordeel lekt weg naar ROW – het heeft sterk publiek goed karakter

HE doelstelling wordt in Vlaanderen georganiseerd via groene stroomcertificaten