Why  is  Ethanol  Rela/vely  Expensive  in  the  U.S.?  

Firas  Abu-­‐Sneneh,  Colin  A.  Carter  &  Aaron  Smith  

University  of  California,  Davis  

7th  Annual  Berkeley  Bioeconomy  Conference,  March  2014  

نيدوواااالع هللا  بدة  عريفش

   

2  

Ethanol  is  typically  priced  above  its  energy  content,  i.e.  Pethanol  >  0.7*PBOB  

0.00  

0.50  

1.00  

1.50  

2.00  

2.50  

3.00  

3.50  

4.00  

4.50  

5.00  

$  /G

allon  

Gasoline   Ethanol  price  on  energy  basis    

3  

Actual  Use  vs.  Mandated  Use  

•  Ethanol  use  exceeded  the  mandate.    

2%  

3%  

4%  

5%  

6%  

7%  

8%  

9%  

10%  

11%  

Jan  10  

May  10  

Sep  10  

Jan  11  

May  11  

Sep  11  

Jan  12  

May  12  

Sep  12  

Jan  13  

May  13  

Sep  13  

Jan  14  

May  14  

Sep  14  

Jan  15  

May  15  

Sep  15  

Jan  16  

May  16  

Sep  16  

Actual  Blend  Rate   Mandate  Rate  

4  

Poten/al  Explana/ons  

1.  Ethanol  is  NOT  expensive  –  Volumetric  subs/tutes:  buy  ethanol  as  long  as            

Pethanol    ≤  PBOB  –  Cheap  source  of  octane    

2.  Mandate  is  binding  

– RINs  accumula/on  for  later  years  

– Switching  is  costly,  and  occurs  region  by  region,  limi/ng  compe//on  

5  

Rela/ve  price  in  the  U.S.  vs.  Brazil  

0  

0.2  

0.4  

0.6  

0.8  

1  

1.2  

1.4  

1.6  Jan-­‐10  

Jun-­‐10  

Nov-­‐10  

Apr-­‐11  

Sep-­‐11  

Feb-­‐12  

Jul-­‐1

2  

Dec-­‐12  

May-­‐13  

Oct-­‐13  

Mar-­‐14  

Aug-­‐14  

Jan-­‐15  

Jun-­‐15  

Nov-­‐15  

Apr-­‐16  

Sep-­‐16  

Feb-­‐17  

Jul-­‐1

7  

Dec-­‐17  

Price  of  ethan

ol/Price  of  gasoline  

U.S.   Brazil    

Perfect substitutes: energy content

Perfect substitutes: Volumetric

6  

Octane  

•  Ethanol  could  decrease  produc/on  costs  by  subs/tu/ng  expensive  inputs.    

•  Ethanol  has  high  octane  ra/ng  (good),  but  also  high  vola/lity  (bad).    

•  We  run  an  LP  model  to  es/mate  demand  for  ethanol,  given  its  rela/ve  price  and  aeributes.    

•  Given  recent  prices,  ethanol  will  not  minimize  produc/ons  costs.    

7  

Does  ethanol  in  the  mix  reduce  the  price  of  BOB?  

•  If  ethanol  reduces  produc/on  cost,  then  introducing  it  should  have  decreased  the  price  of  BOB,  once  controlling  for  oil  prices.      

•  Natural  experiment:  ethanol  in  mix  allowed  refiners  to  switch  from  87  to  84  octane  BOB.    

•  Regress  BOB  on  crude  price  &  switch  dummy.  

•  Null  hypothesis:  No  effect.  We  fail  to  reject.  

8  

Switching  between  blends  is  costly  

•  Adjustment  of  BOB  

•  Coordina/on  costs    

•  E10  receives  a  vola/lity  waiver;  other  blends  are  more  costly  to  produce  

9  

Switching  occurs  regionally      

•  Economies  of  scales  favors  holding  one  blend.  

– Most  infrastructure  designed  to  hold  limited  grades  of  gasoline.      

– Pipeline  logis/cs  limits  the  ability  to  transport  mul/ple  BOBs  to  same  loca/on.    

10  

Model  of  blender’s  choice  with  switching  costs.  

•   A  refiner  operates  in  two  iden/cal  regions  and  faces  the  following  mandate  – Year  1:  ethanol  blend  rate  must  be  4%  

– Year  2:  ethanol  blend  rate  must  be  9%  

•  To  minimize  cost  and  meet  the  mandate  the  refiner  should  either:  

A.  Switch  one  region  to  E10  in  year  1  and  switch  to  E10  in  year  2  

B.  Switch  both  regions  to  E10  in  year  1  

11  

Model  of  blender’s  choice  with  switching  costs.  

•  Blending  rate  is  thus  either:      – 5%  in  year  1  and  10%  in  year  2  – 10%  in  both  years  

•  Giving  the  impression  that  mandate  is  not  binding,  when  in  fact  it  is.    

12  

Should  a  region  switch  early  or  not?  

Demand

E0 Supply

E10 Supply

$/Mile

Miles

13  

Should  a  region  switch  early  or  not?  

•  Demand  for  gasoline  is  extremely  inelas/c.  

•  Producer  surplus  is  maximized  when  prices  are  higher.    

•  Compe//on  keeps  prices  down  

•  Mandate  allows  implicit  collusion;  sell  inferior  product  at  higher  price  

14  

Conclusion  

•  Mandate  increase  U.S.  gasoline  prices  by  raising  the  price  of  ethanol.    

•  Market  rigidi/es  result  in  limited  compe//on  between  gasoline  blends.    

•  This  disconnects  the  rela/ve  price  of  ethanol  to  gasoline  from  consumer  preferences.    

•  The  mandate  is  set  at  a  quan/ty  above    equilibrium,  leading  to  a  higher  ethanol  price.    

•  It  also  leads  to  vola/le  price  rela/onship  between  ethanol  and  gasoline.