Nationalekonomiska institutionen Uppsala universitet
2008-06-05
Dubbla miljömål, dubbelt så bra?
En teoretisk analys av CO
2-målets och förnybarhetsmålets konflikter
Författare:
Erik Spector Handledare:
Mats Bergman
Sammanfattning
Då både arbetet för att sänka koldioxidutsläppen och för att öka andelen förnybar energiproduktion påverkar energimarknaden, finns anledning att misstänka att vissa konflikter kan uppstå mellan de båda målen. I uppsatsen används en modell av elmarknaden med två utbudsnivåer och två efterfrågenivåer, för att undersöka vilka effekter som kan förväntas av dubbla miljömål. Uppsatsens huvudsakliga resultat är att stöd till förnybara energislag inte minskar utsläppen av CO2 förutsatt att handel med utsläppsrätter redan bedrivs.
Abstract
Because the CO2 objective and the renewable encouraging objective both influence the energy market, there are reason to suspect that certain conflicts could arise between the two objectives. In the paper a model of the electricity market with two supply levels and two demand levels is being used, in order to examine which effects that can be expected of double environmental objectives. The essay's main findings are that Europe wide aids to renewable types of energy do not decrease the CO2 emissions provided that emissions trading already are carried out.
II
Innehåll
1 Inledning ... 1
1.1 Problemformulering ... 2
1.2 Syfte ... 2
1.3 Disposition/Avgränsning ... 2
2 Elmarknaden ... 3
2.1 Efterfrågan ... 3
2.2 Utbud ... 4
3 EU:s handelssystem för utsläpp av koldioxid ... 8
3.1 Prisbildning på marknaden för koldioxid ... 9
4 EU:s politik för att främja förnybar energiproduktion ... 10
4.1 Inmatningspriser ... 10
4.2 Skatteincitament ... 10
4.3 Offentlig upphandling ... 10
4.4 Kvotpliktssystem ... 11
4.5 Certifikathandel ... 11
5 Konflikter mellan de olika miljömålen ... 13
5.1 Utsläppshandelns effekter ... 14
5.2 Förnybarhetsmålets effekter på elmarknaden ... 15
5.3 Konflikter ... 16
Slutsats ... 20
Referenser ... 22
III
IV Figurer
Figur 2.1 Ett exempel på energiefterfrågan i Sverige under ett dygn (MW) ... 3
Figur 2.2 energiefterfrågan 2007 (MWh/dag) ... 4
Figur 2.3 Kortsiktigt utbud av elektricitet med två produktionsteknologier ... 6
Figur 2.4 Kortsiktigt utbud av elektricitet med två produktionsteknologier (numeriskt exempel) ... 7
Figur 2.5 Kortsiktigt utbud av elektricitet ... 7
Figur 3.1 Prisbildning på CO2 -marknaden ... 9
Figur 4.1 Antal certifikat per försåld MWh el (procent) ... 11
Figur 5.1 Effekter av handel med utsläppsrätter ... 15
Figur 5.2 Effekter av stöd till förnybar energiproduktion (Certifikathandel) ... 16
Figur 5.3 Effekter av den svenska certifikathandeln ... 17
Figur 5.4 Minskning av efterfrågan på utsläppsrätter ... 18
Figur 5.5 Effekter av stöd till förnybara energislag i Europa ... 18
Figur 5.6 Fördelning av utsläpp av CO2 inom den handlande sektorn ... 19
1 Inledning
Under den senaste tiden har växthuseffekten och den globala uppvärmningen pekats ut som några av de allvarligaste problemen som världen står inför. Enligt Nicholas Stern (2007) kan de årliga kostnaderna av den globala uppvärmningen, såsom försämrad vattentillgång, matproduktion och negativa hälsoeffekter, uppgå till mellan 5 och 20 procent av världens BNP. Diskussionen om huruvida människan är ansvarig eller ej är i stort sett över. Nu är frågan istället vad vi kan göra för att hindra utvecklingen mot ett allt varmare klimat.
Forskningen visar att människans påverkan av klimatet kommer från den koldioxid (CO2) och andra växthusgaser som släppts ut i atmosfären de senaste hundra åren (Stern, 2007). Oavsett om detta är den huvudsakliga orsaken till den globala uppvärmningen eller ej så är en minskning av våra utsläpp den bästa lösningen vi har för att hindra utvecklingen mot en klimatkatastrof.
För att minska världens utsläpp tecknades Kyotoprotokollet år 1997, vilket trädde i kraft år 2005. I protokollet förbinder sig de industriländer som skrivit på att minska sina utsläpp av växthusgaser med 5,2 procent fram till 2012 jämfört med 1990. I december 2007 hade 178 stater ratificerat Kyotoprotokollet men fortfarande saknas vissa viktiga staters underskrift.(Miljödepartementet, 2008)
Den växthusgas som det är viktigast att minska utsläppen av är koldioxid. Inte för att den är den mest potenta växthusgasen, utan för att den idag släpps ut i så stora volymer. CO2-utsläpp kommer från flera olika delar av industrin, varav flera redan är föremål för ekonomiska styrmedel i syfte att minska utsläppen. Ett av de mest omtalade är vad som kallas EU ETS eller ”the European Emissions Trading Scheme”, vilket är ett handelssystem med rätter till att släppa ut CO2. Handeln började i Europa år 2005 och dess andra fas inleddes 2008. Målet är att utsläppshandeln skall skapa incitament för de omfattade industrierna att minska sina utsläpp och istället satsa på förnybara energikällor (ECN, 2007).
Vid sidan av utsläppshandeln arbetar EU:s medlemsländer mot ytterligare ett miljömål, nämligen ökad andel förnybar energiproduktion. Det kan tyckas att detta bör ses som ett medel för att nå en minskning av utsläppen av växthusgaser och inte ett mål i sig. Dock har ett konkret förnybarhetsmål formulerats inom EU, helt skiljt från målet med minskade utsläpp av CO2. För att nå målet med ökad andel förnybart i den totala energiproduktionen har olika länder inom EU använt olika styrmedel. I Sverige har energisektorn sedan 2003 handlat med så kallade gröna certifikat, medan andra länder inom EU valt att använda andra former av
1
stödsystem för förnybar energiproduktion. Oavsett vilket stödsystem som används kommer det att få effekter som främjar produktionen av förnybar energi på energimarknaden.
Tillsammans borde CO2-målet och förnybarhetsmålet utgöra en god förutsättning för EU att minska utsläppen av skadliga ämnen i atmosfären. Risken är dock dels att målarbetet i sig inte uppnår de önskade effekterna och dels att det uppstår konflikter mellan målen.
1.1 Problemformulering
Då både arbetet för att nå CO2-målet och förnybarhetsmålet påverkar energimarknaden finns anledning till att tro att vissa problem kan uppstå.
Risken är att stöd till förnybar energiproduktion leder till en minskad efterfrågan på utsläppsrätter och att denna efterfrågeminskning får priseffekter på CO2-marknaden som kan göra utsläppshandeln ineffektiv.
Handeln med utsläppsrätter omfattar även andra industrier än kraftindustrin och effekter av målkonfliktsproblematiken på elmarknaden kan därför sprida sig till andra sektorer.
1.2 Syfte
Syftet med uppsatsen är att teoretiskt analysera vilka effekter som kan uppstå vid en implementering av stödsystem till förnybara energislag, förutsatt att handel med utsläppsrätter redan bedrivs.
1.3 Disposition/Avgränsning
Inledningsvis kommer energimarknaden i Europa att beskrivas samt en teoretisk modell över prisbildningen kommer att presenteras. Därefter ges en beskrivning av marknaden för handel med CO2 samt hur stödsystemen för förnybara energikällor ser ut i Europa. Slutligen förs en diskussion om vilka effekter stödsystemen för förnybara energislag kan ha på handeln med utsläppsrätter samt vilka konsekvenser dessa effekter kan ha.
Då uppsatsens mål är att utifrån en teoretisk bas analysera vilka kvalitativa effekter som kan förväntas på marknaden, presenteras inget empiriskt underlag för analysen. Istället appliceras den teoretiska modellen som presenteras i följande avsnitt på den verkliga elmarknaden med en rad antaganden. Dessa antaganden beskrivs närmare i inledningen till avsnitt 5.
2
2 Elmarknaden
På den numera avreglerade elmarknaden i Norden sker prisbildningen huvudsakligen på den nordiska elbörsen NordPool, på vilken elkontrakt handlas som vilka finansiella instrument som helst. Det pris som bestäms på NordPool är avgörande för vilka typer av produktionssätt som kommer att användas.
Ofta antas att priset på en fungerande marknad sätts av marginalkostnaden för produktion.
Detta stämmer inte helt vad gäller elmarknaden. Då efterfrågan varierar av flera anledningar förutom priset, såsom årstid, veckodag och tid på dygnet, krävs ständiga anpassningar i utbud.
Eftersom energi inte kan lagras på ett effektivt sätt måste produktionskapaciteten byggas ut även om den inte används hela tiden. De anläggningar som genererar energi vid låg efterfrågan kommer alltså att göra det även vid hög efterfrågan men då används även andra anläggningar, så kallade peakloadanläggningar. Skulle priset sättas lika med den marginella produktionskostnaden, eller den kortsiktiga marginalkostnaden, i alla lägen finns inga incitament att bygga peakloadanläggningar då dessa aldrig kan täcka upp sina kapitalkostnader. Anläggningarna som producerar hela tiden, de så kallade baseloadanläggningarna, kan dock sätta priset lika med marginalkostnaden vid låg efterfrågan eftersom kapitalkostnaderna täcks vid perioder av högre efterfrågan (Brennan, 2003).
2.1 Efterfrågan
På kort sikt är det rimligt att anta att efterfrågans priselasticitet är mycket låg, vilket innebär att efterfrågan främst avgörs av externa faktorer. Dessa externa faktorer är mycket betydande och gör att utbudskurvan ständigt skiftar. Den volym som efterfrågas beror i hög grad på systematiska svängningar över tiden, såsom tid på dygnet och årstid, men också av mer osystematiska faktorer som kortsiktiga temperatursvängningar.
Figur 2.1 Ett exempel på energiefterfrågan i Sverige under ett dygn (MW)
(NordPool, 2008)
10000 11000 12000 13000 14000
00‐01 02‐03 04‐05 06‐07 08‐09 10‐11 12‐13 14‐15 16‐17 18‐19 20‐21 22‐23
Efterfrågad kvantitet
3
Figur 2.1 visar tydligt hur efterfrågad volym är lägre under natten än under dagen. Med endast två produktionsteknologier skulle exempelvis baseload leverera el hela dygnet medan peakload endast skulle leverera el under dagen.
Ytterligare systematiska svängningar i efterfrågan på energi är skillnaden mellan veckodagar och helgdagar samt sommar och vinter. Under veckorna är efterfrågan markant högre vilket innebär att peakteknologier inte producerar el under helgen. Under sommarhalvåret är också efterfrågan lägre än vad den är under vintern och samma princip med produktionsteknologier gäller som vid dags- och veckoeffekterna.
Figur 2.2 illustrerar hur den efterfrågade effekten varierade under 2007. Att det sker en nedgång i efterfrågan under sommarhalvåret ses tydligt i diagrammet. De kortare svängningarna illustrerar veckoeffekten, där de lägre värdena på kurvan representerar helgen och de högre representerar veckodagarna.
Figur 2.2 energiefterfrågan 2007 (MWh/dag)
0 100000 200000 300000 400000 500000 600000
jan‐07 feb‐07 apr‐07 maj‐07 jul‐07 sep‐07 okt‐07 dec‐07
Efterfrågad kvantitet
(NordPool, 2008) 2.2 Utbud
En enkel förklaringsmodell för hur utbudet av elektricitet ser ut i jämvikt presenterades av Dansby (1978) och av Crew och Kleindorfer (1986). Huvuddragen från min presentation av modellen är hämtade från Brennan (2007).
I modellen antas att det bara finns två olika teknologier som kan generera el. Den ena, som kallas baseload (B), är i drift hela tiden medan den andra, som kallas peakload (P), endast är i
4
drift under en viss del (R) av tiden. Den långsiktiga genomsnittskostnaden för de olika produktionssätten ges av ekvationerna (1) och (2) (K är kapitalkostad per kapacitetsenhet och V är den rörliga kostnaden per kapacitetsenhet):
(1) (2)
Förutsatt att baseload inte skulle vara lönsamt om den endast kördes under andelen R av tiden och att pe k inte kulle vara löa s nsamt om den kördes hela tiden gäller följande:
(3) (4)
Peakanläggningar kommer att byggas ut till dess att intäkten är lika med kostnaden (PP är det förväntade peakpr set). i
Eller:
(5)
Då baseload anläggningarna även körs under peakperioder ser motsvarande samband för baseload ut på följ nde sä t: a t
1 Eller:
(6)
Skulle de två produktionsteknologierna bygga på samma kostnadsstruktur skulle baseloadpriset vara lika med de rörliga kostnaderna. Om de däremot skiljer sig som i ekvation (3) och (4) ä g ller följande:
(7)
På kort sikt kommer priset att avgöras av marginalkostnadskurvan för de olika teknologierna samt efterfrågan på elektricitet, men på längre sikt kommer jämvikt att uppnås enligt Brennans modell.
5
Figur 2.3 Kortsiktigt utbud av elektricitet med två produktionsteknologier
I figur 2.3 ges en grafisk beskrivning av samspelet mellan peak- och baseloadproduktion av energi i form av en kortsiktig utbudskurva där denkortsiktiga marginalkostnaden är lika med VB till dess att baseload används maximalt (QB). Därefter hoppar den kortsiktiga marginalkostnaden upp till VP till dess att peakload används maximalt då den kommer att stiga vertikalt. Jämviktspris uppnås där efterfrågekurvorna (DB och DP) skär marginalkostnadskurvan.
För att underlätta förståelsen för hur modellen fungerar presenteras nedan ett exempel med numeriska värden på de variabler som ingår.
KP = 7 VP = 10 KB = 10 VB = 5 R = 0,5
(1) 10 5 15 (2) 7 10 17
(3) 10 0 5 5, 12,5 7 0,5 10 12 (4) 7 10 17 10 5 15
(5) , 10 24
6
(6) , , , 6
Figur 2.4 Kortsiktigt utbud av elektricitet med två produktionsteknologier (numeriskt exempel)
Modellen använder endast två produktionsteknologier med var sin kostnadsfunktion. I verkligheten finns det naturligtvis många fler. Den verkliga elmarknadens utbudskurva ser mer ut som i figur 2.5, vilket hämtats från energimyndigheten (2006).
Figur 2.5 Kortsiktigt utbud av elektricitet
7
3 EU:s handelssystem för utsläpp av koldioxid
På en marknad där varje aktör är nyttomaximerande finns en risk för att de tillgångar som inte ägs av någon enskild, och därmed inte prissätts på ett naturligt sätt, att överexploateras. Det kanske mest framträdande exemplet på detta finns på miljöområdet.
Då ingen exempelvis äger luften, sätts inget pris på utsläpp av ämnen som kan förorena den.
Varje enskild aktör vinner därför ingenting på att lägga ned resurser på att göra sina utsläpp renare, oavsett hur andra aktörer agerar, eftersom detta skulle minska den enskildes nytta.
Dock uppnås det långsiktigt mest lönsamma läget då alla försöker minska sina utsläpp. För att lösa detta problem kan staten bestämma vilka regler för utsläpp av giftiga ämnen som gäller genom marknadsregleringar. Det huvudsakliga problemet med marknadsregleringar är att en marknad består av ett stort antal aktörer sammanknutna i ett system som är mycket komplicerat. Det är därför en svår uppgift för staten att gå in och upprätta nya regelverk utan att riskera att skapa negativa effekter på marknaden. I USA på 1960-talet lades ett förslag fram om handel med utsläpp av miljöfarliga ämnen. Genom ett sådant handelssystem skulle miljön kunna prissättas på ett marknadsmässigt sätt utan att snedvridningar på marknaden skulle uppstå. (Stern, 2007)
Den första januari 2005 implementerades EU:s handelssystem för utsläppsrätter på koldioxid (CO2) så kallat ”European Emissions Trading Scheme” vars syfte är just att minska Europas utsläpp av CO2. Systemet bygger på att alla som omfattas av handeln får ett visst antal utsläppsrätter under en handelsperiod. Vid handelsperiodens slut lämnas utsläppsrätterna in och avräknas mot den redovisade mängden utsläpp. Om ett företag lämnar in utsläppsrätter som motsvarar mindre koldioxid än vad som släppts ut måste dels en avgift betalas för varje överskjutande ton CO2 och dels måste företaget köpa in den mängd utsläppsrätter som saknas till marknadspris. De delar av industrin som omfattas av utsläppshandeln är:
• förbränningsanläggningar med en installerad kapacitet över 20MW samt mindre förbränningsanläggningar anslutna till fjärrvärmenät med en total kapacitet över 20 MW
• mineraloljeraffinaderier
• koksverk
• järn- och stålindustri
• mineralindustri (cement, kalk, glas, keramik)
• pappers- och massaindustri
8
En rad industrier omfattas inte av utsläppshandeln men diskussioner förs kring huruvida exempelvis även transportsektorn skall inkluderas i handelssystemet. Risken med detta är dock dels att priset på utsläpp från transportsektorn sannolikt kommer att minska då priset på utsläppsrätterna blir lägre än kostnaden för de styrmedel som tillämpas idag, dels att priset på utsläppsrätter stiger till en nivå som kan vara skadlig för den elintensiva industrin. (Holmgren et al, 2006)
Övriga industrier som inte omfattas av utsläppshandeln såsom kemi- och tillverkningsindustri utesluts från utsläppshandeln av huvudsakligen två skäl. Det ena är att de utgör en mindre del av de totala utsläppen. Det andra, som skulle utgöra det faktiska problemet vid utsläppshandel, är att det är svårt att mäta utsläppen. Svårigheterna uppstår eftersom utsläppen kommer från ett mycket stort antal anläggningar, vilket gör att administrationskostnaden för utsläppshandel inom dessa sektorer blir för hög. (Zetterberg, 2002)
3.1 Prisbildning på marknaden för koldioxid
De faktorer som påverkar priset på CO2 kan huvudsakligen delas in i två huvudtyper. Den första prissättande faktorn är utbudet av utsläppsrätter. Hela idén med handelssystemet är att det finns en fast mängd utsläppsrätter varje handelsperiod, vilket möjliggör en kontroll över hur mycket CO2 som släpps ut. Mängden utsläppsrätter som skall tilldelas varje medlemsland (National Allocation Plans, NAP) bestäms först av varje medlemsland och godkänns sedan av EU-kommissionen. (ECN, 2007)
Den andra faktorn vid bestämmandet av priset på utsläppsrätter är efterfrågan. Efterfrågan på utsläppsrätter är mycket mer komplicerad än utbudet och bestäms av ett stort antal faktorer såsom ekonomisk tillväxt, väder och energipris. Då en viss mängd utsläppsrätter tilldelas marknaden utan kostnad är nettoefterfrågan för varje företag glappet mellan total efterfrågan och tilldelning. Detta kallas ”Emissions to Cap” och brukar förkortas EtC (ECN, 2007).
Prisbildningen illustreras med en enkel jämvikt i figur 3.1 där utbudet är konstant.
Figur 3.1 Prisbildning på CO2 marknaden
9
4 EU:s politik för att främja förnybar energiproduktion
I syfte att minska utsläppen av CO2 samt minska utnyttjandet av jordens resurser förs en politik som direkt främjar användandet av förnybara energislag. Denna består i Sverige av ett handelssystem för så kallade gröna certifikat medan andra stödsystem för förnybar energiproduktion är implementerade runt om i Europa. Nedan följer en kort beskrivning av de vanligaste stödsystemen i Europa.
4.1 Inmatningspriser
Det vanligaste stödsystemet för förnybar energi inom EU är inmatningspriser. Med inmatningspriser menas att staten garanterar producenter av förnybar el ett visst pris som ligger över marknadspriset. På det sättet blir produktionen mer lönsam och det skapas incitament för ytterligare investeringar i förnybar energi.
De länder i Europa som använder sig av ett inmatningsprissystem är: Danmark, Luxemburg, Portugal, Schweiz, Estland, Litauen, Slovenien, Grekland, Ungern, Frankrike, Österrike, Spanien, Nederländerna, Tjeckien, Irland, Slovakien, Tyskland, Bulgarien och Rumänien.
(EU, 2005)
4.2 Skatteincitament
Olika former av skatteincitament och bidrag är vanliga komplement till andra stödsystem.
Dock tillämpas ett system med endast skatteincitament i Finland och Malta. (EU, 2005) 4.3 Offentlig upphandling
Vid offentlig upphandling köper staten förnybar energi från energiproducenterna som får konkurrera med varandra om att få det statliga kontraktet. På det sättet skapar staten en efterfrågan på förnybar energi utan att den behöver uppstå naturligt på marknaden. Offentlig upphandling som huvudsakligt medel för att nå förnybarhetsmålet är ovanligt inom Europa och används främst av Frankrike och Irland. Båda länderna kombinerar dessutom systemet med offentlig upphandling med inmatningspriser. Nackdelen med offentlig upphandling av grön energi är att den riskerar att ske oregelbundet och inte helt marknadsmässigt. Risken är därför att offentlig upphandling har svårigheter att skapa en långsiktigt hållbar situation. (EU, 2005)
10
4.4 Kvotpliktssystem
Ett kvotpliktssystem innebär att varje elproducent måste uppfylla en viss kvot av förnybar produktion. Om kvoten inte uppfylls tas en straffavgift ut av producenten. De pengar som betalats in som straff kan sedan användas som bidrag eller skatteincitament till de producenter som uppfyller kvoten (EU, 2005).
4.5 Certifikathandel
I Sverige tillämpas handel med så kallade gröna certifikat. Certifikathandeln liknar handeln med utsläppsrätter fast omvänt. För varje MWh förnybar el som ett företag producerar erhålls ett certifikat. Elleverantörerna måste därefter köpa in en viss mängd certifikat varje år i förhållande till sin försäljning och lämnar i slutet av handelsperioden in certifikaten till staten.
Priset avtalas fritt mellan köpare och säljare och avgörs av utbud och efterfrågan på certifikaten. Den typ av energiproduktion som definieras som förnybar och därmed tilldelas certifikat är:
• Vindkraft
• Solenergi
• Geotermisk energi
• Biobränslen
• Vågenergi
• Vattenkraft
- småskaliga vattenkraftanläggningar (enheter om högst 1 500 kW) - ökning av produktionen i befintlig vattenkraft
- ny vattenkraft
(Energimyndigheten, 2007)
Den kvot som de svenska elleverantörerna måste lämna in varierar från år till år enligt figur 4.1. Handelssystemet för certifikat ersätter de statliga stöd som tidigare tilldelades förnybar energiproduktion i Sverige.
Figur 4.1 Antal certifikat per försåld MWh el (procent)
0%
5%
10%
15%
20%
2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035
11
Anledningen till den stora nedgången i kvotplikten år 2012 är att de anläggningar som togs i drift före införandet av certifikathandeln inte längre blir tilldelade certifikat för sin produktion. Tilldelningen av certifikat till anläggningar som byggts efter 2003 kan maximalt fortgå i 15 år. Tanken är att genom tidsbegränsningen skall fokus hamna på nyinvesteringar i förnybar energiproduktion. Handeln med certifikat skall fortgå till 2030 för att därefter upphöra helt. Förhoppningen är att förnybar elproduktion då skall vara tillräckligt lönsam utan statligt ingripande (Energimyndigheten, 2006).
12
5 Konflikter mellan de olika miljömålen
För att kunna applicera modellen med peak- och baseloadprissättning på en elmarknad med utsläppshandel och stöd till förnybar elproduktion krävs vissa antaganden.
Då verklighetens elmarknad har många fler produktionsteknologier än bara base och peakload1, är antagandet att det bara finns två produktionsteknologier en ganska grov förenkling. Dock är effekterna av förändringar i kostnadsstrukturen, för de produktionsteknologier som ingår i modellen, konsistenta med de effekter som skapas på den verkliga elmarknaden även om den inte kan utgöra någon stabil grund för kvantitativa beräkningar av faktiska effekter.
Vidare krävs en förenkling av verkligheten vad gäller regleringen av utbudet för att hålla spänningen konstant trots varierande efterfråga. För att lösa detta krävs ett utbud av elektricitet som går att reglera med relativt kort varsel, vilket inte är effektivt med fossila produktionssätt. Därför används huvudsakligen vattenkraften som reglerteknologi, vilket gör att vattenkraften fungerar delvis som en peakloadteknologi även om den har en kostnadsstruktur som en baseloadteknologi. I denna uppsats behandling av modellen bortses från behovet av reglerkraft, vilket förvisso inte är så realistiskt men det utgör inte heller några betydande kvalitativa förändringar av modellens resultat.
Ett ytterligare problem med modellen berör vad som faktiskt utgör peak- och baseloadteknologier på den verkliga elmarknaden. Modellen förutsätter att baseload endast består av förnybar el och peakload av fossilkraft. När efterfrågan går ned till base är det därför förnybar el som är prissättande på elmarknaden och vid peak är det fossilkraft som är avgörande för vilket pris elen handlas till på NordPool. I verkligheten är fossilkraft nästan alltid prisbestämmande på marknaden och därför är det mest realistiska antagandet för att kunna applicera modellen på verkligheten att fossil elproduktion är både en baseloadteknologi och en peakloadteknologi. Förnybar energiproduktion utgör därför endast en del av baseloadteknologin även om kärnkraften räknas in i baseload. För att lösa detta problem finns det huvudsakligen två vägar att gå.
Den ena vore att istället för att räkna med två utbudsnivåer öka antalet till tre. Den första kan kallas för baseload och bara innehålla de förnybara produktionssätten. Den andra kan kallas
1 Se figur 2.5
13
medelbase och utgöras av de billigare fossila kraftslagen och slutligen peakload vars prisnivå bestäms av den dyraste fossila kraftproduktionen.
Ett annat antagande som skulle få modellen att stämma hyggligt med verkligheten är att se analysen som en framtidsanalys. Låt oss anta att förnybar el skulle utgöra en större del av marknaden än vad den gör idag. Med detta antagande skulle baseload kunna approximeras till att endast bestå av förnybar el och modellen skulle kunna utgöra en bra grund för en analys av vilka effekter på elmarknaden som kan förväntas vid en förändring av produktionsteknologiernas kostnadsstrukturer.
Det senare alternativet är att föredra i detta fall då det inte kräver några betydande förändringar av modellstrukturen. Dock vore en analys med hjälp av en modell med fler nivåer av utbud och efterfrågan intressant och möjligen mer realistisk. Detta utgör därför en bra grund till vidare forskning i ämnet.
5.1 Utsläppshandelns effekter
Effekten av handeln med utsläppsrätter, i termer av produktionskostnadseffekter för elproducenterna, är att de rörliga kostnaderna stiger och gör elproduktion från fossila källor dyrare. Då fossilkraft är en peakteknologi innebär detta att peakpriset stiger enligt nedan.
(CCO2 anger kostnaden för utsläppsrätterna) (5)
1 0
Detta gör att energipriset stiger under peakperioder, vilket gör baseloadteknologierna mer lönsamma och skapar incitament för utbyggnad av elproduktion från alternativa energikällor.
(6)
0 (om 0 < R < 1)
14
Figur 5.1 Effekter av handel med utsläppsrätter
Under den inledande fasen av handelssystemet med utsläppsrätter var utbudet för stort i förhållande till efterfrågan, vilket resulterade i ett lågt pris på utsläppsrätter. Det låga priset ledde i sin tur till minskade incitament för utsläppsminskning för de berörda industrierna.
Problemet med för generös tilldelning av utsläppsrätter har tagits i beaktning under fas två av implementeringen av handelssystemet. Om priset på utsläppsrätter åter skulle falla, på grund av exempelvis en vikande efterfrågan, skulle dock samma problem som tidigare uppstå.
5.2 Förnybarhetsmålets effekter på elmarknaden
Effekten av ett stödsystem som är baserat på den producerade kvantiteten energi är, för producenterna av energi från förnybara källor, att de rörliga kostnaderna för producenterna av förnybar energi minskar vilket leder till minskat baseloadpris. (Ccert anger kostnaden för de icke förnybara teknologierna och Scert anger den motsvarande intäkten för de förnybara teknologierna.)
1 0
1 0
Priset i base sjunker alltså av två anledningar: lägre rörliga kostnader och högre peakpris.
15
Minskade rörliga kostnader leder till ökad lönsamhet och incitament för utbyggnad av de alternativa produktionsteknologierna. Med ett ökat utbud av miljövänlig energiproduktion kan de idag miljöfarliga peakloadanläggningarna konkurreras ut, med minskade utsläpp av CO2
som följd. Alltså när lönsamheten i baseload ökar sker en ökning av utbudet i baseload, vilket drar ut utbudskurvan på baseloadnivån och minskar användningen av peakteknologin. Detta leder slutligen till att priset har sjunkit i base och stigit i peak enligt figur 5.2. Det kan även påpekas att användningen av baseload ökar under baseperioder som följd av detta.
Figur 5.2 Effekter av stöd till förnybar energiproduktion (Certifikathandel)
I termer av pris- och kvantitetseffekternas rikting är resultatet av stöd till förnybara energislag och handel med CO2 lika. Dock nås detta resultat på olika sätt. Observera att figur 5.2 illustrerar effekter av certifikathandel. Om stödet endast utgjordes av subventioner skulle inte de rörliga kostnaderna för peakload öka.
5.3 Konflikter
Både stödsystem för förnybara energislag och handel med CO2 uppnår, enligt den modell som presenterats i uppsatsen, de mål som är utsatta. Andelen förnybart ökar och utsläppen av CO2 minskar.
Låt oss nu anta att handel med utsläppsrätter på CO2 redan sker på marknaden. Om ett stöd till förnybar energi nu implementeras, hur kommer detta att påverka elmarknaden?
Om vi först ser problemet ur ett svenskt perspektiv skulle certifikathandeln kunna ske utan att den behöver påverka priset på utsläppsrätter. Detta på grund av att Sverige utgör en liten del
16
av handelsområdet och därför praktiskt taget bara spelar en pristagande roll på marknaden.
Effekterna av certifikathandeln skulle därför adderas till de effekter som uppstår av utsläppshandeln och utbyggnaden av förnybar energiproduktion kommer dels att motiveras av lägre kostnader i baseload och dels av ett högre peakpris. Peakpriset kommer att stiga på grund av ökade kostnader av både utsläppshandel och certifikathandel. Dessa effekter illustreras i figur 5.3. (I figuren förutsätts att CO2-handel redan bedrivs.)
Figur 5.3 Effekter av den svenska certifikathandeln
Risken i detta fall är att priset på elektricitet producerad med baseloadteknik kommer att sjunka för kraftigt och en överkonsumtion kommer att ske på grunder som inte är ekonomiskt hållbara på lång sikt. Även om detta kan uttryckas som en ineffektivitet på marknaden är detta också syftet med certifikathandeln och samma effekter, dock inte lika kraftiga, skulle uppstå även utan handel med utsläppsrätter. Fortfarande skulle antalet utsläppsrätter vara konstant i Europa, vilket innebär att den totala utsläppsvolymen inte skulle minska2.
Om vi flyttar fokus från Sverige, och istället ser på effekterna av stöd till hela den europeiska förnybara energiproduktionen, kommer resultaten att bli något annorlunda.
Om baseloadproduktionen ökar, på grund av stödet till förnybar energiproduktion, minskar också efterfrågan på utsläppsrätter i och med den minskade produktionen i peakload. Den minskade efterfrågan på utsläppsrätter leder till minskat pris enligt figur 5.4.
2 Se s.19
17
Figur 5.4 Minskning av efterfrågan på utsläppsrätter
Detta gör i sin tur att elpriset sjunker i peak och stiger i base, enligt följande samband:
< 0
Detta gör produktion av energi från peakloadteknologier mer lönsam och utbudet av fossil kraft ökar. Jämvikt uppnås enligt figur 5.5, förutsatt att stödet inte betalas av producenterna av peakenergi. (I figuren förutsätts att CO2-handel redan bedrivs.)
Figur 5.5 Effekter av stöd till förnybara energislag i Europa
Eftersom prisminskningen beror på en minskning av produktionen av fossil energi, torde detta inte utgöra något problem. Om utsläppen minskar ytterligare på grund av åtgärder för att främja förnybar energiproduktion har målet med implementeringen av stödsystemen fungerat.
Samtidigt har CO2- handeln blivit mindre effektiv genom att priset på utsläppsrätterna
18
minskat. Denna konflikt mellan de olika interventionerna urholkar effektiviteten i båda systemen och gör dem samhällsekonomiskt sett dyrare. För att utsläppen av CO2 skall minska på grund av stöd till förnybar energiproduktion krävs att efterfrågan på CO2 skall minska till en kvantitetsnivå som är lägre än den utbjudna kvantiteten utsläppsrätter, det vill säga när priset på utsläppsrätter är lika med noll. Förvisso kommer en viss utsläppsminskning att ske på energimarknaden men denna utsläppsminskning kommer i och med prisminskningen på utsläppsrätter att innebära en ökning inom de andra sektorerna som omfattas av handeln.3 Ett enkelt sätt att illustrera hur minskningen av den konsumerade mängden utsläppsrätter på elmarknaden motsvaras av en lika stor ökning på övriga marknader som omfattas av handeln, är med ett så kallat badkarsdiagram, se figur 5.6.
Figur 5.6 Fördelning av utsläpp av CO2 inom den handlande sektorn
Samma princip som i diagrammet ovan kan också tillämpas på effekterna av geografiskt lokala utsläppsminskningar. Om Sverige minskar sina utsläpp kommer en liten minskning i priset på utsläppsrätter att ske och utsläppen kan öka i Europa.
Om ett stödsystem av den typ som används i Sverige skulle implementeras i hela Europa, alltså ett gemensamt certifikathandelssystem, skulle effekterna förändras något. Eftersom producenterna av fossilkraft både måste köpa certifikat och utsläppsrätter kommer en minskning av priset på utsläppsrätter att täckas av priset på certifikat. Problemet att CO2
kommer att släppas ut i lika hög grad som tidigare, kvarstår dock så länge efterfrågan på utsläppsrätter överstiger utbudet.
3 Övriga sektorer som omfattas av utsläppshandeln beskrivs i avsnitt 3.
19
Slutsats
Vilka konflikter mellan förnybarhetsmålet och CO2-målet som kan uppstå, beror på om frågan analyseras ur ett svenskt eller europeiskt perspektiv. Effekterna av det svenska handelssystemet med så kallade gröna certifikat, är huvudsakligen att det svenska priset på förnybar energi blir mycket lågt och priset på fossilkraft mycket högt. Detta kan innebära en samhällsekonomiskt ineffektiv situation men målen med stödet till förnybar energi uppnås i Sverige. Dock kommer den totala mängden utsläpp inte att minska, då det totala antalet utsläppsrätter i Europa fortfarande kommer att vara konstant
Effekterna av ett stödsystem som implementeras i hela Europa är något annorlunda, jämfört med om det bara gällde Sverige, då den förnybara energisektorn i Europa har förmågan att skapa efterfrågeffekter som kan påverka priset på koldioxidutsläpp. Enligt den modell som använts i uppsatsen kommer de inledande effekterna vara att utbudet av förnybar energi ökar och utbudet av fossil energi minskar men problem uppstår då priset på utsläppsrätter minskar i takt med efterfrågan och utbudet ökar igen. Även om andelen förnybart i Europas kraftproduktion ökar, kommer inte stödet att minska utsläppen av CO2 då utsläppsvolymen bestäms av tilldelningen av utsläppsrätter. Detta innebär att stödet till förnybara energislag kommer att vara helt verkningslöst, så länge priset på utsläppsrätter är högre än noll.
Ses problematiken ur ett mer dynamiskt perspektiv skulle dock stöd till förnybar energi kunna minska utsläppen av koldioxid genom att tilldelningarna av utsläppsrätter kan minska på lång sikt i takt med att utbudet av förnybar energi ökar.
20
21
22 Referenser
Stern, N (2007) The Economics of Climate Change – The Stern Review, Camebridge University Press, Camebridge
Miljödepartementet (2008) Regeringens hemsida 2008-05-13 http://utbildning.regeringen.se/sb/d/3188/a/34463
EUROPAPARLAMENTETS OCH RÅDETS DIREKTIV (2006/32/EG) om effektiv slutanvändning av energi och om energitjänster och om upphävande av rådets direktiv 93/76/EEG
Brennan, T. J. (2003) ”Mismeasuring Electricity Market Power” Regulation, Spring 2003, s.60-66
Dansby, R. E. (1978) “Capacity constrained peak load pricing” The quarterly journal of economics, August 1978
Brennan, T. J. (2007) “Electricity Capacity Requirements: Who Pays?” Discussion Paper 03- 39, RESOURCES FOR THE FUTURE, Washington
Energimyndigheten (2006) Prisbildning och konkurrens på elmarknaden, ER 2006:13, Stockholm
Nord Pool, Spot Market Data, 2008-04-15 http://www.nordpoolspot.com/
Energimyndigheten (2007) Förnybar el med certifikat, Stockholm
Europeiska Gemenskapens Kommission (2005) MEDDELANDE FRÅN KOMMISSIONEN Stöd till elektricitet från förnybara energikällor
Zetterberg, L (2002) Vinnare och förlorare i EU:s system för handel med utsläppsrätter IVL Svenska Miljöinstitutet AB, Stockholm
Holmgren, K, Belhaj, M, Gode, J, Sernholm, E, Zetterberg, L & Åhman, M (2006) Greenhuose Gas Emissions Trading for the Transport Sector, IVL Swedish Environmental Research Instititute, Stockholm
