Impact and interaction of emission trading and deployment of renewables regarding CO2 emissions in the European electricity sector

Kenneth Van den Bergh
CO2-uitstoot van elektriciteitscentrales tot 30 % lager door Europees energiebeleidDe CO2-uitstoot van elektriciteitscentrales draagt in grote mate bij tot de opwarming van de aarde. In Europa is 35 % van de totale CO2-emissie afkomstig van elektriciteitscentrales. Het verminderen van deze CO2-uitstoot is dan ook belangrijk in het bestrijden van de opwarming van de aarde. In Europa heeft men dit begrepen. Het Europese energie- en klimaatbeleid heeft de CO2-emissies van elektriciteitscentrales sterk teruggedrongen. Een deel van deze emissies is echter verschoven naar andere sectoren.

Impact and interaction of emission trading and deployment of renewables regarding CO2 emissions in the European electricity sector

CO2-uitstoot van elektriciteitscentrales tot 30 % lager door Europees energiebeleid

De CO2-uitstoot van elektriciteitscentrales draagt in grote mate bij tot de opwarming van de aarde. In Europa is 35 % van de totale CO2-emissie afkomstig van elektriciteitscentrales. Het verminderen van deze CO2-uitstoot is dan ook belangrijk in het bestrijden van de opwarming van de aarde. In Europa heeft men dit begrepen. Het Europese energie- en klimaatbeleid heeft de CO2-emissies van elektriciteitscentrales sterk teruggedrongen. Een deel van deze emissies is echter verschoven naar andere sectoren.

Tijdens de Europese lentetop van 2007 formuleerden de Europese regeringsleiders de 20-20-20 doelstellingen. Deze houden in dat Europa tegen 2020 de uitstoot van broeikasgassen met 20 % wil verminderen ten opzichte van 1990, het aandeel hernieuwbare energie tot op 20 % wil brengen en de efficiëntie van ons energiesysteem met 20 % wil verhogen. 

Europese emissiehandel, iets uniek

Om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen, heeft Europa een emissiehandel opgericht, het European Union Emission Trading System (ETS).  Dit systeem is de eerste en grootste CO2 emissiehandel. Alle industriële bedrijven vallen onder dit systeem, inclusief de elektriciteitsproducten. Deze bedrijven dienen een uitstootrecht in te dienen voor elke ton CO2 die ze uitstoten. Uitstootrechten kunnen worden gekocht op een speciaal daarvoor opgerichte markt. Het totale aantal uitstootrechten wordt vastgelegd door Europa en vermindert elk jaar. Bijgevolg daalt dus ook de totale CO2-uitstoot van alle bedrijven binnen het ETS.  Vraag en aanbod bepalen de prijs van een uitstootrecht. Vandaag de dag bedraagt deze ongeveer € 8 per ton CO2. Specialisten zijn het er over eens dat de huidige prijs van uitstootrechten te laag is om investeringen in CO2-arme installaties te stimuleren.

Hernieuwbare energie, elke lidstaat zijn eigen zin

Naast het verminderen van de CO2-uitstoot wil Europa ook het gebruik van hernieuwbare energiebronnen stimuleren. Europa heeft aan elke lidstaat de vrijheid gegeven om zelf te kiezen hoe ze dit willen doen, zolang de vooropgestelde doelen maar gehaald worden. De belangrijkste bronnen van hernieuwbare energie die gestimuleerd worden met steunprogramma’s zijn zonne-energie, windenergie en bio-energie.

Hernieuwbare energie is een Vlaamse bevoegdheid. Vlaanderen stimuleert de productie van hernieuwbare energie door middel van groenestroomcertificaten. Producenten krijgen per geproduceerde eenheid hernieuwbare energie een groenestroomcertificaat dat ze kunnen verkopen op een speciale markt. De groenestroomcertificaten worden opgekocht door leveranciers die verplicht een aantal certificaten moeten inleveren bij de energieregulator. Vlaanderen heeft de voorbije jaren fel ingezet op zonne-energie door een hoge minimumsteun uit te keren per geproduceerde eenheid hernieuwbare elektriciteit. Het resultaat is dat vele Vlaamse bedrijven en gezinnen fotovoltaïsche panelen op het dak hebben liggen.      

Er wordt soms gesteld dat fotovoltaïsche panelen en windmolens de CO2-uitstoot verminderen. Dit is fout. Fotovoltaïsche panelen en windmolens produceren weliswaar elektriciteit zonder zelf CO2 uit te stoten, maar aangezien de totale CO2-uitstoot van alle industriële bedrijven wordt vastgelegd door het ETS, resulteert dit niet in een daling van de totale CO2-emissies. De hernieuwbare productie van elektriciteit doet de vraag naar emissierechten dalen, er moet immers minder elektriciteit geproduceerd worden door steenkoolcentrales en gascentrales om te voldoen aan de elektriciteitsvraag. Dit resulteert in een lagere prijs van emissierechten. Door deze lagere prijs gaan andere industriële sectoren meer CO2 uitstoten zodat de totale CO2-uitstoot binnen het ETS gelijk blijft. Het is dus fout om te stellen dat hernieuwbare elektriciteit de CO2-uitstoot vermindert. Het is wel correct om te stellen dat hernieuwbare elektriciteit CO2-uitstoot verschuift van de elektriciteitssector naar andere industriële sectoren.

Door de verschillende steunprogramma’s steeg de productie uit hernieuwbare bronnen in Europa aanzienlijk. De elektriciteitsproductie in de EU uit zon, wind en bio-energie steeg van 166 TWh in 2007 tot 249 TWh in 2010. Ter vergelijking, de jaarlijkse elektriciteitsconsumptie in België bedraagt ongeveer 90 TWh.

Wat is het effect van dit beleid?

Aangezien het Europese energie- en klimaatbeleid relatief jong is, is er nog maar weinig cijfermateriaal beschikbaar over het effect van dit beleid op de CO2-uitstoot in de elektriciteitssector. Dit eindwerk probeert dit gat op te vullen en kwantificeert de daling van de CO2-uitstoot in de elektriciteitssector ten gevolge van de CO2-emissiekost en het stimuleren van hernieuwbare energie. De analyse beschouwt de elektriciteitssector in West- en Zuid-Europa. In dit gebied is zowel ETS van kracht als steunprogramma’s voor hernieuwbare elektriciteitsbronnen.

De studie toont aan dat de totale CO2-uitstoot in 2007 11 % hoger zou zijn zonder ETS en zonder hernieuwbare elektriciteit. In 2008, 2009 en 2010 zou de totale CO2-uitstoot tot 30 % hoger zijn zonder ETS en hernieuwbare elektriciteit. Het kleinere effect in 2007 is te verklaren doordat de prijs van emissierechten toen zeer laag was.

De historische CO2-uitstoot van elektriciteitscentrales in Zuid- en West-Europa bedroeg ongeveer 900 miljoen ton CO2 per jaar (zie Figuur 1). Over de periode 2007-2010 is er in de elektriciteitssector 356 miljoen ton CO2 minder uitgestoten ten gevolge van ETS en 472 miljoen ton CO2 ten gevolge van hernieuwbare elektriciteit (zie Figuur 2). Deze laatste hoeveelheid CO2 is echter wel geëmitteerd in andere sectoren.  

Wat brengt de toekomst?

Vandaag de dag is er een levendige discussie aan de gang over waar het met het Europese energie- en klimaatbeleid naartoe moet. Iedereen is het er over eens dat we moeten evolueren naar een properder, efficiënter en onafhankelijker energiesysteem. De grote vraag is echter hoe we daar best geraken.

 

Het huidige Europese beleid omvat verschillende beleidsinstrumenten: het ETS, steunprogramma’s voor hernieuwbare energie en in sommige lidstaten ook steunprogramma’s om energiebesparingen te stimuleren – denk bijvoorbeeld aan de Vlaamse premies voor dakisolatie. Al deze beleidsinstrumenten beïnvloeden elkaar. Energiebesparingen en hernieuwbare energie resulteren in een daling van de CO2-emissieprijs en omgekeerd resulteert het belasten van CO2-uitstoot ook in efficiëntere en hernieuwbare energieopwekking. Een van de grote vragen waarmee Europa worstelt is: blijven al de huidige beleidsinstrumenten best naast elkaar bestaan of is het beter om alles te vervangen door één sterk beleidsinstrument’? Dit eindwerk heeft niet de ambitie om deze vraag te beantwoorden, maar verschaft wel extra inzicht in de werking van het Europese energiebeleid. Inzicht dat nodig is om het toekomstige beleid vorm te geven.

 

 

Bibliografie

Bibliography

 

[1] 50 Hz. Electricity transmission system operator in Germany. Available on

<http://www.50hertz.com>, 2011.

 

[2] Amprion. Electricity transmission system operator in Germany. Available on

<http://www.amprion.de>, 2011.

 

[3] APX-ENDEX. Energy exchange for electricity and natural gas. Available on

<http://www.apxendex.com>, 2011.

 

[4] Belpex. Belgian power exchange. Available on <http://www.belpex.be>, 2012.

 

[5] BlueNext. European environmental trading exchange. Available on

<http://www.bluenext.eu>, 2011.

 

[6] M. Boots et al. The Interaction of Tradable Instruments in Renewable Energy

and Climate Change Markets. Technical report, InTraCert project, 2001.

 

[7] C. De Jonghe, E. Delarue, R. Belmans, and W. D’haeseleer. Interactions between

measures for the support of electricity from renewable energy sources and co2

mitigation. Energy Policy, 37(11):4743–4752, 2009.

 

[8] P. del Río González. The interaction between emissions trading and renewable

electricity support schemes. an overview of the literature. Mitigation and

Adaptation Strategies for Global Change, 12(8):1363–1390, 2007.

 

[9] E. Delarue. Modeling Electricity Generation Systems, Development and Application

of Electricity Generation Optimization and Simulation Models with

particular focus on CO2 emissions. PhD thesis, Katholieke Universiteit Leuven,

2009.

 

[10] E. Delarue, A. Ellerman, and W. D’haeseleer. Short-term CO2 Abatement in the

European Power Sector: 2005-2006. Climate Change Economics, 1(2):113–133,

2010.

 

[11] Ecofys. Financing Renewable Energy in the European Energy Market. Technical

report, Ecofys; Ernst & Young; Fraunhofer; Technische Universität Wien, 2011.

 

[12] EEX. Energy exchange for electricity and natural gas. Available on

<http://www.eex.com>, 2011.

 

[13] EirGrid. Electricity transmission system operator of Ireland. Available on

<http://www.eirgrid.com>, 2011.

 

[14] Elia. Electricity transmission system operator of Belgium. Available on

<http://www.elia.be>, 2011.

 

[15] A. Ellerman and P. Joskow. The European Union’s Emissions Trading System

in perspective. Technical report, Massachusetts Institute of Technology, 2008.

 

[16] EnBW Transportnetze AG. Electricity transmission system operator in Germany.

Available on <http://www.enbw-transportnetze.de>, 2011.

 

[17] Energinet.dk. Electricity transmission system operator of Denmark. Available

on <http://www.energinet.dk>, 2011.

 

[18] ENTSO-E. Eurpean Network of Transmission System Operators for Electricity.

Available on <https://www.entsoe.eu>, 2011.

 

[19] EURELECTRIC. Power Statistics 2010 Edition Full Report. Available on

<http://www.eurelectric.org>, 2010.

 

[20] European Commission. Climate Action - Policies - Climate and Energy Package.

Available on <http://ec.europa.eu/clima/policies/package/>, 2010.

 

[21] European Commission. Climate Action - Policies - Emission Trading System.

Available on <http://ec.europa.eu/clima/policies/ets>, 2010.

 

[22] European Commission. Energy - Renewable Energy. Available on

<http://ec.europa.eu/energy/renewables/>, 2010.

 

[23] EUROSTAT. European commission. Available on

<http://epp.eurostat.ec.europa.eu>, 2012.

 

[24] Financial Times. European recession end with a whimper. Available on

<http://www.ft.com/intl/world/europe>, November 2009.

 

[25] M. Hindsberger, M. Nybroe, H. Ravn, and R. Schmidt. Co-existence of electricity,

TEP, and TGC markets in the Baltic Sea Region. Energy policy, 31(1):85–96,

2003.

 

[26] ICE. Energy exchange for oil, coal, natural gas and emission rights. Available

on <https://www.theice.com>, 2011.

 

[27] Index Mundi. Available on <http://www.indexmundi.com>, 2011.

 

[28] National Grid Company. Electricity transmission system operator of the United

Kingdom. Available on <http://www.nationalgrid.com/uk>, 2011.

 

[29] K. Neuhoff, K. Martinez, and M. Sato. Allocation, incentives and distortions:

the impact of EU ETS emissions allowance allocations to the electricity sector.

Climate Policy, 6(1):73–91, 2011.

 

[30] Nord Pool. Energy exchange for electricity and natural gas. Available on

<http://www.nordpoolgas.com>, 2011.

 

[31] Photovoltaic Geographical Information System. Joint Research Centre of the

European Commission. Available on <http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis>, 2011.

 

[32] Powernext. Energy exchange for electricity and natural gas. Available on

<http://www.powernext.com>, 2011.

 

[33] M. Rathmann. Do support systems for RES-E reduce EU-ETS-driven electricity

prices? Energy Policy, 35(1):342–349, 2007.

 

[34] REE. Electricity transmission system operator of Spain. Available on

<http://www.esios.ree.es>, 2011.

 

[35] REN. Electricity transmission system operator of Portugal. Available on

<http://www.centrodeinformacao.ren.pt>, 2011.

 

[36] S. Sorrell et al. Interaction in EU Climate Policy. Technical report, SPRU -

Science and Technology Policy Research - University of Sussex, 2003.

 

[37] Tennet. Electricity transmission system operator in Germany. Available on

<http://www.tennettso.de>, 2011.

 

[38] Terna. Electricity transmission system operator of Italy. Available on

<http://www.terna.it>, 2011.

 

[39] Thomson Reuters Datastream. Available in library of business and economics.

Katholieke Universiteit Leuven, 2011.

 

[40] T. Unger and E. Ahlgren. Impacts of a common green certificate market on

electricity and CO2-emission markets in the Nordic countries. Energy Policy,

33(16):2152–2163, 2005.

 

[41] K. Voorspools. The modelling of Large Electricity-Generation Systems with

Applications in Emission-Reduction Scenarios and Electricity Trade. PhD thesis,

Katholieke Universiteit Leuven, 2004.

 

[42] H. Weigt, E. Delarue and D. Ellerman. CO2 Abatement from RES Injections in

the German Electricity Sector: Does a CO2 Price Help? Working paper, 2012.

 

[43] A. Wood and B. Wollenberg. Power generation, operation, and control, volume 2.

Wiley New York, 1996.

 

[44] World Bank. CO2 emission from electricity and heat production. Available on

<http://data.worldbank.org>, 2012.