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Umweltpolitik und die Emissionen von Luftschadstoffen
Eine empirische Analyse für Westdeutschland
Studien zu Umweltökonomie und Umweltpolitik, Vol. 3
(1998)
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Abstract
Preisinstrumente werden aus ökonomischer Sicht zur Reduzierung energiebedingter Schadstoffemissionen gegenüber ordnungsrechtlichen Maßnahmen bevorzugt. Ihr Einsatz löst technologische sowie ökonomische Effekte aus, die insbesondere auf sektoraler Ebene entscheidend für die Akzeptanz marktkonformer Umweltpolitik sind.An diesem Punkt setzt die vorliegende Arbeit an. NOx- und SO2-Emissionen und Möglichkeiten ihrer technischen Vermeidung sowie CO2-Emissionen werden in das ökonomisch-ökologische Simulationsmodell PANTA RHEI integriert. Es konnte bisher schon die energiewirtschaftliche und ökonomische Entwicklung in tiefer sektoraler Disaggregation abbilden. Außerdem werden Steuer- und Zertifikatskonzepte für die drei Luftschadstoffe und die Kompensation der Einnahmen des Staates in das Modell eingebaut. Die Entwicklung der Vermeidungstechniken wird von der Höhe des Schadstoffpreises, dem Umsetzungsgrad der besten verfügbaren Techniken und den Laufzeiten einzelner Verbrennungsanlagen bestimmt.Im Ergebnis zeigt sich in Simulationsrechnungen bis zum Jahr 2005, daß sich die Emissionen durch den Einsatz von Preisinstrumenten ohne große gesamtwirtschaftliche Verluste deutlich verringern lassen. Die Senkung der Lohnnebenkosten mit dem Steuer- bzw. Zertifikatsaufkommen erhöht insgesamt sogar die Beschäftigung. In einigen emissionsintensiven Sektoren sind die negativen Effekte aber beträchtlich. Der Einsatz von Vermeidungstechniken bei NOx und SO2 reduziert die sektoralen und gesamtwirtschaftlichen Anpassungskosten. Dabei sollte aber der Zeitbedarf technologischer Umstellungen beachtet werden, weil eine Verkürzung der Nutzungsdauern von Verbrennungsanlagen die Vermeidungskosten erhöht.
Table of Contents
| Section Title | Page | Action | Price |
|---|---|---|---|
| Vorwort | 5 | ||
| Inhaltsverzeichnis | 7 | ||
| Tabellenverzeichnis | 14 | ||
| Abbildungsverzeichnis | 19 | ||
| Abkürzungsverzeichnis | 20 | ||
| Vorsätze und Vorsatzeichen | 21 | ||
| A. Einleitung | 23 | ||
| I. Problemstellung | 23 | ||
| II. Aufbau der Untersuchung | 26 | ||
| B. Der Stand der Debatte um die Reduktion von Luftschadstoffemissionen | 29 | ||
| I. Ökologische, umweltpolitische und umweltökonomische Grundlagen | 29 | ||
| 1. Wirkungen erhöhter Luftschadstoffkonzentrationen | 29 | ||
| a) Abgrenzung und Problembereiche | 29 | ||
| b) Zusätzlicher Treibhauseffekt | 30 | ||
| c) Versauerung von Luft, Boden und Gewässern | 32 | ||
| d) Photosmog | 33 | ||
| e) Zusammenfassung | 34 | ||
| 2. Umweltpolitische Reduktionsziele | 35 | ||
| a) Internationale Vereinbarungen | 35 | ||
| b) Nationale Reduktionsziele | 36 | ||
| 3. Umweltökonomische Lösungsansätze | 38 | ||
| a) Umweltökonomische Grundkonzepte | 39 | ||
| b) Die standardorientierten Instrumente der Umweltpolitik: Auflagen, Abgaben und Zertifikate | 41 | ||
| c) Zum praktischen Einsatz umweltpolitischer Instrumente | 43 | ||
| d) Die Diskussion um eine ökologische Steuerreform | 44 | ||
| II. Ökonomische Modelle der Reduktion von Luftschadstoffen | 47 | ||
| 1. Zur Auswahl der untersuchten Modelle | 47 | ||
| 2. Die DIW-Studie “Ökosteuer – Sackgasse oder Königsweg?” (1994) | 48 | ||
| a) Zielsetzung und methodisches Vorgehen | 48 | ||
| b) Ergebnisse | 51 | ||
| c) Kritik | 52 | ||
| d) Exkurs: Die Berechnung der ökologischen Folgewirkungen durch das ZEW (1996) | 55 | ||
| 3. Die ISI/DIW-Studie (1994) | 55 | ||
| a) Zielsetzung und methodisches Vorgehen | 55 | ||
| b) Ergebnisse | 57 | ||
| c) Kritik | 57 | ||
| 4. Allgemeine Gleichgewichtsmodelle | 58 | ||
| a) Grundlagen | 58 | ||
| b) Das EWI-Modell (1994) | 60 | ||
| c) Das Modell von Conrad/Wang (1993/94) | 62 | ||
| d) Das Modell von Böhringer/Rutherford (1994) | 63 | ||
| 5. Modellvergleich und weiterer Forschungsbedarf | 64 | ||
| C. Die Analyse der Emissionsentwicklungen und ihrer Determinanten für die Jahre 1978 bis 1990 | 68 | ||
| I. Die Beschreibung der Datenbasis | 68 | ||
| 1. Der emissionsrelevante Energieverbrauch als Verursacher der Emissionen | 69 | ||
| 2. Kohlendioxidemissionen (CO2) | 73 | ||
| a) Die Emissionsfaktoren | 73 | ||
| b) Die Entwicklung der Emissionen | 74 | ||
| 3. Stickoxidemissionen (NOx) | 76 | ||
| a) Die Entwicklung der Emissionsfaktoren | 76 | ||
| b) Die Entwicklung der Emissionen | 78 | ||
| 4. Schwefeldioxidemissionen (SO2) | 80 | ||
| a) Die Entwicklung der Emissionsfaktoren | 80 | ||
| b) Die Entwicklung der Emissionen | 81 | ||
| 5. Kosten für Luftreinhaltung | 83 | ||
| a) Investitionen | 83 | ||
| b) Bruttoanlagevermögen, Abschreibungen und laufende Ausgaben | 85 | ||
| 6. Zusammenfassung | 86 | ||
| II. Ex-post-Partialanalysen der Emissionsentwicklung und ihrer Determinanten | 87 | ||
| 1. Die Rolle des emissionsrelevanten Energieverbrauchs | 87 | ||
| 2. Der Beitrag technischer Maßnahmen zur Emissionsminderung | 89 | ||
| a) NOX-Minderung durch technische Maßnahmen | 89 | ||
| b) SO2-Minderung durch technische Maßnahmen | 91 | ||
| 3. Der Beitrag der Energieträgersubstitution zur Emissionsminderung | 93 | ||
| 4. Zusammenfassung | 94 | ||
| D. Die Prognose der Emissionsfaktoren bis 2005 als Erweiterung des Umweltmoduls von PANTA RHEI | 97 | ||
| I. Zur Vorgehensweise | 97 | ||
| 1. Zur Problematik der ökonometrischen Schätzung der Emissionsfaktoren | 97 | ||
| 2. Bestimmung von Anpassungsfunktionen für die Emissionsfaktoren | 99 | ||
| II. Technische Minderungspotentiale: Der bestmögliche Stand der Technik im Jahr 2005 | 100 | ||
| 1. Begriff und Abgrenzung | 100 | ||
| 2. CO2-Minderungspotentiale | 101 | ||
| 3. NOX-Minderungspotentiale | 102 | ||
| a) Straßenverkehr | 102 | ||
| b) Kraftwerke | 106 | ||
| c) Übrige Verbrennungsprozesse | 107 | ||
| d) Zusammenfassung | 109 | ||
| 4. SO2-Minderungspotentiale | 110 | ||
| a) Kohle | 110 | ||
| b) Übrige Energieträger | 111 | ||
| c) Zusammenfassung | 112 | ||
| III. Das Trendszenario | 113 | ||
| 1. Zur Vorgehensweise | 113 | ||
| 2. Die Entwicklung der NOX-Emissionen | 114 | ||
| a) Straßenverkehr | 114 | ||
| b) Kraftwerke | 116 | ||
| c) Übrige Verbrennungsprozesse | 117 | ||
| d) Zusammenfassung | 119 | ||
| 3. Die Entwicklung der SO2-Emissionen | 119 | ||
| a) Kohle | 119 | ||
| b) Übrige Energieträger | 119 | ||
| c) Zusammenfassung | 120 | ||
| IV. Die Entwicklung der Emissionsfaktoren bei Einsatz ökonomischer Instrumente | 120 | ||
| 1. Die Reaktionsmöglichkeiten von Wirtschaftssubjekten auf steigende Emissionspreise | 120 | ||
| 2. Allgemeine Anpassungshypothesen für die Emissionsfaktoren | 122 | ||
| a) Die Mängel einer einheitlichen, exponentiellen Anpassung | 122 | ||
| b) Die Einbeziehung der Schadstoffkostenkomponente | 123 | ||
| c) Die Einbeziehung technischer Komponenten | 124 | ||
| d) Die Einbeziehung des Umsetzungsgrads der besten verfügbaren Technik | 125 | ||
| e) Die Einbeziehung der Erneuerungsrate des Kapitalstocks | 126 | ||
| f) Zusammenfassung | 127 | ||
| 3. Spezielle Anpassungshypothesen für die NOX-Emissionsfaktoren | 127 | ||
| a) Straßenverkehr | 127 | ||
| b) Kraftwerke | 128 | ||
| c) Übrige Verbrennungsprozesse | 129 | ||
| d) Zusammenfassung | 130 | ||
| 4. Spezielle Anpassungshypothesen für die SO2-Emissionsfaktoren | 131 | ||
| a) Kraftwerke | 131 | ||
| b) Übrige Verbrennungsprozesse | 132 | ||
| c) Zusammenfassung | 132 | ||
| E. Simulationen mit dem im Umweltbereich erweiterten Modell PANTA RHEI | 134 | ||
| I. Das ökonomisch-ökologische Simulationsmodell PANTA RHEI | 134 | ||
| 1. Der ökonomische Modellteil INFORGE | 134 | ||
| a) Das Konzept und die Datenbasis | 134 | ||
| b) Die Modellierung | 136 | ||
| c) Die exogenen Vorgaben | 137 | ||
| 2. Das Energiemodul | 138 | ||
| a) Das Konzept und die Datenbasis | 138 | ||
| b) Die Modellierung | 140 | ||
| c) Die exogenen Vorgaben | 143 | ||
| 3. Die Berechnung der Emissionen | 143 | ||
| 4. Die Abbildung von Zertifikatslösungen | 144 | ||
| a) Unterschiedliche Ausgestaltungsmöglichkeiten von Zertifikatskonzepten | 144 | ||
| b) Das Zertifikatscheinemodell von Heister/Michaelis u. a. (1991) | 145 | ||
| c) Die Modellierung für einzelne Schadstoffe | 147 | ||
| d) Die Einbeziehung weiterer Schadstoffe | 150 | ||
| e) Zur Interdependenz der Modellteile | 151 | ||
| 5. Die Abbildung von Steuerlösungen | 152 | ||
| 6. Zusammenfassung: Vorteile von PANTA RHEI im Modellvergleich | 153 | ||
| II. Die Basislösung | 154 | ||
| 1. Gesamtwirtschaftliche Entwicklung | 154 | ||
| 2. Energieverbrauch und CO2-Emissionen | 155 | ||
| 3. NOX-Emissionen | 157 | ||
| 4. SO2-Emissionen | 159 | ||
| 5. Zusammenfassung | 160 | ||
| III. Zertifikatslösungen | 161 | ||
| 1. CO2-Zertifikate | 161 | ||
| a) Preiseffekte | 161 | ||
| b) Wirkungen auf Energieverbrauch und Emissionen | 163 | ||
| c) Sektorale Mengeneffekte | 166 | ||
| d) Gesamtwirtschaftliche Effekte | 169 | ||
| e) Zusammenfassung | 170 | ||
| 2. NOX-Zertifikate | 171 | ||
| a) Preiseffekte | 171 | ||
| b) Wirkungen auf Energieverbrauch und Emissionen | 173 | ||
| c) Sektorale Mengeneffekte | 174 | ||
| d) Gesamtwirtschaftliche Effekte | 177 | ||
| e) Sensitivitätsanalyse: Variation der technischen Anpassungsgeschwindigkeit | 178 | ||
| f) Sensitivitätsanalyse: Variation der Zertifikatsmenge | 180 | ||
| g) Zusammenfassung | 181 | ||
| 3. SO2-Zertifikate | 182 | ||
| a) Preiseffekte | 183 | ||
| b) Wirkungen auf Energieverbrauch und Emissionen | 184 | ||
| c) Sektorale Mengeneffekte | 185 | ||
| d) Gesamtwirtschaftliche Effekte | 187 | ||
| e) Sensitivitätsanalyse: Variation der technischen Anpassungsgeschwindigkeit | 187 | ||
| f) Sensitivitätsanalyse: Variation der Zertifikatsmenge | 189 | ||
| g) Zusammenfassung | 190 | ||
| 4. Zertifikatslösungen für mehrere Schadstoffe | 190 | ||
| a) CO2- und NOX-Zertifikate | 191 | ||
| b) CO2- und SO2-Zertifikate | 193 | ||
| c) NOX- und SO2-Zertifikate | 195 | ||
| d) CO2-, NOX- und SO2-Zertifikate | 196 | ||
| e) Zusammenfassung | 197 | ||
| 5. Die Ergebnisse der Zertifikatslösungen im Überblick | 197 | ||
| IV. Steuerlösungen | 199 | ||
| 1. CO2-Steuern | 199 | ||
| a) Unterschiede zur entsprechenden Zertifikatslösung | 199 | ||
| b) Simulationen mit unterschiedlichen Steuersätzen in 2005 | 200 | ||
| c) Simulationen mit unterschiedlichen Steuerpfaden | 201 | ||
| 2. NOX-Steuern | 202 | ||
| a) Unterschiede zur entsprechenden Zertifikatslösung | 203 | ||
| b) Simulationen mit unterschiedlichen Steuersätzen in 2005 | 205 | ||
| 3. SO2-Steuern | 206 | ||
| 4. Steuern für mehrere Schadstoffe | 207 | ||
| a) CO2- und NOX-Steuern | 207 | ||
| b) CO2-, NOX- und SO2-Steuern | 209 | ||
| 5. Zusammenfassung | 210 | ||
| F. Zusammenfassung und Ausblick | 212 | ||
| Literaturverzeichnis | 218 | ||
| Sachregister | 229 |