Norsk Økonomsk Tdsskrft 119 (2005) s. 1-15 Omsettelge grønne sertfkater under autark og handel: Noen analytske resultater* Erk S. Amundsen A og Gjermund Nese B Sammendrag: En rekke land har planer om å øke andelen fornybar energ stt totale energforbruk. Norge vl nngå EU-systemet for handel med utslppstllatelser sannsynlgvs fra høsten 2005 av. I tllegg forelgger det planer om å etablere et system for grønne sertfkater, som skal være felles med Sverge, fra 2007. V fnner, ved bruk av en teoretsk modell, at grønne sertfkater fort kan vse seg å være et upresst nstrument regulerngen av produksjonen av grønn elektrstet. Samtdg vl systemet for handel med utslppstllatelser kombnasjon med grønne sertfkater kunne vrke mot sn henskt, dvs. redusere grønn elektrstetsproduksjon. Resultatene gjelder både under autark og ved nternasjonal handel. 1 INNLEDNING En rekke land har planer om å øke andelen av fornybar energ stt totale energforbruk. For eksempel er det et uttalt mål for EU å heve andelen av elektrstet basert på fornybare energklder («grønn» elektrstet) fra dagens 14 % tl 22 % nnen 2010 (se EU/COM, 2000). Tlsvarende mål ekssterer for USA (se for eksempel EPA, 2003). Inntl de senere år er produksjonen av grønn elektrstet bltt stmulert gjennom ulke subsdeordnnger som blant annet har omfattet nvesterngssubsder, skattelettelser, og subsder per produsert enhet. Med lberalserngen av kraftmarkedene er mdlertd nteressen større grad bltt rettet mot å søke andre løsnnger for subsdesystemene. Et forslag som særlg grad synes å få gjennomslag er systemer for såkalte omsettelge grønne sertfkater. Systemene kan ha ulk utformng ulke land, men felles for dem er at de søker å erstatte drekte offentlge subsder tl fornybar energ med bruk av markedsmekansmen. Mer presst er formålet å skape et marked hvor ulke typer av grønn elektrstet kan konkurrere på lke vlkår slk at det offentlge slpper å bl drekte nvolvert sektorens nvesterngsbeslutnnger. * V takker for fnansell støtte fra SNFs Energsatsngsprogram (fnansert av Gassco, Statkraft, Statnett og Statol), Norges forsknngsråd (Samstemt) og Nordsk Energforsknngsprogram (NEMIEC). En takk tl Jørgen Brk Mortensen som har lest gjennom og kommentert artkkelen. En takk går også tl en anonym referee for gode og nyttge kommentarer. Gjenstående fel og mangler står for forfatternes egen regnng. A Erk S. Amundsen er dr.ès-sc.écon fra Pars Unverstet II (Sorbonne; Panthéon) og er professor ved Insttutt for økonom ved Unverstetet Bergen. B Gjermund Nesse er dr.polt. fra Unverstetet Bergen og arbeder som forsker ved SNF. 1
Sden 1998 har Nederland benyttet et system for såkalt «green labelng», som er et frvllg system for grønne sertfkater. Storbrtanna og Sverge er eksempler på land med oblgatorske systemer som mer drekte benytter markedsmekansmen ved omsetnngen av grønne sertfkater. I tllegg har også en rekke andre land utenfor EU vst nteresse for å nnføre slke systemer (for eksempel Australa, Kna, Inda og USA, se Govnetto, 2003). England og Wales ntroduserte stt system 2002 og dette systemet går nå under betegnelsen UK Renewables Oblgaton Certfcate Market. Sverge ntroduserte stt system for «elcertfkat» 2003, mens det forelgger stortngsvedtak om at Norge skal nnføre et tlsvarende system, sannsynlgvs fra 2007 av. 1 Planen er at Sverge og Norge skal handle grønne sertfkater seg mellom, se for eksempel OED (2004). NordPool startet for øvrg handel med grønne sertfkater for det svenske markedet 2004. Som for et hvlket som helst annet marked består markedet for grønne sertfkater av selgere og kjøpere. Selgerne er kraftprodusentene som mottar grønne sertfkater en mengde som svarer tl hvor meget grønn elektrstet som blr lastet nn på nettet. Produsentene mottar på denne måten både engrosprsen og verden av et grønt sertfkat for hver MWh som produsenten genererer av grønn elektrstet. Kjøperne av grønne sertfkater er konsumenter/ omsetnngsselskaper som er pålagt av myndghetene å holde en bestemt andel (angtt ved det såkalte «prosentkravet») av grønne sertfkater forhold tl hvor meget som konsumeres av elektrstet totalt (både grønn og «svart» 2 elektrstet). Etterspørselen etter grønne sertfkater er altså avledet drekte av etterspørselen etter elektrstet. På bakgrunn av tlbud og etterspørsel dannes det en sertfkatprs som etableres mellom admnstratvt satte øvre og nedre prsgrenser. Det er få erfarnger så langt med de nye markedene for grønne sertfkater. I England og Wales synes sertfkatprsene å ha stablsert seg området omkrng 45 GBP/MWh og det ser ut tl at det er generert en betydelg nteresse for å nvestere ny kapastet for grønn elektrstet (Platts, 2004). I Sverge er sertfkatprsen etablert på et høyere nvå som lgger tett på den admnstratvt satte øvre grense for sertfkatprsen. Så langt ser det kke ut tl at den nye ordnngen har hatt stor effekt på nvesternger ny kapastet for grønn elektrstet. 3 Selv om erfarngene så langt er begrensede, vet v lkevel noe om hvordan slke markeder vl vrke ut fra teoretske og numerske modeller. Dsse modellene vser at markedene for grønne sertfkater har en del særlge trekk som gjør at de avvker fra andre markeder. Dsse trekkene er blant annet relatert tl effektene av å benytte vrkemdlene som er knyttet tl dsse markedene dvs. justerng av prosentkravet og justernger av øvre og nedre grense for sertfkatprsen. For eksempel er det vst Amundsen og Mortensen (2001, 2002) at en øknng av prosentkravet kke nødvendgvs fører tl økt produksjon av grønn elektrstet og at heller kke en strammng av kravene for utslpp av CO 2 fører tl dette når man anvender markedet for grønne sertfkater. I Amundsen mfl. (2004) studeres uheldge vrknnger av volatltet vndkraftproduksjonen når man anvender markeder for grønne sertfkater og Amundsen og Nese (2002) studeres uheldge vrknnger av markedsmakt knyttet tl denne typen markeder. Ulke særtrekk er også analysert et antall numerske modeller bl.a. av Bye mfl. (2002), Bergman og Radetzk (2003), Nese (2003) og Unger og Ahlgren (2003). Norge står nå overfor to vktge endrnger relatert tl produksjon og forbruk av ny fornybar energ. Den ene er at Norge kommer tl å nngå EU-systemet for handel med utslppstllatelser (ETS-systemet) sannsynlgvs fra høsten 2005 av og den andre er som nevnt at Stortnget har 1 Den opprnnelge planen var at dette systemet skulle nnføres allerede 2006. På grunn av tdsnød er mdlertd nnførngen av systemet utsatt tl 2007. 2 Hva som er «grønn» elektrstet er spesfsert av energmyndghetene. I Sverge omfatter denne kategoren blant annet elektrstet produsert ved vndkraft, bomasse, og elektrstet fra nye små vannkraftverk. Betegnelsen «svart» står for elektrstet som kke er grønn betydnngen nevnt ovenfor. Betegnelsen «svart» kan kanskje vrke noe uheldg ettersom den også omfatter elektrstet fra nye små vannkraftverk. 3 Se http://www.stem.se. 2
vedtatt at Norge skal etablere et marked for grønne sertfkater og nngå handel av grønne sertfkater med Sverge. Det synes rmelg å hevde at verken vrknngene av at land handler med grønne sertfkater seg mellom eller samspllet mellom markeder for grønne sertfkater og markeder for utslpp av CO 2 særlg grad har vært gjenstand for analyse. I det følgende vl v derfor ta opp en del spørsmål knyttet tl dette. Spørsmålene v stller er enkle, for eksempel: Hvordan påvrkes produksjonen av grønn elektrstet av at ett av landene som samhandler øker stt prosentkrav for grønne sertfkater, eller av at prsen på utslppstllatelser for CO 2 øker? Svarene er mdlertd kke lke enkle å g, og presse svar krever derfor at det gjennomføres en noe mer utførlg teknsk analyse. Analysen som følger er derfor preget en del av dette. 4 Artkkelen er bygd opp på følgende måte. V tar først for oss en modell for et elektrstetsmarked og et grønt sertfkatmarked under autark og analyserer vrknnger av den typen som er nevnt forrge avsntt. Deretter betrakter v to land som har et felles marked for elektrstet, men som kke har et fellesmarked for grønne sertfkater. Tl sst tar v for oss tlfellet hvor det er felles markeder både for elektrstet og for grønne sertfkater. 2 MODELLEN UNDER AUTARKI For å analysere samspllet mellom elektrstetsmarkedet og et marked for grønne sertfkater på lang skt under autark, anvender v følgende symboler og funksjonelle sammenhenger p = sluttbrukerprs på elektrstet s = prs på grønne sertfkater q = engrosprs på elektrstet x = totalt elektrstetsforbruk y = produksjon av svart elektrstet z = produksjon av grønn elektrstet α = krav for andel grønn elektrstet av totalforbruk («prosentkravet») β = utslppsbegrensnng for CO 2 g d = etterspørsel etter grønne sertfkater g s = tlbud av grønne sertfkater p(x): nvers etterspørselsfunksjon for elektrstet, hvor ( p(x)/ x) = p'<0 c = c(y;β): sektorens kostnadsfunksjon 5 for svart elektrstet med utslppsbegrensnng 6. Det c 2 c 2 c antas at > 0, 0 og > 0. Når β = 0, angr kostnadsfunksjonen tlfellet hvor det kke y y 2 y β er utslppsbegrensnnger. h 2 c h = h (z): sektorens kostnadsfunksjon for grønn elektrstet, hvor >0 og > 0. z z 2 4 Systemene for grønne sertfkater nkluderer ofte admnstratvt satte prsgrenser for sertfkatene, dvs. en mnmums- og en maksmumsprs. Dsse prsgrensene er kke ubetydelge, men har kke vært gjenstand for analyse denne sammenhengen. Se for eksempel Amundsen og Nese (2002) for en nærmere omtale av prsgrensenes betydnng. 5 Grafen for «sektorens kostnadsfunksjon» svarer tl det man engelskspråklg ltteratur kaller «ndustry cost curve». Slke kurver fremkommer ved såkalt «vannrett addsjon» av enkeltprodusentenes kostnadskurver. Dette gjelder både for totalkostnader og grensekostnader. Grunnen tl at v benytter hele sektorens kostnadsfunksjoner er at v slpper å gå detaljer om enkeltprodusentens tlpasnng og derved slpper å anvende mer komplsert notasjon. 6 Kostnadsfunksjonen for svart elektrstet med utslppsbegrensng kan utledes fra et standard kostnadsmnmalserngsproblem med en tlleggskranke for utslpp av CO 2. Denne funksjonen tar speselt hensyn tl at en gtt mengde elektrstet kan produseres selv om utslppskravene skulle bl strammere. Dette er mulg ved større grad å benytte renere brenselstyper og renere teknolog. En slk substtusjon medfører mdlertd høyere kostnader; kostnadsfunksjonen forskyves oppover. 3
2.1 Førsteordensbetngelser og lkevekt Produsentene leverer tl et felles engrosmarked for elektrstet og det etableres én engrosprs. Omsettngsselskapene kjøper elektrstet fra engrosmarkedet og sertfkater fra markedet for grønne sertfkater. Elektrsteten selges tl sluttbrukerne og det etableres én sluttbrukerprs for elektrstet. Det antas at det råder frkonkurranse med mange produsenter av svart og grønn elektrstet, mange omsetnngsselskaper og mange konsumenter av elektrstet. Alle aktører tar prsene for gtt. Produsentene handler som om de fellesskap maksmerer: Π(y) = qy + [q + s]z c(y;β) h(z). Førsteordensbetngelsen for produksjon av svart elektrstet er: c(y,β) q =. y Førsteordensbetngelsen for produksjon av grønn elektrstet er: h(x) q + s =. z For hver enhet elektrstet som omsetnngsselskapene kjøper engrosmarkedet og selger vdere tl sluttbrukerne må de betale engrosprsen pluss en andel α av sertfkatprsen for grønne sertfkater. Dstrbusjonen antas for enkelhets skyld å være kostnadsfr. Med et stort antall omsetnngsselskaper vl en lkevekt markedet (frkonkurranselkevekt) måtte nnebære at: p = q + αs. V antar at mengden av grønne sertfkater er målt samme enhet som mengden av grønn elektrstet. Etterspørselen etter grønne sertfkater er da gtt ved g d = αx og tlbudet av grønne sertfkater er gtt ved g s = z. Samlet sett er derfor lkevekten de to markedene karaktersert ved (lkevektsprser og lkevektsmengder er angtt ved stjerne) 7 : 1) p(x * ) = q * + αs *. z * 2) x * = y * + z * =. α c (y *,β) 3) q * =. y c (z * ) 4) q * + s * =. z 7 Alternatvt tl å fremstlle lkevekten «prsrommet» kunne lkevekten vært fremstlt «mengderommet» ved hjelp av etterspørselsfunksjonen og tlbudsfunksjonene. 4
Lkevekten sertfkatmarkedet er eksplstt representert ved den andre lknngen 2). Ved nnsettng av 2), 3) og 4) 1), fnner v at prsen lkevekt kan skrves som en lneærkombnasjon av grensekostnadene for svart og grønn elektrstet: c(y*, β) h(z*) 5) p(x * ) = (1 α) + α. y z Fra 2) følger også at z* = αx * og y * = (1 α)x *. Det fremgår av analysen over at sluttbrukerne betaler en prs αs * per konsumert enhet elektrstet tllegg tl engrosprsen (dvs. for kjøp av en andel α av et sertfkat). Samlet sett har sluttbrukerne en utgft tl sertfkater på alt αs * x *. Produsenter av grønn elektrstet mottar en betalng per produsert enhet grønn elektrstet (dvs. per solgt sertfkat) på s * og mottar samlet sett s * z *. Ettersom z * = αx * lkevekt, fremgår det at det er budsjettbalanse mellom hva sluttbrukerne betaler for sertfkatene og hva produsentene av grønn elektrstet mottar. Systemet med grønne sertfkater svarer derfor tl at det legges en avgft på αs * ved konsumet av elektrstet og at provenyet sn helhet overføres tl produsentene av grønn elektrstet ved en subsde på α * per produsert enhet grønn elektrstet. 2.2 Vrknnger av prosentkravet som nstrument for å fremme grønn elektrstet I sertfkatsystemene som er foreslått oppfattes prosentkravet som et styrngsnstrument for å påvrke mengden av grønn elektrstet sluttforbruket. Ford kravet tl grønn elektrstet fastsettes som en andel og kke en mengde, er det kke nødvendgvs slk at en øknng prosentkravet fører tl en øknng produksjonen av grønn elektrstet. Andelen kan godt øke med en redusert produksjon av grønn elektrstet hvs bare etterspørselen og produksjonen av svart elektrstet faller tlstrekkelg. Heller kke vrknngen på totalproduksjon og konsum (og dermed også sluttbrukerprs) er entydg. En øknng prosentkravet vl mdlertd entydg føre tl en reduksjon mengden av svart elektrstet og dermed også engrosprsen (se relasjon 3). Intusjonen for dette er at andelen av svart kraft totalkonsumet reduseres når prosentkravet øker. Dersom konsumet reduseres må produksjonen av svart kraft hvert fall reduseres. Men også selv om totalforbruket skulle stge (og dermed også produksjonen av grønn elektrstet) som følge av en øknng prosentkravet vl produksjonen av svart kraft gå ned. Grunnen tl dette er at en øknng engrosprsen kke er forenelg med at sluttbrukerprsen på elektrstet faller (se bevs som følger nedenunder). I det følgende studerer v dsse sammenhengene nærmere 8. For å studere vrknngen på produkdz * z sjonen av grønn elektrstet av å øke prosentkravet (, kan v sette nn for x * = * og dα α (1 α)z* y* = (5) ovenfor og dervere mplstt. V får da (det v for enkelhets skyld utelater α stjernesymbolet): p 2 c αs + x dz [ x ] (1 α) y = 2. dα D 8 Resultatene det følgende er en generalserng av resultater oppnådd tdlgere Amundsen og Mortensen (2001, 2002). 5
hvor p 2 c 2 h D = [ (1 α)2 α 2 ]. x y 2 z 2 Inspeksjon av fortegn vser at nevneren er negatv, men telleren er ubestemt. Vrknngen på produksjonen av grønn elektrstet er altså ubestemt. På tlsvarende måte kan v fnne uttrykk for vrknngene på produksjonen av svart elektrstet ved en øknng prosentkravet: [ 2 h p (1 α)s + x α ] dy z 2 x = < 0. dα D Inspeksjon av fortegn vser at teller er postv mens nevner er negatv. Produksjonen av svart elektrstet går altså ned når prosentkravet øker. Når det gjelder vrknng på totalkonsum fnner v: [ s + x α 2 h (1 α) 2 c ] dx z 2 y = 2. dα D Inspeksjon av fortegn vser at dette uttrykket generelt sett er ubestemt. Dersom mdlertd 2 c dx grensekostnaden for svart elektrstet er konstant, dvs., fnner v at. En øknng y 2 dx prosentkravet vl da alltd føre tl en reduksjon av totalforbruket av elektrstet. For produksjonen av grønn elektrstet vl mdlertd vrknngen fremdeles være ubestemt. Dersom grense- 2 h kostnaden for grønn elektrstet er konstant, dvs. = 0, fnner v at en øknng prosentkravet z 2 fremdeles gr en ubestemt effekt på produksjonen av grønn elektrstet og på totalforbruket av elektrstet. En antagelse om at etterspørselsfunksjonen er helt prsuelastsk (vertkal etterspørselsfunksjon), medfører at totalforbruket er uendret ved en øknng prosentkravet og at produksjonen av grønn elektrstet øker. Produksjonen av svart elektrstet reduseres. Ellers avhenger uttrykkene over også av nvå på verden av prosentkravet, α 9. For eksempel, for dz dx α = 0 er > 0 mens er ubestemt. dα dα Samlet sett kan v altså s at nnførngen av et sertfkatsystem kke nødvendgvs fører tl en større produksjon av grønn elektrstet, men det er skkert at produksjon av svart elektrstet reduseres. Vdere er det kke uten vdere gtt hvordan totalforbruket påvrkes. 9 Ved å forenkle funksjonsformene modellen, for eksempel lneær- eller konstantelastsk etterspørsel og lneære grensekostnader, er det mulg å studere nøyere hvordan elektrstetsforbruket endrer seg når prosentkravet øker fra 0 tl 100 %; se Bye mfl. (2002) og Jensen og Skytte (2002). I Bruvoll og Bye (2004) pekes det speselt på at elektrstetsforbruket godt kan øke når det nnføres et prosentkrav for grønn elektrstet. 6
2.3 Vrknnger av at utslppskravet for CO 2 skjerpes For å undersøke vrknngen lkevekt på produksjonen av grønn elektrstet av at CO 2 -kravet skjerpes, kan relasjonen gtt ved 5) derveres mplstt med hensyn tl β. V får da: α (1 α) 2 c dz y β = < 0 dβ D Med antagelsene v har gjort om kryssvrknngen grensekostnadsfunksjonen for svart elektrstet ser v at telleren er postv mens nevneren er negatv. Totalvrknngen er altså negatv. Det er altså kke slk at en skjerpelse av utslppskravet fører tl en øknng produksjonen av grønn elektrstet. Ettersom z * = αx * = αy * / (1 α), må det også gjelde at produksjonen av svart elektrstet og totalforbruk går ned når CO 2 -kravet skjerpes. Men selv om produksjonen av svart elektrstet reduseres kan v kke uten vdere slutte at engrosprsen på elektrstet vl gå ned. Grunnen tl dette er at grensekostnadsfunksjonen for svart elektrstet får et skft oppover når utslppskravet strammes. Dermot er det skkert at summen av engros- og sertfkatprs må falle. Dette kan ses ved å dervere 4) mplstt d(q * + s * ) 2 h(z * ) dz * = < 0 dβ z 2 dβ Antagelsen om konstant eller stgende grensekostnad for grønn elektrstet og resultatet over om den negatve vrknngen på produksjonen av grønn elektrstet av en øknng utslppskravet nnebærer at summen av engrosprs og sertfkatprs må falle. V kan mdlertd kke uten vdere s at både engrosprsen og sertfkatprsen må falle. Generelt vl det gjelde at alle postve skft grensekostnadsfunksjonen for svart elektrstet (for eksempel som følge av en øknng prser på faktorer som speselt nngår produksjonen av svart elektrstet), vl føre tl en reduksjon produksjonen av grønn elektrstet. Det kan synes som et paradoks at en skjerpelse av utslppskravet faktsk fører tl en reduksjon produksjonen av grønn elektrstet. En skjerpelse av utslppskravet medfører økt prs på utslppstllatelser og dette er ment å g en fordel tl produsentene av grønn elektrstet. I samspll med systemet for grønne sertfkater vl mdlertd dette kke være tlfellet, tl tross for at begge systemene solert sett jobber retnng av samme mål en reduksjon av CO 2 -utslppene. Årsaken tl dette lgger konstruksjonen av systemet for grønne sertfkater. Intusjonen er som følger: En skjerpelse av utslppskravet fører tl økt prs på utslppstllatelser og som nevnt et skft oppover grensekostnadsfunksjonene for svart elektrstet ( følge antagelsen som er gjort om kryssvrknngen av å skjerpe utslppskravet). Dette betyr at det alt annet lkt blr dyrere å produsere samme mengde elektrstet som det man gjorde før skjerpelsen av utslppskravet og lkevektsbetngelsen 5) holder kke lengre for dette produksjonsnvået. Konsekvensen av dette er at en ny lkevekt etableres ved et lavere totalforbruk og en høyere forbrukerprs slk at lkevektsbetngelsen 5) gjen er tlfredsstlt. Ettersom prosentkravet er det samme som tdlgere vl dette nnebære at produksjonen av både grønn og svart elektrstet blr redusert. Som vst over kommer reduksjonen produksjonen av grønn elektrstet stand ved at betalngen for grønn kraft (summen av engros- og sertfkatprs) reduseres. 3 HANDEL MED ELEKTRISITET V ser nå på hvordan et system med grønne sertfkater kan fungere en åpen økonom og utvder modellen tl å representere smultant vrkende markeder for elektrstet og grønne sertfkater to land, land A og land B. Varablene er de samme som under autark, men med ett sett 7
av varabler for hvert land. I tllegg ntroduserer v «handelsvarablene» m og n som representerer mport av henholdsvs elektrstet og grønne sertfkater. I fremstllngen nedenfor bruker v fotskrften, der =A, B. Etterspørselen etter elektrstet kan være ulk de to landene, og den nverse etterspørselsfunksjonen er antatt gtt ved: p (x ) p (x ), der < 0. x V antar vdere at teknologene som benyttes for å produsere svart og grønn elektrstet kan være forskjellg de to landene. Dette kan lede tl komparatve fordeler/ulemper for hvert av landene produksjonen av svart og grønn elektrstet. Kostnadsfunksjonen for svart elektrstet land er gtt ved: 10 c 2 c 2 c c = c (y,β), der > 0, 0 og > 0. y y 2 y β Kostnadsfunksjonen for grønn elektrstet land er gtt ved: h 2 h h = h (z ), der > 0, > 0. z z 2 3.1 Førsteordensbetngelser og lkevekt V antar først at det kun kan handles med elektrstet og kke med grønne sertfkater. Det antas vdere at all handel kan foregå uten noen form for transaksjonskostnader, og at det kke ekssterer noen transmsjonsbegrensnger mellom landene. V kan dermed dette tlfellet se på elektrstetsmarkedet land A og B som et fellesmarked med lk engrosprs, dvs. q A = q B = q M. Import av elektrstet oppstår når nnenlandsk etterspørsel overstger nnenlandsk tlbud. Dessuten kan det bare mporteres elektrstet dersom det er overskuddstlbud det andre landet. I lkevekt vl følgelg det ene landets mport av elektrstet tlsvare det andre landets eksport, dvs. m A * m * B. Det nnses lett at optmerngsproblemene og førsteordensbetngelsene for aktørene hvert av de to landene blr som under autark (bortsett fra at mport og eksport av elektrstet eksplstt må tas hensyn tl). Lkevekten de to markedene for hvert av landene kan derfor uttrykkes som: 6) p (x *) = q* M + α s*. z 7) x * * = y* + z* + m* = α. h (z * ) 8) q * M + s* =. z c (y *, β) 9) q * M =. y 10 Kryssvrknngene kan være ulke de to landene ford graden av «svarthet» kan være forskjellg. Dersom prsen på utslppstllatelser øker vl landet med størst nnslag av svart elektrstet få den største forskyvnngen av grensekostnadskurven. 8
Ved nnsettng av 8) og 9) 6) fnner v at prsen lkevekt kan skrves som en lneærkombnasjon av grensekostnadene for svart og grønn elektrstet: c (y *, β) h (z* 10) p ) (x * ) = (1 α ) + α y. z 3.2 Vrknnger av prosentkravet som nstrument for å fremme grønn elektrstet V går ut fra at prosentkravet kan være forskjellg de to land og fokuserer på effekten av å øke prosentkravet ett av landene. Mer presst ønsker v å studere effekten på produksjon og konsum begge land av å øke prosentkravet land A. 11 Ved å dervere 10) mplstt med hensyn på α A fnner v at kun effekten på produksjonen av svart elektrstet, samt produksjon av grønn elektrstet og elektrstetskonsumet land B kan bestemmes entydg. Dsse effektene fnner v av følgende uttrykk: { [ 2 h A p (1 α A A ) s * A + x α ]} A A E B dy z 2 A x = A. D A E B + D B E A p 2 p 2 h der Y = y A + y B, D = (1 α ) 2 α 2 < 0 for = A,B og x y 2 z 2 2 h p 2 c E = [ a 2 ]. z 2 x y 2 Inspeksjon av fortegn vser at telleren er postv, mens nevneren er negatv. Effekten på den samlede produksjonen av svart elektrstet de to landene er dermed negatv. Det kan vdere vses at følgende sammenheng gjelder 12 : dy B dm A dx B dz B sgn sgn sgn sgn sgn Y y A y B x B z B Ettersom < 0 må v altså ha < 0 og < 0. Vdere må det også gjelde at < 0 og < 0, α A α A α A α A α A dvs. at en øknng av prosentkravet land A noe overraskende fører tl en øknng av både elektrstetskonsumet og produksjonen av grønn elektrstet land B. Øvrge effekter er ubestemte. 13 11 Resultatene vl være parallelle om man ser på en øknng av prosentkravet land B. V velger å la landene ha ndvduelle prosentkrav for å g en best mulg forståelse for den nteraksjonen som sertfkatsystemet fører tl mellom landene. Det er for øvrg heller kke noe som tyder på at prosentkravet et felles norsk-svensk sertfkatsystem vl måtte være dentsk. Ved å anta et felles prosentkrav vl de kvaltatve effektene av å endre dette være de samme som effekten på nøkkelvarablene land A ved å endre på prosentkravet land A. 12 Bevset for dette kan fås ved å kontakte fortfatterne. 13 Det kan ved hjelp av en numersk modell basert på antagelsene som er gjort artkkelen vses at det ekssterer lkevektsløsnnger der produksjonen av grønn elektrstet og konsumet av elektrstet land A kan gå begge retnnger når prosentkravet land A økes. Detaljer om dette er utelatt fra artkkelen, men kan fremskaffes ved å ta kontakt med forfatterne. 9
Fra denne analysen merker v oss speselt at effekten på produksjonen av grønn elektrstet land A av en øknng av prosentkravet dette landet er uskker. Det er mdlertd skkert at produksjonen av denne typen elektrstet vl øke land B. I tllegg øker konsumet av elektrstet land B, mens produksjonen av svart elektrstet faller begge land. Intusjonen for dsse resultatene er som følger: Som forklart tdlgere vl en øknng prosentkravet nødvendgvs føre tl en reduksjon engrosprsen på elektrstet. For land A er effekten på produksjon og konsum den samme som under autark. I denne tolandsmodellen med et felles elektrstetsmarked vl mdlertd reduksjonen engrosprsen også påvrke etterspørselen etter elektrstet land B. Den reduserte engrosprsen betyr at elektrsteten blr bllgere land B som følge av øknngen av prosentkravet land A. Dette fører tl økt konsum av elektrstet land B. For å oppfylle prosentkravet må da etterspørselen etter sertfkater land B øke. Sden det kke foregår noen handel med sertfkater må dsse tlbys av nnenlandske produsenter av grønn elektrstet land B. Dermed får v det noe motntutve resultat av øknngen av prosentkravet land A kan føre tl redusert produksjon av grønn elektrstet dette landet, mens den øker land B. 3.3 Vrknnger av at utslppskravet for CO 2 skjerpes Ved en skjerpelse av utslppskravet for CO 2 vl produksjonen av grønn kraft falle begge land. 14 Dette kan man nnse ved å skrve 10) på formen: h (z * ) p (x * ) = (1 α ) q M + α, z og totaldfferensere denne. V fnner da at: p dx 2 h dz dq M 11) α = (1 α ). x dβ z 2 dβ dβ Av 7) fremgår det at z = α x. V kan derfor skrve: 1 p A 1 2 h A dz A dg M 1 p B 1 2 h B dz B 12) ( α A ) ( α B ). 1 α A x A α A z A 2 β β 1 α B x B α B z B 2 β dz A For å oppnå en selvmotsgelse anta at 0. Ved nspeksjon av fortegn 12) ser v at dette dβ dz B dx A dx B dq M dq M mplserer 0, 0, 0, og 0. Av 9) fremgår det vdere at 0 dβ dβ dβ dβ dβ dy mplserer < 0 og B < 0. Ved å benytte 7) og elmnere m, fnner v at: dβ dβ dx A dx B 13) (1 α A ) + (1 α B ) = +. dβ dβ dβ dβ 14 V har som en forenklng valgt å anta at utslppskravet, ß, er felles for de to landene. Sden hovedfokuset artkkelen er på systemet for grønne sertfkater har v valgt å kke se på tlfellet der landene har ndvduelle utslppskrav sden dette vlle ha gjort analysen vesentlg mer kompleks. 10
Ved nspeksjon av fortegn 13) ser v at venstresden er kke-negatv mens høyresden er negatv, altså en selvmotsgelse. Konklusjonen blr derfor at produksjonen av grønn elektrstet må gå ned hvert av landene og at også elektrstetskonsumet hvert av landene må gå ned. Vdere fremgår det av 13) at den totale produksjonen av svart elektrstet vl gå ned og fra 12) at engrosprsen på elektrstet vl gå opp. Intusjonen bak reduksjonen produksjon av grønn elektrstet som følge av en skjerpelse av utslppskravet følger den som ble gtt for autarktlfellet avsntt 2.2. 4 HANDEL MED ELEKTRISITET OG GRØNNE SERTIFIKATER V ser nå på tlfellet der landene kan handle med både elektrstet og med grønne sertfkater. Dette nnebærer at både engrosprsen på elektrstet og prsen på sertfkater vl være felles de to landene. Notasjonsmessg betyr dette at s A og s B erstattes med s M objektfunksjonene og førsteordensbetngelsene. For øvrg er notasjonen den samme som tlfellet med handel bare elektrstet. 4.1 Førsteordensbetngelser og lkevekt Grønne sertfkater vl bl mportert hvs den nnenlandske etterspørselen etter sertfkater overstger det nnenlandske tlbudet. I lkevekt vl mporten tl det ene landet motsvares av en tlsvarende eksport fra det andre landet, dvs. n * A = n* B. Handelen med sertfkater gjør at den relatve andel grønn elektrstet generert et land kan være forskjellg fra prosentkravet (se lknng 15). Lkevekten kan da karakterseres på følgende måte: 14) p ( x * ) = q* M + α s* M. z * + n* 15) x * = y* + z* + m* =. α 16) h (z *) q * M + s* M = z. 17) c (y *, β) q * M = y. Ved nnsettng av 14) og 15) 12) fnner v gjen at prsen lkevekt kan skrves som en lneær kombnasjon av grensekostnadene for svart og grønn elektrstet: c (y *, β) h (z*) 18) p (x *) = (1 α ) + α y. z 4.2 Vrknnger av prosentkravet som nstrument for å fremme grønn elektrstet V fokuserer gjen på effekten av å endre på prosentkravet. Analysen vser at det dette tlfellet kun er mulg å entydg bestemme effekten på produksjonen av svart elektrstet. Igjen er effekten en reduksjon produksjonen av svart elektrstet når prosentkravet økes, dvs. at v dy har < 0. Dette kan nnses ved å anta at det motsatte er tlfellet, altså at en øknng av 11
prosentkravet land A, a A, gr som resultat at totalproduksjonen av svart elektrstet enten forblr uendret eller øker. Dette må nnebære en øknng totalproduksjonen av grønn elektrstet for at prosentkravene skal være oppfylt de to landene. I lkevekt må følgelg konsumet av elektrstet også øke begge land, sden v nå har et felles marked for både elektrstet og grønne sertfkater. Konstant eller økt produksjon av svart elektrstet betyr at engrosprsen, q M,er henholdsvs uendret eller øker. Økt produksjon av grønn elektrstet krever at prsen på grønn elektrstet, q M + s M, stger. Fra lknng (14) ser v at dette øker sluttbrukerprsen på elektrstet begge landene, noe som kke er forenlg med en øknng konsumet av elektrstet. V har dy dermed en selvmotsgelse som leder tl resultatet at < 0. Som tlfellet med handel bare elektrstet kan det vses at følgende sammenheng gjelder: dy sgn = sgn B. Dette nnebærer at produksjonen av svart elektrstet reduseres begge dy land, altså at < 0 og B < 0. Når det gjelder totalproduksjonen av grønn elektrstet vl effekten av en øknng av prosentkravet land A gjen være uskker. I og med at v nå har et felles sertfkatmarked de to landene vl følgende sammenheng kunne vses å gjelde: dz A dz sgn = sgn B, dvs. at motsetnng tl når det bare var handel elektrstet ser v at v ved å åpne for handel grønne sertfkater tllegg kke lenger får et entydg resultat om at produksjonen av grønn elektrstet land B vl øke som følge av øknngen α A. Endrngen produksjonen av den mljøvennlge elektrsteten må nå gå samme retnng de to landene. 15 Verdene på alle øvrge varabler kan gå begge retnnger. Tl slutt vser resultatene at også effekten på konsumet av elektrstet begge landene er uskker dette tlfellet. 4.3 Vrknnger av at utslppskravet for CO 2 skjerpes En skjerpelse av utslppskravet for CO 2 fører dette tlfellet tl at produksjonen av grønn elektrstet vl gå ned begge land. For å se dette observer først fra 15) at: dx A dx B dz A dz B 19) α A + α B = + og dβ dβ dβ dβ dx A dx B dy B 20) (1 α A ) + (1 α B ) = +. dβ dβ dβ dβ For å oppnå en selvmotsgelse anta at produksjonen av grønn elektrstet land A kke reduseres, dz A altså 0. Av 16) fremgår det at dersom ett av landenes produksjon av grønn kraft kke dβ 15 Bevset kan fås ved å kontakte forfatterne. 12
reduseres vl heller kke det andre landets produksjon av grønn kraft reduseres. Dette må gjelde ettersom begge land står overfor den samme endrngen av q M + s M. Fra 19) ser v at konsumet av elektrstet mnst ett av landene da må forbl uendret eller stge. Anta det er land A som kke dx reduserer stt konsum av elektrstet, altså A 0. (Det er et parallelt bevs for tlfellet hvor dβ land B kke reduserer stt elektrstetskonsum). Ved å totaldfferensere 18) (på tlsvarende måte som v gjorde for å frembrnge 12)) fnner v at: 1 p A dx A 2 h A dz A dq M 1 p B dx B 2 h B dz B 21) ( α A ) = = ( α B ). 1 α A dx A dβ z A 2 dβ dβ 1 α B x B dβ z B 2 dβ dz A dx A dq M dz Ettersom 0 og 0, ser v av 21) at 0 som mplserer at 0 og B < 0. dβ dβ dβ dβ dβ Høyresden av 20) er derfor negatv, mens høyresden av 19) er kke negatv. Dersom dette skal dx kunne la seg gjøre må B < 0 og tllegg må α A > α B. Ettersom produksjonen av grønn dβ dq M ds elektrstet er antatt kke å falle og 0, må det gjelde at M 0. Fra 12) ser v at dersom dβ dβ konsumet av elektrstet land A skal kunne gå opp mens konsumet for land B skal kunne gå ned, må det gjelde at α A < α B. Dette motser resultatet over om at α A > α B. Konklusjonen er altså gjen at produksjonen av grønn elektrstet vl gå ned begge land som følge at utslppskravet for CO 2 skjerpes. Mekansmene som lgger bak dette resultatet er de samme som de var under autark og under handel med bare elektrstet. Lkeledes vl totalproduksjonen av svart elektrstet og totalkonsumet av elektrstet reduseres. Engrosprsen for elektrstet vl stge. 5 KONKLUSJONER I denne artkkelen har v fokusert på prosentkravets rolle et system for grønne sertfkater. I sertfkatsystemene som er foreslått oppfattes prosentkravet som et styrngsnstrument for å påvrke mengden grønn elektrstet sluttforbruket, og umddelbart vl man forvente at en øknng av prosentkravet gr en postv effekt på produksjonen av grønn elektrstet. Våre resultater har mdlertd vst at prosentkravets effekt på dette området er uskker. Analysen er basert på en statsk langsktg teoretsk modell. V har utledet resultater basert på tre tenkte scenarer. Først antok v at sertfkatsystemet ble nnført et autark. Deretter så v på tlfellet der systemet ble mplementert et land som handler elektrstet med et annet land. Tl slutt analyserte v det scenaret som er ment å faktsk gjelde Norge fra 2007, nemlg et felles sertfkatsystem med Sverge der det kan handles med både elektrstet og grønne sertfkater over landegrensene. Hovedresultatene fra analysen kan oppsummeres på denne måten: Effekten på grønn elektrstetsproduksjon av en øknng av prosentkravet er uskker. Det er derfor kke slk at det generelt vl gjelde at en øknng av prosentkravet fører tl økt produksjon av grønn elektrstet på lang skt. Det som mdlertd vl være skkert er at andelen grønn elektrstet totalkonsumet vl øke når prosentkravet økes. Dsse resultatene gjelder både under autark og når det kan handles med elektrstet og sertfkater en tolandsmodell. 13
Effekten på produksjonen av svart elektrstet vl alltd være negatv som følge av en øknng av prosentkravet. Når det gjelder effekten på totalkonsumet av elektrstet av en øknng prosentkravet så vl denne være ubestemt under autark. I et tlfelle der et land nnfører grønne sertfkater og samtdg handler elektrstet med et annet land vl effekten på totalkonsumet av elektrstet av at dette landet øker prosentkravet være uskker landet som har mplementert sertfkatsystemet. Det vl mdlertd føre tl en øknng av både elektrstetskonsumet og produksjonen av grønn elektrstet landet som fungerer som handelspartner. Om det tllegg åpnes for handel sertfkater mellom dsse landene vl dermot også dsse to sstnevnte effektene være uskre. I et system der grønne sertfkater vrker kombnasjon med CO 2 -utslppskrav vl et strengere utslppskrav føre tl et press retnng av lavere sertfkatprs og dermed også lavere proftt for produsentene av grønn elektrstet. En slk poltkk vl dermed lede tl redusert produksjon av grønn elektrstet. Dette resultatet ble vst å gjelde både under autark, ved handel elektrstet og ved handel både elektrstet og grønne sertfkater. På bakgrunn av analysen den artkkelen er det grunn tl å uttrykke en vss skepss forhold tl hvor effektvt et system med grønne sertfkater vl være tl å sørge for en øknng av produksjonen av grønn elektrstet Norge. Den uskre effekten på produksjonen av grønn elektrstet av å øke prosentkravet under autark har bltt vst en rekke tdlgere analyser. For Norges del er det mdlertd speselt relevant å se på et system med grønne sertfkater som nvolverer flere land. Analysen som er gjort denne artkkelen vser uskkerheten knyttet tl effekten på grønn elektrstetsproduksjon av endrnger prosentkravet vdereføres, og tl dels forsterkes, når man åpner for handel med et annet land. Dette er et moment som man bør ta betraktnng forbndelsen med den planlagte etablerngen av et felles norsk-svensk sertfkatmarked. Samtdg vl Norge nngå EU-systemet for handel med utslppstllatelser der det legges opp tl markeder for utslpp av CO 2. I vår analyse har v vst at etablerngen av to parallelle systemer som er rettet mot samme målsettng reduksjon av utslppene av drvhusgasser kan g uklare effekter på produksjonen av grønn elektrstet. I modellen vår ble det vst at økt prs på CO 2 - kvoter leder tl reduksjon produksjonen av grønn elektrstet som følge av utformngen av systemet for grønne sertfkater og nteraksjonen med systemet for utslppsbegrensnnger. Det synes derfor naturlg å stlle spørsmål om nnførng av det norsk-svenske sertfkatsystemet faktsk kan vrke mot sn henskt, særlg når man ser det sammenheng med nnførngen av handel med utslppstllatelser. I tllegg tl de problemene som analysen vår har pekt på er det en rekke andre forhold som kan trekkes fram når det gjelder nnførngen av grønne sertfkater Norge. Speselt gjelder dette systemets sårbarhet overfor produsenter med markedsmakt. I Amundsen og Nese (2002) vses det at et system med grønne sertfkater kan bryte sammen og reduseres tl et vanlg subsdebasert system tlfeller med markedsmakt. Et annet moment er knyttet tl nnførng av grønn elektrstetsproduksjon basert på vndmøller. Vndkraft er tenkt å utgjøre en vesentlg del av satsngen på mljøvennlg elektrstetsproduksjon. Denne typen produksjon er mdlertd preget av volatltet; kke kun fra dag tl dag men også på årsbass. 16 Dette kan tenkes å føre tl store varasjoner prsene på grønne sertfkater. Emprske erfarnger fra sertfkatsystemer faktsk drft er så langt begrensede. I Sverge, som nnførte stt system 1. ma 2003, har v som nevnt nnlednngsvs sett at sertfkatprsene det første året har vært relatvt høye. Handelsstatstkken vser at grønne sertfkater hyppg har bltt handlet tl prser opp mot en maksmumsgrense spesfsert av svenske myndgheter. 17 En mulg årsak tl dette kan være markedsmakt på produsentsden, jf. dskusjonen Amundsen og Nese (2002). 16 I Energstatstk for Danmark 2003 (se Energstyrelsen, 2004) opplyses det for eksempel at produksjonen av vndkraft kke kun avhenger av utvklngen vndmøllenes kapastet men også høy grad av vndforholdene som kan være svngende på årsbass. 2001 regnes for eksempel som et dårlg vndår, mens 2003 var et normalt vndår. 17 Se http://www.stem.se/. 14
Referanser: Amundsen, E.S. og J.B. Mortensen (2001): «The Dansh green certfcate system: Some smple analytcal results», Energy Economcs, 23: 489-509. Amundsen, E.S. og J.B. Mortensen (2002): Erratum to «The Dansh Green Certfcate System: some smple analytcal results». [Energy Economcs 23 (2001), 489-509], Energy Economcs 24: 523-524. Amundsen, E.S. og G. Nese (2002): «Provson of renewable energy usng green certfcates: Market power and prce lmts», Workng paper No. 25/02, Department of Economcs, The Unversty of Bergen. Amundsen, E.S., F. M. Baldursson og J.B. Mortensen (2003): «Prce Volatlty and Bankng n Green Certfcate Markets», Workng paper No. 02/03, Department of Economcs, The Unversty of Bergen. Bergman, L. og M. Radetzk (2003): «Global klmatpoltk», SNS Förlag, Stockholm. Bruvoll, A.G. og T. Bye (2004): «Trppel salto regulerngspoltkken». Økonomsk Forum nr. 1/2004: 20-27. Bye, T., O.J. Olsen og K. Skytte (2002): «Grønne sertfkater desgn og funksjon», Rapport no. 2002/11, Statstsk Sentralbyrå. Energstyrelsen (2004): «Energstatstk 2003», November 2004, København. EPA, (2003): «EPA Strategc plan: Drecton for the future», U.S. Envronmental Protecton Agency. Govnetto, A. (2003): «On the track of green certfcates», reprnt fra Envronmental Fnance, September 2003, se http://www.evomarkets.com/assets/artcles/ef9recs_rep.pdf. Hndsberger, M., M.H. Nybroe, H.F. Ravn og R. Schmdt (2003): «Co-exstence of electrcty, TEP, and TGC markets n the Baltc Sea Regon», Energy Polcy, 31: 85 96. Jensen, S.G. og K. Skytte (2002): «Interactons between the power and green certfcate markets», Energy Polcy 30: 425-435. Nese, G. (2003): «Essays n Lberalzed Energy Markets», Doctoral dssertaton, Department of Economcs, The Unversty of Bergen. Olje- og Energdepartementet, OED, (2004): «Om forsynngsskkerheten for strøm mv.», St.meld. nr. 18 (2003-2004). Platts (2004): «UK Renewables Certfcates Market», McGraw-Hll Unger, T. og E.O. Ahlgren (2003): «Impacts of a common green certfcate market on electrcty and CO2 emsson markets n the Nordc countres» n T. Unger «Common energy and clmate strateges for the Nordc countres A model analyss», Doctoral dssertaton, Chalmers Unversty of Technology, Göteborg, Sweden. 15