Ilmastonmuutoksen hillintä, päästöjen hinnoittelu ja riskienhallinta FORS-seminaari 16.12.2011 Operaatiotutkimuksella kohti energiatehokkuutta Tommi Ekholm
2 Esityksen sisältö Taustaa: 2 C-tavoite ja ilmastonmuutoksen hillintä Ongelmanasettelu: hillinnän kustannukset ja riskeiltä suojautuminen Skenaariolaskelma kustannusriskeiltä suojautumisesta Käytännön merkitys
3 Tausta Kasvihuonekaasujen konsentraatiot nousseet, aiheuttavat todennäköisesti ilmaston lämpenemistä Päästöjen vähentäminen aiheuttaa kustannuksia Lämpenemisen vaikutukset erittäin huonosti tunnettu vähennysten kustannus-hyöty -analyysi vaikeaa Poliittisesti päätetty tavoite (YK:n ilmastosopimus, EU) rajoittaa lämpeneminen enintään 2 C -tasolle
4 Miten tavoitteeseen päästään tehokkaasti? Päästöjen hinnoittelu päästövero tai päästökauppa ohjaa mm. teknologiavalintaa investoitaessa Globaali ongelma, päästöjen vaikutus ei riipu paikasta päästöhinnan tulisi olla sama koko maailmassa Tavoitteen saavuttamista tutkittu paljon teknistaloudellisissa pitkän aikavälin (100 v) skenaarioissa Määrittävät käytettävät vähennyskeinot, päästöpolun ja hintakehityksen
Probability density 20/12/2011 5 Epävarmuustekijä: ilmaston herkkyys Lämpötilan nousu vielä huonosti tunnettu 1 Ilmaston herkkyys: tasapainolämpötila jos CO 2 -pitoisuus nousee kaksinkertaiseksi 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 Skenaarioissa yleensä best-guess -arvo 3 C 0.2 0.1 0 0 1 2 3 4 5 6 Climate sensitivity [ C] Lähde: Knutti ja Hegerl, Nature Geoscience, 2008 Ei voida sanoa millä päästöpolulla 2 C -tavoite täyttyy
6 Riskienhallintaa vaiheittainen päätöksenteko Ilmaston herkkyyden epävarmuus pienenee vähitellen Ilmastopolitiikkaa tulisi ohjata uuden tiedon valossa Vaiheittainen päätöksenteko: tehdään päätös nykyisestä päästötavoitteesta, tietäen että tulevaisuudessa tehdään vastaava päätös uuden tiedon valossa Mikäli ilmasto todetaan aiempaa arviota herkemmäksi lisätään päästövähennyksiä aiempaan arvioon verrattuna; tai toisinpäin.
7 Ongelmanasettelu ja ratkaisu Minimoidaan vähennyskustannusten odotusarvoa päästövähennyskustannusten nykyarvon odotusarvo lämpötilarajoite odotusarvona systeemin tilan siirtofunktio, sis. mm. ilmaston dynamiikan Analyyttinen ratkaisu: Vähennysten marginaalikustannus, ts. päästöhinta nyt seuraavan vuoden hinnan nykyarvo korjaustermejä ilmaston dynamiikasta ja lämpötilarajoitteesta - vähentävät diskonttauksen vaikutusta
8 Laskentamalli määrittelyt Oletukset päästöille ja niiden vähennyskustannuksille Yksinkertainen ilmastomalli lämpötilamuutokselle Ilmaston herkkyyden epävarmuus ja sen pieneneminen Minimoidaan kustannusten nykyarvon odotusarvoa
Päästövähennys (Gt CO2-ekv./v) 20/12/2011 9 Päästöt ja niiden vähentämiskustannukset Oletettu perusurapäästöt ja vähennyskustannuskäyrä Kustannusarviot skenaariokirjallisuudesta eri malleilla 25 20 2020 60 50 2050 100 90 80 2100 15 40 70 60 30 50 10 20 40 30 MESSAGE IMAGE 5 0 10 0 0 50 100 150 200 250 Marginaalinen vähennyskustannus ( / t CO2) 20 10 0 0 200 400 600 Marginaalinen vähennyskustannus ( / t CO2) GTEM MiniCAM TIAM 0 500 1000 1500 Marginaalinen vähennyskustannus ( / t CO2) Lähteet: Krey ja Riahi (2009); van Vuuren ym. (2010); Gurney ym. (2009); Calvin ym. (2009); Loulou ym. (2009)
10 Epävarmuuden pieneneminen Vaikeaa arvioida, tutkittu mm. Bayes-päivityksillä Reunaehtoja: Merkittävää edistystä tuskin alle 10 v jaksoissa Viimeisen 20 v aikana epävarmuus vähentynyt vain vähän 2100 mennessä 2 C -rajoite tulee todennäköisesti vastaan Oletetaan binomihila, jossa 10 vuoden välein suljetaan äärimmäisiä vaihtoehtoja pois; varma tieto 2080. 2020 50 % 50 % 2050 2060 2070 2080 Cs = 1 C, Cs = 1.8 C, Cs = 2.4 C, Cs = 3.0 C, Cs = 3.7 C, Cs = 4.5 C, Cs = 5.4 C, prob. = 2% prob. = 9% prob. = 22% prob. = 31% prob. = 23% prob. = 9% prob. = 2%
Global emissions [Gt CO 2 -eq] Emission price [ /t CO2] 20/12/2011 11 Numeerinen skenaario Päästötaso: 100 min-max 66.70 % 80 Average Deterministic 60 Päästöoikeuden hinta: 10000 min-max 66.70 % Average 1000 Deterministic 40 100 20 10 0 2010 2030 2050 2070 2090-20 Riskeiltä suojautuminen edellyttää determinististä tapausta aiempia päästövähennyksiä 1 2010 2030 2050 2070 2090 Annualisoitu volatiliteetti 2050 asti välillä 10-20%
12 Varauksia Kustannukset ja niiden ennustettavuus? Teknologiakehityksen polkuriippuvuus ja käyttöönotto? Globaali diskonttokorko? Päästömarkkinoiden tehokkuus? Politiikkariski toteutetaanko politiikkaa tehokkaasti?
Volatility EUA price [ /t CO 2 ] 20/12/2011 13 Nykytilanne Certified Emission Reductions (CER) ja EU emission Allocations (EUA) 40 35 CER price EUA price 30 25 20 15 10 5 0 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 100% EUA annualized volatility, past 3 months 80% 60% 40% 20% 0% 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
14 Yhteys käytäntöön Esimerkki: voimalainvestointi, pitoaika 30-40 vuotta Tuleva päästöhinta merkittävä tekijä päätöksenteossa, hinnan vaihtelu merkittävä riskitekijä, arvioitu hidastavan investointeja Hintojen volatiliteetti CER/ERU markkinavaihtelu: 20% - 50% Ilmastopolitiikan uudelleenmäärittely: 10-20% Kv. ilmastopolitiikan epävarmuus kohtalainen riskitekijä
15 Kiitos! Kysymyksiä, kommentteja? tommi.ekholm@vtt.fi