Ενέργεια και κλιματική αλλαγή: οικονομική ανάλυση στο πλαίσιο της γενικής οικονομικής ισορροπίας

Abstract

The scientific objective of this thesis is the design and empirical implementation of a computable general equilibrium (CGE) model that includes the energy, economy and environment interactions. The thesis focused on the design and implementation of new features in CGE models in order to improve the realism with which policy measures related to energy, economy and environment are represented. The contribution of the thesis lies within the development of a global CGE model that incorporates innovative features and the applied use of the model in order to study the effects of energy and GHG mitigation policies at a World and European level. The innovative features that were incorporated in the standard CGE model relate to the introduction of imperfect competition in goods markets, the incorporation of a detailed energy model that discretely identifies the power producing technologies, the inclusion of all GHG and their associated marginal abatement cost curves and the incorporation of involuntary unemployment in the form of efficiency wages. The starting point for the modeling work was the European version of the GEM-E3 model. The World version of the GEM-E3 model developed within the context of the thesis identifies simultaneously all countries of the world aggregated to a limited number of regions, and provides results on GDP (and all of its components), welfare, employment, sectoral activity and GHG emissions. The model was written in GAMS code and consists of 136.000 non linear equations. The policy questions addressed with the model relate to: the world wide effects from different, according to equity and efficiency criteria, initial allocation of GHG emission permit rights, the impact from an increase in renewable energy share in total energy production in the power mix of EU27, the effects from an increase in energy production from nuclear in EU27 and the impact in the EU27 economy from an increase in fossil fuel prices.

Το επιστημονικό αντικείμενο της διατριβής αφορά τον σχεδιασμό και την εμπειρική κατασκευή αναλυτικού μαθηματικού μοντέλου γενικής ισορροπίας που αναπαριστά την οικονομία και τις αλληλεπιδράσεις της με το ενεργειακό σύστημα και το περιβάλλον. Η διατριβή επικεντρώθηκε στο σχεδιασμό και κατασκευή νέων μηχανισμών στο τυπικό μοντέλο γενικής ισορροπίας, με σκοπό την αναπαράσταση με μεγαλύτερη λεπτομέρεια των μέτρων πολιτικής για την ενέργεια και το περιβάλλον στην οικονομία. Η συμβολή της διατριβής έγκειται i) στην ανάπτυξη εφαρμοσμένου πολυτομεακού μοντέλου γενικής ισορροπίας το όποιο καλύπτει όλες τις οικονομίες του κόσμου και ενσωματώνει πρωτότυπα χαρακτηριστικά, ii) στην μελέτη των επιπτώσεων διαφόρων μέτρων πολιτικής που στοχεύουν στην αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής με την εξαγωγή σημαντικών συμπερασμάτων σχετικά με την διαδικασία προσαρμογής τόσο της ευρωπαϊκής όσο και της παγκόσμιας οικονομίας. Οι οικονομικοί μηχανισμοί οι οποίοι επεκτείνουν το τυπικό μοντέλο γενικής ισορροπίας αφορούν στην μορφοποίηση του ατελούς ανταγωνισμού στις αγορές των αγαθών, στην ενσωμάτωση ενεργειακού μοντέλου, στην αναπαράσταση όλων των αερίων του θερμοκηπίου και στην μορφοποίηση της αγοράς εργασίας με ενδογενή ανεργία. Η ανάπτυξη του μοντέλου στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής ξεκίνησε από την τυπική Ευρωπαϊκή έκδοση του μοντέλου GEM-E3. Το τελικό μοντέλο που αναπτύχθηκε επιλύεται ταυτόχρονα για όλες τις οικονομίες και πολλούς κλάδους της οικονομίας και περιλαμβάνει στα αποτελέσματα του μελλοντικές προεκτάσεις οικονομικών, ενεργειακών και περιβαλλοντικών δεικτών, με βασικότερους το ΑΕΠ και τα συστατικά του, την ευημερία, την απασχόληση, την κλαδική δραστηριότητα και την εκπομπή αερίων του θερμοκηπίου. Το συνολικό μοντέλο αναπτύχθηκε σε περιβάλλον GAMS και αποτελεί ένα σύστημα 136,000 μη γραμμικών εξισώσεων. Τα θέματα πολιτικής που εξετάστηκαν με το μοντέλο στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής αφορούν: τις επιπτώσεις διαφορετικών κανόνων επιμερισμού δικαιωμάτων εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου σε παγκόσμιο επίπεδο, την σημασία εναλλακτικών μέτρων εξοικονόμησης ενέργειας σε ευρωπαϊκό επίπεδο, τις επιπτώσεις από την προώθηση των ΑΠΕ στο ενεργειακό χαρτοφυλάκιο της Ε.Ε., τις επιπτώσεις από την αύξηση της παραγωγής ηλεκτρισμού από πυρηνικούς σταθμούς στην Ε.Ε. και στις επιπτώσεις από την αύξηση της διεθνούς τιμής των ορυκτών καυσίμων.