Developing Countries in the Context of Climate Change Mitigation and Energy System Transformation

Klimaschutz und Transformation des Energiesystems in Entwicklungsländern

  • This thesis addresses the role of developing countries in the context of climate change mitigation and energy system transformation. It starts from the hypothesis that mitigation of climate change might form a major dilemma for developing countries, as it potentially negatively affects their development. In order to provide robust costs estimates of mitigating climate change, three state-of the-art integrated assessment models are compared taking into account different dimensions that are relevaThis thesis addresses the role of developing countries in the context of climate change mitigation and energy system transformation. It starts from the hypothesis that mitigation of climate change might form a major dilemma for developing countries, as it potentially negatively affects their development. In order to provide robust costs estimates of mitigating climate change, three state-of the-art integrated assessment models are compared taking into account different dimensions that are relevant for the structure of mitigation costs: technologies, the stabilization target, and the timing of mitigation policy. First, it is found that renewable energy and CCS are most critical for achieving low mitigation costs. Second, a more ambitious climate stabilization target can significantly increase global mitigation costs. Third, delaying collective international climate policy until 2030 renders the stabilization of CO2 at 450 ppm impossible, while a delay to 2020 increases global costs by at least 50%. In this case, Europe and the US can benefit from early participation. Exporters of emission allowances, i.e. developing countries like India, in contrast, can profit from delayed action, as the value of their exportable carbon permits increases. Particular emphasis is put on China due to its outstanding success with respect to poverty alleviation in recent decades, going hand in hand with highly increased carbon emissions. Applying an extended Kaya analysis we can identify economic growth to be the major reason for emissions growth, outnumbering the continuous carbonization of the energy system. Numerical model results underline the importance of future decarbonization efforts in China for climate change mitigation on the global scale. Its current domestic climate policy is in line with model results for a medium ambitious stabilization target. Some argue that the production-based accounting scheme applied today by the United Nation's Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) disadvantages carbon-exporting developing countries and is thus not in line with its basic principles, such as 'common but differentiated responsibilities'. In this line of argument, changing towards a consumption-based accounting scheme might facilitate the participation of developing countries. In this thesis it can be shown that in the presence of a global carbon market the role of the accounting scheme can be neglected, as soon as the initial allocation of emissions is negotiated. This puts in perspective recent calls from developing, carbon-exporting countries like China to change from the current production-based accounting scheme. Whether the accounting scheme is beneficial for carbon-exporting countries depends on the chosen allocation scheme. High transaction costs related to consumption-based accounting would favor the current, production-based, accounting scheme once a carbon market with binding caps is in place. Finally, the role of energy in development processes is assessed and found to be tremendously important. Countries that have achieved high or very high development levels all have crossed a certain threshold in energy consumption. One explanation for the existence of thresholds is identified to be the demand for energy-intensive goods in developing processes generated by the up-take of infrastructure. Scenarios by numerical models generally project that reductions of carbon emissions in developing countries will be achieved not only by means of decreasing the carbon intensity, but also by making a significant break with the historically observed relationship between energy use and economic growth. The existence of energy thresholds in development processes challenges the generally optimistic results of numerical models: on time scales acceptable for developing countries the decreases in energy consumption implied in numerous mitigation scenarios are unlikely to be achieved without endangering sustainable development objectives, such as universal energy access.show moreshow less
  • Diese Arbeit beleuchtet die Rolle von Entwicklungsländern bei der Vermeidung des Klimawandels. Sie geht von der Hypothese aus, dass die Vermeidung des Klimawandels für Länder, die sich in dem Prozess der ökonomischen Entwicklung befinden, ein Dilemma darstellt, weil sich die Vermeidung des Klimawandels potentiell negativ auf Entwicklungsprozesse auswirken kann. Es werden zunächst drei anerkannte und detaillierte Energie-Ökonomie Modelle verglichen, um robuste Kostenabschätzungen für die VermeiduDiese Arbeit beleuchtet die Rolle von Entwicklungsländern bei der Vermeidung des Klimawandels. Sie geht von der Hypothese aus, dass die Vermeidung des Klimawandels für Länder, die sich in dem Prozess der ökonomischen Entwicklung befinden, ein Dilemma darstellt, weil sich die Vermeidung des Klimawandels potentiell negativ auf Entwicklungsprozesse auswirken kann. Es werden zunächst drei anerkannte und detaillierte Energie-Ökonomie Modelle verglichen, um robuste Kostenabschätzungen für die Vermeidung des Klimawandels zu treffen. Dabei werden verschiedene Dimensionen beleuchtet, die Einfluss auf die Kostenstruktur haben können: unterschiedliche Vermeidungstechnologien, das Stabilisierungsziel und der Zeitpunkt internationaler Vermeidungspolitik. Hinsichtlich der ersten Dimension, den unterschiedlichen Vermeidungstechnologien, zeigt diese Arbeit, dass erneuerbare Energien und Kohlenstoffabscheidung und Sequestrierung (CCS) eine sehr wichtige Rolle spielen, um Klimawandel zu niedrigen Kosten zu vermeiden. Im Rahmen der zweiten Dimension, dem Stabilisierungsziel, wird aufgezeigt, dass ambitioniertere Klimaschutzziele schnell zu signifikanteren Kostenerhöhungen führen können. Die dritte Dimension berücksichtigt den Zeitpunkt internationaler Vermeidungspolitik und stellt unter anderem fest, dass eine Stabilisierung der CO2 Konzentrationen in der Atmosphäre auf 450 ppm unmöglich wird, wenn sich ein verbindliches internationales Klimaschutzabkommen bis 2030 verzögert. Tritt ein international verbindliches Abkommen erst 2020 in Kraft, werden die globalen Vermeidungskosten um mindestens 50% ansteigen. In diesem Fall können sowohl Europa als auch die Vereinigten Staaten von Amerika davon profitieren, unilateral voranzugehen. Exporteure von Emissionszertifikaten, in der Regel Entwicklungsländer, z.B. Indien, können dagegen von einer Verzögerung des Klimaschutzes profitieren. Das Klimaschutzziel kann in diesem Fall nur mit höheren Karbonpreisen erreicht werden, was wiederum Emissionszertifikate wertvoller macht. Die Arbeit legt im Folgenden einen besonderen Schwerpunkt auf die Rolle der Volksrepublik China. Dort wurden in den letzten drei Dekaden historisch einmalige Erfolge in der Armutsbekämpfung von einem ebenso einmaligen Anstieg der Kohlendioxidemissionen begleitet. Eine, für diese Arbeit entwickelte, erweiterte "Kaya-Dekomposition" identifiziert ökonomisches Wachstum als Hauptursache für das Emissionswachstum. Ökonomisches Wachstum ist damit bedeutender als die kontinuierliche Karbonisierung des Energiesystems. Numerische Modelle unterstreichen die Rolle Chinas für die Vermeidung des Klimawandels auf internationaler Ebene. Sie zeigen darüber hinaus, dass Chinas Klimapolitik, vor allem das Ziel die Karbonintensität des BIPs bis 2020 um 40 bis 45% zu senken, mit einem Stabilisierungsziel vereinbar ist, das mit mittlerer Wahrscheinlichkeit ausreicht, die durchschnittliche globale Temperaturerhöhung auf 2°C zu begrenzen. Des Weiteren untersucht diese Arbeit die Rolle der Bilanzierung von CO2 Emissionen. Sie kommt zu dem Ergebnis, dass die Emissionsbilanzierung keinerlei Effizienz- oder Verteilungseffekte hat, sobald ein globaler Kohlenstoffmarkt mit verbindlichen Reduktionsverpflichtungen existiert und die Anfangsallokation der Emissionsrechte geklärt ist. Dieses Ergebnis relativiert Forderungen nach einer konsum-basierten Bilanzierung der Emissionsrechte, die von Kohlenstoff-exportierenden Entwicklungsländern, insbesondere China, vorgebracht werden. Ob eine Änderung der gängigen produktions-basierten Bilanzierung für diese Länder überhaupt von Vorteil ist, hängt entscheidend von dem gewählten Allokationsmechanismus ab. In Anbetracht hoher Transaktionskosten, die mit einer konsum-basierten Bilanzierung einhergehen, ist das gängige Bilanzierungssystem für einen internationalen Kohlenstoffmarkt zu bevorzugen. Abschließend widmet sich die Arbeit explizit der Rolle von Energie in Entwicklungsprozessen. Zunächst kann festgestellt werden, dass Länder, die in der Vergangenheit ein hohes oder sehr hohes Entwicklungsniveau erreicht haben eine bestimmte Schwelle hinsichtlich des Endenergieverbrauchs pro Kopf überschritten haben. Die Nachfrage nach energieintensiven Gütern in Entwicklungsprozessen, die unter anderem durch den Aufbau von Infrastruktur getrieben wird, kann diese Schwellenwerte teilweise erklären. In Klimaschutzszenarien verschiedener numerischer Modelle wird die Emissionsminderung allerdings nicht nur durch Reduktionen der Karbonintensität erreicht, sondern auch durch einen Bruch mit historisch beobachteten Zusammenhängen zwischen Energieverbrauch und Entwicklungsmustern, der die Existenz der beobachteten Schwellenwerte ignoriert. Es stellt sich die Frage, wie realistisch dieser Bruch ist und ob er nicht vielmehr die im ersten Teil der Arbeit getroffenen optimistischen Aussagen in Hinblick auf die Auswirkungen der Vermeidung von Klimawandel in Frage stellt. Auf Zeitskalen, die für Entwicklungsländer akzeptabel sein können, würde die Verringerungen der Energienachfrage, wie sie in von numerischen Modellen vorhergesehen wird, vielmehr implizieren, dass die Vermeidung von Klimawandel wahrscheinlich nicht erreicht werden kann, ohne gleichzeitig andere Nachhaltigkeitsziele, wie zum Beispiel den Zugang zu Energie, zu gefährden.show moreshow less

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Metadaten
Author: Jan Christoph Steckel
URN:urn:nbn:de:kobv:83-opus-36023
Advisor: Ottmar Edenhofer
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2012/07/24
Publishing Institution:Technische Universität Berlin
Granting Institution:Technische Universität Berlin, Fakultät VI - Planen Bauen Umwelt
Date of final exam:2012/06/27
Release Date:2012/07/24
Tag:Energie; Klimapolitik; Klimaökonomie; Ökonomische Entwicklung
Climate Economics; Climate Policy; Economic Development; Energy
Institutes:Institut für Landschaftsarchitektur und Umweltplanung
Dewey Decimal Classification:330 Wirtschaft
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht mit Print on Demand (u.a. für Dissertationen empfohlen)