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martes, 8 de marzo de 2016

La transición a fuentes de energía limpias (2)

Esta es la segunda parte de la versión en español de mi artículo de febrero en Mapping Ignorance. Debe leerse la primera parte para entender esta.



Hay dos consecuencias importantes en el modelo de Acemoglu et al. (2016) [1]. Primero, se pueden estimar sus parámetros para la economía de EEUU. Segundo, la inercia tecnológica está presente en el modelo y es una causa de ineficiencia solo si las emisiones de carbono son una externalidad negativa. Esto significa que el modelo, si está sesgado, lo está en contra de encontrar razones para subsidiar la investigación en tecnologías limpias, puesto que hay una razón menos para hacerlo. El resultado es un modelo tratable, pero suficientemente rico, en el que estudiar la competencia entre tecnologías sucias y limpias, que desarrolla la literatura sobre competencia paso-a-paso tal y como se recoge en Harris y Vickers (1995) [2], Aghion et al. (2001) [3], y Acemoglu y Akcigit (2013) [4], y que desarrolla también la microeconomía de la innovación, empleo y dinámicas de producción en Klette and Kortum (2004) [5].

El modelo económico se combina con un modelo flexible del ciclo del carbono ( como en Golosov et al., 2014) [6], siguiendo la literatura creciente sobre modelos de equilibrio general con cambio climático, como Nordhaus (1994, 2008) [7], [8], Nordhaus y Boyer (2000) [9], Stern (2007) [10], y Hassler y Krusell (2012) [11].

La estimación de los parámetros usa datos micro de gastos en I+D, patentes, ventas, empleo, y entrada y salida de empresas tomados de una muestra de empresas estadounidenses en el sector de la energía durante el periodo 1975-2004. De especial importancia son los parámetros que definen la brecha entre las tecnologías sucia y limpia. El modelo se ajusta bien no solo a los datos que han servido para estimar los parámetros, sino también para un conjunto diverso de datos no usados en la estimación, lo que da cuenta de su robustez.

El modelo se usa para el análisis de los impuestos óptimos sobre las emisiones de carbono y de los subsidios a la tecnología limpia, además de otras posibles políticas. A pesar de que, intuitivamente, parece esperarse que los impuestos sobre las emisiones deberían tener el papel predominante en la asignación óptima, puesto que reduce las emisiones actuales e incentiva el dirigir la I+D hacia tecnología, los autores encuentran que los subsidios a la investigación también deben desempeñar un papel importante. En el modelo, la política óptima implica un subsidio a la investigación alto al principio, para después ir disminuyendo con el tiempo. Además, Los impuestos a las emisiones pueden tener un contra-efecto. Los subsidios a la investigación tienen un gran efecto para dirigir el cambio tecnológico, por lo que, en su presencia, no conviene distorsionar demasiado la producción inicial introduciendo un impuesto sobre las emisiones muy alto. La razón por la que el planificador social debería usar ampliamente los subsidios a la investigación es que son una manera muy efectiva de reducir la emisiones futuras.

Entre los escenarios alternativos posibles, los autores investigan los costes de bienestar si se usan solo los impuestos sobre las emisiones y si se retrasa la intervención de la política óptima. El retraso de la política óptima por 50 años tendría un coste en el bienestar equivalente a una disminución permanente del 1,7% en el consumo. El coste de usar solo los impuestos sobre las emisiones, sin añadir subsidios a la investigación, es similar (una disminución del 1,9%). Otra comparación de interés es frente a la política actual que realiza EEUU, con las ayudas a la investigación que realiza este país según los datos tomados de la muestra. Usando estas estimaciones y jugando con diferentes valores para el impuesto sobre las emisiones presentes y futuros, concluyen que la dinámica actual está lejos de la óptima, de manera que con las políticas actuales de EEUU, la dinámica del cambio climático será significativamente peor de lo que podría ser con la política óptima.

Referencias:

1. Acemoglu, D.; Akcigit, U.; Hanley, D., y Kerr, W. 2016. Transition to Clean Technology. Journal of Political Economy 124(1), 52-104.

2. Harris, C., y Vickers, J.. 1995. Innovation and Natural Resources: A Dynamic Game with Uncertainty. RAND Journal of Economics 26, 418–30.

3. Aghion, P.; Harris, C., Howitt, H, y Vickers, J. 2001. Competition, Imitation and Growth with Step-by-Step Innovation. Review of Economics Studies 68, 467–92.

4. Acemoglu, D.; Akcigit, U.; Bloom, N, y Kerr, W. 2013. Innovation, Reallocation, and Growth. Working Paper no. 18993, NBER, Cambridge, MA.

5. Klette, T.J., y Kortum S. 2004. Innovating Firms and Aggregate Innovation. Journal of Political Economy 112, 986–1018.

6. Golosov, M.; Hassler. J.; Krusell, P., y Tsyvinski, A. 2014. Optimal Taxes on Fossil Fuel in General Equilibrium. Econometrica 82 41–88.

7. Nordhaus, W. 1994. Managing the Global Commons: The Economics of Climate Change. Cambridge, MA: MIT Press.

8. ———. 2008. A Question of Balance: Weighing the Options on Global Warming Policies. New Haven, CT: Yale Univ. Press.

9. Nordhaus, W., y Boyer, J. 2000. Warming the World: Economic Modeling of Global Warming. Cambridge, MA: MIT Press.

10. Stern, N. 2007. The Economics of Climate Change: The Stern Review. Cambridge: Cambridge Univ. Press.

11. Hassler, J., y Krusell, P. 2012. Economics and Climate Change: Integrated Assessment in a Multi-region World. Journal of the European Economic Association 10(5), 974–1000.

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Hace cinco años en el blog: Qué no dice el teorema de Gödel.
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domingo, 6 de marzo de 2016

La transición a fuentes de energía limpias (1)

Esta es la primera parte de la versión en español de mi artículo de febrero en Mapping Ignorance.

Clean-Energy

Las fuentes de energía en el mundo moderno están basadas principalmente en combustibles fósiles, como el petróleo, el gas natural y el carbón. Todas ellas comparten dos características principales que son de la mayor importancia para el análisis económico. Primero, son recursos no renovables. La cantidad de las reservas de estos recursos puede ser grande o pequeña, pero desde luego no son suficientemente grandes para sostener por más siglos la actividad económica a no ser que la demanda de energía decrezca a niveles ridículamente bajos. Segundo, su uso libera a la atmósfera grandes cantidades de CO2 que causan un cambio climático a un alto coste económico. Hay otras características, como el hecho de que alguna de estas fuentes se comercie en un mercado oligopolístico, o la contaminación causada por su uso, pero nos centraremos en las dos primeras características señaladas.

Si solamente estuviera presente el primer problema, el precio de mercado de un combustible fósil aumentaría a medida que se hace más escaso. De esta manera su uso se hace más caro y las alternativas de energías limpias más atractivas. La tasa de sustitución dependerá de cómo de rápido se está agotando el combustible fósil y de cómo las nuevas tecnologías de energía renovable se desarrollan y se hacen más baratas. Hay varias razones por las que este proceso puede no ser eficiente, al margen de las obvias que se refieren al mal cálculo de las reservas o de las posibilidades de las tecnologías futuras (incluso en este caso se podría argumentar que son eficientes dadas las expectativas). Una de las ineficiencias potencialmente más importantes se debe a la inercia en el uso de una cierta tecnología, que hace que el cambio a una nueva incurra en problemas de coordinación: el coste de la vieja y nueva tecnologías importa, pero también importa el número de gente que usa la vieja tecnología y de toda la actividad económica que hay alrededor de ella. Es una posibilidad teórica, y si resulta ser importante o no en la transición a una tecnología limpia se una cuestión de empírica.

Si, además, tenemos el segundo problema de las emisiones de carbono podemos decir con seguridad que el ritmo de la transición no será eficiente en la medida que el coste de estas emisiones no se internaliza por los usuarios en forma de impuesto sobre las emisiones de carbono o de un mercado de emisiones. En ese caso la transición no sería eficiente porque el uso de combustibles fósiles no lo es en el momento actual. En ausencia de inercia o de problemas de tecnologías con trayectorias dependientes, la internalización de los costes de emisión (vía impuestos o mercados de emisiones) debería ser suficiente para mover la economía a una senda de transición óptima.

Acemoglu et al. (2016) [1] combinan estos dos aspectos para diseñar un modelo en el que estimar la política óptima para la transición a una tecnología limpia. La primera tarea es especificar un modelo en el que ambas tecnologías, la sucia y la limpia, compitan en diferentes sectores. Dados unos impuestos a las emisiones de carbono, los productores de bienes finales elegirán la tecnología que quieran usar y también cuántos recursos dedicar a mejorar una u otra tecnología. La manera en la que la investigación se traduce en mejoras es gradual, pero con una pequeña probabilidad de dar con un resultado importante que supone un salto cualitativo y que hace superar a la tecnología de la competencia (típicamente será la limpia la que empiece en peor situación). La innovación tiene así la siguiente característica: cuando la tecnología limpia está muy por detrás, la mayor parte de la investigación dedicada a ella generará innovaciones graduales que no podrán ser aprovechadas con beneficios a no ser que haya unos altos niveles de impuestos sobre las emisiones. Sin embargo, si la investigación en energías limpias se mantiene en el tiempo, poco a poco se hace auto-sostenible a medida que el conjunto de tecnologías limpias que compiten con las sucias se expande como resultado de una serie de variaciones graduales.

Continúa aquí.

Referencias:

1. Acemoglu, D.; Akcigit, U.; Hanley, D., and Kerr, W. 2016. Transition to Clean Technology. Journal of Political Economy 124(1), 52-104.

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viernes, 16 de abril de 2010

Las ayudas a la energía renovable

Hace tres entradas vimos la composición de la producción eléctrica en España y los costes de cada tecnología en el año 2007. Veíamos que la energía eólica venía a costar unos 8,4 c€/kWh (céntimos por cada kilowatio hora), mientras que el ciclo combinado (gas, básicamente) costaba 6 c€/kWh.

Una subvención de más de 2,4 c€/kWh hará que las empresas quieran producir con eólica (a costa del consumidor) y no con ciclo combinado. (No se están dando nuevos permisos nuevos para producir con carbón.) Una alternativa que no necesita subvenciones es que las empresas paguen por las emisiones de CO2, pero haría falta tener que pagar unos 56 €/Tm de emisión para que esto encarezca en más de 2,4 c€/kWh el coste del ciclo combinado.

El mercado de emisiones no existía en todo el periodo anterior a 2007, cuando fueron tomadas las decisiones de subvencionar las energías renovables. Cuando por fin se puso en marcha se concedieron demasiados derechos de emisiones, lo que supuso un precio muy bajo para las emisiones (llegó a ser cero durante varios meses).

A falta de un precio real de estas emisiones, las subvenciones han servido para desarrollar las tecnologías renovables. ¿Cómo calcular si cumplen su misión?

Hay varios aspectos que se podrían destacar. El de coordinar esfuerzos para desarrollar una tecnología, crear un mercado de dimensión adecuada y el de limitar las emisiones y la contaminación son los principales. Me centraré en el último. La pregunta que plantearé es la siguiente:

Si la emisión de una tonelada de CO2 causa un coste social de X euros, y la contaminación causa otros costes de Y euros ¿cuánto nos hemos ahorrado en emisiones por el hecho de subvencionar la energía renovable?

Para responder a la pregunta hace falta saber cómo hubiera sido la producción de energía si no se hubiera subvencionado.

El uso de estas energías supuso en 2007 que se emitieran 19 millones de toneladas menos de CO2 si la alternativa hubiera sido el ciclo combinado. Si la alternativa hubiera sido un mix 55,5% de ciclo combinado, 38,8% de carbón y 5,7% de fuel (según un análisis de la AEE) la reducción total en Tm de CO2 habría sido de 32,5 millones.

Una combinación más realista, permitiendo una modernización de la producción con más plantas de ciclo combinado puede ser el mix 75:20:5 para ciclo combinado, carbón y fuel, respectivamente.

Los costes de contaminación por compuestos del nitrógeno, del azufre, ozono,… los tomamos de informes de la Comisión Europea, que dan unos 3 c€/kWh para el carbón, 2 para el fuel, 0,36 para el ciclo combinado y 0,2 para la eólica. Estos valores parecen muy infravalorados según otros informes.

La siguiente tabla muestra el ahorro en cada escenario.


Podemos leer la tabla de la siguiente manera: Si el coste social de una tonelada de CO2 se cifra en 25 euros y el de contaminar es el indicado en el informe de la Comisión Europea, sustituir toda la producción de las renovables por ciclo combinado habría supuesto un ahorro de 50 millones de euros por ese concepto. Como las ayudas a las renovables fueron ese año de 1664 millones de euros, la reducción del coste justifica el 30% de las ayudas. Con un coste social de 50 euros por tonelada de CO2 y el mix calculado por la AEE, las ayudas estarían más que justificadas solo por este concepto.

Por supuesto, la justificación varía según la tecnología. Las ayudas a la energía eólica se justifican con un coste social de tonelada de CO2 a 50 euros y el mix 50:20:5, o con CO2 a 25 euros y el mix de la AEE. Las ayudas a las “minihidráulicas” se justifican más todavía, mientras que las disminución de las emisiones gracias a la tecnología solar apenas si justifican el 10% de las ayudas en el mejor de los escenarios. Tan cara es todavía.

Esto no significa que la parte no justificada sea una pérdida económica. En el caso de la eólica, por ejemplo, se dio una ayuda de 3,4 c€/kWh cuando una de 2,4 habría bastado, el céntimo de más no es una pérdida de la economía, es una pérdida de los consumidores y una ganancia de los productores. Así, el coste real de usar la eólica en lugar del ciclo combinado es el 70% de las ayudas, de manera que la disminución de las emisiones justifican (para la economía en su conjunto, no solo para los consumidores) una proporción todavía mayor.

miércoles, 7 de abril de 2010

El coste de la electricidad y las emisiones de CO2



En el gráfico se recoge la composición según su generación de los 261.000 gigawatios hora de electricidad consumidos en 2007. Los segmentos de cada tecnología son proporcionales a su producción. Cada segmento está a la altura del coste de generar un kilowatio hora según esa tecnología (ver escala de la izquierda, en céntimos por kWh). Para algunas tecnologías hay dos segmentos. En carbón y ciclo combinado, el barato no tiene en cuenta el coste de las emisiones, el caro (en azul) supone que una tonelada de CO2 cuesta 25 euros. Para la eólica, el segmento barato incluye las ayudas y subvenciones recibidas por esa tecnología (es decir, ese segmento señala el coste percibido por las empresas).

Se observan en el gráfico las siguientes propiedades del sistema español en su relación con el coste de emitir CO2:

-       Las ayudas a la generación eólica son suficientes para garantizar la rentabilidad privada de su producción, incluso si los permisos de emisiones de CO2 tienen un precio cero. La eólica con las ayudas presentes (unos 3,7 céntimos por kWh) es más barata que el carbón y que el ciclo combinado si no cuesta nada emitir CO2.

-       A 25 €/Tm de emisiones el ciclo combinado desplaza al carbón (el mínimo para que esto ocurra está en torno a los 15 €/Tm).

-       Si no existiera el mercado de emisiones, la prima equivalente para que la eólica fuera más rentable que el ciclo combinado debería estar en un mínimo de 2,4 c€/kWh. Para que fuera más rentable que el carbón, el mínimo debería ser 3,2 c€/kWh.

-       A 25€/Tm de CO2 hay un amplio margen para reducir la prima a la generación eólica y mantener rentable esta tecnología para las empresas: bastaría con una prima en torno a los 1,4 c€/kWh).

-       Hace falta un precio por encima de 30 €/Tm para que la eólica, sin primas, sea más barata que el carbón.

-       Hace falta un precio mucho más alto, en torno a 56 €/Tm, para que la eólica sin ayudas sea más barata que el ciclo combinado.

-       Las obsoletas centrales de fuel son también las más caras.