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1 Essays on mitigation options Forestry, CCS and Renewable Energy vorgelegt von Diplom-Volkswirt Hannes Peinl geboren in Berlin von der Fakultät VII - Wirtschaft und Management der Technischen Universität Berlin zur Erlangung des akademischen Grades Doktor der Wirtschaftswissenschaften - Dr. rer. oec. - genehmigte Dissertation Promotionsausschuss: Vorsitzender: Prof. Dr. Christian von Hirschhausen Gutachter: Prof. Dr. Georg Meran Gutachter: Prof. Dr. Bengt-Arne Wickström Tag der wissenschaftlichen Aussprache: 30. April 2015 Berlin 2015

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3 Danksagung Die vorliegende Dissertation wäre ohne die vielfältige Unterstützung meiner Kollegen, Freunde und Familie nicht zu Stande gekommen. Ich möchte hierfür meinen herzlichen Dank aussprechen. Ebenso bedanken möchte ich mich für die umfängliche finanzielle und methodische Unterstützung der Stiftung der Deutschen Wirtschaft. Insbesondere danken möchte ich Georg Meran und Bengt-Arne Wickström für die liberale und freundschaftliche Betreuung der Dissertation. Für inspirierende Diskussionen, anregende und konstruktive Kritik danke ich meinen Kollegen am Lehrstuhl für Finanzwissenschaft der Humboldt-Universität und am Institute for Advanced Sustainablitiy Studies (IASS) Potsdam, insbesondere jedoch Jens Barthel, Sjur Didrik Flåm, Olli Tahvonen und Andreas Brandt. Sebastian Böhm und Johanna Neuhoff gilt mein Dank für das Korrekturlesen der Arbeit. Schließlich möchte ich mich bei meinen Eltern Iris und Roland Peinl für ihre Unterstützung, ihre Zuversicht und ihr in mich gesetztes Vertrauen bedanken.

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5 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung Problemaufriss und Motivation Anthropozän Klimawandel Vermeidung Fragestellungen und Methodik Forest carbon sequestration in a dynamic partial age class model Introduction Theory and methods Analysis Conclusion and outlook Forest carbon sequestration in a dynamic general equilibrium model Introduction Theory and methods Analysis Conclusion and outlook Einordnung der Studien zum EEG 2.0 und des Referentenentwurfs zur Reform des EEGs Einleitung Geäußerte Kritik am EEG Studienauswahl Studienübergreifender Konsens Explizite Unterschiede zwischen den Finanzierungsinstrumenten Unterschiedliche Effekte der Finanzierungsinstrumente Zusammenfassung Ausblick Zusammenfassung 107 Anhang A. Partial age class model 111 A.1. Programmcode A.2. Algebra Steady State

6 Anhang B. General equilibrium model 115 B.1. Kalibrierung der steady state Parameter B.2. Steady State B.3. Switching Periode B.4. Trajektorien Anhang C. Meta-Studie 121 C.1. Explizite Differenzen C.2. Implizite Differenzen

7 Abbildungsverzeichnis 1.1. Ökosystemgrenzen Atmosphärische CO 2 -Konzentration Globaler Meeresspiegel Temperaturszenarien Meeresspiegelszenarien Quellen und Senken anthropogener Treibhausgasemissionen Globale Waldfläche Biomass function Age class dynamics of the reference forest Transition of the age class structure of an initially older forest to the final normal age class structure Transition of the age class structure of an initially younger forest to the final normal age class structure Emissions of initially young and old forest Sequestration of initially young and old forest Net emissions of initially young and old forest Age Class dynamics with (red) and without (blue) carbon remuneration Ordered elasticities of rents with respect to exogenous parameter changes Model sectors Sequential use of energy forms Comparative statics of steady state values Comparative statics of rotation: impact of interest rate Price dynamics Quantity dynamics Dynamic input ratio Dynamics of wage and consumption bundle

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9 Tabellenverzeichnis 3.1. Steady state parameters Steady state values Parameters for fossil energy phase Die untersuchten Studien und ihre Akronyme in alphabetischer Reihenfolge 89

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11 1. Einleitung Der vorliegende Abschnitt beschreibt das fundierende Problem und die Motivation der Dissertation. Hierbei wird vor allem auf den im Anthropozän einsetzenden Klimawandel sowie die notwendige Vermeidung von dessen unkontrollierbaren Ausmaßen eingegangen. Daraus werden anschließend die Fragestellungen und die angewandten Methodiken der Dissertation abgeleitet Problemaufriss und Motivation Anthropozän Das Spannungsverhältnis von Wirtschaft und ökologischer Restriktionen geht weit in die Geschichte der Wissenschaft zurück. Untersuchungen hierzu betreffen sämtliche grundlegenden Produktionsmittel von Volkwirtschaften. Bereits bei Aristoteles finden sich Überlegungen für eine maximale Populationsgröße von Staaten (Aristoteles, 350 v. Chr.). Die Theorien von Süßmilch (1741) und Malthus (1798) erörterten bereits in der vorindustriellen Zeit maximale Bevölkerungsgrößen in Abhängigkeit von den Potentialen der landgebundenen Nahrungsmittelproduktion. Neben Fragen der maximalen Bevölkerungsgröße hielten mit Beginn der industriellen Revolution im 18. Jahrhundert auch Fragen nach der effizienten Nutung natürlicher Ressourcen wie Holz, Mineralien oder fossiler Rohstoffe Einzug in die Wirtschaftswissenschaften. Hotelling (1931) setzte hierbei Meilensteine für die dynamisch effiziente Nutzung endlicher Ressourcen. 1 Peak Oil (Hubbart, 1956), das heißt das prognostizierte Maximum der globalen Ölförderung, löste in der Mitte des 20. Jahrhunderts kontroverse Diskussionen aus. Die beiden folgenden Ölkrisen Anfang der 70er Jahre schärften daraufhin das Bewusstsein für die Abhängigkeit und die Endlichkeit einer fossil getriebenen Wachstumsstrategie. Diese politischen Ereignisse forcierten die Integration von natürlichen Ressourcen in das Wissenschaftsgebiet der Ökonomie und förderten wesentlich die Entstehung der Umweltökonomie als akademische Disziplin. Bis dato waren ökologische Restriktionen und natürliche Ressourcen in neoklassischer Wachstumsforschung und -lehre unterrepräsentiert bzw. nicht vorhanden. 1 Die im 18. Jahrhundert untergegangene Zivilisation der Osterinseln dient hierbei als Negativbeispiel für die vermeintliche Unfähigkeit des Menschen natürliche Ressourcen dynamisch nachhaltig zu nutzen (Diamond, 2013). 1

12 Mit Entstehen der Umweltökonomie wurden wachstumskritische und ökologische Bedenken gegenüber der herrschenden Wirtschaftsweise deutlicher wahrgenommen. Boulding (1966) prägte hierzu mit seiner bekannten Metapher vom Raumschiff Erde die Idee, dass es planetare, ökologische Grenzen für menschliches Wirtschaften gäbe. Demnach ist die Erde ein quasi geschlossenes System, Materie kann darin nicht generiert oder zerstört werden. Lediglich die Wärmeenergie der Sonne kann vom System Erde extern aufgenommen und wieder abgegeben werden. Auf Grund der Eigenschaft des quasi geschlossenen Systems habe sich ökonomisches Handeln daher stets im Rahmen ökologischer Restriktionen zu vollziehen (Daly, 2005). Als prominentestes Beispiel der wachstumskritischen Wirtschaftswissenschaften untersuchte der Club of Rome (Meadows/Meadows/Randers, 1972) unter anderem die ökologischen Grenzen des wirtschaftlichen Wachstums. Der Brundlandt-Report (Brundlandt/Khalid/Agnelli, 1987) und der folgende UN-Erdgipfel von Rio im Jahr 1992 etablierten unter dem Eindruck zunehmender öffentlicher Sensibilität für ökologische Kosten der Ökonomie die Idee der Nachhaltigkeit als Leitgedanken zukünftiger Politik. Der Begriff der Nachhaltigkeit entstammt dabei ursprünglich aus der Forstwirtschaft (von Carlowitz, 1713) und fordert, dass in jeder Periode nur soviel Holz geerntet werden solle wie nachwächst. Als grundlegende Richtschnur für eine nachhaltige Form von Politik sollten demnach derzeitige Generationen ihre Grundbedürfnisse befriedigen und ihre Lebensqualität verbessern können, ohne jedoch dabei kommenden Generationen diese Möglichkeiten durch aktuelles Handeln zu nehmen. Das Konzept der Nachhaltigkeit ist vage genug für breiten Konsens. In der Umweltökonomie bildeten sich jedoch zwei grundlegend divergierende Formen von Denkschulen zur Nachhaltigkeit, die starke und schwache Nachhaltigkeit, aus. Im Kern geht es hierbei um die Frage der Substituierbarkeit von Kapital und Ressource. Denn wie sollte eine endliche Ressource langfristig nachhaltig genutzt werden, wenn nicht durch Verzicht auf deren Nutzung? Die physikalischen Gesetze der Thermodynamik würden darüber hinaus das vollständige Recycling einer Ressource ausschließen, da auch sämtliche regenerativen Energieformen wie Solar oder Wind bisher auf dem Einsatz endlicher Ressourcen wie z.b. Silicium oder seltenen Erden basieren (Binswanger, 1994; Paech, 2012). Bei schwacher Nachhaltigkeit wird hingegen von der (partiellen) Substituierbarkeit von Ressource und Kapital ausgegangen (Dasgupta/Heal, 1979). Entscheidende Treiber hierbei seien technologischer Fortschritt und eine hinreichende Substitutionselastizität zwischen Kapital und Ressource. Der Nobelpreisträger Paul Crutzen (Crutzen/Stoermer, 2000) prägte darauf aufbauend das Konzept des Anthropozäns. Demnach ist der Mensch mit Beginn der industriellen Revolution zu einer quasi-geologischen Kraft geworden, die das Ökosystem der Erde maßgeblich beeinflusst. Die bis dato vorgenommene Unterscheidung zwischen Kultur, d.h. 2

13 zwischen dem von Menschen Kreierte und zu Verantwortende sowie der vorgegebenen Natur ist demnach nicht mehr haltbar. 2 Das bisherige geologische Zeitalter der Warmzeit des Holozäns, in dem sich die menschliche Zivilisation innerhalb der letzten Jahre entwickeln konnte, wurde durch den Einfluss menschlicher Aktivität auf geophysikalische und ökologische Systeme abgelöst. Die mit Beginn des Anthropozäns aufkommenden Fragen nach notwendiger und vom Menschen zu verantwortender Bewirtschaftung des Ökosystems Erde, z.b. durch technologische Beeinflussung des Klimas (climate engineering), werden unter Verweis auf menschliche Hybris kontrovers diskutiert. Ebenfalls negiert wird durch den Beginn des Anthropozäns der Schutz von unberührter Natur. Diese existiert demnach seit geraumer Zeit nicht mehr (Kareiva/Marvier/Lalasz, 2012). Im Zeitalter des Anthropozäns beeinflusst der Mensch als quasi-geologische Kraft das Ökosystem Erde. Der Millenium Ecosystem Assessment Report der UN (Reid/Mooney/ Cropper, 2005) befand in diesem Zusammenhang, dass sich 15 von 24 systemrelevanten Ökosystemdienstleistungen der Erde in einem Zustand fortgeschrittener oder anhaltender Zerstörung befinden. Gemäß Rockström/Steffen/Noone (2009) gefährdet insbesondere der Verlust an Biodiversität, die Übernutzung des natürlichen Stickstoffkreislaufes sowie der atmosphärischen Senken für Treibhausgase bereits signifikant die Stabilität des Ökosystems Erde. Fünf weitere globale Ökosystemgrenzen wie der natürliche Phosphorkreislauf oder der Säuregehalt der Ozeane nähern sich darüber hinaus zunehmend den Grenzen ihrer Tragfähigkeit (Vgl. Abbildung 1.1) Klimawandel Eine der systemrelevanten Ökosystemdienstleistungen (planetary boundaries) ist die CO 2 - Senkenkapazität der Erdatmosphäre. Die Senkenkapazität wurde und wird mit der Verbrennung fossiler Ressourcen (Erdöl, Kohle, Gas) zunehmend beansprucht. Es setzte mit der zunehmenden Verbrennung fossiler Rohstoffe ein Treibhauseffekt in der Atmosphäre ein. Die Atmosphäre gibt hierbei weniger Wärme ans Weltall ab, als ihr von außen durch die Sonne zugeführt wird. Die langfristige globale Durchschnittstemperatur steigt somit (Rahmstorf/Schellnhuber, 2007) wurde in diesem Zusammenhang der UN- Weltklimarat gegründet, 1990 veröffentlichte dieser seinen ersten Sachstandsbericht zum Klimawandel. Gemäß des fünften Sachstandsberichts des Weltklimarates ist der Klimawandel mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit anthropogen und lässt sich nicht durch natürliche Klimaschwankungen erklären (Stocker/Qin/Plattner, 2014). Dessen Konsequenzen betreffen eine Vielzahl von natürlichen sowie sozialen und ökonomischen Prozessen. Arktische Eisschmelze, Verschiebung von globalen Vegetations- und Habitatzonen, Meeresspiegelanstieg, Häufung 2 Boulding (1966) charakterisiert diese Unterscheidung als cowboy economy, deren Überwindung als spaceman economy. 3

14 Abbildung 1.1.: Ökosystemgrenzen (Rockström/Steffen/Noone, 2009) von Wetterextremen sind ausgewählte Beispiele die als Folge des Klimawandels erwartet werden. Die klimabedingte Migration von Menschen kann darüber hinaus Konflikte und Spannungen um Lebensraum und natürliche Ressourcen auslösen. Die volkswirtschaftlichen Kosten eines ungebremsten Klimawandels können bis zu 20 % des globalen GDP pro Jahr verursachen und sind damit deutlich höher als die Kosten einer vorausschauenden Klimaanpassung und -vermeidung (Stern, 2007). Der gegenwärtige Zustand sowie die Änderungsgeschwindigkeit des Klimasystems sind einmalig in der Geschichte der Menschheit (Stocker/Qin/Plattner, 2014). Seit den 50er Jahren des 20. Jahrhunderts haben Klimaänderungen eingesetzt, die seit Jahrhunderten oder Jahrtausenden nicht zu beobachten waren. Die Atmosphäre und die Ozeane haben sich seitdem erwärmt, die Menge an Schnee und Eis hat sich verringert, der Meeresspiegel ist gestiegen und die atmosphärische Treibhausgaskonzentration hat sich erhöht. Die Projektionen des Klimawandels lassen im 21. Jahrhundert eine bisher unbekannte Bandbreite und Geschwindigkeit an Veränderungen des Klimasystems erwarten (Stocker/Qin/ Plattner, 2014). Die globale Mitteltemperatur wird gemäß des fünften Sachstandsberichts des Weltklimarates zum Ende des 21. Jahrhunderts unabhängig vom eintretenden Emissionsszenario mit einer Wahrscheinlichkeit von mehr als 66 % um mindestens 1,5 Cüberder globalen Mitteltemperatur zum Ende des 19. Jahrhunderts liegen. Bei einem Emissionsszenario von mittleren und hohen Emissionen wird sie mit derselben Wahrscheinlichkeit mehr als 2 C höher liegen (Abbildung 1.4). Der Temperaturanstieg wird regional differen- 4

15 Abbildung 1.2.: Atmosphärische CO 2 -Konzentration (Stocker/Qin/Plattner, 2014) Abbildung 1.3.: Globaler Meeresspiegel (Stocker/Qin/Plattner, 2014) ziert ausfallen und nicht-linear verlaufen. Die arktischen Regionen werden sich schneller erwärmen als der globale Durchschnitt und dieser wird sich über Land schneller erhöhen als über Wasser. Die Temperaturerhöhung wird bis Ende des 21. Jahrhunderts mit einer Wahrscheinlichkeit von weniger als 33 % höher als 4 C ausfallen, außer bei einem Emissionsszenario mit sehr hohen Emissionen. Im Hinblick auf den Wasserkreislauf der Erde werden die Kontraste in Niederschlagsmengen zwischen feuchten und trockenen Vegetationszonen im 21. Jahrhundert zunehmen. Die Frequenz und Intensität von Starkregenfällen wird ebenfalls zunehmen. Darüber hinaus wir die Fläche von Monsun-Regenfällen beeinflussten Gebieten ansteigen. Es gilt als sicher, dass sich die Ozeane im 21. Jahrhundert weiter erwärmen. Hierbei wird die Erwärmung zunehmend die Tiefsee erreichen und die globalen Ozeanströmungen beeinflussen. Mit einer Wahrscheinlichkeit von mehr als 90 % wird sich in Abhängigkeit des Emissionsszenarios die Intensität des Golfstroms im 21. Jahrhundert um % verringern. Er wird jedoch nicht abrupt kollabieren. Die Arktischen Eismassen werden mit einer Wahrscheinlichkeit von mehr als 90 % zum Ende des 21. Jahrhunderts in den Sommermonaten um % kleiner sein als zum Ende des 20. Jahrhunderts. Bei sehr hohen Emissionen wird mit einer Wahrscheinlichkeit von mehr als 66 % die Arktische See während der Sommermonate bereits Mitte des 21. Jahrhunderts eisfrei sein. Die Fläche der globalen Permafrostböden wird sich mit einer Wahrscheinlichkeit von mehr als 95 % bis zum Ende des 21. Jahrhunderts in Abhängigkeit 5

16 Abbildung 1.4.: Temperaturszenarien (Stocker/Qin/Plattner, 2014) des Emissionsszenarios um % verringern. Es gilt als sicher, dass der globale Meeresspiegel während des 21. Jahrhunderts ansteigt (Abbildung 1.5). Bei sehr hohen Emissionen wird er mit einer Wahrscheinlichkeit von mehr als 66 % bis zu 82 cm zum Ende des 21. Jahrhunderts ansteigen. Der Anstieg des Meeresspiegels ist mehrheitlich auf thermische Expansion und Eisschmelze zurückzuführen und wird sich regional differenziert vollziehen. Der Klimawandel und dessen Auswirkungen Abbildung 1.5.: Meeresspiegelszenarien (Stocker/Qin/Plattner, 2014) werden in den kommenden Jahrhunderten das Ökosystem der Erde beeinflussen. Selbst wenn heute die globalen Emissionen eingestellt würden, wird es einen signifikanten Klimawandel geben (Stocker/Qin/Plattner, 2014). 6

17 Es stellt sich daher die Frage, wie viel Klimawandel vertretbar ist bzw. wie mit dem ohnehin eintretenden Klimawandel und den daraus resultierenden Kosten umgegangen werden soll. Es ist also eine Kombination aus Vermeidung und Anpassung notwendig. Mit der Frage nach einem akzeptablen Ausmaß an Klimawandel stellt sich die Frage nach einer vertretbaren atmosphärischen Treibhausgaskonzentration und somit nach der erforderlichen Emissionsreduktion um diese zu erreichen bzw. zu halten. In diesem Kontext haben sich Klimawissenschaft und Politik auf ein 2 C-Ziel verständigt, d.h. bis Ende des 21. Jahrhunderts soll sich die globale Mitteltemperatur um nicht mehr als 2 C erhöhen. Mit dieser Klimaerwärmung wird die Stabilität des Klimasystems für die Befriedigung menschlicher Grundbedürfnisse (u.a. Ernährungssicherheit, wirtschaftliche Entwicklung, Ökosystemdienstleistungen) sowie eine hinreichende Fähigkeit der menschlichen Adaption an den ohnehin stattfindenden Klimawandel assoziiert. Um die mit dem Klimawandel verbundenen Risiken und volkswirtschaftlichen Kosten zu verringern, stellt sich also die Frage, wer, wann und wodurch Treibhausgasemissionen vermeiden soll. Dabei sollte sichergestellt sein, dass die Kosten der Vermeidungsmaßnahmen nicht die Potentiale langfristiger wirtschaftlicher Entwicklung überkompensieren. Die Vermeidung des Klimawandels sollte daher aus ökonomischer Sicht aus der Gegenüberstellung von langfristigen volkswirtschaftlichen Kosten und Nutzengewinnen erfolgen. Die Vermeidungsmaßnahmen des Klimawandels erfordern staatliche Regulierung. Hardin (1968) zeigt mit seiner Analyse der individuell ökonomisch rationalen, jedoch volkswirtschaftlich ruinösen Nutzung von frei zugänglichen Gemeingütern (tragedy of commons), dass es der politischen Regulierung bedarf, um frei zugängliche Gemeinschaftsgüter (wie die Atmosphäre bei der Nutzung als Treibhausgasdeponie) nicht zu überlasten Vermeidung Vermeidung eines unkontrollierbaren Klimawandels erfordert die Stabilisierung bzw. Absenkung der atmoshärischen Treibhausgaskonzentration. Hierfür gibt es zwei grundlegende Optionen. Entweder die anthropogenen Emissionen von Treibhausgasen werden verringert oder die Senkenleistung biologischer oder technischer Speicher wird erhöht. Im Kontext Verringerung von Emissionen gibt es vielfältige Regulierungsansätze. Die globale Allmende-Problematik der Atmosphäre sowie die negativen Externalitäten 4 ihrer 3 Ostrom (1990) kritisierte hierbei, dass lokale Gemeinschaftsgüter nicht zwangsläufig durch individuelle Maximierungskalküle ruiniert werden müssen. Für einen definierten Nutzerkreis eines lokalen Gemeinschaftsgutes kann sich bei klaren Regeln für dessen Nutzung kooperatives Verhalten auch als individuell optimal erweisen. Da es sich bei der Erdatmosphäre jedoch um ein globales Gemeingut handelt, trifft Ostroms Kritik an der tragedy of commons nur bedingt auf die Problematik des Klimawandels zu. 4 Positive (negative) Externalitäten sind direkte Nutzen (Kosten) einer Handlung von Individuum A, die nicht bei A anfallen (Baumol/Oates, 1988). Treibhausgasemissionen sind negative Externalitäten. 7

18 Nutzung als Deponie legitimieren aus ökonomischer Sicht auf Grund von Marktversagen eine staatliche Regulierung von Emissionen (Musgrave, 1959; Pindyck/Rubinfeld, 2008; Hepburn, 2006). 5 Die staatliche Regulierung ist ökonomisch gerechtfertigt, wenn diese zu einer Pareto-Verbesserung führt. Dem Regulierer stehen drei grundlegende Instrumente zur Begrenzung der Treibhausgasemissionen zur Verfügung. Die Instrumente sollten auf Grund technischen Fortschritts progressiv ausgestaltet sein um eine langfristige Menge an Treibhausgasemissionen zu erreichen. 6 Sie können an Hand einer Vielzahl von Kriterien beurteilt werden. Effektivität, statische und dynamische Kosteneffizienz, distributive Effekte, Transaktionskosten sind die häufigsten. Die direkteste Form der Regulierung besteht darin, jedem Emittenten eine maximale Menge an Emissionen vorzuschreiben und deren Einhaltung zu kontrollieren (command and control). Hierbei müsste der Regulierer jedoch die individuellen Potentiale und Kosten der Treibhausgasvermeidung kennen um eine volkswirtschaftlich effiziente Allokation der Treibhausgasvermeidung zu erreichen (Goulder/Parry, 2008). Dies ist auf Grund von Informationsasymmetrien zwischen Emittent und Regulierer mit sehr hohen Transaktionskosten der Informationsbeschaffung und verwaltung verbunden. Sollten jedoch signifikante Anteile der volkswirtschaftlichen Gesamtmenge an Emissionen von wenigen Akteuren mit vergleichsweise homogenen Technologien (z.b. Energiewirtschaft) produziert werden, kann deren direkte Regulierung mit vergleichsweise geringen Transaktionskosten eine hohe Effektivität aufweisen. 7 Die indirekte Form der Regulierung besteht darin, einen Preis für Emissionen zu etablieren, damit Emittenten die Externalitäten ihrer Emissionen in ihren Verhalten berücksichtigen. Hierfür stehen zwei grundlegende Mechanismen zur Verfügung, Preis- und Mengeninstrumente. Bei Preisinstrumenten bestimmt der Regulierer direkt einen spezifischen Preis, d.h. eine Steuer, für Emissionen. Die Besteuerung von negativen Externalitäten geht zurück auf Pigou (1932). Die Pigou-Steuer hebt die privaten Kosten von Emissionen theoretisch auf deren sozialen Kosten. Die optimale Höhe einer solchen Pigou-Steuer sollte die marginalen sozialen Kosten von Emissionen bei deren pareto-optimalen Menge Der Emittent trägt hierbei nicht bzw. nicht vollständig die Kosten von Treibhausgasemissionen. Deren private und soziale Kosten divergieren. 5 Auf Grund von prohibitiven Transaktionskosten und möglichem Trittbrettfahrertum ist eine staatliche Regulierung der jeweils privaten Verhandlung zwischen Emittent und Betroffenen von Emissionen vorzuziehen (Leach, 2004). 6 Technischer Fortschritt ist keine exogene Größe. Viel eher bestehen starke Interdependenzen zwischen politischen Zielvorgaben und Technologieentwicklung (z.b. Raumfahrt). 7 In diversen Ländern (z.b. USA, GB) gibt es (spezifische) CO 2 -Emissionsstandards für Kraftwerke. Diese definieren deren maximale Treibhausgasemissionen. Die positiven Erfahrungen mit der ordnungsrechtlichen Regulierung von Umweltschadstoffen (z.b. FCKW) werden als Beispiel funktionierender direkter Regulierung angesehen (Cole/Grossman, 1999). 8

19 reflektieren. Über die die sozialen Kosten von Emissionen, und somit die pareto-optimale Menge an Emissionen, besteht jedoch Unsicherheit. Dies führt zu einem hohen Informationsbedarf für den Regulierer. Bei Mengeninstrumenten definiert der Regulierer eine Gesamtmenge zulässiger Emissionen und etabliert einen Handel mit einer äquivalenten Menge an Zertifikaten (cap and trade). 8 Die Gesamtmenge an Zertifikaten muss Anreizwirkung für Vermeidung von Emissionen entfalten, d.h. kleiner als die Gesamtmenge an Emissionen sowie degressiv ausgestaltet sein. Bei einer Regulierung von Emissionen nach cap and trade erlaubt jedes Zertifikat dem Halter eine Einheit Emission. Wer mehr emittiert als er Zertifikate besitzt, muss Zertifikate nachkaufen oder Emissionen reduzieren. Wer hingegen weniger emittiert als er Zertifikate besitzt, kann Zertifikate verkaufen. Gemäß Coase (1960) wird durch den Handel mit Zertifikaten die Allokation von Vermeidung unter den Emittenten effizient aufgeteilt. Volkswirtschaftliche statische Kosteneffizienz der Allokation von Vermeidung ist hierbei gegeben, da sämtliche Emittenten durch Handel ihre Vermeidungsgrenzkosten dem Marktpreis angleichen (Montgomery, 1972). Die initiale Allokation der Zertifikate ist unter der Bedingung vollkommener Märkte irrelevant (Hahn/Stavins, 2011). 9 Unter den idealen Bedingungen von vollkommenen Märkten erzielen Preis- und Mengeninstrumente hinsichtlich statischer und dynamischer Effizienz sowie der Vermeidungsmenge äquivalente Ergebnisse (Hanemann, 2009). Darüber hinaus können beide Formen der indirekten Regulierung Erlöse für den Staat generieren, die an anderer Stelle wohlfahrtssteigernd oder distributiv verwendet werden könnten (double dividend). 10 Jeder der drei grundlegenden Regulierungsansätze kam bereits in der politischen Realität bei der Vermeidung von Emissionen zum Einsatz. Im Kontext Vermeidung des Klimawandels wäre eine globale Regulierung optimal. Dessen politische Durchsetzbarkeit und Praktikabilität ist jedoch fraglich. Daher etablierten sich in diversen Ländern oder Staatengemeinschaften territorial oder sektoral beschränkte Regulierungsformen, u.a. Emissionshandelssysteme, wovon das größte derzeit in der Europäischen Union betrieben wird. Neben der Vermeidung von Emissionen kann zur Stabilisierung bzw. Absenkung der atmoshärischen Treibhausgaskonzentration auch die Leistung von technologischen oder biologischen Treibhausgassenken erhöht werden (Abbildung 1.6). Zu den größten natürlichen 8 Er muss hierbei dafür Sorge tragen, dass die Zertifikate ausschließlich für eine definierte Handlung (Emission) gelten und dass sie glaubhaft juristisch durchsetzbar sind. In Ermangelung einer dieser beiden Kriterien (Definiertheit, Durchsetzbarkeit) wird eine Handelslösung für eine Minderung von Emissionen nicht bzw. suboptimal funktionieren. 9 Bei unvollständigen Märkten (Transaktionskosten des Zertifikatehandels, Marktmacht) ist die initiale Allokation der Zertifikate nicht irrelevant für das Erreichen statischer Effizienz der Vermeidungskostenallokation (Leach, 2004). 10 Die ökologische Steuerreform in Deutschland erhöhte z.b. Mineralöl- und Stromsteuer. Diese Erlöse sollten zur Absenkung der Rentenversicherungsbeiträge eingesetzt werden. 9

20 Senken von Treibhausgasen zählt, neben der Erdatmosphäre, das Wachstum von Biomasse durch Photosynthese und die Bindung von Kohlenstoff durch den Ozean. Für den Ozean liegen jedoch deutlich weniger Erfahrungen im Hinblick auf Kohlenstoffbindung und auslösung durch Bewirtschaftung vor als für die Bewirtschaftung von Biomasse. 11 Abbildung 1.6.: Quellen und Senken anthropogener Treibhausgasemissionen (Ciais/ Sabine/Bala, 2013) Die Bewirtschaftung von Biomasse ist hingegen seit dem Menschen sesshaft wurden bekannt. Hierzu zählt neben dem Anbau von Nahrungsmitteln auch die Bewirtschaftung von Wäldern. Derzeit sind 31 % der globalen Landfläche von Wäldern bedeckt (Abbildung 1.7). Ein Drittel davon ist Primärwald, d.h. ohne bzw. mit wenig menschlicher Einflussnahme. 1 % des globalen GDP wird im Forstsektor von ca. 14 Millionen Beschäftigten (Martin/Kneeland/Brooks, 2012) generiert. Das Leben von 1,6 Mrd. Menschen ist direkt von Wäldern abhängig (Eliasch, 2008). Wälder generieren eine Vielzahl von Produkten und Dienstleistungen. Davon weisen nicht wenige die Charakteristika öffentlicher Güter auf und sind von hohem ökologischen und sozialen Wert. Im Kontext Vermeidung des Klimawandels nehmen Wälder eine Schlüsselrolle ein. Innerhalb des globalen Kohlenstoffkreislaufes speichern Wälder als oberirdische Biomasse % der Tiefsee sind unbekannt. In diese Regionen wird jedoch ein Großteil des im Wasser gelösten Kohlenstoffs transferiert und gelagert. Die Zugänglichkeit bzw. Bewirtschaftung dieser Regionen ist nach derzeitigem Stand der Technik nur mit prohibitiv hohen Risiken und Kosten möglich. 10

21 Abbildung 1.7.: Globale Waldfläche (Eliasch, 2008) mehr Kohlenstoff als in der Atmosphäre vorhanden ist (Miner, 2010). Wenn Bäume wachsen, entziehen sie durch Photosynthese der Atmosphäre Kohlenstoffdioxid (Lorenz 2010). Wenn Bäume hingegen gefällt, ausgedünnt oder gerodet werden, entweicht der im Holz gebundene Kohlenstoff durch sukzessive oder instantane Oxidation in Form von CO 2 wieder in die Atmosphäre. Auf den globalen Forstsektor entfielen in den vergangenen drei Dekaden jährlich ca. 15 % der globalen anthropogenen Treibhausgasemissionen. Das entspricht ca. 0,9-1,5 Gt Kohlenstoff (Eliasch, 2008). Damit ist der Forstsektor der drittgrößte Emissionssektor und weist höhere Emissionen als der Transportsektor auf. Andererseits haben Wälder in den vergangenen drei Dekaden ca. 2,5-2,6 Gt Kohlenstoff pro Jahr in Form von Biomasse gebunden, so dass der globale Wald eine Nettosenke im Umfang von ca. 1,1-1,6 Gt Kohlenstoff p.a. darstellte. 12 Der Forstsektor ist eine wesentliche Determinante des globalen Kohlenstoffkreislaufs und kann als Vermeidungsoption im Kontext des Klimawandels genutzt werden(rosenbaum/ Schoene/Mekouar, 2004; Sedjo et al., 1995). Hierzu könnte grundlegend die Senkenleistung der Wälder erhöhlt werden oder deren Emissionen verringert werden. Drei wesentliche Kategorien beeinflussen Kohlenstoffbestand und -ströme in Wäldern. Die Waldfläche übt hierbei grundlegenden Einfluss auf Emissionen und Senkenleistung von Wäldern aus. Deren Erhöhung führt ceteris paribus zu einer Erhöhung der Senkenleistung und vice versa. 12 Die empirische Senkenleistung der globalen Wälder ist mit großer Unsicherheit verbunden. Mangelnde Datenqualität, unterschiedliche Mess- und Bewertungsmethoden sowie der theoretische Düngungseffekt von steigenden CO 2 -Konzetrationen auf die Senkenfunktion der Wälder sind hierfür als vorrangige Ursachen zu nennen. 11

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