Verfügbarkeit, Knappheit und Nutzung nicht-erneuerbarer Ressourcen

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1 Univ.Ass. Mag. Dr. Ursula Liebhart IP Seltene Erden WS 2013/14 Verfügbarkeit, Knappheit und Nutzung nicht-erneuerbarer Ressourcen Birgit Bednar-Friedl 9. Oktober 2013 Institut für Volkswirtschaftslehre, RESOWI F4 Sprechstunde: Mo, 15: el

2 Überblick Klassifikation von Ressourcen Die Messung von Ressourcenknappheit Ein einfaches (grafisches) Modell zum optimalen Abbau einer nicht erneuerbaren Ressource: die Hotelling-Regel Modellerweiterungen Empirische Überprüfung der Hotelling-Regel

3 Klassifikation von natürliche Ressourcen Unterscheidung nach Endverwendung Materialressourcen: physische Inputs (Mineralien etc.) Energieressourcen: Wärme und Energie Unterscheidung nach Reproduktionsfähigkeit erneuerbar: nachwachsend; Bioenergie nicht-erneuerbar: fossile Energie Unterscheidung nach Erschöpfbarkeit allerdings: auch erneuerbare Ressourcen sind bei Übernutzung erschöpfbar; daher keine sinnvolle Unterscheidung! Unterscheidung zwischen Bestand (stock) und Flussgröße (flow)

4 Klassifikation von natürlichen Ressourcen Natural resources Stock resources Flow resources Solar radiation, wave and wind power Renewable resources Nonrenewable resources Energy resources Mineral resources Perman, Natural Resource and Envirronmental Economics, 4th Edition, Pearson Education Limited 2011

5 Messung der Ressourcenknappheit Wie knapp ist eine Ressource? Bestand einer nicht-erneuerbaren Ressource sinkt mit Nutzung Schwierigkeiten bei der Messung physischer Bestand: möglich wahrscheinlich bewiesen ökonomischer Bestand: jener eil, der profitabel genutzt werden kann (bei gegeben Preisen und Förderkosten) Maße der Ressourcenknappheit Ressourcenlebensdauer = ökonomische Reserve / jährliche Fördermenge Durchschnittskosten: je knapper eine Ressource, desto höher die Förderkosten Preise (real): je knapper, desto höher z.b. Rohölpreis / Barrel Ökonomische Rente: Abweichung zwischen Preis und Grenzkosten; bei effizienter Nutzung steigend

6 Messung der Ressourcenknappheit: Öl Entwicklung der Ressourcenlebensdauer (reserves-to-production ratio; Basis: proved reserves) Quelle: BP (2011), BP Statistical Review of World Energy, June 2011,

7 Messung der Ressourcenknappheit: Öl Entwicklung des Rohölpreises (real, USD 2010) Quelle: BP (2011), BP Statistical Review of World Energy, June 2011,

8 Messung der Ressourcenknappheit: Öl Entwicklung der ökonomischen Rente in der Raffinerie (Preise minus fixer und variabler Kosten) Quelle: BP (2011), BP Statistical Review of World Energy, June 2011,

9 Grundmodell der Nutzung einer nicht-erneuerbaren Ressource Wie sollte eine nicht erneuerbare Ressource, z.b. Erdöl, über die Zeit genutzt werden? Wahl zwischen Ertrag aus Förderung (heutige Nutzung) und Ertrag aus Reserven (Option für spätere Nutzung) Maximierung des Barwerts der Gewinne (= gesellschaftlicher Nutzen): Preis x Fördermenge Hotelling-Regel (1931) = Nutzung derart, dass der Ressourcenbesitzer indifferent ist zwischen der Förderung einer weiteren Einheit Öl heute und einer Förderung morgen p 1 = p 2 ( 1+ r ) r p p 2 1 = Diskontrate = Anstieg des p Preises für Erdöl 1

10 Grundmodell: grafische Herleitung der Hotelling-Regel Preis P t Perman, Natural Resource and Envirronmental Economics, 4th Edition, Pearson Education Limited 2011 Nachfragekurve R R 0 Ressourcennutz ung und - bestand Area = R t S = total resource stock P =K P 0 45 Zeit t Pt Hotelling- Regel Zeit t Figure 15.3 Graphical representation of solutions to the optimal resource depletion model

11 Grenzen des Grundmodells in der Praxis Mehrere Arten von erneuerbaren Ressourcen Der Ressourcenbestand ist nicht vollständig bekannt Neuentdeckungen vergrößern den Bestand Die Extraktionskosten verändern sich im Lauf der Zeit Unterscheidung zwischen theoretischen und ökonomisch verfügbaren Beständen technischer Entwicklung beeinflusst Extraktionskosten, verfügbare Bestände, Folgekosten der Nutzung Die Verfügbarkeit von Backstop-echnologien beeinflusst Preispfad

12 Empirische Überprüfung der Hotelling-Regel 12 Empirische Befunde Preise von Stahl, Kupfer, Silber und Holz fallen über die Zeit (Barnett & Morse 1963) Mögliche Begründung: Der Bruttopreis kann fallen, obwohl der Nettopreis steigt, wenn die Extraktionskosten über die Zeit abnehmen Manche Ressourcen weisen U-förmige Preispfade auf (Slade 1982) Konstanter Marktwert des Rohstoffbestands als Beweis der Hotelling-Regel (Farrow 1985)

13 Anhang: Modellerweiterungen 13 Modellerweiterungen Monopol statt Wettbewerb Veränderung des Ressourcenbestands Veränderung der Extraktionskosten Verschiebung der Nachfrage Steuern oder Subventionen Verfügbarkeit einer neuen Backstop-echnologie technologischer Fortschritt Externalitäten (CO 2 etc.)

14 Modellerweiterungen: Monopol statt Wettbewerb Net price P t P = P M = K Perfect competition Demand P 0 M P 0 Monopoly R R 0 R 0M M ime t Area = S M 45 ime t Figure 15.4 A comparison of resource depletion in competitive and monopolistic markets Perman, Natural Resource and Environmental Economics, 4th Edition, Pearson Education Limited 2011

15 Modellerweiterungen: Anstieg des Zinssatzes Net price P t Perman, Natural Resource and Envirronmental Economics, 4th Edition, Pearson Education Limited 2011 R K Demand P 0 P / 0 R / 0 R 0 / / 45 ime t ime t Figure 15.6 An increase in interest rates in a perfectly competitive market

16 Modellerweiterungen: Anstieg des Ressourcenbestands Net price P t Perman, Natural Resource and Envirronmental Economics, 4th Edition, Pearson Education Limited 2011 R R 0 / Demand R 0 K P 0 P 0 / / ime t / 45 ime t Figure 15.7 An increase in the resource stock

17 Modellerweiterungen: Anstieg des Ressourcenbestands Perman, Natural Resource and Envirronmental Economics, 4th Edition, Pearson Education Limited 2011 P t Net price path with no change in stocks Net price path with frequent new discoveries Figure 15.8 he effect of frequent new discoveries on the resource net price or royalty t

18 Modellerweiterungen: Nachfrageänderung Net price P t Perman, Natural Resource and Envirronmental Economics, 4th Edition, Pearson Education Limited 2011 D / D R R / 0 R 0 / K P 0 / P 0 / ime t 45 ime t Figure 15.9 he effect of an increase in demand for the resource

19 Modellerweiterungen: Niedrigerer Preis der Backstop-echnologie Net price P t Perman, Natural Resource and Envirronmental Economics, 4th Edition, Pearson Education Limited 2011 Backstop price fall D R R 0 R * P B P 0 P / 0 R 0 / / K / 45 ime t ime t Figure (a) A fall in the price of a backstop technology: initial high choke price

20 Modellerweiterungen: Niedrigerer Preis der Backstop-echnologie Net price P t Perman, Natural Resource and Envirronmental Economics, 4th Edition, Pearson Education Limited 2011 Backstop price fall D R R 0 R / 0 α K P B P 0 P / 0 R * / / 45 ime t ime t Figure (b) A fall in the price of a backstop technology: final low choke price

21 Modellerweiterungen: Veränderte Extraktionskosten Perman, Natural Resource and Envirronmental Economics, 4th Edition, Pearson Education Limited 2011 c H K c L Resource price Original net price New gross price Original gross price New net price p = P c t Nettopreis = Bruttopreis marginale Extraktionskosten t ime Figure 15.11(a) An increase in extraction costs: deducing the effects on gross and net prices

22 Modellerweiterungen: Veränderte Extraktionskosten Gross price P t Original gross price path Perman, Natural Resource and Envirronmental Economics, 4th Edition, Pearson Education Limited 2011 R R 0 R 0 / K P / 0 P 0 / / New gross price path ime t 45 ime t Figure A rise in extraction costs

23 Modellerweiterungen: Steuern und Subventionen 23 Förderabgaben und -subventionen verändert den Barwert der Ressourcennutzung, aber keine Veränderung der geförderten Menge Hotelling-Regel gilt unverändert Fördersteuer: ( 1 α) p = ( 1 α) 0 t pe it Fördersubvention: ( 1+ β) p = ( 1+ β) 0 t pe it Umsatzsteuern und -subventionen Umsatzsteuer führt zu Unterschied zwischen Brutto- und Nettopreis: t ( 1 α ) p = P c t Hotelling-Regel verändert sich zu: c c Pt = P0 e 1 α 1 α it Die Einführung einer Umsatzsteuer (Umsatzsubvention) wirkt analog wie eine Erhöhung (Reduktion) der Ressourcenextraktionskosten!