Energy savings due to energy efficiency improvements : potentials, costs and proper policy instruments

Abstract

Die Reduktion des Energieverbrauchs durch die Steigerung der verbraucherseitigen Effizienz der Energienutzung wurde zu Kernzielen im Bereich der Energie- und Klimapolitik. Zur Bewältigung des Klimawandels in einer kosteneffizienten Weise erscheinen derartige Maßnahmen unumgänglich, da Energieeinsparungen durch effiziente Nutzung in vielen Fällen kostengünstiger erscheinen als die klimafreundliche Energiebereitstellung. Des Weiteren werden die technischen Potenziale der Energieeinsparung in allen Verbrauchssektoren vielfach als substantiell ausgewiesen. Es erscheint folglich relevant zu präzisieren, wie derartige Potenziale abgeschätzt werden, und zu welchen Kosten diese Einsparungen realisiert werden können. Die tatsächliche Erschließung der Effizienzsteigerungs- und daraus resultierenden Energieeinsparpotenziale ist mit zahlreichen Hindernissen verbunden. Die Überwindung dieser Barrieren erfordert energiepolitische Eingriffe. Viele Länder haben Ziele zur Reduktion des Energiebedarfs definiert und versuchen, diese Ziele durch den Einsatz verschiedener energiepolitischer Instrumente zu erfüllen. Das Ziel dieser Arbeit ist folglich, ein detailliertes Verständnis in Bezug auf Energieeinsparung zu schaffen, wofür eine übersichtliche Darstellung der wichtigsten Prinzipien der hierfür relevanten energiepolitischen Instrumente, die Berechnung der Energiereduktionspotenziale und der damit verbundenen Kosten sowie das Erstellen von Politikevaluierungen von zentraler Bedeutung sind. Zum Erreichen des Kernziels bzw. zur Klärung der Fragestellungen werden zwei Ansätze angewandt: Auf der einen Seite wird eine theoretische Untersuchung auf Basis einer umfassenden Literaturrecherche durchgeführt, mit dem Ziel der Ableitung bzw. der Weiterentwicklung eines standardisierten Bewertungsansatzes. Auf der anderen Seite basiert diese Arbeit auf empirischen Analysen.<br />Für die Abschätzung der Energieeinsparpotenziale sowie die Gestaltung und Evaluierung von politischen Programmen ist die klare Festlegung einer "Baseline"-Trendprognose, also die Marktentwicklung ohne energiepolitischen Eingriff, unerlässlich. Entscheidend ist hierbei, wie diese "Baseline" definiert wird, da die erzielbaren Nettoeinsparungen und die korrespondierenden Kosten sehr stark davon abhängen.<br />Die Abschätzung der Einsparpotenziale nach Sektoren und nach Anwendungen der Energienutzung ist essentiell, um zu erkennen, wo politische Prioritäten gelegt werden sollen sowie welche Ergebnisse hiervon zu erwarten sind. Auf Basis einer "Bottom-up" Modellierung wird im Rahmen dieser Arbeit ein genauerer Blick auf die Abschätzung von derartigen Einsparpotenzialen geworfen - hierfür werden ausgewählte Elektrogeräte im Haushaltsbereich, deren Einsatz derzeit rund 40% des österreichischen Haushaltstromverbrauchs umfasst, beispielhaft betrachtet.<br />Ergänzend zur theoretischen Bewertung der Potenziale, Kosten, Barrieren und Instrumente im Zusammenhang mit Energieeffizienz / -einsparung sind zwei Abschnitte dieser Arbeit der praktischen Umsetzung eines bestimmten Politikinstruments gewidmet, nämlich der Ausgestaltung von Energieeinsparverpflichtungen für Energieunternehmen und deren Auswertung. Dieses spezifische Instrument wurde ausgewählt aufgrund der in den letzten Jahren stark gestiegenen politischen Relevanz zur Erreichung der Energieeffizienz-Ziele. Die vergleichende Analyse der Umsetzung in jenen Ländern, die bereits in der Vergangenheit hiervon Gebrauch machten, hat gezeigt, dass Ausgestaltung und Umsetzungsmerkmale eine entscheidende Rolle einnehmen. In der Ausgestaltungsphase gilt es vorweg politische Prioritäten zu definieren, zum Beispiel auf welche Sektoren dies angewendet wird oder welche Faktoren in die Bilanzierung der Einsparungen einbezogen werden. Die Messung bzw. Berechnung der Einsparungen hat auch einen wesentlichen Einfluss auf die Auswahl der verbraucherseitigen Effizienzmaßnahmen. Darüber hinaus, um die tatsächlichen Auswirkungen eines Instruments abschätzen zu können, erscheinen die Berücksichtigung von Nebenwirkungen wie Rebound, Trittbrettfahrer etc. und die klare Definition einer "Baseline"-Trendprognose essentiell. Der detaillierte quantitative Vergleich der britischen und der italienischen Verpflichtungsregelungen zeigt im Hinblick auf die erreichten Einsparungen ein ambivalentes Bild: Betrachtet man die über die Gesamtlebensdauer der jeweiligen Maßnahmen erzielbaren Einsparungen, so zeigt sich das britische System als klar besser, während bei Betrachtung der durchschnittlichen jährlichen Einsparungen (unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Programmlaufzeiten) Italien etwas bessere Resultate vorweisen kann. Werden die Kosten der Energieeinsparung in Betracht gezogen, so ergibt sich ein klares Plus seitens Großbritanniens.

In terms of addressing climate change in a cost effective way, reducing demand for energy and improving efficiency became one of the key policy objectives as in most cases the supplied energy is more costly than the saved one. Beside this fact the technical potentials for energy savings are often classified as substantial in all sectors of consumption. Thus, it appears of relevance in this respect how the technological savings potential is estimated, and at which costs these savings can be realized. Moreover, exhausting these potentials is bonded with numerous obstacles. In order to overcome these barriers energy policy comes into play. Across the world countries set "energy demand reduction targets" and try to fulfil these targets by using different policy instruments related to energy efficiency / conservation. Such demand side measures are generally more complex than supply side measures like strategies for promoting renewables. This complexity refers to several aspects: First, there is need to understand how these policy instruments work. Then, it appears of relevance to become aware which parameters are affected by implementing different instruments.<br />Similarly, awareness needs to be gained which instruments respond to which barriers. Finally, there are several challenges related to the evaluation of policy instruments in action and their corresponding achievements.<br />Consequently the core objective of this thesis is to create a detailed understanding on "energy savings" through a clear depiction of the key principles of energy savings instruments, calculation of energy savings potentials and related costs as well as policy evaluations. For achieving the core objective and for clarifying the research questions addressed two approaches are used: On the one hand, a theoretical assessment is conducted, conducting a review of theoretical literature and deriving a simple economic equilibrium approach. On the other hand, several parts of this thesis contain empirical analysis, using statistical data as well as for example market-based information on prices.<br />Conceptual analysis shows that energy efficiency and energy conservation policies use different ways to achieve the common goal, namely energy savings. The role of technical and economical parameters affecting energy conservation and energy efficiency is of core relevance for the policy concepts. Moreover, energy efficiency does not mean always to gain "savings" because of "rebound" phenomena which have to be considered for policy design and evaluation. Another important policy phenomena related to subsidies is the so called "free riders" effect, meaning in simply terms that certain consumers would invest in efficiency measures also in the absence of subsidies. In order to increase cost-efficiency and to keep the cost burden low, this consumer group should be eliminated from the subsidies regime - an issue which appears difficult to tackle in practice. For the estimation of energy savings potentials, the design and evaluation of policy programmes the clear definition of a market "baseline", indicating what would happen in the absence of a policy programme, appears essential. Thereby, the issue how the baseline is defined is crucial as the programme's net savings and corresponding costs are heavily dependent on it.<br />Estimating the energy savings potential by sector and corresponding energy use areas is essential to identify where policy priorities can be laid and which results can be expected. By means of a bottom-up modelling exercise, within this thesis a closer look is taken on such an estimation of savings potentials, exemplified for selected electric appliances as relevant in the household sector. Complementary to the theoretical assessment of potentials, costs, barriers and policy instruments related to energy efficiency / conservation two sections of this thesis are dedicated to show the practical implementation of a specific policy instrument, namely of "Energy Saving Obligations (ESO)" on utilities and its evaluation. This specific instrument has been chosen since its relevance as a key policy tool for the achievement of energy efficiency targets has increased throughout the last couple of years. The comparative analysis of implementing countries has shown that design and implementations characteristics play decisive roles. Within the design phase policy priorities have to be defined, for instance which sectors should be targeted or which actors should be obligated. The measurement or calculation of savings has also an essential impact on the selection of measures to be taken. Considering of lifetime savings generally encourages the implementation of long-lasting measures often characterized by high up-front investment costs and long lifetimes such as the thermal insulation of buildings. Moreover, in order to estimate the real impact of an instrument the side effects should be considered.