Impact of the Exit from Nuclear and Fossil-fuel Energy on the German Economy
A General Equilibrium Analysis with Special Emphasis on Agriculture and Electricity
| dc.contributor.advisor | Banse, Martin PD Dr. | |
| dc.contributor.author | Rothe, Andrea Kerstin | |
| dc.date.accessioned | 2018-07-05T09:37:11Z | |
| dc.date.available | 2018-07-05T09:37:11Z | |
| dc.date.issued | 2018-07-05 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-002E-E441-2 | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-6960 | |
| dc.language.iso | eng | de |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject.ddc | 630 | de |
| dc.title | Impact of the Exit from Nuclear and Fossil-fuel Energy on the German Economy | de |
| dc.title.alternative | A General Equilibrium Analysis with Special Emphasis on Agriculture and Electricity | de |
| dc.type | doctoralThesis | de |
| dc.contributor.referee | McDonald, Scott Prof. Dr. | |
| dc.date.examination | 2017-07-10 | |
| dc.description.abstractger | Der Energiesektor Deutschlands befindet sich aktuell in einem Transformationsprozess, bei dem die ursprünglich fossile und nukleare Rohstoffbasis zunehmend durch erneuerbare Energiequellen ersetzt wird. Ein entscheidender Auslöser dieser Energiewende war die Implementierung des Energiekonzeptes der Bundesregierung im Jahr 2010. Neben der Substitution traditioneller durch erneuerbare Energieträger, beinhaltet die Umsetzung der Energiewende weitere ökologische, ökonomische und soziale Ziele. Diese umfassen a) eine Verbesserung des Umweltschutzes, b) die Gewährleistung angemessener Energiepreise für Konsumenten, c) den Erhalt der wirtschaftlichen Wettbewerbsfähigkeit und Entwicklung sowie d) eine Verringerung der Importabhängigkeit von Energieträgern. Um die komplexen Auswirkungen der Umsetzung der Energiewende auf die deutsche Volkswirtschaft zu ermitteln, verfolgt diese Dissertation zwei Ziele. Das erste Ziele ist die Entwicklung eines Allgemeinen Gleichgewichtsmodells (CGE Modell) für Deutschland, auf dessen Basis ein Monitoring der Energiewende möglich ist und Politikempfehlungen abgeleitet werden können. Das zweite Ziel ist die Anwendung dieses Modells, um die Auswirkungen der Umsetzung der Energiewende im Stromsektor unter besonderer Berücksichtigung des Agrarsektors zu analysieren. Diese Arbeit stellt die Entwicklung des Static Applied General Equilibrium Modells für Deutschland (STAGE_D) sowie der zugrunde liegenden Datenbasis in Form einer Social Accounting Matrix (SAM) vor. Bei der Daten- und Modellentwicklung wird dabei das Problem adressiert, dass das homogene Produkt Strom durch unterschiedliche Technologien mit unterschiedlichen Kostenstrukturen erzeugt wird. STAGE_D bildet sowohl bestehende Technologien (Kernkraft, Kohle, Gas usw.), als auch neue Technologien (Wind, Sonne und Biomasse) zur Stromerzeugung ab. Den Agrarsektor präsentiert STAGE_D als einen Multi-Produkt-Sektor auf Ebene der Bundesländer. Somit können regionale Unterschiede der landwirtschaftlichen Produktionsstrukturen Deutschlands in CGE-Analysen einbezogen werden. STAGE_D erfasst ebenso CO2-Emissionen, die durch den Einsatz energetischer Rohstoffe durch Industrie und Haushalt verursacht werden. Im Rahmen der Anwendung des Modells STAGE_D werden drei Szenarien analysiert. Diese untersuchen i) die Auswirkungen des Atomausstiegs, ii) die vollständige Umsetzung der Ziele der Energiewende im Stromsektor sowie iii) die Rolle der Verstromung von Biomasse im Agrarsektor. Die Ergebnisse zeigen, dass die Energiewende im Stromsektor negative Auswirkungen auf die Wirtschaftskraft Deutschlands hat. Dies zeigt sich durch einen Rückgang des Bruttoinlandsprodukts infolge eines Produktionsrückgangs der heimischen Wirtschaft in allen Szenarien. Die Einführung neuer, teurerer Technologien zur Stromerzeugung führt zu höheren Strompreisen für Industrie und Haushalte. Für die Industrie erhöhen sich die Produktionskosten, Haushalte haben weniger Einkommen für den Konsum anderer Güter und Dienstleistungen zur Verfügung. Der Produktionsrückgang der heimischen Wirtschaft bewirkt darüber hinaus eine Verringerung der Einkommen der Produktionsfaktoren Kapital, Arbeit und Land. Private Haushalte sind somit zusätzlich zu steigenden Strompreisen mit einer Minderung ihrer Einkommen konfrontiert und tragen somit die Hauptlast bei der Umsetzung der Energiewende. Im internationalen Kontext erleidet die deutsche Wirtschaft einen Verlust an Wettbewerbsfähigkeit. Dieser wird durch den Rückgang sowohl der Importe, als auch der Exporte von Waren und Dienstleistungen sichtbar. Das Ziel geringerer CO2-Emissionen wird zwar erreicht, resultiert jedoch hauptsächlich auf der geringeren Wirtschaftskraft Deutschlands und weniger aus der Substitution fossiler durch erneuerbare Energieträger. Aus agrarischer Sicht ist die Energiewende Fluch und Segen zugleich. Der Ausbau der Biogasproduktion kompensiert durch höhere Erlöse für Strom und Substrate teilweise die steigenden Stromkosten. Gleichzeitig treiben jedoch umfangreiche Investitionen in den Ausbau von Biogasanlagen die Kapitalkosten in die Höhe. Insgesamt führen die negativen Auswirkungen höherer Kapital- und Stromkosten und die geringere Inlandsnachfrage nach Futter- und Nahrungsmitteln zu einem Rückgang des Produktionsniveaus und der Preise fast aller Agrarerzeugnisse. Die Betrachtung der Auswirkungen der Energiewende auf regionaler Ebene zeigt, dass Bundesländer mit einer energie- und kapitalintensiven Tierproduktion stärker betroffen sind, als Bundesländer mit dominierender Pflanzenproduktion. Im Hinblick auf die zukünftige Energiepolitik der Regierung wird auf Basis der Ergebnisse empfohlen, die Förderung erneuerbaren Energien vor dem Hintergrund der aktuell bestehenden Kraftwerksstrukturen im Strombereich zu modifizieren. Darüber sollte der technische Fortschritt der Stromerzeugung unterstützt und die Effizienz der Stromnutzung gefördert werden, um die gewünschte Umstrukturierung des Stromsektors und damit die Umsetzung der ökonomischen, ökologischen und sozialen Ziele der Energiewende zu erreichen. Mit Blick auf den Agrarsektor sollte die Biogasproduktion zur Stromerzeugung vorläufig noch aufrechterhalten werden, da diese erneuerbare Energiequelle kontinuierlich verfügbar ist. Aufgrund der steigenden Nachfrage nach Agrarrohstoffen zur Erzeugung von Nahrungsmitteln und andere Verwendungszwecke, ist ein weiterer Ausbau der Biogasproduktion jedoch nicht zu empfehlen. Der Ausbau erneuerbarer Energien zur Stromerzeugung sollte sich künftig auf Wind- und Solarenergie konzentrieren. Dies auch vor dem Hintergrund, dass Stromerzeugung auf Basis dieser Energieträger kostengünstiger und umweltfreundlicher ist. | de |
| dc.description.abstracteng | Germany's energy sector is currently characterised by a transformation process, in which the fossil and nuclear basis is increasingly replaced by renewable energy sources. A key driver of this energy transition was the implementation of the Energy Concept by the German government in 2010. Beside the substitution of traditional energy sources by renewables, the implementation of the so-called Energiewende includes further ecological, economic and social objectives. These include a) an improvement of environmental protection, b) a guarantee of reasonable energy prices for consumers, c) the maintenance of economic competitiveness and development and d) a reduction in the dependence of energy sources on imports. In order to determine the complex impacts of the implementation of the Energiewende on the German economy, this dissertation has two objectives. The first objective is the development of a single-country Computable General Equilibrium model (CGE model) for Germany, which allows for a monitoring of the Energiewende and policy recommendations. The second objective is the application of this model to analyse the impact of the implementation of the Energiewende in the electricity sector on the German economy, with particular emphasis on the agricultural sector. This thesis presents the development of the Static Applied General Equilibrium Model for Germany (STAGE_D) and the underlying database in the format of a Social Accounting Matrix (SAM). The data and model development addresses the problem that the homogeneous product electricity is generated by different technologies with different cost structures. STAGE_D represents both - existing technologies (nuclear power, coal, gas, etc.) and new technologies (wind, solar and biomass) for electricity generation. The agricultural sector is presented by STAGE_D as a multi-product sector at regional level of the federal states. Thus, regional differences in Germany's agricultural production structures can be considered in the frame of a CGE analysis. STAGE_D also records carbon emissions caused by the use of energy resources by industry and households. In this thesis, the application of STAGE_D comprises the analysis of three scenarios. They examine i) the effects of nuclear phase-out, ii) the full implementation of the objectives of the Energiewende in the electricity sector and iii) the role of the conversion of biomass into electricity in the agricultural sector. The results show that the Energiewende in the electricity sector has a negative impact on the economic performance of Germany. This is reflected by a decline in Gross Domestic Product as a consequence of a drop in the production of the domestic economy in all scenarios. The introduction of new, more expensive technologies for electricity generation leads to higher electricity prices for industry and households. Therefore, production costs for the industry are increasing. Households have less income available for consumption of other goods and services. In addition, the decline in production of the industry leads to reduced incomes of the production factors capital, labour and land. Next to higher electricity prices, private households are therefore additionally confronted with a reduction of their incomes and thus have to carry the main burden in the realisation of the Energiewende. In the international context, the German economy is suffering a loss in competitiveness. This is reflected in the results by the decline in imports and exports of goods and services. Although the target of lower carbon emissions is achieved in all scenarios, this is primarily caused by Germany's lower economic performance and less by the substitution of fossil by renewable energy sources. From the agricultural perspective, the energy transition is both - a boon and a bane. The expansion of biogas production is partially compensating for higher electricity prices by increasing revenues for biomass-based electricity and substrates. But at the same time, extensive investments in the expansion of biogas plants are driving up the cost of capital. Overall, the negative effects of higher capital and electricity costs and lower domestic demand for food and feed cause a decline in production and prices for almost all agricultural products. The consideration of the impact of the Energiewende at regional level shows that federal states with energy- and capital-intensive animal production are more affected than federal states with dominant plant production. With regard to the future energy policy of the government, it is recommended, on the basis of the results, to modify the support for renewable energies against the background of the currently existing power plant structures in the electricity sector. In addition, technological progress in electricity generation and the efficiency of electricity use should be supported in order to achieve the required restructuring of the electricity sector and thus the implementation of the economic, ecological and social objectives of the Energiewende. With regard to the agricultural sector, biogas production for electricity generation should be maintained meanwhile because this renewable energy source is continually available compared to solar and wind. Against the background of the increasing demand of agricultural commodities for food and other purposes, a further expansion of biogas production is not recommended. The expansion of renewable energies for electricity generation in the future should focus on wind and solar energy. This also with regard to the fact that electricity generation on the basis of these energy sources is more cost-effective and ecological. | de |
| dc.contributor.coReferee | Grethe, Harald Prof. Dr. | |
| dc.subject.ger | Allgemeines Gleichgewichtsmodell | |
| dc.subject.ger | CGE | |
| dc.subject.ger | Energiewende | |
| dc.subject.ger | Atomausstieg | |
| dc.subject.ger | Biomasse | |
| dc.subject.ger | Erneuerbare Energien | |
| dc.subject.eng | Computable General Equilibrium model | de |
| dc.subject.eng | CGE | de |
| dc.subject.eng | Social Accounting Matrix | de |
| dc.subject.eng | single-country model | de |
| dc.subject.eng | STAGE | de |
| dc.subject.eng | nested production function | de |
| dc.subject.eng | energy policy | de |
| dc.subject.eng | nuclear phase-out | de |
| dc.subject.eng | biomass | de |
| dc.subject.eng | renewable energy | de |
| dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-11858/00-1735-0000-002E-E441-2-8 | |
| dc.affiliation.institute | Fakultät für Agrarwissenschaften | de |
| dc.subject.gokfull | Land- und Forstwirtschaft (PPN621302791) | de |
| dc.identifier.ppn | 1025966295 |