The responsiveness of energy demand to economic factors: econometric analyses on the sectoral level of OECD countries

Bernstein, Ronald; Madlener, Reinhard (Thesis advisor); Balleer, Almut (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2023)
Doktorarbeit

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2023

Kurzfassung

Ziel der Arbeit ist es, Erkenntnisse über die Zusammenhänge zwischen der Energienachfrage und anderen wirtschaftlichen Faktoren zu gewinnen, um wissenschaftliche Leitlinien für die Energieplanung und die Gestaltung der Politik zu liefern. Insbesondere vor dem Hintergrund der aktuellen Debatte und der Besorgnis über die anthropologischen Ursachen der globalen Erwärmung und deren Auswirkungen auf die Umwelt sind diese Themen wieder auf die Tagesordnung von Politikern und Forschern gleichermaßen gerückt. Die zentralen Forschungsfragen, die diese Arbeit beleuchten soll, lassen sich wie folgt zusammenfassen: [1] Wie reagiert die Energienachfrage (differenziert nach einzelnen Energieträgern) auf Veränderungen der Energiepreise und der Wirtschaftstätigkeit in verschiedenen Sektoren der entwickelten (OECD-)Länder? [2] Verläuft die Kausalität vom Energieverbrauch zur Wirtschaftstätigkeit oder umgekehrt? Oder ist die Beziehung durch ein Rückkopplungssystem gekennzeichnet? [3] Wie wirken sich Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) auf den Energieverbrauch in Produktionsprozessen (auf sektoraler Ebene) aus? Diese Forschungsfragen werden empirisch angegangen, indem verschiedene Techniken im Rahmen eines ökonometrischen Top-down-Ansatzes angewandt werden. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Kointegrationsmethodik. Durch die explizite Berücksichtigung stochastischer Trends in den aggregierten Zeitreihen- (und Panel-) Daten über Energieverbrauch, Preise und andere Variablen werden langfristige Gleichgewichtsnachfragebeziehungen geschätzt. Durch die Messung der Reaktion der Energienachfrage auf Veränderungen bei den Energiepreisen, der Wirtschaftstätigkeit und anderen Faktoren ermöglicht diese Methode Schlussfolgerungen in Bezug auf die langfristigen Anpassungsprozesse, die im Rahmen eines Fehlerkorrekturmechanismus modelliert werden. Darüber hinaus liefern Granger-Kausalitätstests einen Hinweis auf die Richtung der Kausalität zwischen den betrachteten Variablen. Die ersten drei Beiträge der Dissertation untersuchen die Elastizität der Stromnachfrage in Bezug auf den Energiepreis und die Wirtschaftsaktivität im deutschen verarbeitenden Gewerbe und im Haushaltssektor der OECD-Länder sowie die Elastizität der Erdgasnachfrage im Haushaltssektor der OECD-Länder unter Anwendung des Maximum-Likelihood-Systemansatzes, des vollständig modifizierten OLS- und des dynamischen OLS-Group-Means-Panel-Schätzrahmens bzw. des autoregressiven Distributed-Bounds-Testverfahrens. In den ersten beiden Beiträgen werden zusätzlich Tests auf Granger-Kausalität zwischen den betrachteten Variablen durchgeführt. Das vierte Papier unterscheidet sich von den anderen Papieren insofern, als es einen Schätzer mit festen Effekten anwendet, der auf einem Faktornachfragemodell basiert, um die Auswirkungen von disaggregiertem IKT-Kapital auf die Energienachfrage zu schätzen. Im Hinblick auf die obigen Forschungsfragen [1] und [2] lassen sich aus den Arbeiten zur Schätzung der Elastizitäten der Energienachfrage in Bezug auf die Wirtschaftstätigkeit und den Preis einige konsistente Ergebnisse und allgemeine Schlussfolgerungen ziehen:- Die langfristigen Elastizitäten der Energienachfrage in Bezug auf die Wirtschaftstätigkeit liegen in der Regel nahe bei Eins, mit Mittelwerten von 1,14 für die industrielle Stromnachfrage, 0,96 für die private Stromnachfrage und 0,94 für die private Erdgasnachfrage.- Die langfristigen Elastizitäten der Energienachfrage in Bezug auf den Energiepreis sind in den meisten Fällen negativ und eher gering (oder statistisch nicht signifikant von Null verschieden), mit Mittelwerten von -0,22 für die industrielle Stromnachfrage, -0,39 für die private Stromnachfrage und -0,51 für die private Erdgasnachfrage.- Die kurzfristigen Elastizitäten der Energienachfrage, sowohl in Bezug auf die Wirtschaftstätigkeit als auch auf die Energiepreise, haben im Allgemeinen das gleiche Vorzeichen wie ihre langfristigen Gegenstücke, sind aber von der Größenordnung her geringer.- Die Tests zur Granger-Kausalität zeigen, dass die Kausalität von der Wirtschaftstätigkeit zum Energieverbrauch sowohl in der Industrie als auch in den Haushalten verläuft. Darüber hinaus gibt es auch einige Hinweise auf eine umgekehrte Kausalbeziehung, d. h. vom Energieverbrauch zur Wirtschaftstätigkeit in beiden Sektoren. Insgesamt deuten die Ergebnisse unabhängig vom betrachteten Sektor oder Energietyp darauf hin, dass der Lenkungseffekt steuerlich bedingter Preiserhöhungen auf die Energienachfrage nur ein sehr begrenztes Potenzial für Energieeinsparungen und damit für eine Verringerung der Treibhausgasemissionen hat. Darüber hinaus deuten die Ergebnisse darauf hin, dass eine Verringerung des Stromverbrauchs mit einem Kompromiss hinsichtlich des Wirtschaftswachstums im Haushaltssektor sowie in einigen Teilsektoren des verarbeitenden Gewerbes verbunden ist. In Bezug auf die oben gestellte Forschungsfrage [3] sind die Ergebnisse in zweierlei Hinsicht relevant. Einerseits liefert die Analyse Beweise für einen stromsparenden Effekt auf die Produktion, der durch Kommunikationstechnologien in allen betrachteten Sektoren induziert wird. Andererseits ist die Auswirkung von Computern und Software auf die Stromintensität der industriellen Produktion nicht so eindeutig, sondern scheint stark von den jeweiligen sektorspezifischen Produktionsprozessen abhängig zu sein. Insgesamt scheint der Nettoeffekt der IKT-Verbreitung auf die Stromintensität der Produktion eine Steigerung der Stromeffizienz in der Produktion zu begünstigen.

Einrichtungen

• E.ON Energy Research Center [080052]
• Lehrstuhl für Wirtschaftswissenschaften, insb. Energieökonomik [816110]