Towards effective climate change mitigation: viewpoints of cost efficiency, uncertainty and consumer choice

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering | Doctoral thesis (article-based) | Defence date: 2017-05-12
Date
2017
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Language
en
Pages
73 + app. 99
Series
Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS, 79/2017
Abstract
In order to limit the concentration of greenhouse gases (GHGs) in the atmosphere and to reach the climate and energy objectives, GHG emission mitigation measures need to be implemented and the share of renewable energy increased in the energy system. In addition to policy actions, consumer energy choices also have an essential effect on the development of GHG emissions and the use of different energy sources. Furthermore, changes in consumer behavior can also be targeted in the policy instruments and the economics of consumers' energy options can be affected through policies. In this dissertation, the analyses were carried out at different levels, sectors and from different viewpoints. Policy measures necessary for meeting the national GHG emission target of Finland with least costs were studied. It was found that there are large differences in the cost-efficiency of different GHG emission mitigation measures. The risks of not meeting the predetermined GHG emission target and exceeding the estimated costs were also evaluated. The results indicate that the costs and achieved GHG emission reductions include large uncertainty, and for example the future oil price development had significant contribution to the uncertainty of GHG emission reduction costs. The progress of electricity from renewable energy sources (RES-E) in Nordic and Baltic countries was also analyzed in this thesis and the development was compared to the RES-E objectives of the countries. The analysis suggests that even if the studied countries are on track to meet their RES-E objectives, some countries are underperforming in the newer RES-E technologies. Also consumer electricity and heating choices were studied in this dissertation. The interaction between policies and consumer behavior was analyzed in particular. It was found that the voluntary green electricity products offered to consumers can include problems weakening the real additional environmental impacts of the green electricity purchase above the legally set requirements. However, especially replacing residential oil heating was one of the most cost-efficient GHG emission mitigation measures in order to meet the Finnish national GHG emission target. This study thus suggests that consumer heating choices are more likely to contribute to the policy objectives than the purchase of differentiated electricity products. It should, however, be noted that the consumer energy choices are influenced by several factors at the same time and they cannot thus be only affected by policies. In addition, the development of market prices like crude oil price can have a large impact on the economics of consumer energy options.

Ilmakehän kasvihuonekaasujen pitoisuuden rajoittaminen sekä ilmasto- ja energiatavoitteiden saavuttaminen edellyttävät päästövähennystoimien toteuttamista ja uusiutuvan energian osuuden lisäämistä energiajärjestelmässä. Poliittisen sääntelyn lisäksi kuluttajan energiavalinnoilla on merkittävä vaikutus kasvihuonekaasupäästöjen ja eri energialähteiden käytön kehitykseen. Politiikkatoimilla voidaan myös pyrkiä muuttamaan kuluttajan käyttäytymistä ja niiden avulla voidaan vaikuttaa kuluttajan energiavaihtoehtojen kustannuksiin. Tässä väitöskirjassa esitettävät tarkastelut on tehty eri tasoilla, eri sektoreilla sekä erilaisista näkökulmista. Työssä on tutkittu politiikkatoimia, joilla Suomen kansallinen kasvihuonekaasupäästötavoite voidaan saavuttaa mahdollisimman pienin kustannuksin. Tutkimus osoittaa, että eri päästövähennyskeinojen kustannustehokkuuksissa on suuria eroja. Työssä arvioitiin myös, miten suuri riski on olla saavuttamatta asetettu päästövähennystavoite tai ylittää ennalta arvioidut kustannukset. Tulokset osoittavat, että kustannuksiin ja päästövähennystoimilla saavutettaviin päästövähennyksiin liittyy paljon epävarmuutta. Esimerkiksi öljyn hinnan kehityksellä on huomattava vaikutus päästövähennyskustannusten epävarmuuteen. Työssä analysoitiin myös uusiutuvilla energialähteillä tuotetun sähkön osuuden kehitystä Pohjoismaissa ja Baltian maissa ja tätä kehitystä verrattiin maiden uusiutuvan sähkön tavoitteisiin. Tutkimus osoittaa, että maat ovat saavuttamassa uusiutuvan sähkön tavoitteensa, mutta osassa maita uudempien teknologioiden käyttöönotto on suunniteltua vähäisempää. Väitöskirjassa tarkasteltiin myös kuluttajan sähkö- ja lämmitysvalintoja ja tutkittiin erityisesti politiikan ja kuluttajakäyttäytymisen välistä vuorovaikutusta. Työssä havaittiin, että kuluttajille tarjottuihin vapaaehtoisiin vihreän sähkön tuotteisiin saattaa liittyä ongelmia. Nämä ongelmat vähentävät todellisia myönteisiä ympäristövaikutuksia, joita vapaaehtoisten tuotteiden ostamisella voidaan saavuttaa kansallisten velvoitteiden lisäksi. Suomen kansallisen päästövähennystavoitteen saavuttamista tutkittaessa huomattiin, että erityisesti asuinrakennusten öljylämmityksen korvaaminen oli kustannustehokas päästövähennyskeino. Tarkastelu osoittaakin, että kuluttajan lämmitysvalinnat saattavat edistää politiikkatavoitteiden saavuttamista enemmän kuin erillisten sähkötuotteiden ostaminen. On kuitenkin syytä huomata, että useat tekijät vaikuttavat samanaikaisesti kuluttajan energiavalintoihin, joihin ei siksi voida vaikuttaa ainoastaan politiikkatoimien avulla. Tämän lisäksi markkinahintojen kehitys ja esimerkiksi raakaöljyn hinta voivat vaikuttaa merkittävästi kuluttajan energiavaihtoehtojen kustannuksiin.
Description
Supervising professor
Syri, Sanna, Prof., Aalto University, Department of Mechanical Engineering, Finland
Thesis advisor
Syri, Sanna, Prof., Aalto University, Department of Mechanical Engineering, Finland
Keywords
national CO2 emissions, renewable energy target, cost efficiency, green electricity, consumer energy choice, residential oil heating, kansalliset CO2-päästöt, uusiutuvan energian tavoite, kustannustehokkuus, vihreä sähkö, kuluttajan energiavalinta, asuinrakennusten öljylämmitys
Other note
Parts
  • [Publication 1]: Hast, Aira; Ekholm, Tommi; Savolainen, Ilkka. 2013. Meeting emission targets under uncertainty – the case of Finnish non-emission-trading sector. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change. vol. 18. issue 5, pp 637-658.
    DOI: 10.1007/s11027-012-9379-1 View at publisher
  • [Publication 2]: Cross, Sam; Hast, Aira; Kuhi-Thalfeldt, Reeli; Syri, Sanna; Streimikiene, Dalia; Denina, Arta. 2015. Progress in renewable electricity in Northern Europe towards EU 2020 targets. Renewable & Sustainable Energy Reviews. vol. 52, pp 1768-1780.
    DOI: 10.1016/j.rser.2015.07.165 View at publisher
  • [Publication 3]: Hast, Aira; Syri, Sanna; Jokiniemi, Juuso; Huuskonen, Maija; Cross, Sam. 2015. Review of green electricity products in the United Kingdom, Germany and Finland. Renewable & Sustainable Energy Reviews. vol. 42. pp 1370-1384.
    DOI: 10.1016/j.rser.2014.10.104 View at publisher
  • [Publication 4]: Hast, Aira; McDermott, Liisa; Järvelä, Marja; Syri, Sanna. 2014. Green energy products in the United Kingdom, Germany and Finland. EPJ Web of Conferences. vol. 79. E2C 2013 – 3rd European Energy Conference, Budapest.
    DOI: 10.1051/epjconf/20147904002 View at publisher
  • [Publication 5]: Hast, Aira; Alimohammadisagvand, Behrang; Syri, Sanna. 2015. Consumer attitudes towards renewable energy in China – the case of Shanghai. Sustainable Cities and Society. vol. 17. pp 69-79.
    DOI: 10.1016/j.scs.2015.04.003 View at publisher
  • [Publication 6]: Hast, Aira; Ekholm, Tommi; Syri, Sanna. 2016. What is needed to phase out residential oil heating in Finnish single-family houses? Sustainable Cities and Society. vol. 22. pp 49-62.
    DOI: 10.1016/j.scs.2016.01.002 View at publisher
Citation