Assessing the uncertainties of climate policies and mitigation measures. Viewpoints on biofuel production, grid electricity consumption and differentiation of emission reduction commitments

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering | Doctoral thesis (article-based) | Defence date: 2012-08-31
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2012
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Language
en
Pages
78 + app. 80
Series
VTT Science, 11
Abstract
Ambitious climate change mitigation requires the implementation of effective and equitable climate policy and GHG emission reduction measures. The objective of this study was to explore the significance of the uncertainties related to GHG emission reduction measures and policies by providing viewpoints on biofuels production, grid electricity consumption and differentiation of emission reduction commitments between countries and country groups. Life cycle assessment (LCA) and macro-level scenario analysis through top-down and bottom-up modelling and cost-effectiveness analysis (CEA) were used as methods. The uncertainties were propagated in a statistical way through parameter variation, scenario analysis and stochastic modelling. This study showed that, in determining GHG emissions at product or process level, there are significant uncertainties due to parameters such as nitrous oxide emissions from soil, soil carbon changes and emissions from electricity production; and due to methodological choices related to the spatial and temporal system boundary setting and selection of allocation methods. Furthermore, the uncertainties due to modelling may be of central importance. For example, when accounting for biomass-based carbon emissions to and sequestration from the atmosphere, consideration of the temporal dimension is critical. The outcomes in differentiation of GHG emission reduction commitments between countries and country groups are critically influenced by the quality of data and criteria applied. In both LCA and effort sharing, the major issues are equitable attribution of emissions and emission allowances on the one hand and capturing consequences of measures and policies on the other. As LCA and system level top-down and bottom-up modelling results are increasingly used to justify various decisions by different stakeholders such as policy-makers and consumers, harmonization of practices, transparency and the handling of uncertainties related to methodological choices, parameters and modelling must be improved in order to avoid conscious misuse and unintentional misunderstanding.

Kunnianhimoiset tavoitteet ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi edellyttävät tehokkaiden ja oikeudenmukaisten ilmastopolitiikka- ja päästövähennystoimenpiteiden toteuttamista. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli analysoida kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseen liittyvien keinojen ja politiikkatoimenpiteiden epävarmuuksia tarkastelemalla biopolttoaineiden tuotantoa ja verkkosähkön kulutusta sekä päästövähennysvelvoitteiden taakanjakoa maiden ja maaryhmien välillä. Menetelminä käytettiin elinkaariarviointia, makrotaloustason skenaarioanalyysia ja kustannustehokkuusanalyysia. Epävarmuuksia tarkasteltiin tilastollisten menetelmien avulla mm. parametrien oletuksia vaihtelemalla, skenaarioanalyysilla ja stokastisella mallintamisella. Tulokset osoittavat, että tuote- tai prosessitasolla biopolttoaineiden tuotannon ja verkkosähkön kulutuksen kasvihuonekaasupäästöihin liittyy merkittäviä epävarmuuksia, joita aiheutuu arvioinnissa käytettävistä parametrioletuksista, esimerkiksi maaperän typpioksiduulipäästöille ja hiilivaraston muutoksille sekä sähköntuotannon päästöille. Epävarmuuksia aiheutuu myös tarkastelujen rajauksista ja allokointikäytännöistä sekä mallinnukseen liittyvistä tekijöistä, kuten biomassan hiilen vapautumisen ja sitoutumisen välisen ajallisen esiintymisen käsittelemisestä. Maa- tai maaryhmätasolla päästövähennysvelvoitteiden taakanjaossa sovellettavat kriteerit ja tietopohja ovat kriittisiä tulosten kannalta. Sekä elinkaariarvioinnissa että taakanjaossa päästöjen ja päästövähennysvelvoitteiden oikeudenmukainen kohdentaminen ja kerrannaisvaikutusten arvioiminen ovat keskeisiä tekijöitä ja voivat edellyttää useiden erilaisten menetelmien käyttämistä. Elinkaariarvioinnin ja järjestelmätason mallinnuksen tuloksia käytetään enenevässä määrin erilaisten päätösten perusteena. Tarkoitushakuisen väärinkäytön ja tarkoituksettomien väärinymmärrysten välttämiseksi on erittäin tärkeää, että elinkaariarviointiin ja järjestelmätason mallinnukseen liittyviä käytäntöjä yhtenäistetään, tulosten ja oletusten läpinäkyvyyttä lisätään ja menetelmiin, parametreihin ja mallinnukseen liittyvien epävarmuuksien käsittelyä parannetaan.
Description
Supervising professor
Syri, Sanna, Professor, Energy Economics, Department of Energy Technology, School of Engineering, Aalto University, Finland
Thesis advisor
Savolainen, Ilkka, Professor, VTT Technical Research Centre of Finland
Keywords
greenhouse gas emission, biofuel, electricity, effort sharing, uncertainty
Other note
Parts
  • [Publication 1]: S. Soimakallio, T. Mäkinen, T. Ekholm, K. Pahkala, H. Mikkola, and T. Paappanen. 2009. Greenhouse gas balances of transportation biofuels, electricity and heat generation in Finland - Dealing with the uncertainties. Energy Policy, volume 37, number 1, pages 80-90. © 2008 Elsevier. By permission.
  • [Publication 2]: Sampo Soimakallio and Kati Koponen. 2011. How to ensure greenhouse gas emission reductions by increasing the use of biofuels? - Suitability of the European Union sustainability criteria. Biomass & Bioenergy, volume 35, number 8, pages 3504-3513. © 2011 Elsevier. By permission.
  • [Publication 3]: Sampo Soimakallio, Juha Kiviluoma, and Laura Saikku. 2011. The complexity and challenges of determining GHG (greenhouse gas) emissions from grid electricity consumption and conservation in LCA (life cycle assessment) - A methodological review. Energy, volume 36, number 12, pages 6705-6713. © 2011 Elsevier. By permission.
  • [Publication 4]: Sampo Soimakallio and Laura Saikku. 2012. CO2 emissions attributed to annual average electricity consumption in OECD (the Organisation for Economic Co-operation and Development) countries. Energy, volume 38, number 1, pages 13-20. © 2012 Elsevier. By permission.
  • [Publication 5]: Laura Saikku and Sampo Soimakallio. 2008. Top-down approaches for sharing GHG emission reductions: uncertainties and sensitivities in the 27 European Union Member States. Environmental Science & Policy, volume 11, number 8, pages 723-734. © 2008 Elsevier. By permission.
  • [Publication 6]: Tommi Ekholm, Sampo Soimakallio, Sara Moltmann, Niklas Höhne, Sanna Syri, and Ilkka Savolainen. 2010. Effort sharing in ambitious, global climate change mitigation scenarios. Energy Policy, volume 38, number 4, pages 1797-1810. © 2009 Elsevier. By permission.
Citation