Renewable Energy and Climate Policies: Studies in the Forest and Energy Sector

‪This dissertation examines the impacts of energy and climate policies on the energy and forest sectors, focusing on the case of Finland. The thesis consists of an introduction article and four separate studies. The dissertation was motivated by the climate concern and the increasing demand of renewable energy. In particular, the renewable energy consumption and greenhouse gas emission reduction targets of the European Union were driving this work. In Finland, both forest and energy sectors are in key roles in achieving these targets. In fact, the separation between forest and energy sector is diminishing as the energy sector is utilizing increasing amounts of wood in energy production and as the forest sector is becoming more and more important energy producer.‬ ‪The objective of this dissertation is to find out and measure the impacts of climate and energy policies on the forest and energy sectors. In climate policy, the focus is on emissions trading, and in energy policy the dissertation focuses on the promotion of renewable forest-based energy use. The dissertation relies on empirical numerical models that are based on microeconomic theory. Numerical partial equilibrium mixed complementarity problem models were constructed to study the markets under scrutiny. The separate studies focus on co-firing of wood biomass and fossil fuels, liquid biofuel production in the pulp and paper industry, and the impacts of climate policy on the pulp and paper sector.‬ ‪The dissertation shows that the policies promoting wood-based energy may have have unexpected negative impacts. When feed-in tariff is imposed together with emissions trading, in some plants the production of renewable electricity might decrease as the emissions price increases. The dissertation also shows that in liquid biofuel production, investment subsidy may cause high direct policy costs and other negative impacts when compared to other policy instruments. The results of the dissertation also indicate that from the climate mitigation perspective, perfect competition is the favored wood market competition structure, at least if the emissions trading system is not global.‬ ‪In conclusion, this dissertation suggests that when promoting the use of wood biomass in energy production, the favored policy instruments are subsidies that promote directly the renewable energy production (i.e. production subsidy, renewables subsidy or feed-in premium). Also, the policy instrument should be designed to be dependent on the emissions price or on the substitute price. In addition, this dissertation shows that when planning policies to promote wood-based renewable energy, the goals of the policy scheme should be clear before decisions are made on the choice of the policy instruments.‬

Väitöskirja tarkastelee energia- ja ilmastopolitiikan ohjauskeinojen vaikutuksia metsä- ja energiasektoreihin. Työtä on motivoinut huoli ilmastonmuutoksesta ja erityisesti Euroopan unionin asettamat ilmasto- ja energiapoliittiset tavoitteet. Suomessa metsä- ja energiasektori ovat avainasemassa näiden tavoitteiden saavuttamisessa. Työn tavoitteena on määrittää, kuinka energia- ja ilmastopolitiikan ohjauskeinot vaikuttavat metsä- ja energiasektoreiden toimintaan ja vertailla eri ohjauskeinojen vaikutuksia keskenään. Ilmastopolitiikan ohjauskeinoista työssä keskitytään päästökauppaan. Energiapolitiikan ohjauskeinoista tarkastellaan erilaisia metsäpohjaista uusiutuvaa energiaa tukevia instrumentteja. Väitöskirjan menetelmänä on mikrotaloustieteeseen perustuva numeerinen mallinnus ja sovelluksissa keskitytään Suomen tilanteen tarkasteluun. Väitöskirjan osatutkimukset käsittelevät puun ja turpeen yhteispolttoa, nestemäisen biopolttoaineen tuotantoa ja ilmastopolitiikan vaikutuksia massa- ja paperiteollisuuteen. Väitöskirjan tulokset osoittavat että puupohjaista uusiutuvaa energiaa tukevilla ohjauskeinoilla voi olla odottamattomia negatiivisia vaikutuksia. Jos syöttötariffi on käytössä päästökauppajärjestelmän kanssa, niin tietyissä tuotantolaitoksissa uusiutuvan energian tuotanto saattaa laskea, kun päästöluvan hinta nousee. Biopolttoaineen tuotannossa investointituen käyttö aiheuttaa valtiolle korkeita tukimaksuja ja muita negatiivisia vaikutuksia muihin ohjauskeinoihin verrattuna. Työ osoittaa myös, että ainakin alueellisten päästömarkkinoiden tapauksessa täydellinen kilpailu on ilmastonäkökulmasta kannatettavin puumarkkinamuoto. Johtopäätöksenä voidaan esittää, että puupohjaisen uusiutuvan energian tukimuotona kannattaa käyttää keinoja, jotka tukevat suoraan uusiutuvan energian lopputuotantoa (esimerkiksi tuotantotuki tai syöttöpreemio). Väitöskirjan tulosten perusteella tukitaso on suositeltavaa sitoa päästöluvan hintaan tai lopputuotteen substituutin hintaan. Väitöskirja osoittaa myös, että uusiutuvan energian tukipolitiikkaa suunniteltaessa tulisi politiikan tavoitteiden olla selkeitä ennen kuin ohjauskeinoista päätetään.