Eficiència energètica i efecte rebot. Desenvolupaments metodològics i evidència empírica

Abstract

En aquesta tesi s’ha desenvolupat una recerca teòrica i empírica de l’efecte rebot directe i indirecte causat per les millores d’eficiència energètica, centrada –pel que fa la vessant empírica de la recerca– en les millores d’eficiència en el conjunt de serveis energètics que utilitzen electricitat a les llars a Catalunya. L’efecte rebot directe d’un servei energètic es produeix quan una millora en la seva eficiència energètica no es tradueix en tot l’estalvi energètic que potencialment s’hauria de produir en aquell àmbit. Això és degut a què la millora produeix un abaratiment del cost del servei energètic, que s’acaba traduint en una major demanda d’aquest, compensant total o parcialment l’estalvi derivat de la major eficiència. L’efecte rebot indirecte es produeix quan la millora d’eficiència modifica els patrons de consum, produint l’increment en el consum d’altres béns i serveis que també necessiten energia per a ser produïts. Malgrat hi ha consens entre la comunitat científica sobre el fet que l’efecte rebot existeix, hi ha discrepàncies a l’hora de determinar la seva magnitud. Mentre alguns sostenen que una millora de l’eficiència produeix cert estalvi d’energia, encara que menor que el potencial, altres afirmen que després d’una millora de l’eficiència es produeix un augment net del consum d’energia, produint‐se el que a la literatura s’anomena backfire (també conegut com a Paradoxa de Jevons o postulat de Khazzoom‐Brookes). Un problema clau a l’hora de resoldre aquesta confrontació és que no és possible portar a terme experiments històrics “controlats” per a veure si l’ús energètic és major o menor que si no hi haguessin hagut guanys en l’eficiència energètica. En primer lloc s’ha realitzat una anàlisi metodològica i empírica de l’efecte rebot directe, a partir de l’estimació d’elasticitats preu de la demanda d’electricitat. Aquesta primera part ha consistit en una anàlisi de la literatura i dels principals desenvolupaments metodològics, així com en l’especificació i estimació d’un Model d’Efectes Fixos (MEF) combinat amb un model de Mecanisme de Correcció d’Error (MCE), amb dades de panell, que ha proporcionat l’efecte rebot directe a Catalunya per a l’àmbit mencionat. Mitjançant les tècniques economètriques mencionades s’han obtingut unes estimacions de ‐0,36 de l’elasticitat preu de la demanda d’electricitat a curt termini i de ‐0,49 a llarg termini a Catalunya. També s’ha obtingut una estimació de ‐0,86 de l’elasticitat preu de la demanda d’electricitat per a refrigeració a les llars a llarg termini. Això implicaria un efecte rebot directe del 36% a curt termini i del 49% a llarg termini, per al conjunt de serveis energètics que utilitzen electricitat a les llars; i del 86% per a la refrigeració domèstica a llarg termini. Les estimacions per a la refrigeració domèstica no s’han considerat prou concloents, donades les poques observacions amb les que s’han realitzat les estimacions economètriques. Posteriorment s’ha fet una anàlisi teòrica i empírica de l’efecte rebot directe i indirecte estàtics per al mateix àmbit, a partir del desenvolupament d’un model Input‐output generalitzat de l’electricitat per a Catalunya combinat amb un model re‐spending que determina els nous patrons de consum a les llars després d’una millora d’eficiència energètica. En aquesta fase s’han determinats diversos escenaris per a la simulació en els models. S’han construït dos escenaris més probables, un escenari basat en la distribució dels estalvis monetaris assolits per la millora d’eficiència segons les elasticitats renda de cada bé i servei; i un segon basat en una distribució dels mateixos segons la proporció que suposa la despesa del bé o servei sobre el total de despesa a les llars. Aquests han proporcionat un efecte rebot directe i indirecte estàtic d’entre el 36,57% i el 36,54% en el curt termini i entre el 49,53% i el 49,52% en el llarg termini, el que suposa que una millora de l’eficiència de l’electricitat a les llars catalanes que hagués de suposar un estalvi d’electricitat de 10 unitats, acabaria produint un estalvi de 6,4 unitats en el curt termini i de 5,1 unitats en el llarg termini. A partir d’aquest model i de la construcció d’escenaris extrems, s’han analitzat, des d’una vessant estructural, diversos aspectes rellevants de les relacions entre tecnologia, efecte rebot, consum sostenible, estructura productiva d’una economia i consum de recursos. Finalment, s’han analitzat breument les principals mesures per a fer front a l’efecte rebot, fent especial èmfasi en els instruments econòmics de fiscalitat ambiental. Aquests instruments es poden dividir principalment en els instruments de sensibilització, informació, els normatius, els instruments econòmics i, en general, aquells que incideixen en el comportament del consumidor. A part dels desenvolupaments metodològics, els resultats empírics, i les troballes en relació a les interdependències entre tecnologia, consum, estructures productives i tipologies d’efectes rebot, una de les principals conclusions de la recerca és que les polítiques basades en la millora de l’eficiència energètica, orientades a reduir el consum de recursos, les emissions de contaminants i, en definitiva, la lluita contra el canvi climàtic, han d’anar acompanyades de mesures addicionals que contrarestin l’efecte rebot. Fins i tot en escenaris on l’efecte rebot directe a les llars resulta ser baix, es produeixen altres mecanismes, derivats de la nova despesa dels estalvis monetaris i dels efectes d’una millora de la productivitat sobre el creixement econòmic, que fan que l’efecte rebot total pugui resultar molt elevat, incloent la possibilitat de que es produeixi un increment en el consum d’energia, és a dir, la paradoxa de Jevons.

En esta tesis se ha desarrollado una investigación teórica y empírica del efecto rebote directo e indirecto causado por las mejoras de la eficiencia energética –centrada, en cuanto a la vertiente empírica de la investigación–, en las mejoras de eficiencia en el conjunto de servicios energéticos que utilizan electricidad en los hogares en Catalunya. El efecto rebote directo de un servicio energético se produce cuando una mejora en su eficiencia energética no se traduce en todo el ahorro energético que potencialmente debería producirse en ese ámbito. Esto es debido a que la mejora produce un abaratamiento del coste del servicio energético, que se acaba traduciendo en una mayor demanda de éste, compensando total o parcialmente el ahorro derivado de la mayor eficiencia. El efecto rebote indirecto se produce cuando la mejora de eficiencia modifica los patrones de consumo, produciendo el incremento del consumo de otros bienes y servicios que también necesitan energía para ser producidos. Aunque hay consenso entre la comunidad científica acerca de que el efecto rebote existe, hay discrepancias al determinar su magnitud. Mientras que algunos sostienen que una mejora de la eficiencia produce cierto ahorro de energía, aunque menor que el potencial, otros afirman que después de una mejora de la eficiencia se produce un aumento neto del consumo de energía, produciéndose lo que en la literatura se llama backfire (también conocido como Paradoja de Jevons o postulado de Khazzoom‐Brookes). Un problema clave para resolver esta confrontación es que no es posible llevar a cabo experimentos históricos "controlados" para ver si el uso energético es mayor o menor que si no hubiera habido ganancias en la eficiencia energética. En primer lugar se ha realizado un análisis metodológico y empírico del efecto rebote directo, a partir de la estimación de elasticidades precio de la demanda de electricidad. Esta primera parte ha consistido en un análisis de la literatura y de los principales desarrollos metodológicos, así como en la especificación y estimación de un Modelo de Efectos Fijos (MEF) combinado con un modelo de Mecanismo de Corrección de Error (MCE) con datos de panel, que ha proporcionado el efecto rebote directo en Catalunya para el ámbito mencionado. Mediante las técnicas econométricas mencionadas se han obtenido unas estimaciones de ‐0,36 de la elasticidad precio de la demanda de electricidad a corto plazo y de ‐0,49 a largo plazo, en Catalunya. También se ha obtenido una estimación de ‐0,86 de la elasticidad precio de la demanda de electricidad para refrigeración en los hogares a largo plazo. Esto implicaría un efecto rebote directo del 36% a corto plazo y del 49% a largo plazo, para el conjunto de servicios energéticos que utilizan electricidad en los hogares, y del 86% para la refrigeración doméstica a largo plazo. Las estimaciones para la refrigeración doméstica no se han considerado suficientemente concluyentes, dadas las pocas observaciones con las que se han realizado las estimaciones econométricas. Posteriormente se ha hecho un análisis teórico y empírico del efecto rebote directo e indirecto estáticos para el mismo ámbito, a partir del desarrollo de un modelo Inputoutput generalizado de la electricidad para Catalunya combinado con un modelo respending, que determina los nuevos patrones de consumo en los hogares después de una mejora de eficiencia energética. En esta fase se han determinado diversos escenarios para la simulación en los modelos. Se han construido dos escenarios más probables, un escenario basado en la distribución de los ahorros monetarios logrados por la mejora de eficiencia según las elasticidades renta de cada bien y servicio, y un segundo basado en una distribución de los mismos según la proporción que supone el gasto del bien o servicio sobre el total de gasto. Estos han proporcionado un efecto rebote directo e indirecto estático de entre el 36,57% y el 36,54% en el corto plazo y entre el 49,53% y el 49,52% en el largo plazo, lo que supone que, una mejora de la eficiencia de la electricidad en los hogares catalanes que debiera suponer un ahorro de electricidad de 10 unidades, acabaría produciendo un ahorro de 6,4 unidades en el corto plazo y de 5,1 unidades en el largo plazo. A partir de este modelo y de la construcción de escenarios extremos, se han analizado, desde una vertiente estructural, varios aspectos relevantes de las relaciones entre tecnología, efecto rebote, consumo sostenible, estructura productiva de una economía y consumo de recursos. Finalmente, se han analizado brevemente las principales medidas para hacer frente al efecto rebote, haciendo especial énfasis en los instrumentos económicos de fiscalidad ambiental. Estos instrumentos se pueden dividir principalmente en los instrumentos de sensibilización e información, los normativos y los instrumentos económicos, y en general aquéllos que inciden en el comportamiento del consumidor. Aparte de los desarrollos metodológicos, los resultados empíricos, y los hallazgos en relación a las interdependencias entre tecnología, consumo, estructuras productivas y tipologías de efectos rebote, una de las principales conclusiones de la investigación es que las políticas basadas en la mejora de la eficiencia energética, orientadas a reducir el consumo de recursos, de las emisiones de contaminantes y, en definitiva, de la lucha contra el cambio climático, deben ir acompañadas de medidas adicionales que contrarresten el efecto rebote. Incluso en escenarios donde el efecto rebote directo a los hogares resulta ser bajo, se producen otros mecanismos, derivados del nuevo gasto procedente de los ahorros monetarios y de los efectos de una mejora de la productividad sobre el crecimiento económico, que hacen que el efecto rebote total pueda resultar muy elevado, incluyendo la posibilidad de que se produzca un incremento en el consumo global de energía, es decir, la paradoja de Jevons.

This thesis has developed a theoretical and empirical research of direct and indirect rebound effect of energy efficiency, focusing, as regards the empirical research, on efficiency improvements in the overall energy services using electricity in households in Catalonia. The direct rebound effect of an energy service occurs when an improvement in energy efficiency does not translate into all the energy savings that potentially should occur in that area. This is because the improvement causes a reduction of the cost of the energy service, translated into greater demand, totally or partially offsetting the savings derived from greater efficiency. The indirect rebound effect occurs when the efficiency improvement leads to shifts in consumption patterns, producing an increase in the consumption of other goods and services that also need energy to be produced. Although there is consensus among the scientific community about the fact that the rebound effect exists, there are discrepancies in determining its magnitude. While some of them argue that an improvement in energy efficiency produces some energy savings, although less than the potential, others say that after an efficiency improvement there is a net increase of energy consumption, resulting in what the literature calls backfire (also known as the Jevons Paradox or the Khazzoom‐Brookes postulate). A key problem in solving this conflict is that it is not possible to carry out historical "controlled" experiments to see if energy use is higher or lower than it would had been, if gains in energy efficiency had not occurred. Firstly, it has been made a methodological and empirical analysis of the direct rebound effect, from the estimation of price elasticities for electricity demand. The first part consists of an analysis of the literature and an analysis of the major methodological developments, as well as the specification and estimation of a Fixed Effects Model (FEM) combined with an Error Correction Mechanism model (ECM) using panel data, that provided the direct rebound effect in Catalonia for the mentioned area. Using the mentioned econometric techniques, estimates have been obtained of ‐0.36 for price elasticity of electricity demand in the short term and ‐0.49 in the long‐term, in Catalonia. An estimate of ‐0.86 for long term price elasticity of electricity demand for cooling in households has also been obtained. This would imply a direct rebound effect of 36% in the short term and 49% in the long term, for all energy services that use electricity in households, and 86% for domestic refrigeration in the long term. Estimates for domestic refrigeration are not considered conclusive, since insufficient observations were available for the econometric estimates. Subsequently, a theoretical and empirical analysis of direct and indirect rebound effect for the same static field has been done, from the development of a generalized inputoutput model for electricity in Catalonia, combined with a re‐spending model that determines new consumption patterns in households, after an energy efficiency improvement. At this stage, various scenarios have been determined for the simulations. Two most likely scenarios have been built. One based on the distribution of monetary savings achieved by improving efficiency in function of income elasticities for each good and service; and a second one, based on a distribution of them accordingly to the proportion that represent each good or service over the total household expenditure. These have provided static direct plus indirect rebound effect between 36,57% and 36,54% in the short term, and between 49,53% and 49,52% in the long term, which means that an energy efficiency improvement of electricity in Catalan households expected to save 10 units of electricity, would finally mean savings of 6,4 units in the short term and 5.1 units in the long run. From this model, and the construction of extreme scenarios, several important aspects of the relationship between technology, rebound effect, sustainable consumption, production structure of an economy and consumption resources, have been analyzed from a structural perspective. Finally, the main measures to deal with the rebound effect have been briefly analyzed, with special emphasis on economic instruments for environmental taxation. These instruments can be mainly divided into awareness and information instruments, and those that generally affect consumer behavior, regulatory, and economic instruments. Apart from the methodological developments, the empirical results, and the findings regarding the interdependencies between technology, consumption, production structures and types of rebound effects, one of the main conclusions of the research is that policies based on improving the energy efficiency aimed at reducing resource consumption, emissions of pollutants and, ultimately, to fight against climate change must be accompanied by additional measures to counteract the rebound effect. Even in scenarios where the direct rebound effect in households is low, there are other mechanisms from the new expenditure of monetary savings, and effects of improved productivity on economic growth, which may cause a very high total rebound effect, including the possibility of an increased of overall energy consumption, ie, the Jevons paradox.