Net Social Benefits of Carbon Dioxide Removal: Carbon Cycle Feedbacks and Strategic Advantages (CDRecon)

• Applicant: Professor Dr. Wilfried Rickels
• Subject Area: Economic Theory ; Economic Policy, Applied Economics
• Term: from 2018 to 2022
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 390288545

• Final Report Year: 2023

Final Report Abstract

Das Projekt CDRecon hat dazu beigetragen, dass Verständnis über die atmosphärische CO2-Entnahme (CDR) in der Klimapolitik zu verbessern und wichtige Impulse für die Integration von CDR in die europäische Klimapolitik geliefert. Dafür wurde untersucht, wie sich CDR in integrierten Bewertungsmodellen besser darstellen lässt und wie sich optimale Klimapolitiken durch CDR verändern, wie CDR mit der Emissionsvermeidung verglichen werden kann und welche möglichen neuen Optionen sich durch CDR in nicht-koordinierten Klimapolitiken ergeben. Es wurde gezeigt, dass ozeanbasiertes CDR bislang noch nicht in dem Maße in ökonomischen Analysen berücksichtigt wird, wie es in naturwissenschaftlichen Modellierungen Berücksichtigung findet. In CDRecon wurde im Hinblick auf die Modellierung von CDR gezeigt, wie man mit einfachen Box-Modellen optimale CDR Politiken iterativ approximieren kann, wie sich durch n-Box-Modelle auch komplizierte Kohlenstoffmodelle approximieren lassen, und dass für eine Abbildung von Temperaturdynamiken insbesondere bei Overshoot-Szenarien das FaIR-Geoffroy Modell ein hinreichend gute Annährung an Erdsystemmodelle erlaubt. Eine naive Anwendung bestehender Box-Modelle wie es bislang unter anderem im IAM DICE angewandt wurde, führt zu einer Überschätzung des notwendigen CDR Bedarfs. Im Hinblick auf die Anrechenbarkeit von CDR wurden unterschiedliche Methoden (Accounting) untersucht. Es kann aber nicht abschließend eine einzelne Methode empfohlen werden, da in Abhängigkeit vom zugrundeliegenden Rechtsund Haftungsrahmen, der beim freiwilligen CO2-Offset Markt anders ist als zum Beispiel beim europäischen Emissionshandel, unterschiedliche Anrechnungsmethoden geeignet sind. Aus ökonomischer Sicht bietet es sich an die verschiedenen Knappheiten, die sich aus Nichtpermanenz, Kohlenstoffkreislaufrückkopplungen oder auch reservoirspezifischen Schäden ergeben, durch Schattenpreise im Vergleich zum atmosphärischen Schattenpreis (social cost of carbon) zu bewerten. Entsprechend wurden die Erweiterungen von IAMs zur Untersuchung von CDR dahingehend aufgebaut, dass eine beliebe Anzahl von Kohlenstoffreservoiren möglich ist, die erlauben verschiedene Aspekte von unterschiedlichen CDR Methoden darzustellen. Insbesondere diese Arbeiten waren relativ langwierig und die damit verbundenen Arbeitspapiere sind noch unter Begutachtung; gleichzeitig bietet diese Arbeiten viele Grundlagen für zukünftige Forschung die bereits weitergeführt wird. Dann wurde in CDRecon ein konkreter Vorschlag für die Integration von CDR in das europäische Emissionshandelssystem (EU ETS) erarbeitet. Gegeben der Bedingungen, dass das EU ETS nach 2039 netto-negative werden soll, d.h. eine Integration von CDR zwingend erforderlich ist, im Bereich der CDR Technologien hinreichende Lern- und Skaleneffekte realisiert werden können, diese aber nicht die Lern- und Skaleneffekte bei den Vermeidungstechnologien substituieren sollen und eine zu starke Preisvolatilität im EU ETS verhindert werden soll, kann es optimal sein, die beiden Märkte, CDR und Emissionsvermeidung, zuerst getrennt zu entwickeln. Eine zentrale Organisation, eine CO2-Zentralbank, würde über technologiespezifische Auktionen physische CO2-Entnahme ankaufen, in entsprechende, homogene Entnahmezertifikate umwandeln, damit eine Reserve befüllen und diese Reserve nutzen, um den Preis im EU ETS zu stabilisieren. Dabei wäre es wichtig, keine festen Preiskorridore zu garantieren, sondern analog zum Mandat der Europäischen Zentralbank eine Preisstabilität zu garantieren. Damit eine CO2-Zentralbank dies glaubhaft tun könnte, müsste sie allerdings über hinreichend CO2-Entnahmezertifikate in der Reserve verfügen. Dieser Vorschlag wurde auch in Publikationsmedien zur Diskussion gestellt.

Publications

• (Mis)conceptions about modeling of negative emissions technologies. Environmental Research Letters, 14(10), 104004.
  Rickels, Wilfried; Merk, Christine; Reith, Fabian; Keller, David P. & Oschlies, Andreas
  
• Accounting for terrestrial and marine carbon sink enhancement, Kiel Working Paper 2204, Kiel Institute for the World Economy
  Paschen, M, F Meier & W Rickels
  
• Implications of temperature overshoot dynamics for climate and carbon dioxide removal policies in the DICE model. Environmental Research Letters, 16(10), 104042.
  Rickels, Wilfried & Schwinger, Jörg
  
• Integrating Carbon Dioxide Removal Into European Emissions Trading. Frontiers in Climate, 3.
  Rickels, Wilfried; Proelß, Alexander; Geden, Oliver; Burhenne, Julian & Fridahl, Mathias
  
• SolACE - Solar Geoengineering in an Analytic Climate Economy. SSRN Electronic Journal.
  Meier, Felix & Traeger, Christian P.
  
• Carbon Dioxide Removal in a Global Analytical Climate Economy, Kiel Working Paper 2227, Kiel Institute for the World Economy.
  Meier, F, W Rickels, M Quaas & C Traeger
  
• CO2-Zentralbank: Rechtzeitiger Zertifikateankauf. Wirtschaftsdienst, 102(4), 249-249.
  Rickels, Wilfried & Rothenstein, Roland
  
• Procure, Bank, Release: Carbon Removal Certificate Reserves to Manage Carbon Prices on the Path to Net-Zero. Energy Research & Social Science, 94, 102858.
  Rickels, Wilfried; Rothenstein, Roland; Schenuit, Felix & Fridahl, Mathias
  
• The historical social cost of fossil and industrial CO2 emissions. Nature Climate Change, 13(7), 742-747.
  Rickels, Wilfried; Meier, Felix & Quaas, Martin