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Title
Technological change of solar electricity production in economic models : a computable general equilibrium analysis / Stefan Nabernegg
AuthorNabernegg, Stefan
CensorBednar-Friedl, Birgit
PublishedGraz, 2016
Description90 Blätter : Zusammenfassungen (2 Blätter) ; Diagramme, 1 Karte
Institutional NoteKarl-Franzens-Universität Graz, Masterarbeit, 2016
Annotation
Zusammenfassungen in Deutsch und Englisch
LanguageEnglish
Document typeMaster Thesis
Keywords (GND)Wirtschaftstheorie / Ökologie / Technischer Fortschritt
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-98204 Persistent Identifier (URN)
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Technological change of solar electricity production in economic models [2.03 mb]
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Abstract (German)

Neben der Relevanz von Technologie als Treiber für wirtschaftliches Wachstum wird Technologie und technologischer Wandel als unumgänglich für die Verringerung von Umweltproblemen angesehen. Ein technologischer Wandel hin zu erneuerbaren Energien ist ein Kernelement für eine Dekarbonisierung der Wirtschaft und ein Entgegenwirken des Klimawandels. Um die Implikationen von neuen Technologien entsprechend abschätzen zu können ist jedoch ebenso eine Betrachtung aus technischer und wirtschaftlicher Sicht sinnvoll. Letztere beinhaltet die Auslöser, den Diffusionsprozess sowie die Auswirkungen auf unterschiedliche ökonomische Akteure durch neue Technologien.Diese Masterarbeit verfolgt drei Ziele. Erstens wird versucht die wichtigsten Aspekte von Technologie aus einer allgemeinen ökonomischen Perspektive zu identifizieren und mit deren Betrachtung in unterschiedlichen ökonomischen Theorien in Verbindung zu bringen. Als zweites wird die als umweltfreundlich eingestufte Elektrizitätsproduktion mittels Photovoltaik Technologie untersucht. Neben den technischen Eigenschaften von Photovoltaik sind ebenso ökonomische Aspekte von Interesse. Drittens soll das Potential für die Abbildung solcher ökonomischer Effekte durch die Nutzung von Photovoltaik Technologie in der Modellierungsmethode von Computable General Equilibrium (CGE) Modellen bewertet werden.Die ersten beiden Ziele werden anhand einer Literaturanalyse behandelt. Die allgemeine ökonomische Betrachtung von Technologie wird anhand von historischen und jüngeren Theorien strukturiert. Außerdem können unterschiedliche Modellierungsansätze von technologischem Wandel im Umweltkontext anhand ihrer Auslöser in exogen und endogen modellierten technologischen Wandel untergliedert werden.Mit dem Fokus auf Photovoltaik Technologie wird dann dessen technische Funktionsweise sowie die Auswirkungen auf das Elektrizitätssystem analysiert. Die ökonomische Perspektive wird anhand historischer und neuerer Entwicklungen am Photovoltaik Markt untersucht. Auf globaler Ebene zeigt sich ein exponentieller Wachstumspfad von installierten Photovoltaik Anlagen über die letzten dreißig Jahre mit einer Verdoppelung der globalen Kapazität alle zwei Jahre. Gleichzeitig können kontinuierliche Kostenreduktionen beobachtet werden.Für das dritte Ziel werden die konkreten Modellierungsmöglichkeiten von Photovoltaik Technologie in CGE Modellen in einer theoretischen und strukturierten Form dargestellt. Anschließend kommt es zur praktischen Modellierung von Photovoltaik Technologie in einer Szenarienanalyse. Untersuchungsgegenstand sind die makroökonomischen Effekte einer internationalen Kooperation für die Elektrizitätsübertragung aus großskaligen Photovoltaikanlagen zwischen Europa, dem Mittlerem Osten und Afrikanischen Regionen. In der Analyse zeigt sich ein positiver Effekt auf die wirtschaftliche Wohlfahrt von Elektrizitätsexporten aus Photovoltaik von den Regionen des Mittleren Ostens und Afrika nach Europa für jede der beteiligten Regionen. Es stellt sich weiters heraus, dass regionale Unterschiede in den Kapital- und Arbeitseinkommen eine relevante Komponente für die Umsetzung solcher internationaler Kooperationen darstellen kann.

Abstract (English)

Much emphasize is put on technology as driver for economic growth as well as an inevitable component in strategies to deal with environmental problems. In particular, technological change towards renewable energy is seen as a key element for a decarbonization of an economy and to address climate change. For a proper assessment and treatment, technology and technological change need to be understood from an engineering perspective, as well as from an economic perspective, including its inducement, its process of development and diffusion, and its effects on different actors.The target of this thesis is threefold. We first aim to identify the important aspects of technology and technological change from a general economic perspective and their treatment in different economic theories. Second, the focus is put on electricity production from solar photovoltaic (solar PV) technology, as it has the reputation of a renewable electricity technology with a high future potential. We want to understand the characteristics and development of the technology from an engineering and economic perspective. The third aim is to assess the capability of the economic model framework of computable general equilibrium (CGE) to capture the different aspects of solar PV technology.The first two targets are elaborated by reviewing the literature. The economic perspective is given in a historic as well as recent treatment of theories. We also structure the prevalent approaches to model technological change in an economic environmental setting by its inducement in the types of exogenous and endogenous technological change.The engineering perspective on solar PV technology is imparted by an overview of the basic functional principles of the technology and the implications for the electricity system when the technology is applied decentralized or in large scale power plants. Although the low emissions from the use and the renewable characteristic of the technology are in favor of solar PV, the temporal and spatial (mis-)matching of the supply of solar radiation and the consumer demand for electricity needs to be addressed. For the economic perspective we show the historical development and recent trends on the market of solar PV. We find the growth of global installed solar PV capacity followed an exponential pattern over the last 30 years with a doubling of installed production capacity each two years. At the same time the costs for a unit of installed capacity constantly declined. Estimations therefore project solar PV technology to achieve cost competitiveness (grid parity) for a large share of world regions until 2020. For the treatment of the third target, we set up a structured outline of modeling possibilities (including specific modeling tasks) for the installation, the electricity system, policy considerations and technological change in a computable general equilibrium model. We carry out a scenario analysis with international cooperation for a large scale solar PV grid between Europe, Middle East and African regions and show the effects on welfare, capital and labor income. We find a general positive effect on welfare from solar PV electricity exports from Middle East and African regions to Europe for each of the regions. Furthermore, we find that regional differences in income shares between capital and labor have important implications for the effects of solar PV installations on the income from capital and labor in solar PV producing countries.

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