Impacts of European biofuel policies on global biofuel and agricultural markets

Abstract

The strong increase of global biofuel markets within the last years has led to a continuous increase of biofuel feedstock demand. Due to the current state of biofuel production technologies primarily traditional agricultural commodities, like cereals, sugar or vegetable oils are used for biofuel production. Thus, biofuel markets are closely connected to agricultural markets. Future policy targets indicate that biofuel and thereby biofuel feedstock demand will further increase. The European Renewable Energy Directive of 2009, for example, sets the target to achieve 10 percent energy from renewable sources in total European transport energy consumption until 2020. This thesis intends to assess and quantify impacts of European biofuel policies implemented to achieve the target of the European Renewable Energy Directive until 2020 on global biofuel and agricultural markets. A scenario analysis is done under different assumptions concerning global biofuel trade, the availability of 2nd generation biofuel production technologies, and price development of fossil fuel. For the quantitative analysis, a behavioural market model for biofuels and biofuel feedstocks is developed extending the agricultural sector model CAPRI (Common Agricultural Policy Regional Impact). The extended version covers behavioural functions for biofuel supply, demand, trade and biofuel feedstock demand. Furthermore, functions approximating total fuel demand behaviour are introduced, differentiated into total diesel and gasoline demand. The model permits to simultaneously evaluate future biofuel and agricultural policies. The results of the analysis show that by reaching the target of the Renewable Energy Directive about 20 percent of EU27 biofuel consumption in 2020 relies on imports. For European biodiesel production in 2020, it is shown that a notable share of the used feedstock (mainly rape oil) is imported. Furthermore, it is observed that biofuel by-products are used as substitutes for traditional feed crops in the livestock sector partially compensating the increase in biofuel feedstock demand. This is especially true for cereals. The compliance with the European Renewable Energy Directive in 2020 leads to increasing prices of agricultural products. Thereby, the observed shifts are more significant for biodiesel feedstocks (vegetable oils) compared to ethanol feedstocks (cereals, sugar).

<strong>Auswirkungen europäischer Biokraftstoffpolitiken auf globale Biokraftstoff- und Agrarmärkte</strong><br /> Das starke Wachstum der globalen Biokraftstoffmärkte hat in den vergangenen Jahren zu einem kontinuierlichen Nachfrageanstieg nach Rohstoffen für die Biokraftstoffproduktion geführt. Aufgrund des aktuellen Entwicklungsstandes der Biokraftstoffproduktionstechnologien werden zu ihrer Herstellung zum überwiegenden Teil traditionelle Agrarprodukte, wie verschiedene Getreidesorten, Pflanzenöle oder Zuckerpflanzen, verwendet. Biokraftstoffmärkte sind daher eng mit landwirtschaftlichen Märkten verbunden. Zukünftige Politikziele signalisieren, dass die Nachfrage nach Biokraftstoffen und entsprechenden Rohstoffen weiter steigen wird. So formuliert die europäische Erneuerbare Energien Richtlinie von 2009 das Ziel, 10 Prozent des Gesamtenergieverbrauchs im europäischen Verkehrssektor bis 2020 durch erneuerbare Quellen zu decken. Die vorliegende Arbeit beabsichtigt Einflüsse europäischer Biokraftstoffpolitiken, welche in den europäischen Mitgliedsländern implementiert wurden um das Ziel der Erneuerbaren Energien Richtlinie bis 2020 zu erreichen, auf globale Biokraftstoff- und Agrarmärkte zu quantifizieren. Unter Berücksichtigung verschiedener Annahmen für den Biokraftstoffhandel, die Verfügbarkeit von Biokraftstoffproduktionstechnologien der 2. Generation und Preisentwicklungen fossiler Kraftstoffe, wird dazu eine Szenarienanalyse durchgeführt. Für die quantitative Analyse wird ein globales Marktmodell für Biokraftstoffe und Biokraftstoffrohstoffe entwickelt und in das Agrarsektormodell CAPRI (Common Agricultural Policy Regional Impact) integriert. Die erweiterte CAPRI Version beinhaltet Verhaltensfunktionen für Biokraftstoffangebot, -nachfrage, -handel und Rohstoffnachfrage. Zudem werden Funktionen implementiert, die das Gesamtnachfrageverhalten nach Kraftstoffen, differenziert für Benzin und Diesel, annähern. Das Modell ermöglicht es damit zukünftige Biokraftstoff- und Agrarpolitiken simultan zu analysieren. Die Ergebnisse der Analyse zeigen, dass unter Einhaltung des Ziels der Erneuerbaren Energien Richtlinie in 2020 bis zu 20 Prozent der EU27 Biokraftstoffnachfrage auf Importen basiert. Für die europäische Biodieselproduktion kann gezeigt werden, dass in 2020 ein bedeutender Teil der verwendeten Rohstoffe (vorwiegend Rapsöls) ebenfalls importiert wird. Zudem wird beobachtet, dass Nebenprodukte der Biokraftstoffproduktion als Substitute für traditionelle Futterpflanzen im Tierhaltungssektor verwendet werden, was den Anstieg der Rohstoffnachfrage für die Biokraftstoffproduktion teilweise kompensiert. Dies trifft vor allem für Getreide zu. Die Erfüllung der europäischen Erneuerbaren Energien Richtlinie in 2020 führt zu steigenden Preisen von Agrarprodukten. Dabei sind die beobachteten Steigerungen deutlicher für Biodieselrohstoffe (Pflanzenöle) als für Ethanolrohstoffe (Getreide, Zucker).