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Sylvain Caurla Laboratoire d’économie forestière UMR 356 AgroParisTech -INRA

Combination of a carbon tax and direct mitigation policies : potential impacts on the forest sector. Sylvain Caurla Laboratoire d’économie forestière UMR 356 AgroParisTech -INRA LEF Biennial Workshop Nancy, May 31 2012. Plan of the presentation. Conclusion.

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Presentation Transcript

  1. Combination of a carbontax and direct mitigation policies: potential impacts on the forestsector Sylvain Caurla Laboratoire d’économie forestière UMR 356 AgroParisTech-INRA LEF Biennial Workshop Nancy, May 31 2012

  2. Plan of the presentation Conclusion Context and approach A quick glanceat FFSM Policy scenarios and somepreliminaryresults Conclusion

  3. Context and approach Conclusion Conclusion Context Modèle FFSM Policies scenarios & results • Two groups of mitigation mechanisms in forest: • Substitution (energy & materials) • Sequestration (forest & woodproducts) • Mitigation policies in France (or policyprojects) in the forestsector are based on thesemechanisms, either: • Directly: policies to stimulatefuelwoodconsumption (energy substitution); voluntarycarbonsequestrationprojects (forestsequestration) • Indirectly: intersectorialcarbontax (energy and material substitution) • Up to now, westudiedeconomic and environmental impacts of direct and indirect policiesseparately (Lecocq et al., 2010; CaurlaPhD dissertation 2012, Barthes et al., 2010) whatwouldhappen if a carbontaxwasjointlyimplementedwith a direct mitigationpolicy (fuelwood or forestsequestration)?

  4. FFSM: a model to assess the impacts of mitigation policies on the forestsector • The French Forest Sector Model makesit possible to assesseconomic and environmental impacts of a policythrough 4 criteria: Conclusion Conclusion Context Modèle FFSM Policies scenarios & results

  5. FFSM: three majors innovations to assess the consequences of mitigation policies Conclusion Conclusion Context Modèle FFSM Policies scenarios & results • Existingmodels do not represent French forestsectorpreciselyenough • FFSM is a partial equilibrium model thatrepresents, for each French administrative region: • The sectoreconomy and the behaviour of economic agents • Imperfectsubstituabilitybetweendomestic and foreignwoodproducts (followingArmington, 1969) • Forest resourcedynamics and the links betweenresource and economics

  6. FFSM: twointerconnected modules in a recursiveframework Resource module year t Resource module year t+1 availability availability Resource dynamics Resource dynamics Economic module year t Economic module year t+1 Static partial equilibrium Static partial equilibrium harvests Conclusion Conclusion Context Modèle FFSM Policies scenarios & results

  7. The economic module: three groups of agents and twoways to representtrade Producers (w) Wood industries Consumers (p) Hardwoodroundwood(HRW) Hardwoodsawnwood Hardwoodsawnwood Interregionaltrade: spatial equilibrium (Samuelson, 1952) French administrative region n°3 Plywood Plywood French administrative region n°2 French administrative region n°1 Softwoodroundwood(SRW) Softwoodsawnwood Softwoodsawnwood Panels Panels Fuelwood and pulpwood (FPW) . . Pulp Pulp . Fuelwood Fuelwood Imperfect substitution (Armington, 1969) Rest of the world Conclusion Conclusion Context Modèle FFSM Policies scenarios & results

  8. The economic module: outputs Conclusion Conclusion Context Modèle FFSM Policies scenarios & results Eachyear the sum of economic agents surplusesismaximizedunderconstraints This maximizationresults in a staticequilibriumthatgives, for eachregion, quantity of products p consumed, quantity of products w produced and productsprices Besides, volumes of imports of p and volumes of exports of w are computed as well

  9. Forest resourceisdivided in 132 « domains » in the resource module 13 diameter classes Mixed High forests One domain (adaptedfrom Bernard Patricot CPFA) Regions Coppices Broad-leaved Coniferous Conclusion Conclusion Context Modèle FFSM Policies scenarios & results For eachdomain and for eachdiameter class — i.e., 1716 cases —, one rate of increment and one rate of mortality are comptuted by the French Forest National Inventory Betweenyears t and t+1, one specifictreecan move to 4 different situations

  10. Link betweenresource and economic modules: level of availabilityFw,i Mixed Off Of O Of F FPW,i F HRW,i F SRW,i Σ Management type High forests Regions Coppices Broad-leaved Coniferous Species Conclusion Conclusion Context Modèle FFSM Policies scenarios & results

  11. Link betweenresource and economic modules: harvest distribution over domains Offre de BOR Offre de BOR SRW supply Mixed Offre de BOF Harvest rate Offre de BOF HRW supply Uniform distribution High forests Offre de BIBE Offre de BIBE FPW supply Regions Regions Coppices Broad-leaved Coniferous Conclusion Conclusion Context Modèle FFSM Policies scenarios & results

  12. More detailedpresentations of FFSM… Conclusion Conclusion Context Modèle FFSM Policies scenarios & results Caurla, S. 2012. Modélisation de la filière forêt-bois française. Évaluation des impacts des politiques climatiques. PhDthesis(In French, available online) Caurla, S., Lecocq, F., Delacote, P., Barkaoui, A., 2012. FFSM 1.0: a bio-economic model to assess the impacts of climate policies on the French forest sector. Under revisions for Environmental modeling and assessment Caurla, S., Lecocq, F., Delacote, P., Barkaoui, A., 2010. The French Forest Sector Model: version 1.0. Presentation and theoreticalfoundations. Cahier du LEF 2010-04 (avalaible online)

  13. Policies description Conclusion Conclusion Context Modèle FFSM Policies scenarios & results • The base year in FFSM is 2006. Policies are introduced in 2010 and the model rununtil 2020 • Carbontax: • Increasescosts of carbon intensive processes (harvest, production, transportation) for bothwoodproducts and their non-wood substitutes • To correctlysimulateits impacts on the forestsector —in particular substitution processes, itisnecessaryto representits impacts on theseprocesses for bothwood and non-woodproductsand the competitionbetweenwood and non-woodproducts • Werepresentcompetition for 5 marketsdepending on availability on carbon data: fuelwood, paperbags, laminatedfloorings, parquets, wooddoors & windows (see Barthes, 2010) • Two subsidies: one subsidy to fuelwoodconsumption and one subsidy to carbonsequestration in forest • All policies are based on the samecarbonprice (17€/tCO2 in 2010 +2€/tCO2/yr up to 2020)

  14. Impacts of a carbontaxwhenalone (1/2) Conclusion Conclusion Context Modèle FFSM Policies scenarios & results For products for whichcompetitionwith non wood substitutes isexplicitelyrepresented, the production of woodproductsgenerallyincreasesat national level, except for parquets

  15. Impacts of a carbontaxwhenalone (2/2) Importingregions Increase in production > 5% Increase in production < 5% Decrease in production > -5% Decrease in production < -5% No production variations e.g. fuelwood production: Fuelwoodregional production variations in 2020 with a carbontaxregarding a baseline scenario (withouttax) Conclusion Conclusion Context Modèle FFSM Policies scenarios & results By increasing the cost of transport, carbontaxdecreases import volumes and relocates production nearconsumption area

  16. Carbontax and direct policies: possible interactions on forestresource Fuelwood substitution policy Carbonsequestration in forest  + Forest resource Homogeneouseffect if compulsory (Lecocq et al., 2010) Homogeneouseffect (Caurla et al., 2009) Heterogenouseffectdepending on regions (Caurla, 2012) + Carbontax Doescombing a carbontaxwith a fuelwoodpolicylead to an overharvesting situation? Conclusion Conclusion Context Modèle FFSM Policies scenarios & results

  17. Result #1:combining a carbontaxwithfuelwoodpolicydoes not dramaticallydecreasesresource stock Conclusion Conclusion Context Modèle FFSM Policies scenarios & results Global rates of variation of forest stock on the 2007-2020 period are comparable (+/1% ) between a scenario fuelwoodonly and a scenario fuelwood + carbontax More precisely stock isdecreasing more in the scenario fuelwood + taxthan in scenario fuelwood (≈1% ) except in one single region: Aquitaine (exportingregion: tax  decreaseharvest) This relativelyloweffectcanbeexplained by a lowcarbontaxprice

  18. Carbontax and direct policies: possible interactions on the sectoreconomy Fuelwood substitution policy Carbonsequestration in forest +  (Lecocq et al., 2010) + (Lecocq et al., 2010 & Caurla, 2012) + Producers Consumers  + Carbontax Doescombining a carbontax and a sequestrationpolicydecrease consumer surplus? Conclusion Conclusion Context Modèle FFSM Policies scenarios & results

  19. Result #2: combining a carbontax and a sequestrationmeasuremaylead to a complexpoliticaleconomy Conclusion Conclusion Context Modèle FFSM Policies scenarios & results •  region , consumer surplus ismuchlower in scenario tax + sequestration (≈ 100 %) than in the scenario taxonly  politicaleconomy of combinationmaybecomplex • Moreover, from an environmental point of view, the twopolicies are antagonist • One possibility to makethemcomplementarywouldbe to implementsequestrationonly in regionswhere production decreasesbecause of tax • This couldbedonethrough a voluntaryframework

  20. Concludingremarks Conclusion Conclusion Context Modèle FFSM Policies scenarios & results • Direct or indirect policies are bothwilling to mitigateclimate change by reducing CO2emissionsfrom the anthropogenic pool • However polices mightbecomplementary or antagonistfromenvironmental and economic point of view • In a global mitigation strategyitis crucial to understandthesecomplementarities/antagonisms in order to: • Reduce total costs of mitigation • Reducetheir impacts over the resource • i.e. by regionalizingpolicies (e.g., sequestration in regionswhere production decreasebecause of carbontax)

  21. Thankyou for your attention! Conclusion • References: • Caurla, S., 2012. Modélisation de la filière forêt-bois française. Évaluation des politiques climatiques. PhDthesis, in French, available online • Lecocq, F., Caurla, S.; Delacote, P.; Barkaoui, A. & Sauquet., A. 2010. Paying for forestcarbon or stimulatingfuelwooddemand? Insights from the French Forest Sector Model, Journal of Forest Economics, 17, 157-168 • Caurla, S., Lecocq, F.; Delacote, P. & Barkaoui, A. 2010. The French Forest Sector Model : version 1.0. Presentation and theoreticalfoundations, Cahiers du LEF, 2010, 2009-04 • Barthes, J. 2010. Modèle économique de filière : compétition entre bois et autres matériauxAgroParisTech-ENGREF, Nancy, in French, available on demand (sylvain.caurla@nancy-engref.inra.fr) • Caurla, S., Delacote, P.; Lecocq, F. & Barkaoui, A. 2009. Fuelwood Consumption, Uncertainty over Resources and Public Policies : Which Impacts on the French Forest Sector? Cahiers du LEF, 2009, 2009-03

  22. Séquestration en forêt et substitution énergétique: les enjeux Conclusion Problématique Modèle FFSM Analyses politiques • Enjeu environnemental: bilan d’émissions • Enjeux économiques: peu d’études approchent le problème sous l’angle économique, pourtant deux questions: • Comment se répartit la rente carbone dans la filière = comment les différents agents de la filière sont-ils affectés par l’introduction de cette rente? • Quel est le coût global et notamment le coût pour l’État qui en résulte?

  23. Séquestration en forêt et substitution énergétique: méthode suivie Conclusion Problématique Modèle FFSM Analyses politiques Trois instruments de politique: une subvention à la séquestration en forêt, une subvention à la substitution énergétique (bois-énergie) et une combinaison des deux Mis en place à partir de 2010 et jusqu’en 2020 Se basant sur le même prix tutélaire du carbone: 17€/tCO2 en 2010 +2€/tCO2/an jusqu’en 2020

  24. Enseignement n°1: la séquestration en forêt conduit à un bilan d’émissions plus favorable que la substitution énergétique à court terme Carbone séquestré en forêt et émissions évitées dans la filière dans les trois scénarios en 2020. Variations par rapport au scénario de référence sans politique. Conclusion Problématique Modèle FFSM Analyses politiques Des résultats asymétriques: rétribution permanente ou temporaire

  25. Enseignement n°2: la séquestration en forêt est moins coûteuse que la substitution énergétique à court terme Variations du surplus des producteurs et consommateurs et coûts budgétaires pour les trois scénarios en 2020 (en M€). Conclusion Problématique Modèle FFSM Analyses politiques Scénario séquestration : baisse du surplus des consommateurs Effet d’aubaine pour la subvention à la substitution

  26. En définitive: trois résultats principaux Conclusion Problématique Modèle FFSM Analyses politiques • Le scénario séquestration conduit à un meilleur bilan d’émission que la substitution. Résultat contingent à: • La valeur du coefficient de substitution • La non-prise en compte de la substitution matériaux (effet « cascade ») • La non-prise en compte des effets densité sur l’accroissement • Le choix du scénario de référence • Une double difficulté pour la mise en place politique de la séquestration: • Le surplus des consommateurs diminue • Pose la question du choix du scénario de référence et des coûts de transaction • La combinaison des politiques conduit à des effets conflictuels

  27. Programme 2: taxe carbone intersectorielle Séquestration forêt Substitution filière programme 1 Filière énergie fossile Filière bois-énergie Filières matériaux non-bois (acier, ciment, etc.) Filière bois d’œuvre programme 2 Filière trituration programme 3 Barthes et al. (2012). Would an economy-wide carbon tax hinder or help the forest sector? Insights from the French Forest Sector Model. En cours de soumission Filière forêt-bois Conclusion Problématique Modèle FFSM Analyses politiques

  28. Quelles seraient les conséquences sur la filière forêt-bois d’une taxe carbone intersectorielle? Conclusion Problématique Modèle FFSM Analyses politiques • A priori, trade-off entre deux effets: • Effet revenu: la taxe entraîne une hausse des prix des produits bois • Effet substitution: les hausse des prix des produits bois est plus faible que celle des prix des produits non-bois substituts • Question: les produits bois bénéficient-ils de la taxe et, si oui, dans quelle mesure? • FFSM est modifié à deux niveaux pour y répondre : • Représentation de la compétition entre produits bois et produits non-bois substituts • Modélisation de la transmission de la taxe sur le prix final des produits

  29. La compétition est représentée à travers une modification de la fonction de demande pour quatre marchés de la seconde transformation εp,s: élasticité prix croisée de la demande Ps,i,t: prix du produit substitut (s) dans la région i à la date t Modulation par compétition Conclusion Problématique Modèle FFSM Analyses politiques • Modification de la version initiale de FFSM pour représenter les produits bois de 2nde transformation • Quatre critères pour le choix des marchés: • Volume • Substituts avec contenus carbone significativement différents • Absence de domination sur le marché • Données disponibles • 4 marchés retenus: sacs d’emballage— revêtements de sol — portes et fenêtres — énergie  Une approche de type proof-of-concept

  30. La taxe modifie le prix des produits à travers deux canaux d’action dans FFSM • Mode d’action technique: le prix final intègre les surcoûts associés à la taxe à quatre niveaux • Relocalisation de la demande et de l’offre de produits par effets macroéconomiques: uniquement pour les produits bois Produits bois Récolte Transport Production Carbone constitutif Produits non-bois • La taxe est intégrée au coût de quatre types d’activités. Calcul des coefficients techniques: Barthès, J. (2010).Mémoire de master 2. Conclusion Problématique Modèle FFSM Analyses politiques

  31. Conclusions Enseignement n°3: la taxe diminue le volume de produits bois transportés et relocalise la production Exemple du bois-énergie: Régions importatrices de bois-énergie Hausse de la production > 5% Hausse de la production < 5% Baisse de la production > -5% Baisse de la production < -5% Pas de variation de production Variations régionales de la production de bois-énergie en 2020 après mise en place d’une taxe par rapport à un scénario de référence sans taxe. Conclusion Problématique Modèle FFSM Analyses politiques

  32. Enseignement n°4: en situation de compétition avec les substituts non-bois, la production de la plupart des produits bois augmente Conclusion Problématique Modèle FFSM Analyses politiques

  33. Conclusions Ces résultats sont sensibles au choix de l’assiette de la taxe Une taxe ne portant que sur l’émission de gaz lors des processus de production et de transport entraîne une baisse de la production de bois-énergie et des sacs papier Conclusion Problématique Modèle FFSM Analyses politiques

  34. Programme 3: politiques de mobilisation du bois-énergie Caurlaet al. (2009). Fuelwood consumption, uncertainty over resources and public policies: which impacts on the French forest sector? Cahier du LEF 2009-03 Séquestration forêt Substitution filière programme 1 Filière énergie fossile Filière bois-énergie Filières matériaux non-bois (acier, ciment, etc.) Filière bois d’œuvre programme 2 Filière trituration programme 3 Filière forêt-bois Conclusion Problématique Modèle FFSM Analyses politiques

  35. Conclusions Questions posées Conclusion Problématique Modèle FFSM Analyses politiques • Objectif : +6 Mm3 de bois-énergie forestier en 2020 par rapport à 2006 • Quatre interrogations: • Quelles sont les conséquences sur la ressource forestière? • Sont-elles susceptibles d’entraîner une compétition avec la filière trituration? • Quelles sont les conséquences sur la balance commerciale de la filière? • Quels sont les coûts des mesures de mobilisation?

  36. Trois manières de modéliser les objectifs de mobilisation supplémentaire de bois-énergie dans FFSM Politique de mobilisation directe (exemple: plans d’approvisionnement de la CRE) Politique de mobilisation indirecte (exemples: fonds chaleur, plans bois-énergie ADEME) Subvention à la production de BIBE Amont de la filière Politique de demande fixe ou « fixed-demand » Subvention à la consommation de bois-énergie Aval de la filière Conclusion Problématique Modèle FFSM Analyses politiques

  37. Enseignement n°5: les trois politiques conduisent à des niveaux de tension sur la ressource différents • Incertitude sur la disponibilité supplémentaire • Incertitude sur le comportement des propriétaires forestiers • Deux modalités de disponibilité supplémentaire sont testées • Modalités intégrées à travers la restriction du volume initial de chaque domaine d’étude dans le module ressource Taux de variation du stock forestier national de BIBE entre 2019 et 2020 (en %) pour les trois politiques considérées et le scénario de référence (BAU) fd= demande fixeSubc= subvention consommateur Subp= subvention producteur Conclusion Problématique Modèle FFSM Analyses politiques

  38. Enseignement n°6: la subvention au producteur « dynamise » l’ensemble de la filière BIBE Prix des pâtes à papier en 2020 et variations par rapport au scénario sans politique (BAU) Conclusion Problématique Modèle FFSM Analyses politiques

  39. Enseignement n°7: la subvention au producteur réduit le déficit commercial et la subvention au consommateur le creuse Évolution des échanges des produits de la filière BIBE avec l’étranger en 2020. Variations par rapport au scénario de référence (BAU) Conclusion Problématique Modèle FFSM Analyses politiques

  40. Enseignement n°8: la politique « demande fixe » présente le coût budgétaire le plus faible mais conduit à un effet d’éviction sur la demande privée Coûts budgétaires et bénéfices pour les agents de la filière en 2020 (en M€) Conclusion Problématique Modèle FFSM Analyses politiques

  41. En définitive: quatre critères pour le choix d’instruments Conclusion Problématique Modèle FFSM Analyses politiques

  42. 4. Conclusion Définition et problématique Le modèle: historique et méthodologie Analyse des politiques climatiques Conclusions

  43. Et si politiques coexistantes? Interactions de la taxe carbone avec les autres politiques Substitution énergétique Séquestration volontaire en forêt Subvention consommateur + Demande fixe Spécialisation régionale? Ressource forestière + Subvention producteur - Filière bois BO BIBE Redondance? + + Compétition intra-filière bois? Taxe carbone Conclusion Problématique Modèle FFSM Analyses politiques

  44. Des interactions qui expriment la nécessité d’une politique forestière intégrative Conclusion Problématique Modèle FFSM Analyses politiques • Afin d’éviterlesredondances et les tensions sur la ressource ou dans la filière • Afin d’éviter les compétitions entre mesures qui procèdent toutes de la même ambition globale • Substitution énergétique versus séquestration en forêt (programme 1) • Afin de mettre en avant les complémentarités • Taxe carbone intersectorielle et séquestration volontaire en forêt? • Afin d’intégrer les autres enjeux forestiers: • e.g. multifonctionnalité • Afin d’inclure la filière forêt-bois au sein de la stratégie globale d’atténuation et pas seulement comme sa variable d’ajustement

  45. Merci de votre attention

  46. Annexes

  47. CO2 atmosphérique Photosynthèse Combustion (bois énergie) Oxydations Combustions, oxydations Combustion (énergies fossiles) Déforestation, changement d’usage des terres Respiration hétérotrophe Respiration autotrophe Biomasse végétale vivante Stockage produits bois Transferts filière Produits non-bois GPP Energie transformation NPP Energie et carbone constitutif CaCO3 (ciments) Litières et carbone organique du sol Combustibles fossiles NEP NBP NFSP NFEP Activités humaines

  48. Des options d’atténuation partiellement mobilisées à ce jour au niveau international Approches volontaires Kyoto et REDD + Kyoto EU-ETS Afforestation reforestation Déforestation évitée Substitution énergie et matériaux Produits bois Séquestration en forêt Séquestration en forêt Séquestration Mobilisation des options d’atténuation dans la filière forêt-bois par les instruments politiques actuels • Des projets de séquestration techniquement difficiles à mettre en œuvre: • Mesures de la séquestration • Choix du référentiel • Risques de fuites • Risque de non-permanence • Une négociation internationale défavorable à la séquestration en forêt: • Débats idéologiques • Retrait de l’Australie et des Etats-Unis en 2001, pression du Brésil • Mais discussion sur REDD+ Approches volontaires

  49. En France, la substitution énergétique largement mobilisée • Plusieurs mesures politiques (plans ADEME, appels d’offre CRE, Fonds chaleur, crédits d’impôt, « 1000 chaudières », etc) • Le Protocole de Kyoto n’incite pas à la séquestration en forêt en France métropolitaine: • Le volume de bois croît d’environ 40 Mm3/an (IFN, 2011) ≈ 40 MtCO2/an mais l’article 3.4 du Protocole de Kyoto ne le comptabilise qu’à hauteur de 3,2 MtCO2/an • Des mesures volontaires de séquestration encore anecdotiques

  50. FFSM au sein de la nébuleuse des modèles de secteur forestier Modèles récursifs Modèles d’optimisation intertemporelle Marchés parfaits (équilibre walrasien) Modèles d’offre globale Pas de prix d’équilibre Équilibre partiel Équilibre général Globaux Continentaux Régionaux Nationaux GTM GFPM EFI-GTM TAMM NAPAP PAPYRUS AETM ATM SF-GTM NTM II FFSM USFPM GTAP Binkley Alavalapati Lin Lönnstedt (Suède) Lönner (Suède) FSPM MESSU FIBRE TSM (90 & 96) FASOM ORM NorFor C A B D

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