Assessing the effects of a revised EU ETS and CBAM on global steel decarbonization
(2024) FMIM01 20241Environmental and Energy Systems Studies
- Abstract
- The emission reductions of the European steel industry which account for 5 of CO2 emissions within the European Union (EU), have thus far been limited in part due to the free allocation under the Emissions Trading System (ETS). Legislation has been introduced, aimed at increasing the effectiveness of the ETS by phasing out the free allocation while simultaneously protecting the European steel industry against carbon leakage through a Carbon Border Adjustment Mechanism (CBAM). It is however relatively unexplored whether these implementations are likely to be successful in achieving their objectives. This thesis assesses the impact on the global steel industry, with a cost optimization model which solves for optimum investments and trade... (More)
- The emission reductions of the European steel industry which account for 5 of CO2 emissions within the European Union (EU), have thus far been limited in part due to the free allocation under the Emissions Trading System (ETS). Legislation has been introduced, aimed at increasing the effectiveness of the ETS by phasing out the free allocation while simultaneously protecting the European steel industry against carbon leakage through a Carbon Border Adjustment Mechanism (CBAM). It is however relatively unexplored whether these implementations are likely to be successful in achieving their objectives. This thesis assesses the impact on the global steel industry, with a cost optimization model which solves for optimum investments and trade flows across the value chain based on cost-competitiveness over the time period 2022-2035. Scenario modeling showed that although the CBAM was found effective against carbon leakage from BF-BOF steel import to the EU, secondary steel production is disadvantaged unless scope 2 emissions were included in the CBAM coverage. Although the addition of DRI in the hot metal benchmark enabled market competitiveness for the H2-DRI-EAF technology and BF-BOF steel production was non-competitive without free allocation, the results showed significant low-emission steel import and exposure towards trade retaliation unless sufficient secondary and H2-DRI-EAF capacity is constructed within the EU. Turkey and the U.S. were found most competitive for secondary steel export, but face competition from global H2-DRI-EAF investments where the renewables pull effect was the most significant factor and consequently yielded India and Brazil as competitive H2-DRI-EAF steel exporters to the European market. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Till följd av höga växthusgasutsläpp har klimatförändringarnas konsekvenser fastställts av FNs klimatpanel IPCC som ett omfattande hot mot både människans och planetens välbefinnande. För att Parisavtalets mål om att begränsa den globala uppvärmningen till 1,5 grader celcius ska uppnås, krävs snabba och resoluta utsläppsminskningar utan motstycke. Basindustrin, däribland stålindustrin som står för 8 av de globala växthusgasutsläppen, har däremot hamnat på efterkälken. Höga investeringskostnader för ny fossilfri produktionsteknik och politiska svårigheter hänförlig till industrins ekonomiska värde i kombination med strukturella motståndskrafter, är väletablerade barriärer för en klimatneutral stålindustri.
Klimatstrategier har ofta... (More) - Till följd av höga växthusgasutsläpp har klimatförändringarnas konsekvenser fastställts av FNs klimatpanel IPCC som ett omfattande hot mot både människans och planetens välbefinnande. För att Parisavtalets mål om att begränsa den globala uppvärmningen till 1,5 grader celcius ska uppnås, krävs snabba och resoluta utsläppsminskningar utan motstycke. Basindustrin, däribland stålindustrin som står för 8 av de globala växthusgasutsläppen, har däremot hamnat på efterkälken. Höga investeringskostnader för ny fossilfri produktionsteknik och politiska svårigheter hänförlig till industrins ekonomiska värde i kombination med strukturella motståndskrafter, är väletablerade barriärer för en klimatneutral stålindustri.
Klimatstrategier har ofta kretsat kring ekonomiska styrmedel som hittills enbart har haft en begränsad effekt på grund av just dessa barriärer och motståndskrafter. Exemplet finns med EUs utsläppshandelssystem (ETS) som syftar till att koldioxidpriset på utsläppen ska göra de dyrare produktionsteknikerna som genererar mindre utsläpp konkurrenskraftiga på marknaden, i detta fall vätgasproducerat grönt stål. Principen är god, men styrmedlet har hittills varit ineffektivt då mängden utsläppsrätter aktörerna har krävts köpa har varit begränsad av en så kallad fri tilldelning. Det vill säga, stålindustrin har fått sina utsläpprätter gratis och därmed inte behövt reducera sina utsläpp. En av anledningarna till att den fria tilldelningen har funnits, är att stål, som är en globalt handlad vara, är exponerad för internationell konkurrens och är därmed priskänslig. Konsekvensen av ett för högt utsläppspris riskerar en produktionsförlust inom EU vilket hade orsakat dubbel skada, dels genom det förlorade ekonomiska värdet och dels genom ökade utsläpp då andra länders stålproduktion genererar högre utsläpp.
De för klimatmålen nödvändiga utsläppsminskningarna och stålindustrins ekonomiska värde har dock nått en brytpunkt för förändring. EU-kommissionen som är bunden till EUs klimatlag, har implementerat ändringar i utsläppshandelssystemet som verkar med dubbel hävstång: genom en utfasning av den fria tilldelningen till utsläppstung stålproduktion, och genom införandet av fri tilldelning för grönt stål. För att skydda marknaden och omställningen mot den globala konkurrensen, planeras parallellt med den fria tilldelningens gradvisa utfasning, en infasning av en importavgift (CBAM) som är baserad på utsläpp från stålproduktion i länder utanför EU.
I vilken utsträckning de ovan nämnda styrmedlen skapar marknadsvillkor inom EU som är gynnsamma för stålindustrins omställning och dessutom skyddar EUs inre marknad från utsläppstung import, har i detta examensarbetet undersökts med hjälp av en kostnadsoptimeringsmodell. Baserat på landsspecifika tillgångar, resurser och relevanta omständigheter, kunde optimal placering av framtidens globala stålindustri och produktionsteknik samt handelsflöden beräknas, och slutsatser om EUs inre marknad, konkurrenskraftighet och styrmedlens påverkan dras.
Sammanfattningsvis visar resultaten att grönt stål blir konkurrenskraftigt på EUs inre marknad år 2026 och framåt, samt att den utsläppstunga stålproduktionen inte är konkurrenskraftig utöver den mängd som ges fri tilldelning. Det presenterar en ny utmaning i sig, nämligen att EU blir beroende av stora volymer import om tillräcklig produktionskapacitet för det gröna stålet inte kan upprättas tillräckligt snabbt. Då importtariffen visades vara effektiv i att skydda EUs inre marknad från utsläppstung import, är länders möjligheter för export till EU begränsade. Turkiet och USA pekas ut som sannolika länder för export till EU av återvunnet stål, medans Indien och Brasilien som länder med goda möjligheter för export av grönt stål till EU. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9148866
- author
- Johnson, Constantin LU
- supervisor
- organization
- course
- FMIM01 20241
- year
- 2024
- type
- H3 - Professional qualifications (4 Years - )
- subject
- keywords
- Steel, ETS, CBAM, trade, renewables pull, industrial relocation, green steel, hydrogen, optimization
- report number
- ISRN LUTFD2/TFEM—24/5206--SE + (1-49)
- ISSN
- 1102-3651
- language
- English
- id
- 9148866
- date added to LUP
- 2024-02-21 15:21:04
- date last changed
- 2025-12-03 08:30:35
@misc{9148866,
abstract = {{The emission reductions of the European steel industry which account for 5 of CO2 emissions within the European Union (EU), have thus far been limited in part due to the free allocation under the Emissions Trading System (ETS). Legislation has been introduced, aimed at increasing the effectiveness of the ETS by phasing out the free allocation while simultaneously protecting the European steel industry against carbon leakage through a Carbon Border Adjustment Mechanism (CBAM). It is however relatively unexplored whether these implementations are likely to be successful in achieving their objectives. This thesis assesses the impact on the global steel industry, with a cost optimization model which solves for optimum investments and trade flows across the value chain based on cost-competitiveness over the time period 2022-2035. Scenario modeling showed that although the CBAM was found effective against carbon leakage from BF-BOF steel import to the EU, secondary steel production is disadvantaged unless scope 2 emissions were included in the CBAM coverage. Although the addition of DRI in the hot metal benchmark enabled market competitiveness for the H2-DRI-EAF technology and BF-BOF steel production was non-competitive without free allocation, the results showed significant low-emission steel import and exposure towards trade retaliation unless sufficient secondary and H2-DRI-EAF capacity is constructed within the EU. Turkey and the U.S. were found most competitive for secondary steel export, but face competition from global H2-DRI-EAF investments where the renewables pull effect was the most significant factor and consequently yielded India and Brazil as competitive H2-DRI-EAF steel exporters to the European market.}},
author = {{Johnson, Constantin}},
issn = {{1102-3651}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Assessing the effects of a revised EU ETS and CBAM on global steel decarbonization}},
year = {{2024}},
}