Industrial energy efficiency improvement – the role of policy and evaluation

Abstract

At EU and to a varying degree at Member State (MS) level, industrial energy efficiency improvement (EEI) is considered an attractive means for reaching political objectives of different dimensions, not least environmental. For energy-intensive manufacturing industry in particular, EEI can lead to cost reductions, improved profitability and competitiveness. However, research and other analyses show that far from all privately profitable EEI actions are implemented, and for this reason a number of policies, programmes and instruments, have been launched to stimulate industrial EEI. For political objectives and measures to be credible, it is essential that the policy process is informed by close evaluations of progress, impact and other outcomes. Evaluation results can also contribute to the improvement of programmes in operation.

This thesis contributes with evaluations and assessments of existing programmes and instruments that, besides other objectives, targets industrial EEI and GHG emissions reduction in energy-intensive manufacturing industry in Sweden and partly elsewhere. The research combines a theory-based evaluation approach with impact evaluations and other forms of analysis to find out if and to what extent that desired results in terms of energy savings and GHG emissions reductions are achieved. Outcomes in terms of corporate responses to policies are also addressed in order to identify underlying factors for changes to occur. The results show that the Swedish programme for improving energy efficiency in energy-intensive industries (PFE) has resulted in large and cost-effective electricity savings. As a main programme instrument the implementation and certification of industrial Energy Management Systems (EnMS) has led to organizational changes among interviewed firms in the Swedish pulp and paper industry (PPI). Through its combination of instruments PFE has caused attention-raising effects and norm changes towards a higher priority for EEI. A top-down decomposition analysis of energy trends in the Swedish PPI shows that especially electricity efficiency improvement has increased in the post-2000 period. This result corresponds well with bottom-up reported electricity savings in PFE and confirms the success of the programme.

Also CO2 emissions have been reduced in Swedish PPI. An interview-based study on the influence of the EU emissions trading system (EU ETS) on corporate climate strategies shows that the economic value of CO2 emissions is accounted for, but that the carbon price tag represents a minor factor among many that underpin industrial investment decisions. In the third period of EU ETS, the amount of free allocation to manufacturing industry is generally reduced compared to previous periods. However, the outcomes of the new allocation rules are dispersed in some industrial sub-sectors. For instance, the Swedish PPI will receive free allocation well above the actual emission level. To further stimulate industrial decarbonisation, the ongoing discussion on structural reforms of EU ETS is welcomed. To further stimulate industrial EEI the continuation of complementary industrial policies is recommended.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Industrin i Sverige och i många andra länder står för en stor del av samhällets energianvändning och energi utgör en nödvändig insats i industrins processer och förädling av produkter. Industriell tillverkning sysselsätter dessutom många arbetstagare både direkt och indirekt i utbytet med övriga delar av samhället och ekonomin. Samtidigt medför energianvändning och relaterade aktiviteter – utvinning av bränslen, mark och resursanvändning, infrastruktur för distribution och omvandling, förbränning, hantering av avfall och restprodukter – flera negativa effekter på människors hälsa och livsmiljö, ekonomiska tillgångar och naturens ekosystem.

Energieffektivisering i industrin, det vill säga en minskad energianvändning per producerad enhet eller värdeskapande process, betraktas av många bedömare som en effektiv och kostnadsmässigt fördelaktig strategi för att hantera energianvändningens många baksidor. Samtidigt finns det starka ekonomiska drivkrafter för ökad energieffektivisering. Särskilt energiintensiva företag, för vilka energianvändning utgör en hög kostnadsandel, kan uppnå stora kostnadsbesparingar. Exempelvis genom investeringar i energieffektiv utrustning, ett förbättrat underhållsarbete, skärpta rutiner för driftsövervakning och optimering. Den politiska sfären har i ökad utsträckning uppmärksammat energieffektivisering som ett medel för att engagera industrin att bidra till samhälleliga målsättningar om ett förändrat energisystem. En politik som syftar till att förstärka industrins drivkrafter för energieffektivisering kan också sammanfalla med mål om att skapa goda förutsättningar för en konkurrensutsatt och exportorienterad industri.

I den här avhandlingen utvärderar och analyserar jag ett antal aktuella styrmedel som bland annat syftar till att stimulera ökad energieffektivisering och minskade koldioxidutsläpp i energiintensiv industri. Dessa är: det svenska programmet för energieffektivisering i energiintensiv industri (PFE), stimulans för införande och certifiering av energiledningssystem och EU:s system för handel med utsläppsrätter. I flera av mina studier har massa- och pappersindustrin, den i särklass största energianvändaren i svensk industri, fått spegla den energiintensiva industrins respons och anpassning till nämnda styrmedel.

Genom PFE som påbörjades 2005 erbjuds ett hundratal företag en nedsättning av EU:s minimiskatt för industriell elanvändning. I gengäld åtar de sig att kartlägga, identifiera, genomföra och rapportera kostnadseffektiva elbesparande åtgärder. Ett tydligt fokus i PFE är att främja energieffektivisering via organisatoriska förändringar såsom energiledningssystem samt rutiner för upphandling och projektering. Tidigare forskning har betonat vikten av informationshöjande insatser och företagsinterna normförändringar för att övervinna barriärer som hindrar att kostnadseffektiva energieffektiviseringsåtgärder genomförs. Mina resultat visar att PFE har åstadkommit detta. Under den första programperioden rapporterades kostnadseffektiva besparingsåtgärder motsvarande 1.5 TWh eller fem procent av deltagande företags årliga elanvändning. Enligt min utvärdering uppskattas 50–70 procent av dessa elbesparingar ha uppstått som en följd av PFE medan övriga åtgärder kan ha genomförts även utan programmet. Framgången med PFE motiverar utvidgade insatser för ökad energieffektivisering och en kontinuitet i samverkan mellan Energimyndigheten och tillverkningsindustrin. I en studie av långsiktiga trender med avseende på energianvändning och energieffektivisering i svensk massa- och pappersindustri visar jag att de senaste årens energieffektiviseringspolitik har bidragit till att skapa förändringar i önskvärd riktning.

Införande och certifiering av energiledningssystem är ett grundläggande krav i PFE. Genom intervjustudier i massa- och pappersindustrin utvärderades energiledning och de förändringar som detta har medfört med avseende på aspekter som roller och ansvarsfördelning, målformulering och uppföljning, kommunikation och utbildning. Dessutom studerade jag överväganden för en statlig stimulering av energiledningssystem i industrin, exempelvis rimlighet i krav och incitamentsstrukturer, betydelsen av en utvärderingsplan och extern revision samt förekomsten av målkonflikter. Resultaten visar att samtliga anläggningar har tillsatt en koordinator, med ansvar för att organisera regelbundna möten och skapa kontaktytor mellan avdelningar och personalkategorier. I regel har ungefär fem procent av personalstyrkan direkt involverats i energiledningsarbetet, särskilt processingenjörer och operatörer med stort inflytande över betydande energiaspekter. Övrig personal har i olika utsträckning informerats om målformuleringar, rutiner och ansvarfördelning. I samtliga fall har detta skett via interna kommunikationskanaler och i ett fåtal fall genom särskilda utbildningsinsatser. Rutiner för uppföljning av energianvändning i relation till uppsatta mål utgör ett viktigt verktyg som har förfinats genom energiledningsarbetet. I vissa fall finns en förbättringspotential med avseende på teknisk infrastruktur och intern kostnadsfördelning baserat på energimätning.

EU:s utsläppshandelsystem framställs ofta som det främsta medlet för att reducera den energiintensiva industrins koldioxidutsläpp. Det innebär, förenklat, att fri tilldelning av prissatta utsläppsrätter sätter ett tak för deltagande företags utsläpp. De företag som minskar sina utsläpp kan sälja sitt överskott av utsläppsrätter medan företag som ökar sina utsläpp över tilldelad nivå måste köpa motsvarade mängd utsläppsrätter. Genom en succesivt minskad tilldelningen ska de totala utsläppen reduceras på ett förutsägbart sätt och åtgärder ske där de anses vara kostnadseffektiva. I en intervjubaserad studie frågade vi oss hur utsläppshandeln har påverkat massa- och pappersindustrin, representerad av två företag med verksamhet globalt. Resultaten visar att företagen redan innan utsläpphandeln infördes hade etablerat mål och rutiner för att begränsa sina koldioxidutsläpp men att dessa strategier har skärpts över tiden. Utsläppshandels främsta inverkan har varit genom höjda elpriser, vilket har förstärkt intresset för energieffektivisering och intern elproduktion. Priset på koldioxidutsläpp utgör en av många faktorer som påverkar företagens investeringsbeslut, men det har hittills haft ett begränsat inflytande på genomförda utsläppsminskningar. Av flera skäl har utsläppshandelsystemet misslyckats med att begränsa tilldelningen till rimliga nivåer varpå utbudet på utsläppsrätter har överdrivits och priset tryckts ned. I flera omgångar har EU försökt att korrigera dessa tillkortakommanden. I en annan studie analyserade vi de förändrade reglerna för tilldelning inför utsläppshandelns tredje period. I den homogena cementindustrin ges en generell sänkning av tilldelningsnivåerna medan utfallet blir mycket olikartat i massa- och pappersindustrin. Utsläppshandeln som en del av EU:s klimatpolitik får även i framtiden svårt att leva upp till de förväntningar och tilltro som den tillskrivs. Det motiverar en fortsatt utveckling av kompletterande styrmedel som på olika sätt stimulerar industrins inneboende drivkrafter för energieffektivisering och minskade koldioxidutsläpp.

• author: Stenqvist, Christian
• supervisor: Lars J Nilsson; Gunnar Modig
• opponent: Professor Patel, Martin K, Institute for Environmental Sciences, University of Geneva, Switzerland
• organization: Environmental and Energy Systems Studies; Environmental and Energy Systems Studies-lup-obsolete (research group)
• publishing date: 2013
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Energy Systems
• keywords: Cement., Pulp and paper, Decarbonisation, EU ETS, Energy management, Voluntary Agreement, Evaluation, Policy, Industrial energy efficiency
• pages: 228 pages
• defense location: Lecture hall K:B, Kemicentrum, Getingevägen 60, Lund University Faculty of Engineering
• defense date: 2014-01-24 09:15:00
• ISBN: 978-91-7473-824-7
• language: English
• LU publication?: yes
• id: 829d288b-a648-4862-86bf-58c6bef1b699 (old id 4220512)
• date added to LUP: 2016-04-04 13:09:02
• date last changed: 2018-11-21 21:12:26