Biodiesel und erneuerbarer Diesel: Auf die Politik kommt es an

Der Verbrauch von biomassebasiertem Dieselkraftstoff (BBD) ist in den letzten Jahren rasant gestiegen. Die beiden Haupttypen von Diesel auf Biomassebasis sind „FAME-Biodiesel“ und „erneuerbarer Diesel“. In der Vergangenheit war die Produktion von FAME-Biodiesel deutlich schneller als die Produktion von erneuerbarem Diesel. In den letzten Jahren begann sich dies jedoch aufgrund eines Booms beim Ausbau von Produktionskapazitäten für erneuerbaren Diesel zu ändern. Der Boom der erneuerbaren Dieselproduktion in den USA hat zahlreiche Fragen zu den Auswirkungen auf die Getreide- und Ölsaatenmärkte aufgeworfen. Wir haben letzte Woche eine Serie über den Boom bei erneuerbarem Diesel mit einem Artikel begonnen (farmdoc daily, 8. Februar 2023), in dem die Produktionsprozesse und Eigenschaften von FAME-Biodiesel und erneuerbarem Diesel verglichen wurden. In diesem Artikel untersuchen wir die Schlüsselrolle, die die Politik bei der Förderung der Produktion von Biodiesel und erneuerbarem Diesel spielt.

Um die Rolle der Politik zu analysieren, verwenden wir ein partielles ökonomisches Gleichgewichtsmodell des BBD-Marktes, das in der einen oder anderen Form in einer Reihe früherer Artikel zum Renewable Fuel Standard (RFS) und zur RIN-Preisgestaltung verwendet wurde (z. B. farmdoc täglich, 5. April 2017; 23. August 2017). Das in Abbildung 1 dargestellte Modell stellt das Angebot von BBD-Herstellern und die Nachfrage von Dieselmischern auf Großhandelsebene in einem wettbewerbsintensiven Markt dar. Es ist wichtig zu beachten, dass das Angebot die Summe der inländischen und importierten Produktion darstellt. Die Angebotskurve ist nach oben geneigt, um die steigenden Grenzkosten des MHD mit zunehmender Angebotsmenge widerzuspiegeln. Die Einzelhandelsnachfrage auf Verbraucherebene wird implizit durch einen einfachen prozentualen Aufschlag der Großhandelsnachfrage dargestellt (siehe Abbildung 1). Dies impliziert eine vollständige Weitergabe von Großhandelspreisänderungen an die Einzelhandelsebene.

Das Modell in Abbildung 1 geht außerdem davon aus, dass die BBD-Nachfrage auf dem Niveau der Preise für Diesel mit extrem niedrigem Schwefelgehalt (ULSD) vollkommen elastisch (horizontal) ist. Dies spiegelt die Annahme wider, dass BBD und Diesel perfekte Substitute sind (nach Berücksichtigung des niedrigeren Energiewerts von BBD) und dass BBD ein ausreichend kleiner Teil des Dieselmarktes ist, sodass Änderungen im BBD-Preis keinen Einfluss auf die Gesamtnachfrage nach Dieselkraftstoff haben. einschließlich etwaiger „Rebound“-Effekte (z. B. Lewis, 2016). Die Implikation ist, dass der BBD-Preis mit dem ULSD-Preis identisch sein muss, damit es eine positive BBD-Nachfrage gibt. Liegt der BBD-Preis über dem ULSD-Preis, wird kein BBD verlangt. Während es sich bei dem Modell offensichtlich um eine Vereinfachung der Faktoren handelt, die das individuelle Angebot und die Nachfrage von FAME-Biodiesel und erneuerbarem Diesel beeinflussen, hat es sich als nützliche Darstellung der grundlegenden Ökonomie des BBD-Marktes erwiesen.

Das bemerkenswerteste Merkmal des BBD-Marktes in Abbildung 1 ist, dass die Gleichgewichtsmarktmenge (Q*) von BBD Null ist. Mit anderen Worten: Es gibt keinen Schnittpunkt der Angebots- und Nachfragekurven im positiven Quadranten von Preis und Menge. Dieses ungewöhnliche Ergebnis spiegelt die Tatsache wider, dass die Produktionskosten von BBD fast immer wesentlich höher sind als die von ULSD. Dies wiederum führt dazu, dass der Preis von BBD den von ULSD in der Regel deutlich übersteigt. Es ist zu beachten, dass dies nicht bedeutet, dass es ohne politische Anreize niemals eine positive Gleichgewichtsmenge an BBD geben kann. Dies könnte beispielsweise der Fall sein, wenn die Dieselpreise sehr hoch und die Preise für BBD-Rohstoffe (z. B. Sojaöl) sehr niedrig sind. Das in Abbildung 1 dargestellte Gleichgewicht geht davon aus, dass dies nicht die Norm ist.

Historische Belege zu BBD- und Dieselpreisen sind in Abbildung 2 dargestellt. Sie zeigt wöchentliche Großhandelspreise für FAME-Biodiesel und energiebereinigte Preise für ULSD in Chicago vom 25. Januar 2007 bis zum 19. Januar 2023. Allerdings gibt es einige Male, in denen der Biodiesel und die ULSD-Preise nahe beieinander liegen, gibt es keine einzige Woche, in der der Biodieselpreis unter dem ULSD-Preis liegt. Der Preisunterschied beträgt normalerweise 1 bis 3 US-Dollar pro Gallone und ist in letzter Zeit auf bis zu 5 US-Dollar angestiegen. Im Durchschnitt liegt der Biodieselpreis in diesem Zeitraum um 2,12 US-Dollar pro Gallone über dem ULSD-Preis. Dieser Unterschied beträgt 110 Prozent des ULSD-Preises, sodass Biodiesel im Durchschnitt mehr als doppelt so teuer ist wie ULSD. Das Fazit ist, dass ohne politische Anreize wenig oder gar kein BBD produziert und verbraucht würde.

Aufgrund des grundlegenden Modellaufbaus können wir eine Vielzahl politischer Szenarien analysieren. Das erste Szenario, dargestellt in Abbildung 3, ist eine Steuergutschrift für Mixer. Die Auswirkung der Steuergutschrift besteht darin, dass die BBD-Nachfragekurve um den Betrag der Gutschrift nach oben verschoben wird, der in den USA in Wirklichkeit seit langem 1 US-Dollar pro Gallone beträgt (z. B. farmdoc daily, 5. April 2017). Der effektive Verkaufspreis für Biodieselproduzenten erhöht sich bei jeder Biodieselmenge um den Betrag der Gutschrift. Die Aufwärtsverschiebung der Nachfragekurve führt dazu, dass eine positive Menge an BBD produziert und verbraucht wird, da die Produzenten auf den höheren effektiven Verkaufspreis von BBD reagieren. Im neuen Gleichgewicht sind die gesamten Großhandelskosten von BBD die durch PBBD XQ* gegebene Fläche, die zwischen Mischern [PULSD XQ*] und Steuerzahlern [(PBBD – PULSD) XQ*] aufgeteilt wird. Die Kosten für den Steuerzahler werden durch das schattierte Rechteck in Abbildung 3 dargestellt. Die Kosten für Dieselverbraucher an der Zapfsäule sind die Mischkosten zuzüglich eines prozentualen Großhandels-Einzelhandels-Aufschlags.

Das zweite politische Szenario, das in Abbildung 4 dargestellt ist, ist ein Volumenmandat. Wie beim US Renewable Fuel Standard (RFS) wird davon ausgegangen, dass es sich bei der Vorgabe um ein Minimum handelt und höhere Mengen an BBD möglich sind, wenn die Marktbedingungen dies erfordern (z. B. farmdoc daily, 10. September 2019). Da die vorgeschriebene MHD-Menge (QM) die MHD-Menge übersteigt, die im Marktgleichgewicht produziert werden würde (Null), gilt das Mandat als „verbindlich“. Um Anreize für eine höhere Produktion zu schaffen, muss den BBD-Produzenten ein Preis gezahlt werden, der über dem ULSD-Preis liegt. Dies bedeutet, dass die Nachfrage nach BBD bei der vorgeschriebenen Menge effektiv vollkommen unelastisch wird. Die gesamte Nachfragekurve wird L-förmig, wobei der vertikale und vollkommen unelastische Teil dem Volumenmandat entspricht und der horizontale, vollkommen elastische Teil über dem Mandat dem ULSD-Preis entspricht. Im neuen Gleichgewicht entsprechen die gesamten Großhandelskosten von BBD der Fläche aus PBBD x QM, die zwischen Mischern [PULSD x QM] und Verbrauchern [(PBBD – PULSD) Die Verbraucherkosten werden durch das schattierte Rechteck in Abbildung 4 dargestellt. Die Kosten für Dieselverbraucher an der Zapfsäule sind die Gesamtgroßhandelskosten zuzüglich eines prozentualen Großhandels-Einzelhandelsaufschlags. In diesem politischen Szenario entstehen für den Steuerzahler keine Kosten.

Das dritte von uns betrachtete politische Szenario (siehe Abbildung 5) ist sowohl eine Steuergutschrift als auch ein Volumenmandat. Dieses Szenario spiegelt die Situation für den Großteil der letzten 15 Jahre wider, als in den USA sowohl das RFS-Mandat als auch die Steuergutschrift für Mixer in Höhe von 1 US-Dollar pro Gallone in Kraft waren. Das Mandat gilt als bindend, da es ein höheres Produktionsniveau erfordert als unter einem Steuergutschrift allein (QM>Q*). Die Wirkung der Steuergutschrift in diesem Szenario ist rein verteilend, da der BBD-Preis und die Mindestmenge von der Steuergutschrift nicht betroffen sind. Beachten Sie auch, dass die Nachfragekurve für BBD wie im vorherigen Szenario geknickt ist, mit der Ausnahme, dass der horizontale Teil um den Betrag der Steuergutschrift erhöht wird. Daher sind die Gesamtgroßhandelskosten von BBD die Fläche von PBBD x QM, die zwischen Mischern [PULSD x QM], Steuerzahlern [(P*BBD – PULSD) ) X QM]. Die Kosten für den Steuerzahler werden durch das blau schattierte Rechteck in Abbildung 5 dargestellt, und die Kosten für den Verbraucher werden durch das grau schattierte Rechteck dargestellt. In diesem politischen Szenario wirkt sich die Höhe der Steuergutschrift nur auf die Kostenaufteilung zwischen Steuerzahlern und Verbrauchern aus. Eine größere Steuergutschrift gleicht einen größeren Teil der den Verbrauchern entstehenden Kosten aus und umgekehrt.

Das vierte politische Szenario, das wir betrachten und in Abbildung 6 dargestellt ist, ist ein verbindliches Mengenmandat, eine Steuergutschrift für Mischer und eine CO2-Gutschrift. Die zusätzliche Gutschrift spiegelt die Anreize wider, die BBD-Herstellern durch den kalifornischen Low Carbon Fuel Standard (LCFS) zur Verfügung stehen, der fossile Transportkraftstoffe benachteiligt und CO2-ärmere erneuerbare Kraftstoffe wie BBD dazu anregt, die Ziele zur Reduzierung der CO2-Emissionen zu erreichen. Die Analyse ist im Großen und Ganzen dieselbe wie in Abbildung 5, wobei die Wirkung der Blender-Steuergutschrift und der CO2-Gutschrift vollständig distributiv ist. Die Gesamtgroßhandelskosten für BBD werden nun zwischen Mixern, Steuerzahlern (blaues Rechteck), Verbrauchern in Kalifornien (graues Rechteck) und Verbrauchern im Allgemeinen (rosa Rechteck) aufgeteilt.

Das fünfte Politikszenario, das wir betrachten und das in Abbildung 7 dargestellt ist, berücksichtigt erneut ein Mengenmandat, eine Steuergutschrift für Mischer und eine CO2-Gutschrift. Die Änderung in diesem Szenario besteht darin, dass davon ausgegangen wird, dass die Emissionsgutschrift groß genug ist, um das Volumenmandat aufzuheben. Da das Mengenmandat nicht mehr bindend ist, ähnelt die Analyse der in Abbildung 3, wobei nur die Steuergutschrift des Mischers berücksichtigt wird. Die Nuance besteht darin, dass die beiden Credits effektiv übereinander gestapelt sind. Die Wirkung des Blenders und der CO2-Gutschriften ist nicht länger rein distributiv, da die Summe der beiden Gutschriften einen Anreiz für die BBD-Produktion von Q** darstellt, die über das Mengenmandat von QM hinausgeht. Die Gesamtgroßhandelskosten von BBD sind die durch PBBD XQ** gegebene Fläche, die zwischen Mischern [PULSD XQ**], Steuerzahlern [(P*BBD – PULSD) Richtlinien [(PBBD – P*BBD) XQ**]. Die Kosten für den Steuerzahler werden durch das blau schattierte Rechteck in Abbildung 7 dargestellt, und die Kosten für den kalifornischen Verbraucher werden durch das grau schattierte Rechteck dargestellt.

Das sechste und letzte politische Szenario, das wir betrachten und das in Abbildung 8 dargestellt ist, ist ein verbindliches Mengenmandat und ein Einfuhrzoll (Zoll). Beispielsweise gewannen die USA 2017 einen Fall vor der International Trade Commission und verhängten erhebliche Einfuhrzölle auf argentinischen und indonesischen FAME-Biodiesel (farmdoc daily, 28. März 2018). In diesem Szenario wird zur Vereinfachung der Analyse davon ausgegangen, dass der Einfuhrzoll ein fester Betrag pro Gallone BBD ist. Der Effekt besteht darin, dass sich die BBD-Angebotskurve um den Betrag des Tarifs nach oben und links verschiebt. Da das Mengenmandat verbindlich ist, ändert sich dadurch nicht die Menge des MHD, sondern erhöht sich der Preis des MHD. Die Gesamtgroßhandelskosten für BBD werden nun zwischen Mixern und Verbrauchern aufgeteilt (blaue + graue Rechtecke).

Die Produktion von biomassebasiertem Diesel (BBD) in Form von erneuerbarem Diesel erlebt einen großen Boom. Was nicht genau verstanden wird, ist, dass der Boom ausschließlich politisch bedingt ist. Dies zeigt sich am deutlichsten daran, dass der Preis von BBD (dargestellt durch FAME-Biodiesel) etwa doppelt so hoch ist wie der von Erdöldiesel. Die Implikation ist, dass in den USA ohne wesentliche politische Anreize wenig oder gar kein BBD produziert und konsumiert würde. Eine weitere Implikation ist, dass der Boom bei erneuerbarem Diesel nicht verstanden werden kann, ohne die Politik zu verstehen, die den Boom vorantreibt. In diesem Artikel verwenden wir ein einfaches Modell des BBD-Marktes, um die Auswirkungen verschiedener politischer Szenarien zu veranschaulichen. Bei isolierter Betrachtung sind die Marktauswirkungen der betrachteten Richtlinien recht eindeutig. Die Analyse wird deutlich komplizierter, wenn mehrere Richtlinien gleichzeitig gelten. Insbesondere können die Auswirkungen einer bestimmten Richtlinie stark davon abhängen, welche anderen Richtlinien gleichzeitig gelten. In den USA sind derzeit alle vier der folgenden Richtlinien in Kraft und wirken zusammen, um den Preis und die Menge des MHD zu bestimmen: i) Steuergutschrift für Mixer; ii) RFS-Mandate; iii) Emissionsgutschriften in Kalifornien; und iv) Einfuhrzölle (Zölle). Die Wechselwirkungen zwischen diesen Maßnahmen können zu überraschenden und kaum verstandenen wirtschaftlichen Ergebnissen führen.

Im nächsten Artikel dieser Serie über den Boom bei erneuerbarem Diesel wird die Produktionskapazität für FAME-Biodiesel in den USA untersucht. FAME ist neben erneuerbarem Diesel die andere wichtige BBD-Art.

1 Die Ergebnisse und Schlussfolgerungen in dieser Veröffentlichung stammen von den Autoren und sollten nicht als offizielle Festlegung oder Politik des USDA oder der US-Regierung interpretiert werden. Diese Arbeit wurde teilweise vom Economic Research Service des US-Landwirtschaftsministeriums unterstützt.

Gerveni, M., T. Hubbs und S. Irwin. „Biodiesel und erneuerbarer Diesel: Was ist der Unterschied?“ farmdoc daily (13):22, Department of Agricultural and Consumer Economics, University of Illinois at Urbana-Champaign, 8. Februar 2023.

Irwin, S. „Eine Musteränderung für die Rentabilität der Biodieselproduktion im Jahr 2017?“ farmdoc daily (8):54, Department of Agricultural and Consumer Economics, University of Illinois at Urbana-Champaign, 28. März 2018.

Irwin, S. „Aufteilung rückwirkend wieder eingeführter Biodiesel-Steuergutschriften durch Blender und Hersteller: Zeit für eine Veränderung?“ farmdoc daily (7):62, Department of Agricultural and Consumer Economics, University of Illinois at Urbana-Champaign, 5. April 2017.

Irwin, S. und D. Gut. „Wie man über die Preise für Biodiesel-RINs unter verschiedenen Richtlinien nachdenkt.“ farmdoc daily (7):154, Department of Agricultural and Consumer Economics, University of Illinois at Urbana-Champaign, 23. August 2017.

Irwin, S. und D. Gut. „Biokraftstoffmärkte und -politik: 20. Jahrestag des farmdoc-Projekts.“ farmdoc daily (9):168, Department of Agricultural and Consumer Economics, University of Illinois at Urbana-Champaign, 10. September 2019.

Lewis, J. „Das RFS, der Rebound-Effekt und weitere 431 Millionen Tonnen CO2.“ Clean Air Task Force, 13. September 2016. https://www.catf.us/2016/09/the-rfs-the-rebound-effect-and-an-additional-431-million-tons-of-co2/

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