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Haushalt H:
1.4. Externe Effekte
U = U(x1, …xn; a1) oder
Thema: Umweltprobleme bei der Energienutzung? Bei der Nutzung der Energieressourcen gibt es viele unerwünschte Effekte! Förderung:
- großflächiger Landschaftsverbrauch
Konsumgüter
Braunkohle
U = U(x1 …; y)
- Grundwasserabsenkung - Bergschäden
Steinkohle
- Gesundheitsbeeinträchtigungen
Standardbeispiele: Bienen ⇒ Bestäubung
(Staublunge, Krebs) der Bergarbeiter - Gesundheitsschäden in der Nachbarschaft - Verseuchung der Nachbarschaft -M
Positiver externer Effekt: ∂z / ∂a1 > 0 (oder ∂z / ∂y > 0 oder ∂U / ∂a2 > 0 oder …)
Uran Öl (in Sibirien und anderswo
Produktion von öffentlich zugänglichem Wissen allgemein:
öffentliche Güter (kein Ausschluss möglich)
Negativer externer Effekt: ∂z / ∂a1 < 0 (oder …)
Transport:
Unfälle mit Umweltschäden/Gefahren
Verarbeitung/
CO2, SO2, NOx, CH4, …
Umwandlung/
Staub
Nutzung:
Radioaktivität
Beispiel: fast alle Begleiterscheinungen der Energienutzung!
positive externe Effekte: Nutzer tragen nicht die Kosten der Bereitstellung (verringerte Kosten)
negative externe Effekte: Betroffene leiden unter erhöhten Kosten ⇒ Beschreibung der Wirkungen als externe Effekte (Wirkung der Stromgrößen) ⇒ Beschreibung der Wirkung auf Bestände („Umwelt, Luft, Wasser, …) (Common-Pool-Problem, Tragik der Almende) Speziell: - Anreicherung der Lufthülle mit CO2. CH4, andere Treibhausgase - Versauerung (Überdüngung) der Böden (Waldschäden?) - Versauerung des Wassers - Bauschäden Exkurs: Externer Effekt in der Produktion durch Faktornutzung oder produziertes Gut. Unternehmen 1:
y = f(a1, a2, …)
Übt Effekt aus auf Unternehmen 2:
z = g(b1, b2, …; a1) oder z = g(b1, b2, …; y)
Übt Effekt aus auf
Folge:
nicht –pareto-optimale Allokation!
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Externe Effekte: einfache Analyse Güter: y, z,
Faktoren: a, b
Prod. 1:
y = f(a)
Prod. 2:
z = g(b, a),
maximierung
[Wirkung auf bi hängt von
∂z / ∂a < 0
Wie kommen wir zu einer Verringerung von a? Beispiel:
∂g (b, a 0 ) pb = ∂b pz
p df = a da py
Getrennte Gewinn-
⇓ ⇒
pa pz ∂g − py py ∂a
b
y= gefahrene Kilometer
b= Input in Waldwirtschaft
0
z = Holzproduktion
∂g (b, a1) ∂b
pa pz
diese
- weniger fahren - Autos mit geringen Benzinverbrauch/geringen Schadstoffausstoß fahren
2. Oder umgekehrt, d.h. Autobesitzer (haben kein Recht zu fahren) zahlen, damit sie fahren dürfen (gleiche Wirkung: Coase Theorem) 3. Staat greift ein
a 1
a
1. Waldbesitzer leisten Zahlungen an Autofahrer (die haben das Recht zu fahren), damit
∂g (b, a 0 ) ∂b
∂f ∂a
pa py
a = Benzin (SO2, NOx, Kohlenwasserstoffe, CO2), [besser a = Schadstoffausstoß = Input in Produktion!]
⇓
0
a
∂2y ab! Plausibel: < 0 ⇒ mehr b] ∂b∂a
Preise: py, pz, pa, pb
0
a
0
b
1
b
b
3a) Vorschriften über Katalysator/Benzinverbrauch ⇒ Ziel: a1 verringern. 3b) - (Pigou-) Steuer in Höhe von − pz ⋅
Gemeinsame Gewinnminimierung ⇒ neuer Preis von a = pa − pz
G = Gy + Gz = py f (a ) − pa a + pz g (b; a ) − pb b
∂G ∂g = pz − pb = 0 ∂b ∂b
p p ∂g ∂g ∂f 1 = = a − z pa − pz ∂a ∂a py py ∂a py
soziale GK ⇒ weniger a wird verwendet
∂g ⇒ Optimales a1 ∂a
3c) Subventionen für Nichtproduktion (z. B. Anschaffen von Katalysator)
∂G ∂g df = py ⋅ − pa + pz =0 ∂a ∂a da
⇒
∂g (Mineralölsteuer, insb. Benzinsteuer) ∂a
3d) Staat versteigert Verschmutzungsrechte in Höhe von a1; Preis am Markt: − pz [
∂f ist Nachfragefunktion für a in Abhängigkeit vom Reallohn des Faktors] ∂a
Risiken bei unvollständiger Information! 3d) a festsetzen
⇒
Preis?
3b) Preis setzen
⇒
a?
Welches Risiko ist eher tragbar?
∂g ∂a
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Informieren Sie sich im Internet über Emissionen durch Straßenverkehr und durch andere Quellen. Wie groß sind die Schäden? Informieren Sie sich im Internet über Gesundheitsschäden/Gesundheitskosten durch Luftverschmutzung. Welche Methoden werden benutzt, um die externen Effekte der Energienutzung zu begrenzen? Informieren Sie sich im Internet über - Vorschriften: z. B. Bundesimmissionsschutzgesetz - Steuern: Ökosteuer, Mineralölsteuer, ... - Subventionen: Windenergie, ...
Fig 1: Hazardous driving conditions due to smog
- Verschmutzungsrechte: CO2-Zertifikate The smoke-laden fog that shrouded the capital from Friday 5 December to Tuesday 9
Praxis der Internalisierung externer Effekte
December 1952 brought premature death to thousands and inconvenience to millions.
Ein Anlass wird gebraucht, möglichst eine Katastrophe!
An estimated 4,000 people died because of it, and cattle at Smithfield, were, the press
Beispiele:
- Tschernobyl
reported, asphyxiated. Road, rail and air transport were almost brought to a standstill
- Luftverschmutzung London im Dezember 1952
and a performance at the Sadler's Wells Theatre had to be suspended when fog in the
http://www.metoffice.gov.uk/education/secondary/students/smog.html
auditorium made conditions intolerable for the audience and performers.
Since Roman times, if not before, Britain has been known to people abroad as a
The death toll of about 4,000 was not disputed by the medical and other authorities, but
land of mists and fogs. Until recently, indeed, visitors to the capital could take
exactly how many people perished as a direct result of the fog will never be known.
home with them tins of 'London fog'! For hundreds of years, the mists and fogs of
Many who died already suffered from chronic respiratory or cardiovascular complaints.
Britain's major cities were all too often polluted and noxious, with London especially
Without the fog, they might not have died when they did. The total number of deaths in
badly affected. The fogs endangered health and also posed a threat to travellers who
Greater London in the week ending 6 December 1952 was 2,062, which was close to
lost their way and thus became an easy prey to robbers. Around 1807, the smoke-laden
normal for the time of year. The following week, the number was 4,703. The death rate
fog of the capital came to be known as a 'London particular', i.e. a London
peaked at 900 per day on the 8th and 9th and remained above average until just before
characteristic. Charles Dickens used the term in Bleak House (published in 1853) and
Christmas. Mortality from bronchitis and pneumonia increased more than sevenfold as a
provided graphic descriptions of London's fogs in this and other novels.
result of the fog.
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the capital. The investigation confirmed that smoke from the chimneys of London served to aggravate fog problems. As long ago as the 13th century, air pollution was recognised as a public-health problem in the cities and large towns of the British Isles, and the burning of coal was identified as the principal source. Four centuries later, in his Fumifugium, published in 1661, John Evelyn wrote of the 'Hellish and dismall cloud of sea-coale' that lay over London and recommended that all noisome trades be banished from the city. The authorities did not, however, take his advice. The burning of coal continued and the pall of soot over London grew worse. The industrial revolution brought factory chimneys that belched gases and huge numbers of particles into the atmosphere. Some of these particles caused lung and eye Fig 2: The London smog disaster of 1952. Death rate with concentrations of smoke
irritations. Others were poisonous. All were potentially condensation nuclei, the tiny
The fog of December 1952 was by no means the first to bring death and inconvenience
hygroscopic particles on which condensation forms. From the gases, corrosive acids
to the capital. On 27 December 1813 fog was so dense that the Prince Regent, having
were formed, notably sulphuric acid, which is produced when sulphur dioxide combines
set out for Hatfield House, was forced to turn back at Kentish Town. The fog persisted
with oxygen and water.
for almost a week and on one day was so thick that the mail coach from London to
As if it were not enough that they brought on agues, rheumatism and fevers and carried
Birmingham took seven hours to reach Uxbridge. Contemporary accounts tell of the fog
particles of soot from coal fires, the fogs of the British Isles now became even more
being so thick that the other side of the street could not be seen. They also tell of the
unpleasant, for the noxious emissions from factory chimneys gave them an acrid taste,
fog bearing a distinct smell of coal tar. After a similar fog during the week of 7–13
an unpleasant odour and a dirty yellow or brown colour. These fogs, so different from
December 1873, the death rate in the Administrative County of London increased to 40
the clean white fogs of country areas, came to be known as 'pea soupers', not only in
per cent above normal. Marked increases in death rate occurred, too, after the notable
London but also in other industrial areas of the British Isles. The particles in the
fogs of January 1880, February 1882, December 1891, December 1892 and November
atmosphere made buildings dirty and the acids attacked ironwork, stonework and
1948. The worst affected area of London was usually the East End, where the density of
fabrics.
factories and domestic dwellings was greater than almost anywhere else in the capital.
In early December 1952, the weather was cold, as it had been for some weeks. The
The area was also low-lying, which inhibited fog dispersal.
weather of November 1952 had been considerably colder than average, with heavy falls
At the beginning of January 1900, when he reported for duty as the newly appointed
of snow in southern England towards the end of the month. To keep warm, the people
Director of The Meteorological Office, Dr (later Sir) Napier Shaw received from the
of London were burning large quantities of coal in their grates. Smoke was pouring from
Bishop of London a 'letter of condolence', expressing sorrow that he (Shaw) should
the chimneys of their houses and becoming trapped beneath the inversion of an
have to work in 'this place of darkness' - a reference to the smoke-laden fogs of London
anticyclone that had developed over southern parts of the British Isles during the first
and the fogginess of that winter in particular. One of the projects initiated by Shaw soon
week of December. Trapped, too, beneath this inversion were particles and gases
after he became Director, was an inquiry into the occurrence and distribution of fog in
emitted from factory chimneys in the London area, along with pollution which the winds from the east had brought from industrial areas on the continent.
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pedestrians to find their way, even in familiar districts. In the Isle of Dogs, the visibility was at times nil. The fog there was so thick that people could not see their own feet! Even in the drier thoroughfares of central London, the fog was exceptionally thick. Not until 9 December did it clear. In central London, the visibility remained below 500 metres continuously for 114 hours and below 50 metres continuously for 48 hours. At Heathrow Airport, visibility remained below ten metres for almost 48 hours from the morning of 6 December. Huge quantities of impurities were released into the atmosphere during the period in question. On each day during the foggy period, the following amounts of pollutants were emitted: 1,000 tonnes of smoke particles, 2,000 tonnes of carbon dioxide, 140 tonnes of hydrochloric acid and 14 tonnes of fluorine compounds. In addition, and perhaps most dangerously, 370 tonnes of sulphur dioxide were converted into 800 tonnes of sulphuric acid. At London's County Hall, the concentration of smoke in the air increased from 0.49 milligrams per cubic metre on 4 December to 4.46 on the 7th and 8th. The infamous fog of December 1952 has come to be known as 'The Great Smog'; the Figure 3
term 'smog' being a portmanteau word meaning 'fog intensified by smoke'. The term
Early on 5 December in the London area, the sky was clear, winds were light and the air
was coined almost half a century earlier, by HA Des Voeux, who first used it in 1905 to
near the ground was moist. Accordingly, conditions were ideal for the formation of
describe the conditions of fuliginous (sooty) fog that occurred all too often over British
radiation fog. The sky was clear, so a net loss of long-wave radiation occurred and the
urban areas. It was popularised in 1911 when Des Voeux presented to the Manchester
ground cooled. The moist air in contact with the ground cooled to its dew-point
Conference of the Smoke Abatement League of Great Britain a report on the deaths
temperature and condensation occurred. Cool air drained katabatically into the Thames
that occurred in Glasgow and Edinburgh in the Autumn of 1909 as a consequence of
Valley. Beneath the inversion of the anticyclone, the very light wind stirred the saturated
smoke-laden fogs.
air upwards to form a layer of fog 100–200 metres deep. Along with the water droplets
Legislation followed the Great Smog of 1952 in the form of the City of London (Various
of the fog, the atmosphere beneath the inversion contained the smoke from
Powers) Act of 1954 and the Clean Air Acts of 1956 and 1968. These Acts banned
innumerable chimneys in the London area and farther afield. Elevated spots such as
emissions of black smoke and decreed that residents of urban areas and operators of
Hampstead Heath were above the fog and grime. From there, the hills of Surrey and
factories must convert to smokeless fuels. As these residents and operators were
Kent could be seen.
necessarily given time to convert, however, fogs continued to be smoky for some time
During the day on 5 December, the fog was not especially dense and generally
after the Act of 1956 was passed. In 1962, for example, 750 Londoners died as a result
possessed a dry, smoky character. When nightfall came, however, the fog thickened.
of a fog, but nothing on the scale of the 1952 Great Smog has ever occurred again.
Visibility dropped to a few metres. The following day, the sun was too low in the sky to
Pea-soupers have become a thing of the past, thanks partly to pollution legislation but
make much of an impression on the fog. That night and on the Sunday and Monday
also to slum clearance, urban renewal and the widespread use of central heating in the
nights, the fog again thickened. In many parts of London, it was impossible at night for
houses and offices of British towns and cities. As recently as the early 1960s, winter
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sunshine totals were thirty per cent lower in the smokier districts of London than in the rural areas around the capital. Today, there is little difference. We should not, however, be complacent. The air now contains other types of pollutants, many of them from vehicle exhausts. Among these pollutants are carbon monoxide, nitrogen dioxide, ozone, benzines and aldehydes. They are less visible than the pollutants of yesteryear, but are equally toxic, causing eye irritation, asthma and bronchial complaints. To some extent, we have simply replaced one form of air pollution with another. We may question whether or not the major cities of the British Isles are any less polluted now than they have been for hundreds of years.
Können wir die Schäden schätzen? - Kosten-/Nutzenanalysen - Zahlungsbereitschaften - Happiness Studien UPI-Bericht 43 http://www.upi-institut.de/upi43.htm Externe Gesundheitskosten des Verkehrs in der Bundesrepublik Deutschland Zusammenfassung Der Kraftfahrzeugverkehr ist heute in der Bundesrepublik Deutschland die wichtigste Ursache der Luftverschmutzung, des Lärms und des Flächenverbrauchs. Obwohl seit Jahrzehnten durch zahlreiche epidemiologische Untersuchungen bekannt ist, dass durch Luftschadstoffe aus dem Kraftfahrzeugverkehr eine Vielzahl von Krankheiten in der Bevölkerung entsteht, existierte bisher keine detaillierte Berechnung der dadurch entstehenden volkswirtschaftlichen Kosten für die Bundesrepublik Deutschland.
Im Gegensatz zur Bundesrepublik wurde im Jahr 1996 im Auftrag der Schweizer Bundesregierung ein breit angelegtes Projekt zur Berechnung der externen Kosten des Verkehrs abgeschlossen. Darin wurden zum ersten Mal umfassend Schäden an der menschlichen Gesundheit und volkswirtschaftliche Kosten durch die Emissionen des Verkehrs berechnet. Da dieses Projekt des Dienstes für Gesamtverkehrsfragen des Eidgenössischen
Verkehrs-
und
Energiewirtschaft-Departements
das
Problem
grundlegend und methodisch einwandfrei bearbeitet hat, beauftragte GREENPEACE Deutschland das UPI - Umwelt- und Prognose-Institut Heidelberg mit der Übertragung der Schweizer Studie auf die Bundesrepublik Deutschland. Grundlage der Übertragung war die an insgesamt 464 Mess-Stellen im Jahr 1995 gemessene Luftbelastung der Bevölkerung, die dem UPI-Institut dankenswerterweise durch das Umweltbundesamt auf Datenträger zur Verfügung gestellt wurde. Als Hauptquelle gesundheitlicher Schäden durch den Kfz-Verkehr stellte sich die Emission lungengängigen Feinstaubs heraus.
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Tabelle 1 und Tabelle 2 zeigen zusammengefasst die in dieser Studie zum ersten Mal
Tabelle 1: Gesundheitsschäden durch Emissionen aus dem Verkehr in der
berechneten verkehrsbedingten Gesundheitsschäden und die dadurch entstehenden
Bundesrepublik Deutschland im Jahr 1995.
volkswirtschaftlichen Kosten. Indikator
Mittelwert Minimum Maximum Einheit
Gesamtsterblichkeit
25 569
19 154
32 584
Todesfälle/Jahr
Die Berechnung ergibt, dass in der Bundesrepublik Deutschland u.a. über 25 000 Menschen pro Jahr durch die Emissionen des Verkehrs getötet werden. Das sind über doppelt so viele, wie durch Verkehrsunfälle umkommen.
Chronische Bronchitis (Erw.) Invaliditätsfalle d. Chron. Bronchitis
218 226
115
125 121
305 935
66
161
30 774
160 216
251
070 490 259
Krankheitsfälle/Jahr
Invaliditätsfälle/Jahr
Bronchitis (Kinder)
313 145
167 628
1 440 768
1 083 246 1 831 963 Krankheitsfälle/Jahr
597
390
Hospitalisation (Atemwege) Hospitalisation (Atemwege) Hospitalisation (kardiovaskulär) Hospitalisation (kardiovaskulär) Arbeitsunfähigkeit Asthmatiker- Tage mit Attacken - Tage mit Bronchodilatatoren
Mittelwert Minimum
Maximum
Produktionsausfälle
Vorzeitige Todesfälle
17 350
12 997
22 110
128
74
180
5
3
7
3 617
3 338
3 930
6 932
5 193
8 834
16
9
23
Hospitalisationen
9
6
11
Spitalpflegetage
16
10
21
24
13
38
147
85
207
18
11
26
7
2
12
Invaliditätsfälle infolge
92 408 424
(Kinder)
Indikator
Tage/Jahr
Husten/Auswurf (Erw.)
Wiederholt Husten
Kategorie
chron. Bronchitis Spitalpflegetage
Krankheitsfälle/Jahr
Tage mit Arbeitsunfähigkeit Immaterielle Kosten 813
Hospitalisationen/Jahr
Vorzeitige Todesfälle Invaliditätsfälle infolge chronischer Bronchitis
9 273
6 053
12 624
Pflegetage/Jahr
587
392
718
Hospitalisationen/Jahr
8 162
5 439
9 978
Pflegetage/Jahr
22 726
26 754
295
940
Stationäre
24 620 503
14 122 715 8 241 076
15 064 228
20 300 159
11 923
18 211
753
802
Behandlungskosten Ambulante
Fälle mit akuter
Behandlungskosten
Bronchitis Fälle mit chronischer
Tage /Jahr
Bronchitis Tage mit
Tage/Jahr
Asthmaattacken Tage mit
Tage/Jahr
Atemwegserkrankungen
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Administrativkosten von Zusätzliche med.
Maßnahmen: Vorschriften
Versicherungen
Behandlungen Geringere Rentenleistungen
3
2
3
-144
-108
-184
28 129
21 636
35 218
Problem:
- große Anzahl (unübersichtlich) - Zuständigkeit
Vorschriften: 2000 Summe
Bundesimmissionsschutzg.
Insgesamt hat der Umweltsachverständigenrat 154 Grenzwertlisten gezählt, die bislang erstellt wurden –
Tabelle 2: Gesundheitskosten durch verkehrsbedingte Luftverschmutzung in der
ein Wust, der kaum noch zu überschauen ist:
Bundesrepublik Deutschland 1995, Werte in Millionen DM/Jahr.
Die Werte dieser Listen finden sich in über 800 Umweltgesetzten, 2.770 Umweltverordnungen und
Insgesamt ergeben sich Kosten in Höhe von 28,13 Milliarden DM pro Jahr durch
4.690 Verwaltungsvorschriften wieder.
konventionelle Schadstoffe aus dem Verkehr. Dies ist eine absolute Untergrenze der volkswirtschaftlichen Kosten durch Gesundheitsschäden des Verkehrs, da in der
Problem oft: Wie kommen wir zu den Grenzwerten?
Schweizer Studie wichtige Kostenarten wie Krebserkrankungen, Gesundheitsschäden
Wissenschaft?
durch Sommersmog u.a. nicht quantifiziert wurden. Die durch den Verkehr verursachten Gesundheitskosten von mindestens 28 Milliarden
Bundesimmissionsschutzgesetz → Luftreinhaltung nach „Stand der Technik“
DM pro Jahr sind in den heutigen Preisen des Verkehrs nicht enthalten. Sie werden durch das Gesundheitswesen, die allgemeine Volkswirtschaft und von den durch
Konkretisierung durch
Gesundheitsschäden betroffenen Menschen getragen. Sie entsprechen umgerechnet
-
Großfeuerungsanlagenverordnung
durchschnittlich 350 DM pro Einwohner und Jahr.
-
Kleinfeuerungsanlagenverordnung
-
TA Luft
UPI-Bericht 43 "Externe Gesundheitskosten des Verkehrs in der Bundesrepublik
-
Verordnung über den Schwefelgehalt von Diesel und Heizlöl
Deutschland": 48 Seiten, 6 Grafiken, 42 Tabellen, Juni 1997, 3. Auflage Januar 2001
-
M
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(Quelle: iwd, 13.04.06, Nr. 15, Seite 8)
Maßnahmen Steuern - Mineralölsteuer, Gassteuer - Ökosteuer - weitere Steuern http://www.oeko-steuer.de/pages/fakt_oekosteuer.phtml Maßnahmen: Subventionen http://de.wikipedia.org/wiki/Erneuerbare-Energien-Gesetz Erneuerbare-Energien-Gesetz (2000) Maßnahmen Zertifikatehandel/Kyoto-Protokoll → Verpflichtungen zur Reduktion http://de.wikipedia.org/wiki/Kyoto-Protokoll
