Ανάπτυξη βιώσιμου παραγωγικού και οικονομικού μοντέλου μετάβασης στη μετα-άνθρακα εποχή: δυναμικά συστήματα και οικονομετρικές εφαρμογές

Abstract

The dissertation deals with the decarbonization of the energy system in Greece and the study of the parameters that accompany it. Focus is given on the region of Western Macedonia (WM), which, together with the Megalopolis of the Peloponnese Region, are the main areas affected by the economic and social pressure created by the effects of decarbonizing their production models. The goals of the dissertation are: a) a detailed study and analysis of the phenomena that take place in WM during decarbonization, b) the creation of a theoretical framework of transition that could be used as a future guide for other areas and c) the formulation of a numerical simulation model of transition that captures the dynamics of the system, in order to aid experts in estimating the effects energy transition and help in optimal policy shape and planning. Initially, the institutional and theoretical framework that governs lignitization was examined and then areas with similar characteristics were studied to draw useful conclusions and good practices. Then the analysis of the current situation for Greece and for the Region of Western Macedonia was carried out, through the study of the Sustainable Development Goals, an econometric model and through the S.W.O.T. analysis. This was followed by the creation of a functional supporting framework and at the last stage a dynamic simulation model was created. According to the applied SWOT analysis, the strong points of WM are its position as the energy center of the country, the developed energy distribution and infrastructure network, its industry tradition, the experienced manpower, its crucial position on the national map as an international hub, a well-developed university institution system and the wealth of touristic resources such as gastronomy and nature. On the other hand, weak points include the dependence on lignite, the constantly high unemployment rates, the lack of foreign investments, the low levels of research and innovation, and the absence of a rail transportation network along with suitable sites for industrial applications. The opportunities for growth in WM are closely related to the production model change, the improvement of life quality, and the availability of funding tools to support such changes. Finally, the main risks are identified as excessive investments in renewable energy sources (RES) that can interfere with and harm environmental wealth while reserving large agricultural and production areas. The lack of investments is also identified as one of the transition risks. To tackle the decarbonization-related effects, a functional framework guide has been developed that integrates the “fair transition” tools dictated by the European Union, combined with the development and application of an investment tool. The framework, after being applied to the areas of WM and Rhineland, concluded that a series of critical parameters have to be taken into account to ensure a transition to a sustainable, socially compatible, and fair economy. In the practical aspects of the dissertation, a dynamical numerical model was developed and applied to study the parameters that affect the regional Gross Domestic Product (GDP) during decarbonization. This model, which integrates the social, economic, and environmental impacts of the transition on the production model of the area, provides valuable insights into unemployment, economic growth, and investments. The simulations show that increased investments in education and manpower partially increase GDP, while increased efficiency of national and European funds have a strong impact on GDP, creating important chains of value and larger scale regional economies. The results underscore the importance of increased financial aid for areas under transition, which has a multiplicative effect. One of the dissertation's main conclusions is that despite the uniqueness of each of the studied cases, a common element is the meaningful time required for the planning, application, and finalization of the transition plan. The halt in the use of carbon-based energy sources causes a series of social structure problems, such as public discontent, rise in unemployment, general degradation of areas, and a drop in economic performance. This dissertation significantly contributes to the literature on decarbonization and the shift in production models of affected areas. It addresses these issues in a holistic manner, studying multiple socioeconomic factors and considering the environmental and energy-related priorities of the European Union. In addition, the dynamical model developed in this dissertation is a practical tool for transition monitoring or support agencies, as well as for policy shapers.

Η ανάπτυξη ενός βιώσιμου παραγωγικού και οικονομικού μοντέλου μετάβασης στη μετα-άνθρακα εποχή είναι κρίσιμη για περιοχές που εξαρτώνται από τη χρήση ορυκτών καυσίμων. Η διαδικασία απαιτεί τη συνδυαστική χρήση δυναμικών συστημάτων και οικονομετρικών εφαρμογών για την αξιολόγηση και βελτιστοποίηση των επιπτώσεων των πολιτικών μετάβασης. Απαντώντας σε αυτή την απαίτηση, η παρούσα διδακτορική διατριβή έχει ως σκοπό τη μελέτη και ανάλυση του ενεργειακού συστήματος της Ελλάδας στην μετα-άνθρακα εποχή και την εξέταση των παραμέτρων που την συνοδεύουν μέσω της ανάπτυξης ενός τέτοιου μοντέλου μετάβασης. Ως περιοχή μελέτης ορίστηκε η Περιφέρεια Δυτικής Μακεδονίας, η οποία, μαζί με τη Μεγαλόπολη της Περιφέρειας Πελοποννήσου, είναι οι κύριες περιοχές που δέχονται οικονομική και κοινωνική πίεση λόγω της αλλαγής του παραγωγικού μοντέλου τους εξαιτίας της απολιγνιτοποίησης. Για την επίτευξη αυτού του σκοπού, τέθηκαν οι εξής στόχοι: α) η μελέτη και ανάλυση των συνθηκών που λαμβάνουν χώρα στη Δυτική Μακεδονία κατά την φάση της απολιγνιτοποίησης, β) η δημιουργία ενός θεωρητικού πλαισίου μετάβασης το οποίο δύναται να αποτελεί οδηγό και για άλλες μελλοντικές περιοχές μετάβασης, και γ) η ανάπτυξη ενός μοντέλου προσομοίωσης της μετάβασης, με τη μεθοδολογία “System Dynamics”, προκειμένου να βοηθήσει τους υπεύθυνους χάραξης πολιτικής να εκτιμήσουν τις επιπτώσεις της μετάβασης και των προγραμματισμένων κυβερνητικών πρωτοβουλιών. Αρχικά εξετάστηκε το θεσμικό και θεωρητικό πλαίσιο που διέπει την απολιγνιτοποίηση και στη συνέχεια μελετήθηκαν περιοχές που έχουν παρόμοια χαρακτηριστικά και βρίσκονται σε καθεστώς μετάβασης για την εξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων και καλών πρακτικών. Στη συνέχεια διενεργήθηκε η ανάλυση της υφιστάμενης κατάστασης για την Ελλάδα και για την Περιφέρεια Δυτικής Μακεδονίας μέσω της μελέτης των Στόχων Βιώσιμης Ανάπτυξης, ενός οικονομετρικού μοντέλου και μέσω της ανάλυση των δυνατών και αδύναμων σημείων, των ευκαιριών και των απειλών (ανάλυση S.W.O.T. – Strengths, Weaknesses, Opportunities, Threats). Ακολούθησε η δημιουργία ενός λειτουργικού υποστηρικτικού πλαισίου και στο τελευταίο στάδιο αναπτύχθηκε ένα δυναμικό μοντέλο προσομοίωσης. Σύμφωνα με την ανάλυση S.W.O.T. που πραγματοποιήθηκε, αναδείχθηκαν ως δυνατά σημεία της περιφέρειας το γεγονός ότι αποτελεί το ενεργειακό κέντρο της χώρας, διαθέτει ανεπτυγμένα δίκτυα και υποδομές στον τομέα της ενέργειας, βιομηχανική παράδοση, εξειδικευμένο εργατικό δυναμικό, διασυνοριακή θέση, ένα καλά αναπτυγμένο πανεπιστημιακό ίδρυμα, πλούσια γαστρονομία και μοναδικό φυσικό τοπίο. Στα αδύναμα σημεία περιλαμβάνονται η εξάρτηση από τον λιγνίτη, τα διαρκώς υψηλά ποσοστά ανεργίας, η έλλειψη ξένων επενδύσεων, τα χαμηλά επίπεδα στους τομείς έρευνας και καινοτομίας, καθώς και η ανεπάρκεια βασικών υποδομών, όπως το σιδηροδρομικό δίκτυο και οι κατάλληλοι βιομηχανικοί χώροι. Οι ευκαιρίες για την περιοχή σχετίζονται με την αλλαγή του παραγωγικού μοντέλου, τη βελτίωση των συνθηκών διαβίωσης και την ύπαρξη διαθέσιμων χρηματοδοτικών εργαλείων για την υποστήριξη της μετάβασης. Τέλος, οι κυριότεροι κίνδυνοι που εντοπίζονται περιλαμβάνουν την υπερβολική ανάπτυξη των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας, που μπορεί να αλλοιώσει το φυσικό περιβάλλον και να δεσμεύσει μεγάλες παραγωγικές εκτάσεις, καθώς και την έλλειψη επενδύσεων. Αξίζει να σημειωθεί ότι ένα μεγάλο μέρος των επενδύσεων ΑΠΕ πραγματοποιούνται από επενδυτές εκτός της περιοχής μετάβασης, με αποτέλεσμα να μην υπάρχει αξιοσημείωτη θετική επίπτωση στο εισόδημα της περιοχής. Για μια πιο ολοκληρωμένη αντιμετώπιση του θέματος της απολιγνιτοποίησης, διαμορφώθηκε ένα λειτουργικό πλαίσιο-οδηγός, το οποίο ενσωματώνει τα εργαλεία δίκαιης μετάβασης που προτείνει η Ευρωπαϊκή Ένωση, συνδυάζοντας τα με την ανάπτυξη και εφαρμογή ενός επενδυτικού εργαλείου. Το συγκεκριμένο πλαίσιο τέθηκε σε εφαρμογή στις περιοχές της Δυτικής Μακεδονίας και της Ρηνανίας και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι πρέπει να ληφθούν υπόψη μια σειρά από κρίσιμες παραμέτρους για να εξασφαλιστεί μια δίκαιη μετάβαση προς μια βιώσιμη, κοινωνικά δίκαιη και χωρίς αποκλεισμούς οικονομία. Στο πρακτικό μέρος της διατριβής αναπτύχθηκε ένα δυναμικό μοντέλο, το οποίο χρησιμοποιήθηκε για να μελετηθούν οι παράγοντες που επιδρούν στο περιφερειακό ΑΕΠ κατά την περίοδο της απολιγνιτοποίησης. Με την ενσωμάτωση των κοινωνικών, οικονομικών και περιβαλλοντικών επιπτώσεων στη διαδικασία αλλαγής του παραγωγικού μοντέλου της περιοχής, η έρευνα εξετάζει θέματα όπως η ανεργία, η οικονομική ανάπτυξη και οι επενδύσεις. Μια σειρά από σενάρια διεξήχθησαν, με τα αποτελέσματα της κύριας προσομοίωσης να αναδεικνύουν τον ρόλο της αυξημένης χρηματοδότησης στην εκπαίδευση, την έρευνα και την αποδοτικότητα των οικονομικών πόρων, παρέχοντας πληροφορίες για την ενίσχυση του ΑΕΠ. Τα σενάρια έδειξαν ότι οι αυξημένες επενδύσεις στην εκπαίδευση και το ανθρώπινο κεφάλαιο βελτιώνουν μετρίως το τοπικό ΑΕΠ, ενώ η αυξημένη αποδοτικότητα των δημόσιων και ευρωπαϊκών δαπανών έχει σημαντικό αντίκτυπο στο ΑΕΠ, δημιουργώντας ισχυρές αλυσίδες αξίας και περιφερειακές οικονομίες κλίμακας. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι η αύξηση της οικονομικής στήριξης στις περιφέρειες σε μετάβαση είναι κρίσιμης σημασίας και έχει πολλαπλασιαστική επίδραση. Μία από τις κύριες διαπιστώσεις της διατριβής ήταν ότι παρά τη μοναδικότητα της κάθε περίπτωσης που εξετάστηκε, ένα κοινό στοιχείο της διαδικασίας είναι το εύλογο χρονικό διάστημα που απαιτείται για τον σχεδιασμό, την εφαρμογή και την ολοκλήρωση των σχεδίων μετάβασης. Η παύση της χρήσης του άνθρακα προκαλεί μια σειρά από δομικά προβλήματα, όπως η κοινωνική δυσαρέσκεια, η αύξηση της ανεργίας, η υποβάθμιση της περιοχής και η μείωση της οικονομικής δραστηριότητας. Η διατριβή καλύπτει σημαντικά κενά στη βιβλιογραφία σχετικά με την απολιγνιτοποίηση και την αλλαγή του παραγωγικού μοντέλου στις επηρεαζόμενες περιοχές, προσεγγίζοντας το θέμα με έναν ολιστικό τρόπο. Εξετάζει όλους τους κοινωνικοοικονομικούς παράγοντες που επηρεάζονται, ενώ παράλληλα λαμβάνει υπόψη τις περιβαλλοντικές και ενεργειακές προτεραιότητες της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Επιπρόσθετα, το δυναμικό μοντέλο που αναπτύχθηκε μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εργαλείο από παρατηρητήρια μετάβασης, φορείς στήριξης των περιοχών μετάβασης και υπεύθυνους πολιτικής.