脱炭素化困難セクターの脱炭素に関する経済的視点：グリーン水素サプライチェーンに沿った可能性と影響

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:A comprehensive macroeconomic modeling framework for green hydrogen, combining IO, SAM, and CGE, useful for scholars analyzing energy transition impacts.

🏢実務担当者:Insights into cost competitiveness, supply chain dynamics, and regional economic benefits of green hydrogen for corporate transition strategies.

🏛政策担当者:Quantified evidence on employment, GDP impacts, and policy trade-offs (e.g., blending quotas, subsidies) to design effective hydrogen support schemes.

気候危機は、世界中の生態系と生計をますます脅かしています。地球温暖化に対抗するためには、化石燃料の代替が不可欠です。再生可能エネルギー源（RES）はエネルギー転換の前提条件ですが、その脱炭素化の可能性は、鉄鋼製造や航空などの特定の産業では限られています。世界の温室効果ガス（GHG）排出量の約40%を占めるこれらのいわゆる「削減が困難な」部門にとって、グリーン水素は有望な代替手段となります。環境上の利点に加えて、グリーン水素にはいくつかの経済的影響があります。既存の文献は、化石燃料と比較した場合のコスト競争力の持続的な欠如に対処するために、主にグリーン水素の技術経済性に焦点を当ててきました。予想される学習曲線と規模の効果により、コストギャップは今後数年間で縮小し、グリーン水素の利用がより魅力的になると期待されています。これにより、部門間の連関、雇用機会、需要側の効果など、グリーン水素のより広範な経済的影響についての疑問が生じます。これらの側面は、政策立案者にとって価値があるだけでなく、グリーン水素の社会的受容を促進する上でも重要です。多くの研究でその重要性は認識されていますが、このテーマは十分に調査されていません。このような背景から、本論文はグリーン水素サプライチェーンに関するマクロ経済的視点を提供します。経済学の文献では、再生可能電力やバイオ燃料などの他の脱炭素化オプションが広範に検討されてきましたが、グリーン水素の経済全体への影響に関する証拠は限られています。さらに、既存の数少ない研究は、社会経済的詳細がほとんどないデータセットを主に使用しています。したがって、本論文は、社会経済的側面を適切にカバーする包括的なマクロ経済的枠組みを用いて分析を拡張することを目指しています。さらに、本論文はグリーン水素サプライチェーンの空間的側面を考慮し、地域、国、国際レベルでの経済的効果を探求します。4つの包括的な目的が扱われます：(1) 社会経済的詳細を備えたマクロ経済的枠組みへのグリーン水素サプライチェーンの統合を可能にするアプローチの開発と適用。(2) 地域、国、国際レベルでのグリーン水素インフラの経済的および環境的影響の定量化。(3) 経済状況がグリーン水素の生産と利用から生じる効果の規模と分布をどのように形成するかの分析。(4) グリーン水素経済を育成する上での規制、価格政策、およびパートナーシップの役割の解明。これらの包括的な目的は、本論文に個別の章として組み込まれている複数の研究論文内の具体的な目標として扱われます。特に焦点が当てられているのは、グリーン水素サプライチェーンと、世界中の経済的および文化的交流に不可欠な航空向け応用技術です。同時に、航空部門は世界の二酸化炭素排出量の2〜3%を占め、特定の技術的要件を考慮すると、脱炭素化が最も困難な部門の1つです。第1章では、このテーマの動機を提供し、概念的枠組み、論文の包括的な目的、および使用される方法を紹介します。さらに、第1章には、各章の簡単な要約（研究目的、主な調査結果、結論を含む）が含まれています。最後に、本論文に含まれる研究論文の概要と、著者のそれぞれの貢献および追加の出版物が提示されます。第2章と第3章は、地域分析に焦点を当てています。ニーダーザクセン州の事例を用いて、第2章は地域経済データの入手可能性が限られているという課題に取り組みます。この研究は、地域化のための2つの一般的な非調査手法、すなわちCross Hauling Adjusted Regionalization Method (CHARM)とLocation Quotient (LQ)アプローチを採用し、比較します。2つの地域産業連関表（RIOT）が構築され、その後、産業連関（IO）モデリングからの確立された方法を用いて分析されます。方法論的な違いは、明確な調査結果に変換されます：CHARMは供給ベースの取引フローに焦点を当て、消費誘発効果を組み込むのに対し、LQは地域の生産構造に関するより多くの詳細を明らかにします。これらの違いは、一般的に輸入シェアが高い部門でより顕著です。さらに、この研究はニーダーザクセン州の経済についての洞察を提供します：運輸、金融サービス、エネルギー供給は、両方のアプローチで主要部門として特定されています。さらに、食料生産と自動車製造の関連性が強調され、それらの仮説的抽出は総産出を大幅に減少させます。調査結果は、両方の地域化手法が補完的な視点を提供することを示しています。政策立案者は、主要部門を特定し効果的に強化するために、地域経済データの入手可能性を高めるべきです。第3章は、第2章で開発された地域データフレームワークに基づき、ニーダーザクセン州における風力発電の経済的影響を調査します。RIOTは技術経済的および産業固有のデータで補完され、その後、風力発電産業をマクロ経済的枠組みに統合するためのリバランス手法が続きます。この分析は、ニーダーザクセン州における陸上および洋上風力発電の現在の経済的フットプリントを定量化します。陸上風力はEUR産出あたりの効果が大きい一方、洋上風力は発電単位あたりの効果が大きいことがわかります。間接的および誘発的効果は、総効果の半分以上に寄与します。シナリオ分析は、風力発電拡大による経済的便益が地域の構成部品製造に大きく依存することを示しています。化石電力を風力発電に置き換えることは、プラスの総付加価値（GVA）と環境便益を生み出しますが、純雇用はマイナスになります。調査結果は、詳細な地域化データと産業固有のデータを組み合わせることの決定的な影響を強調しています。この研究はまた、風力発電が地域経済発展の大規模な推進力となり得るが、政策は地域バリューチェーンへの参加を確保し、労働市場の構造変化を管理する必要があることを強調しています。第4章、第5章、第6章は、視点を国家レベルに拡張します。ドイツの水素動力航空に焦点を当て、第4章は技術経済的およびマクロ経済的視点を組み合わせ、新しい燃料サプライチェーンを経済全体の枠組みに統合するためのアプローチを提案します。この研究は社会会計行列（SAM）を開発し、航空のマクロ経済的役割を分析します。続いて、液体水素（LH2）供給のための3つの潜在的な経路が検討され、マクロ経済的枠組みに統合されます。自動車や機械生産など、いくつかのマクロ経済部門がLH2サプライチェーンから恩恵を受けます。結果は、ガス状水素を輸入し国内で液化することが最も費用対効果の高い供給経路であるが、完全な国内供給経路が国内経済に最大の影響を与えることを示しています。さらに、文献に基づく議論は、グリーン水素経済の大きな雇用可能性を強調しています。この研究は、水素動力航空のマクロ経済的相互依存関係についての洞察を提供し、水素ベースのサプライチェーンに関するさらなる経済分析のための方法論的基盤を提供します。第5章は、持続可能な航空燃料（SAF）として分類され、航空部門向けのもう1つの水素ベースのアプリケーションを表すPower-to-Liquid (PtL)燃料に焦点を当てます。SAMに基づき、この研究は異なる内生化度の乗数モデルを適用して、ドイツのPtL燃料生産インフラの経済的および環境的影響を推定し、建設段階と操業段階を区別します。建設段階ではより高い雇用効果が見られますが、操業段階ではより強い生産効果が得られます。調査結果はまた、ドイツ経済内でのPtL燃料インフラの強い産業間連関を示しています。所得誘発効果と投資誘発効果の組み込みは、燃料サプライチェーンを超えた他の部門へのさらなる波及効果を明らかにします。上流部門では環境上のトレードオフが特定されますが、感度分析は、RESの種類が経済的および環境的効果に多大な影響を与えることを証明しています。政策立案者は、SAFの経済的可能性を引き出すために国内産業クラスターを強化すべきです。同時に、脱炭素化の取り組みはすべての部門に拡大されなければならず、非生物由来再生可能燃料（RFNBOs）のための規制枠組みの育成が推奨されます。第6章は、需要側の効果を組み込むことにより、PtL燃料の分析を拡張します。計算可能な一般均衡（CGE）モデルに基づき、欧州連合（EU）によって実施されたような混合義務の導入が、ドイツの事例を用いて検討されます。さらに、異なる価格政策がテストされ、詳細な感度分析がシミュレーションされます。低い混合レベルは適度な需要減少につながりますが、高い混合レベルの結果は航空産出の大幅な減少を示します。さらに、高い混合義務はさらなる産業に影響を与え、緩やかにマイナスのマクロ経済的影響をもたらします。燃料補助金と低コスト地域からの輸入は、航空需要の減少を緩和できますが、マクロ経済的損失を激化させます。さらに、価格弾力性とPtL燃料生産コストが、効果の規模の主な決定要因として特定されます。この研究は、燃料生産コストがコスト競争力を持たない限り、混合義務はマクロ経済的損失を生み出す可能性が高いことを強調しています。しかし、支援手段は慎重にバランスを取る必要があり、部門別の利益と財政的負担の間の潜在的なトレードオフを考慮する必要があります。第7章は、SAFの分析を国際的な文脈に移し、EUの航空部門に対する複数の気候政策の相互作用を検討します。この研究は、いくつかのSAF供給経路と欧州域内航空旅行の異なる市場セグメントをカバーする部分均衡モデルを提示します。基

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

The climate crisis is increasingly threatening ecosystems and livelihoods across the globe. To combat global warming, the substitution of fossil fuels is inevitable. While renewable energy sources (RES) are a prerequisite of the energy transition, their decarbonization potential is limited in certain industries, such as steelmaking and aviation. For these so-called “hard-to-abate” sectors, accounting for around 40% of global greenhouse gas (GHG) emissions, green hydrogen offers a promising alternative. Beyond the environmental benefits, green hydrogen has several economic implications. The existing literature has mainly focused on the techno-economics of green hydrogen to address the persistent lack of cost competitiveness compared to fossil fuels. With anticipated learning curves and scaling effects, the cost gap is expected to be reduced in upcoming years, making green hydrogen use more attractive. This raises questions about the broader economic implications of green hydrogen, such as intersectoral linkages, employment opportunities, and demand-side effects. These aspects are not only valuable for policymakers, but also for promoting the public acceptance of green hydrogen. While the relevance is acknowledged by many studies, the topic remains underexplored. Against this background, this thesis provides a macroeconomic perspective on green hydrogen supply chains. An extensive body of economic literature has examined other decarbonization options, such as renewable electricity or biofuels, but there is limited evidence on the economy-wide effects of green hydrogen. In addition, the few existing studies mostly use datasets with little socio-economic detail. Therefore, this thesis seeks to extend the analysis by using comprehensive macroeconomic frameworks which cover the socio-economic dimensions appropriately. Moreover, the thesis considers the spatial dimension of green hydrogen supply chains, exploring economic effects at the regional, national, and international level. Four overarching aims are addressed: (1) Developing and applying approaches that enable the integration of green hydrogen supply chains into macroeconomic frameworks with socio-economic details. (2) Quantifying the economic and environmental impacts of green hydrogen infrastructure at the regional, national, and international level. (3) Analyzing how economic conditions shape the magnitude and distribution of effects arising from green hydrogen production and utilization. (4) Unveiling the role of regulations, price policies, and partnerships in fostering the green hydrogen economy. These overarching aims are covered as specific objectives within multiple research papers that are incorporated as individual chapters in this thesis. A particular focus is set on green hydrogen supply chains and application technologies for aviation, which is essential for economic and cultural exchange worldwide. At the same time, the aviation sector accounts for 2-3% of global carbon emissions and is one of the most difficult sectors to be decarbonized given the specific technical requirements. Chapter 1 provides the motivation of the topic and introduces the conceptual framework, the overarching aims of the thesis and the methods used. In addition, Chapter 1 contains a brief summary of each chapter, including research objectives, main findings and conclusions. Finally, an outline of the research papers included in the thesis with the author’s respective contributions and additional publications is presented. Chapter 2 and 3 focus on regional analyses. Using the case of Lower Saxony, Chapter 2 addresses the challenge of limited availability of regional economic data. The study adopts and compares two common non-survey approaches for regionalization: the Cross Hauling Adjusted Regionalization Method (CHARM) and the Location Quotient (LQ) approach. Two regional input-output tables (RIOTs) are constructed and subsequently analyzed, using established methods from input-output (IO) modeling. Methodological differences translate into distinct findings: CHARM focuses on supply-based trade flows and incorporates consumption-induced effects, whereas LQ reveals more details about regional production structures. The differences are generally more pronounced in sectors with a high import share. Moreover, the study provides insights into Lower Saxony’s economy: Transportation, financial services, and energy supply are identified as key sectors under both approaches. In addition, the relevance of food production and motor vehicle manufacturing is emphasized, with their hypothetical extraction reducing total output significantly. The findings demonstrate that both regionalization methods provide complementary perspectives. Policymakers should enhance the availability of regional economic data in order to identify and effectively strengthen key sectors. Chapter 3 builds on the regional data framework developed in Chapter 2 and investigates the economic impacts of wind power in Lower Saxony. The RIOT is complemented with techno-economic and industry-specific data, followed by a rebalancing approach to integrate wind power industries into the macroeconomic framework. The analysis quantifies the current economic footprint of both onshore and offshore in Lower Saxony. While onshore wind is found to have larger effects per EUR output, offshore wind yields larger impact per unit of electricity generated. Indirect and induced effects contribute up to more than half of the total impacts. The scenario analysis shows that economic benefits from wind power expansion massively depend on regional component manufacturing. Substituting fossil electricity by wind power generates positive gross value added (GVA) and environmental benefits but leads to net negative employment. The findings underline the crucial impact of combining detailed regionalized with industry-specific data. The study also emphasizes that wind power can act as a massive driver of regional economic development, but policies need to ensure regional value chain participation and manage structural changes in the labor market. The Chapters 4, 5 and 6 extend the perspective to the national level. Focusing on hydrogen-powered aviation in Germany, Chapter 4 combines a techno-economic and macroeconomic perspective and proposes an approach to integrate novel fuel supply chains into an economy-wide framework. The study develops a social accounting matrix (SAM) and analyzes the macroeconomic role of aviation. Subsequently, three potential pathways for liquid hydrogen (LH2) supply are examined and integrated into the macroeconomic framework. Several macroeconomic sectors benefit from LH2 supply chains, such as motor vehicle and machinery production. The results show that importing gaseous hydrogen with domestic liquefaction would be the most cost-efficient supply route, but a full inland supply route has the largest impact on the domestic economy. Moreover, a literature-based discussion highlights the substantial job potential of a green hydrogen economy. The study provides insights into the macroeconomic interdependencies of hydrogen-powered aviation and offers a methodological foundation for further economic analyses on hydrogen-based supply chains. Chapter 5 focuses on Power-to-Liquid (PtL) fuels, which are classified as sustainable aviation fuels (SAF) and represent another hydrogen-based application for the aviation sector. Based on a SAM, the study applies multiplier models of different endogeneities to estimate economic and environmental impacts of PtL fuel production infrastructure in Germany, differentiating construction and operation phase. Higher employment effects are found for the construction phase, while operation yields stronger production effects. The findings also demonstrate strong inter-industrial linkages of PtL fuel infrastructure within the German economy. The incorporation of income- and investment-induced effects reveals further spillovers to other sectors beyond the fuel supply chain. Environmental trade-offs are identified in upstream sectors, while the sensitivity analysis proves that the type of RES massively influences the economic and environmental effects. Policymakers should strengthen domestic industry clusters to unlock the economic potential of SAF. At the same time, decarbonization efforts must be extended to all sectors, and the fostering of regulatory frameworks for Renewable Fuels of Non-Biological Origin (RFNBOs) is recommended. Chapter 6 extends the analysis of PtL fuels by incorporating demand-side effects. Based on a computable general equilibrium (CGE) model, the introduction of blending quotas, as implemented by the European Union (EU), is examined, using the exemplary case of Germany. In addition, different price policies are tested, and a detailed sensitivity analysis is simulated. While low quota levels lead to a moderate demand decrease, the results for high quota levels demonstrate a substantial reduction in aviation output. In addition, high blending mandates affect further industries and lead to modestly negative macroeconomic impacts. Fuel subsidies and imports from low-cost regions can mitigate the decline in aviation demand but intensify macroeconomic losses. In addition, price elasticities and PtL fuel production costs are identified as main determinants for the magnitude of effects. The study emphasizes that blending quotas are likely to generate macroeconomic losses, as long as fuel production costs are not cost competitive. However, supporting instruments should be balanced carefully and potential trade-offs between sectoral interests and fiscal burdens need to be considered. Chapter 7 shifts the analysis of SAF to the international context and examines the interplay of multiple climate policies on the EU’s aviation sector. The study presents a partial equilibrium model covering several SAF supply pathways and different market segments of intra-European air travel. Based o

• openaire https://doi.org/10.15488/21391first seen 2026-07-09 04:33:11 · last seen 2026-09-22 04:24:31