Essays on European natural gas demand

Abstract

[Resumen] Esta tesis doctoral representa un análisis exhaustivo de la elasticidad de la demanda de gas en Europa, ofreciendo una visión sobre su naturaleza dinámica a través de diferentes dimensiones temporales, geográficas y sectoriales. En el primer capítulo, al adoptar datos diarios de alta frecuencia, que son una novedad en su respectivo campo académico, para estimar elasticidades de demanda, se intenta abrir nuevas perspectivas en el enfoque tradicional de análisis de demanda. La elasticidad del precio propio es significativamente mayor durante los meses más cálidos, lo que sugiere que las intervenciones políticas basadas en el precio, como impuestos o subsidios, son más efectivas para reducir la demanda durante estos períodos. El segundo capítulo amplía el análisis examinando la demanda de gas natural a nivel sectorial - sectores residencial, industrial y de generación eléctrica - en siete países europeos. Este nivel de detalle revela que diferentes sectores muestran respuestas variadas a los cambios de precio. El sector eléctrico, en particular, muestra un perfil de elasticidad estacional no observado en otros sectores. Además, la investigación destaca cómo los choques externos han modificado los patrones de demanda. El tercer capítulo amplía el alcance empleando un modelo de datos de panel mensual a largo plazo desde 2005 hasta 2020, que abarca 25 países europeos. Esto capta la evolución en los patrones de demanda en las últimas dos décadas, reforzando los hallazgos de los dos primeros capítulos. Este capítulo también examina las elasticidades cruzadas, particularmente la sensibilidad de la demanda de gas natural a los precios del carbón. Revela el riesgo de un mayor uso de carbón cuando aumentan los precios del gas natural, lo que refuerza la importancia de implementar mecanismos coherentes de precios del carbono para evitar retrocesos en los objetivos ambientales. A lo largo de todos los capítulos, se demuestra empíricamente el “Double Heating effect”, que constituye, hasta donde sabemos, una referencia inédita en la literatura académica. Este fenómeno se observó durante los confinamientos por la COVID-19, cuando el teletrabajo aumentó, pero los espacios comerciales siguieron operando, lo que provocó un aumento general en el consumo de energía. A medida que el teletrabajo se extiende más, este efecto introduce una complejidad adicional en la planificación de la demanda máxima, subrayando la necesidad de medidas de eficiencia energética.

[Resumo] Esta tese de doutoramento representa unha análise exhaustiva da elasticidade da demanda de gas en Europa, ofrecendo unha visión da súa natureza dinámica a través de diferentes dimensións temporais, xeográficas e sectoriais. No primeiro capítulo, ao adoptar datos diarios de alta frecuencia, que supoñen unha novidade no seu respectivo campo académico, para estimar as elasticidades da demanda, intentamos achegar novas perspectivas ao enfoque tradicional na análise da demanda. A elasticidade prezo é significativamente maior durante os meses máis cálidos, o que suxire que as intervenciónspolíticas baseadas no prezo, como impostos ou subsidios, son máis eficaces para reducira demanda durante estes períodos. O segundo capítulo amplía a análise examinando a demanda de gas natural a nivel sectorial - sectores residencial, industrial e de xeración de electricidade - en sete países europeos. Esta granulación revela que os distintos sectores amosan respostas variadas ante os cambios nos prezos. O sector eléctrico, en particular, presenta un perfil de elasticidade estacional que non se observa noutros sectores. Ademais, a investigación destaca como os choques externos modificaron os patróns de demanda. O terceiro capítulo amplía o alcance empregando un modelo de datos de panel mensual a longo prazo, desde 2005 ata 2020, que inclúe 25 países europeos. Isto capturaa evolución nos patróns de demanda nas últimas dúas décadas, reforzando as conclusións dos dous primeiros capítulos. Este capítulo tamén examina as elasticidades de prezos cruzados, en particular a sensibilidade da demanda de gas natural aos prezos do carbón. Revela o risco dun maior uso do carbón cando aumentan os prezos do gas natural, reforzando a importancia de desenvolver mecanismos coherentes de prezos do carbono para evitar retrocesos nos obxectivos ambientais. En todos os capítulos, demóstrase empiricamente o “Double Heating effect”, que, ata onde sabemos, constitúe unha referencia por primeira vez na literatura académica. Este fenómeno foi observado durante os confinamentos pola COVID-19, cando o teletraballo aumentou pero os espazos comerciais permaneceron en operación, o que provocou un aumento global no consumo de enerxía. A medida que o teletraballo se estende máis, este efecto introduce unha complexidade adicional na planificación da demanda máxima, subliñando a necesidadede medidas de eficiencia enerxética.

[Abstract] This PhD thesis represents a comprehensive analysis of European gas demand elasticity, offering insights into its dynamic nature across different temporal, geographical, andsectoral dimensions. In the first chapter, adopting high-frequency daily data, which is anovelty in its respective academic field, to estimate demand elasticities attempts to bringnew vistas to the traditional approach in demand analysis. Own price elasticity issignificantly higher during the warmer months, hinting that price-based policyinterventions, such as taxes or subsidies, are more effective in reducing demand duringthese periods. The second chapter extends the analysis by examining natural gas demandat the sectoral level - residential, industrial, and power sectors - across seven Europeancountries. This granularity uncovers that different sectors exhibit varying responses toprice changes. The power sector, in particular, displays a seasonal elasticity profile notobserved in other sectors. Furthermore, the research highlights how external shocks have reshaped demand patterns. The third chapter broadens the scope by employing a longtermmonthly panel data model from 2005 to 2020, encompassing 25 European countries.This captures the evolution in demand patterns over the past two decades, reinforcing the findings from the first two chapters. This chapter also examines cross-price elasticities,particularly the sensitivity of natural gas demand to coal prices. It reveals the risk ofincreased coal usage when natural gas prices rise, reinforcing the importance of implementing coherent carbon pricing mechanisms to avoid backsliding onenvironmental objectives. Across all chapters, the “Double Heating effect” is empirically proven which constitutes a first-time reference in the academic literature to the best of our knowledge. This phenomenon is observed during the COVID-19 lockdowns where by teleworking increased, yet the commercial spaces remained operation leading to an overall increase in energy consumption. As teleworking becomes more extended, this effect introduces additional complexity in peak demand planning, underscoring the need for energy efficiency measures.