DOI: https://doi.org/10.1016/j.ecmx.2026.101704
تاريخ النشر: 2026-02-27
المؤلف: Ahmed M. Elberry وآخرون
الموضوع الرئيسي: سياسة تغير المناخ والاقتصاد
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة الآثار الاقتصادية الكلية لانتقال الطاقة في هولندا، مع التركيز على تحقيق الحياد الكربوني بحلول عام 2050. باستخدام نموذج التوازن العام القابل للحساب (CGE) ونموذج نظام الطاقة (ESM)، تقيم البحث سيناريوهين: مسار العمل كالمعتاد (BAU) ومسار انتقال الطاقة (ET)، مع اعتبار متغير يأخذ في الاعتبار تدفقات رأس المال المحدودة (ET-CA). تشير النتائج إلى أن الانتقال من الوقود الأحفوري إلى مصادر الطاقة المتجددة يمكن أن يؤدي إلى زيادة الناتج المحلي الإجمالي على المدى الطويل بنسبة 1.7% بحلول عام 2050 تحت سيناريو ET مقارنة بـ BAU. ومع ذلك، يؤدي سيناريو ET-CA إلى انخفاض تراكمي في الناتج المحلي الإجمالي قدره 70 مليار يورو من 2025 إلى 2050، مما يبرز الدور الحاسم للتمويل في الانتقال.
تكشف التحليلات أنه بينما يؤدي التحول إلى مصادر الطاقة المتجددة إلى توليد المزيد من الوظائف في قطاع الطاقة، فإنه يؤدي أيضًا إلى بطالة هيكلية خلال الانتقال، حيث تصل إلى ذروتها قبل أن تتماشى تدريجياً مع مستويات BAU بحلول عام 2050. تكون خسائر الرفاهية الأولية كبيرة ولكنها تتحسن مع مرور الوقت في سيناريو ET، على عكس الخسائر المستمرة في ET-CA. تؤكد الدراسة على ضرورة وجود أطر سياسية قوية لتحقيق التوازن بين الآثار الاجتماعية والاقتصادية والفوائد البيئية، خاصة في القطاعات التي يصعب تقليل انبعاثاتها مثل الصلب والكيماويات، التي تعتمد بشكل كبير على اعتماد الهيدروجين. وتقترح أن التدابير السياسية المستهدفة، مثل عقود الكربون للاختلاف وزيادة الدعم للبنية التحتية، ضرورية للتخفيف من ضغوط التنافسية واضطرابات سوق العمل خلال الانتقال. يجب أن تتناول الأبحاث المستقبلية قيود النموذج الحالي، بما في ذلك استبعاد تجارة الهيدروجين وإعادة تدوير المواد، لتوفير تقييم أكثر شمولاً لآثار انتقال الطاقة.
مقدمة
تؤكد مقدمة هذه الورقة البحثية على ضرورة تحقيق الحياد الكربوني بحلول عام 2050 في السياق الأوروبي، مع التركيز بشكل خاص على القطاعات مثل الصلب والكيماويات التي تعتمد بشكل كبير على الوقود الأحفوري. تستخدم الدراسة نموذج GEM-E3، وهو إطار للتوازن العام القابل للحساب (CGE)، لتحليل الآثار الاقتصادية لانتقال الطاقة في هولندا. مع الاعتراف بحدود نماذج CGE في التقاط التعقيدات التكنولوجية، يستخدم المؤلفون منهجية الربط الناعم التي تدمج نموذج نظام الطاقة (ESM) مع نموذج CGE. يسمح هذا النهج بفهم أكثر دقة لديناميات إنتاج واستهلاك الطاقة، خاصة في سياق إزالة الكربون من صناعة الصلب من خلال عمليات مبتكرة مثل الحديد المختزل المباشر (DRI).
تحدد الورقة أهمية الهيدروجين كعنصر محوري في انتقال الطاقة، مع تسليط الضوء على دوره المزدوج كوقود ومادة خام عبر مختلف القطاعات. يقترح المؤلفون دمج أربعة أنشطة مرتبطة بالهيدروجين في إطار GEM-E3، الذي تم تصميمه خصيصًا لهولندا (GEM-E3-NLD). يحتفظ هذا التكيف بالمنظور العالمي للنموذج الأصلي بينما يمكّن من تحليل مفصل لانتقال هولندا إلى اقتصاد منخفض الكربون. علاوة على ذلك، تهدف الدراسة إلى تقييم آثار هذا الانتقال على الناتج المحلي الإجمالي، والعمالة، والأسعار، والرفاهية، مع التركيز بشكل خاص على كيفية تأثير الافتراضات المختلفة بشأن حركة رأس المال على النتائج الاقتصادية الكلية. تهدف النتائج إلى إبلاغ صانعي السياسات في صياغة استراتيجيات صناعية فعالة وتنظيمات بيئية في ظل التحول الطاقي المستمر.
الطرق
في هذا القسم، يوضح المؤلفون المنهجية المستخدمة في دراستهم، مع التركيز على نموذج GEM-E3 ونموذج نظام الأرض (ESM). يصفون الخصائص الهيكلية والافتراضات الأساسية لكلا النموذجين، مع التأكيد على الإطار المنهجي الذي يسهل تكاملهما. بالإضافة إلى ذلك، يبرز المؤلفون التحسينات التي تم إدخالها على نموذج GEM-E3، الذي يدمج الآن أنشطة تمثل بشكل شامل سلسلة إمداد الهيدروجين، مما يوسع من قابليته للتحليل في أنظمة الطاقة والآثار البيئية.
النتائج
تشير النتائج إلى تحول جذري في نظام الطاقة الهولندي نحو الهيدروجين والوقود البديل. في سيناريو العمل كالمعتاد (BAU)، من المتوقع أن تهيمن الوقود الأحفوري على مزيج الطاقة، حيث تشكل 81% في عام 2025 وتتناقص إلى 55% بحلول عام 2050، بينما تشهد الوقود البديل زيادة متواضعة من 6% إلى 15% خلال نفس الفترة. على العكس من ذلك، يكشف سيناريو انتقال الطاقة (ET) عن انخفاض كبير في الاعتماد على الوقود الأحفوري، حيث ينخفض إلى 11% بحلول عام 2050، مع ارتفاع الوقود البديل، بما في ذلك الهيدروجين، والوقود الاصطناعي، والطاقة المستندة إلى الكتلة الحيوية، إلى 85%.
من المهم ملاحظة أن حصة الهيدروجين المبلغ عنها تتعلق فقط بالاستهلاك المباشر ولا تأخذ في الاعتبار دوره في إنتاج الوقود الاصطناعي أو بعض الوقود الحيوي. وبالمثل، تستثني حصة الكهرباء تطبيقها في توليد الهيدروجين وعمليات الوقود الاصطناعي، مما يشير إلى أن المساهمات الفعلية للهيدروجين والكهرباء في نظام الطاقة قد تم التقليل من تقديرها في البيانات المقدمة. هذه النظرة العامة ضرورية لوضع السياق للمؤشرات الاقتصادية الكلية التي سيتم مناقشتها في الورقة.
المناقشة
نموذج GEM-E3، وهو نموذج ديناميكي تكراري متعدد القطاعات، مصمم لتوقع التفاعلات الاقتصادية عبر الاقتصاد والبيئة وقطاعات الطاقة حتى عام 2100. باستخدام وظائف الإنتاج Leontief وCES، يشمل 100 نشاط اقتصادي متميز، خاصة في توليد الطاقة، ويستند إلى قاعدة بيانات شاملة تدمج بيانات من GTAP وEUROSTAT والبنك الدولي وIEA. يتضمن النموذج معدلات التعلم من خلال العمل لمختلف التقنيات، بما في ذلك تصنيع البطاريات والطاقة الشمسية الكهروضوئية، والتي تعتبر حاسمة لفهم تخفيض التكاليف مع زيادة الإنتاج.
يتضمن دمج أنشطة سلسلة إمداد الهيدروجين في GEM-E3 تصنيف إنتاج الهيدروجين إلى هيدروجين أزرق وأخضر، مع التركيز على الطرق الخالية من الانبعاثات، واستخدام شبكة أنابيب للنقل. تضمن عملية معايرة النموذج التوازن عبر القطاعات، مما يؤدي إلى إصدار مخصص لهولندا، GEM-E3-NLD. بالإضافة إلى ذلك، يرتبط نموذج OPERA، وهو أداة تحسين برمجة خطية، بـ GEM-E3-NLD لتعزيز الرؤى حول تكامل القطاعات ضمن نظام الطاقة الهولندي. يسمح هذا الربط أحادي الاتجاه لمخرجات OPERA بإبلاغ GEM-E3-NLD، مما يسهل التحليل الشامل لسيناريوهات انتقال الطاقة، بما في ذلك سيناريوهات العمل كالمعتاد وانتقال الطاقة، التي تقيم الآثار الاقتصادية للتحول نحو مصادر الطاقة المتجددة والمؤشرات الاقتصادية الكلية المرتبطة مثل الناتج المحلي الإجمالي، ومعدلات البطالة، ومؤشرات أسعار المستهلك.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.ecmx.2026.101704
Publication Date: 2026-02-27
Author(s): Ahmed M. Elberry et al.
Primary Topic: Climate Change Policy and Economics
Overview
This study investigates the macroeconomic effects of the energy transition in the Netherlands, focusing on achieving carbon neutrality by 2050. Utilizing a soft-linked Computable General Equilibrium (CGE) model and an Energy System Model (ESM), the research evaluates two scenarios: a business-as-usual (BAU) trajectory and an Energy Transition (ET) pathway, with a variant considering limited capital inflows (ET-CA). The findings indicate that transitioning from fossil fuels to renewable energy sources can lead to a long-term GDP increase of 1.7% by 2050 under the ET scenario compared to BAU. However, the ET-CA scenario results in a cumulative GDP decline of €70 billion from 2025 to 2050, highlighting the critical role of financing in the transition.
The analysis reveals that while the shift to renewables generates more jobs in the power sector, it also leads to structural unemployment during the transition, peaking before gradually aligning with BAU levels by 2050. Initial welfare losses are significant but improve over time in the ET scenario, contrasting with the persistent losses in ET-CA. The study emphasizes the necessity for robust policy frameworks to balance socio-economic impacts with environmental benefits, particularly in hard-to-abate sectors like steel and chemicals, which are heavily reliant on hydrogen adoption. It suggests that targeted policy measures, such as carbon contracts for difference and expanded support for infrastructure, are essential to mitigate competitiveness pressures and labor market disruptions during the transition. Future research should address the limitations of the current model, including the exclusion of hydrogen trade and materials recycling, to provide a more comprehensive assessment of the energy transition’s impacts.
Introduction
The introduction of this research paper emphasizes the urgency of achieving carbon neutrality by 2050 within the European context, particularly focusing on sectors like steel and chemicals that heavily depend on fossil fuels. The study utilizes the GEM-E3 model, a Computable General Equilibrium (CGE) framework, to analyze the economic ramifications of the energy transition in the Netherlands. Acknowledging the limitations of CGE models in capturing technological complexities, the authors employ a soft-linking methodology that integrates an energy system model (ESM) with the CGE model. This approach allows for a more nuanced understanding of energy production and consumption dynamics, particularly in the context of decarbonizing the steel industry through innovative processes like direct reduced iron (DRI).
The paper outlines the significance of hydrogen as a pivotal element in the energy transition, highlighting its dual role as both a fuel and feedstock across various sectors. The authors propose incorporating four hydrogen-related activities into the GEM-E3 framework, which is tailored specifically for the Netherlands (GEM-E3-NLD). This adaptation retains the global perspective of the original model while enabling a detailed analysis of the Netherlands’ transition to a low-carbon economy. Furthermore, the study aims to assess the impacts of this transition on GDP, employment, prices, and welfare, with a particular focus on how different assumptions regarding capital mobility can influence macroeconomic outcomes. The findings are intended to inform policymakers in crafting effective industrial strategies and environmental regulations amidst the ongoing energy transformation.
Methods
In this section, the authors detail the methodology employed in their study, focusing on the GEM-E3 model and the Earth System Model (ESM). They describe the structural characteristics and underlying assumptions of both models, emphasizing the methodological framework that facilitates their integration. Additionally, the authors highlight the enhancements made to the GEM-E3 model, which now incorporates activities that comprehensively represent a hydrogen supply chain, thereby expanding its applicability in analyzing energy systems and environmental impacts.
Results
The results indicate a transformative shift in the Dutch energy system towards hydrogen and alternative fuels. In the Business As Usual (BAU) scenario, fossil fuels are projected to dominate the energy mix, comprising 81% in 2025 and decreasing to 55% by 2050, while alternative fuels see a modest increase from 6% to 15% over the same period. Conversely, the Energy Transition (ET) scenario reveals a dramatic reduction in fossil fuel reliance, dropping to 11% by 2050, with alternative fuels, including hydrogen, synthetic fuels, and bio-based energy, surging to 85%.
It is important to note that the hydrogen share reported pertains solely to direct consumption and does not account for its role in synthetic fuel production or certain biofuels. Similarly, the electricity share excludes its application in hydrogen generation and synthetic fuel processes, suggesting that the actual contributions of hydrogen and electricity to the energy system are underestimated in the presented data. This overview is crucial for contextualizing the subsequent macroeconomic indicators discussed in the paper.
Discussion
The GEM-E3 model, a multisectoral recursive dynamic model, is designed to project economic interactions across the economy, environment, and energy sectors up to 2100. Utilizing Leontief and CES production functions, it encompasses 100 distinct economic activities, particularly in energy generation, and is grounded in a comprehensive database that integrates data from GTAP, EUROSTAT, the World Bank, and the IEA. The model incorporates learning-by-doing rates for various technologies, including battery and solar PV manufacturing, which are crucial for understanding cost reductions as production scales.
The integration of hydrogen supply chain activities into GEM-E3 involves categorizing hydrogen production into blue and green hydrogen, focusing on zero-emission methods, and utilizing a pipeline network for transport. The model’s calibration process ensures equilibrium across sectors, leading to a tailored version for the Netherlands, GEM-E3-NLD. Additionally, the OPERA model, a Linear Programming optimization tool, links to GEM-E3-NLD to enhance insights into sector integration within the Dutch energy system. This unidirectional linking allows OPERA’s outputs to inform GEM-E3-NLD, facilitating a comprehensive analysis of energy transition scenarios, including Business-As-Usual and Energy Transition scenarios, which assess the economic impacts of shifting towards renewable energy sources and the associated macroeconomic indicators such as GDP, unemployment rates, and consumer price indices.