CO2 beprijzing in landbouw allocatie

[jipclaassens]

CO2-beprijzing: het kernprobleem en wat andere modellen doen

Je analyse is scherp. De huidige implementatie in PeilOptimalisatie.dms doet dit:

1. Allocatie vindt plaats per variant zonder CO2-kosten in de NPV
2. Na allocatie wordt per cel de CO2-emissie bepaald op basis van de veenbodem-conditie
3. Per peilgebied wordt vervolgens de beste variant gekozen via ArgMax(NPV_grondgebruik - NPV_CO2)

Dit is een ArgMax-op-post-hoc-aggregaat, niet een feedback-gedreven endogene oplossing. De boer ziet de CO2-prijs niet wanneer hij zijn gewas kiest, en het peilgebied wordt achteraf geoptimaliseerd over een vaste set van al-gealloceerde varianten. Twee feedback-loops ontbreken: boeren die afzien van grasteelt op veen omdat CO2 te duur wordt, en waterschappen die peil aanpassen als reactie op boeren die overstappen.

Wat zegt de recente literatuur
Scholar Gateway · endogenous carbon pricing peatland agriculture water management feedback farmer decision land-use model Netherlands · 12 passages · 7 articles · 2020-12-28–2026-02-12

De meest relevante recente studie is Sen, Verhoeven en Weikard (2025) in AJAE, die expliciet een dynamisch optimalisatiemodel voor Nederlandse veenweiden-bodemdaling ontwikkelen. Zij contrasteren "myopic" (kortzichtig) met "forward-looking" beleid, en vinden dat een vooruitkijkend pad 2,5% tot 10% welvaartswinst oplevert. Zij noemen expliciet dat Nederlandse waterschappen wellicht politiek kortzichtig zijn vanwege hun vierjarige verkiezingscyclus, en dat boeren hun eigen horizon beperken vanwege meet-onzekerheid over veendiepte en bodemdaling. Zij wijzen ook op paludicultuur als alternatief voor veengebruik onder natte condities.

Voor het koppelen van boerbeslissingen aan biogeochemische cycli is Weng et al. (2023) de meest gebruikte template. Zij bouwen een geïntegreerd beoordelingsmodel dat een optimalisatiemodel van boergedrag koppelt aan een nutriëntencyclus-model. Het model vangt de feedback tussen boerbeslissingen en nutriëntencycli: boerkeuzes hangen af van nutriëntencycli via gewasopbrengsten, en cycli hangen af van boerkeuzes via landgebruik en bemesting. Dit is structureel hetzelfde probleem als jouw CO2-feedback.

Drie opties voor RSOpen, met voor- en nadelen

Optie 1. CO2-kosten direct in de NPV opnemen. Dit is de simpelste aanpak en sluit aan bij economische literatuur zoals Diogo/Koomen 2015 die ook transport- en investeringskosten in de NPV verwerkte. Per cel bereken je de verwachte CO2-emissie op basis van bodemtype en variant-peil, vermenigvuldig met CO2-prijs, en trek die van de NetRevenue af. De boer ziet de CO2-prijs nu dus voor hij beslist. Nadeel: peil is nog steeds exogeen per variant. Voordeel: één iteratie, geen convergentievraagstukken.

Optie 2. Iteratieve fixed-point aanpak. Run allocatie, bereken emissies en daaruit resulterende peil-optimalisatie, pas peil aan, run allocatie opnieuw, tot het beeld convergeert. Dit is wat Weng et al. doen voor nutriëntencycli. Voordeel: theoretisch zuiver. Nadeel: GeoDMS is niet gebouwd voor iteratie over complete model-runs, dus dit vergt een batch-aanpak buiten GeoDMS. Computationeel duur. Risico op niet-convergerende loops.

Optie 3. Peil als onderdeel van VariantK. Dit is feitelijk wat NL2120 al doet: de drie varianten BAU/WBS/Transformeren representeren elk een waterbeheer-strategie. In Transformeren kiest het waterschap expliciet voor nat veenbeheer (peilopzet + paludicultuur). Dit maakt peil een beleidskeuze, niet een emergent fenomeen. Voordeel: past bij hoe NL2120 politiek wil communiceren (varianten = keuzes). Nadeel: geen echte endogenisering van waterschap-gedrag.

Mijn aanbeveling voor RSOpen binnen NL2120
Combineer opties 1 en 3. Concreet: de drie NL2120-varianten fixeren elk een peil-strategie per peilgebied (via invoerkaarten die Deltares levert), wat dus optie 3 is. Binnen elke variant neem je optie 1 toe: de boer ziet de CO2-kosten van zijn gewaskeuze gegeven het opgelegde peil.

Dit betekent concreet:

De CO2-emissie per cel per landbouwklasse is exogeen gegeven (door SOMERS of iets vergelijkbaars dat Deltares levert), afhankelijk van variant (peil) en bodem (dikte veenpakket). Dus je krijgt een kaart CO2_emissie_ton_per_ha_jr(variant, landbouwklasse, cel).
De CO2-prijs komt uit ModelParameters/Landbouw/CO2_prijs_minimum of _maximum, of scenariogebonden uit een nieuwe VariantK/CO2_prijs-attribuut zoals we dat voor andere prijzen hierboven deden.

In PerGewas_T wordt dan:

attribute<ton_ha_jaarlijks> CO2_emissie (rdc_25m) := 
    ='SourceData/CO2_emissie/Variant_'+VariantK_name+'/'+Gewas_name;

attribute<Eur_Ha_jaarlijks> CO2_kosten (rdc_25m) := 
    CO2_emissie * VariantData/CO2_prijs;

attribute<Eur_Ha_jaarlijks> NetRevenue_ha (rdc_25m) := 
    GrossRevenue - ProductionCosts - CO2_kosten;

Wat dit geeft: binnen BAU ziet een melkveehouder op diep veen de CO2-kosten van zijn business-as-usual peil. Als CO2-prijs laag is, blijft melkvee winstgevend. Als CO2-prijs hoog is, verschuift de suitability richting alternatieven (Rietteelt, Moerasbomen, Klimaatbos). Binnen Transformeren ziet diezelfde boer een veel lagere CO2-emissie (vanwege hoog peil) maar ook lagere grasopbrengst (vanwege vernatting). Dus de boerkeuze reageert echt op CO2-prijs + variant.

Wat dit niet geeft: het waterschap reageert niet op boergedrag. Maar aangezien NL2120 de waterschap-keuze expliciet scenario-matig vastlegt (BAU/WBS/Transformeren), is dat precies wat Deltares wil. De PeilOptimalisatie wordt dan minder een ArgMax over pre-bepaalde allocaties en meer een zuiver gescheiden evaluatie per variant.

Wat dit betekent voor de bestaande PeilOptimalisatie
Het post-alloc script blijft nuttig voor vergelijking tussen varianten, maar wordt anders geïnterpreteerd. De NPV-grondgebruik incorporeert nu al CO2-kosten, dus de formule NPVTotaal = NPVGrondgebruik - NPVCO2Emissie zou dubbel tellen. Je moet kiezen: of je houdt CO2 post-hoc (zoals nu, voor welvaartsanalyse op maatschappelijk niveau), of je verschuift het naar de NPV van de boer (voor gedragsimpact). Beide tegelijk niet.

Praktisch voorstel: voeg in per_Gewas parameters twee CO2-componenten toe:

• CO2_boer: de fractie van de CO2-kosten die de boer betaalt (0 = geen beprijzing, 1 = volledig beprijsd, 0.5 = halve ETS-achtige inprijzing). Per variant instelbaar.
• CO2_maatschappij: de resterende kosten die post-hoc worden opgeteld voor welvaartsanalyse.

[BartRijken]

Thanks Jip. Scherpe analyse van jou en AI.

Eerst paar meta opmerkingen:

1. Graag de vraag die je aan AI stelde meegeven volgende keer en het AI programma
2. Indrukwekkend antwoord. Graag ff demonstreren hoe je deze kreeg. Wil ik ook kunnen :-)

Dan inhoudelijk:

1. Optie 3 doen we inderdaad al (in de alloc per variant voorafgaand aan de peiloptimalisdatie).
2. Laten we in de alloc sowsieso de aanbevelingen uit optie 1 uitvoeren. Hiermee is het ontbreken van eerstgenoemde feedbackloop opgelost.
3. Er is een nieuwe variantparameter nodig die aangeeft of de CO2 kosten aan de boer worden doorbelast true/false.
4. Ik wil de peiloptimalisatie houden. Deze moet echter uit de configuratie worden gehaald. Hij past niet in de landuse allocatie en ook niet in de vergelijk module. Waarom niet? Omdat varianten niet alleen verschillen qua peil maar ook op andere variant parameters. Of is dat geen issue @jipclaassens ?
5. Er moet dus een losse peiloptimalisatie cfg komen. Ljkt me wel handig om ook de alloc van landuse in die peiloptimalisatie cfg op te nemen. Anders gedoe met ontkoppelen van alloc resultaten etc.
6. Volgens mij kan de optimalisatie verder herzelfde blijven. De eerste ontbrekende feedback loop was al al opgelost. in de alloc (door optie 1 daarin over te nemen). De tweede ontbrekende feedback loop wordt nu automatisch ook meegenomen in de peiloptimalisatie, toch @jipclaassens ? Boeren hebben hun landuse immers al aangepast aan CO2 kosten. De peiloptimalisatie kan daar nu rekening mee houden.

[jipclaassens]

1. Graag de vraag die je aan AI stelde meegeven volgende keer en het AI programma

Die CO2-beprijzing gaat nu vgm enkel via de postalloc-analyse 'peiloptimalisatie'. Zie bijgevoegd script. Dit is echter na allocatie. Terwijl CO₂-beprijzing eigenlijk endogeen zou moeten zijn, toch? Echter, dat heeft mogelijk effect op het gedrag van boeren (i.e. gewaskeuze), maar ook op peilniveaus door waterschappen, wat weer effect heeft op het gedrag van boeren. Hoe zou ik dit beter kunnen doen? Wat doen andere modellen?

2. Indrukwekkend antwoord. Graag ff demonstreren hoe je deze kreeg. Wil ik ook kunnen :-)>

Claude Opus, relevante dms bestanden erin slepen. En ik had al een gesprek ervoor om alle relevante info en vragen te stellen/beantwoorden.

1. Optie 3 doen we inderdaad al (in de alloc per variant voorafgaand aan de peiloptimalisdatie).

2. Laten we in de alloc sowsieso de aanbevelingen uit optie 1 uitvoeren. Hiermee is het ontbreken van eerstgenoemde feedbackloop opgelost.

Okee.

3. Er is een nieuwe variantparameter nodig die aangeeft of de CO2 kosten aan de boer worden doorbelast true/false.

4. Ik wil de peiloptimalisatie houden. Deze moet echter uit de configuratie worden gehaald. Hij past niet in de landuse allocatie en ook niet in de vergelijk module. Waarom niet? Omdat varianten niet alleen verschillen qua peil maar ook op andere variant parameters. Of is dat geen issue @jipclaassens ?

waarom moet die eruit? de peiloptimalisatie is toch al een post-alloc analyse. Handig om die erin te houden, bij alle data en classificaties etc.

5. Er moet dus een losse peiloptimalisatie cfg komen. Ljkt me wel handig om ook de alloc van landuse in die peiloptimalisatie cfg op te nemen. Anders gedoe met ontkoppelen van alloc resultaten etc.

zie 4.

6. Volgens mij kan de optimalisatie verder herzelfde blijven. De eerste ontbrekende feedback loop was al al opgelost. in de alloc (door optie 1 daarin over te nemen). De tweede ontbrekende feedback loop wordt nu automatisch ook meegenomen in de peiloptimalisatie, toch @jipclaassens ? Boeren hebben hun landuse immers al aangepast aan CO2 kosten. De peiloptimalisatie kan daar nu rekening mee houden.

Ja en nee, co2 kosten worden deels meegenomen (enkel bij een bepaalde waterstand), als het waterschap de waterstanden wijzigd verandert de co2 uitstoot, en dus de prijzen, en dus ook de optimale gewaskeuze. Dat zit er nu niet in.