Trading Behaviour of Regulated Companies in the EU ETS: How do structural factors and institutional design affect strategic use and market efficiency?

The European Union Emissions Trading System (EU ETS) constitutes the central market-based instrument of European climate policy. While cap-and-trade systems are theoretically cost-effective, real-world company behaviour is often influenced by transaction costs, specific company characteristics, and institutional constraints, leaving optimisation potentials untapped. The objective of this cumulative dissertation is to empirically investigate the mechanisms of actual trading behaviour and to analyse how structural and institutional factors shape the strategic use of the market. A profound understanding of these dynamics is essential for evaluating policy efficiency and for the further development of market design.
The empirical analysis is based on four peer-reviewed research papers. The data foundation consists of a company-level panel dataset that links transaction and compliance data from the European Union Transaction Log with structural and financial information from the ORBIS database. Methodologically, the analysis employs double-hurdle models, Poisson regressions, Heckman selection models, and Tobit models.
The first publication analyses market participation and trading intensity. Company size, the number of regulated installations, sector affiliation, and the net position prove to be key determinants. A central finding is the behavioural asymmetry between net buyers and net sellers: the former trade significantly more frequently and at higher volumes, suggesting a potential violation of the independence property of the Coase Theorem in practice.
The second publication investigates financial trading performance. The results indicate that profits from trading are closely linked to the net position, banking behaviour, timing of transactions, and the number of installations. Furthermore, the findings suggest that companies make efficient banking decisions by accounting for the opportunity costs of holding versus selling allowances.
The third publication sheds light on behavioural adjustments following the transition from free allocation to auctioning. The analysis reveals that companies facing higher carbon costs trade more frequently and diversify their trading partners more strongly, which aligns with theoretical expectations derived from search cost theory. However, the estimated effects are modest, suggesting that a higher share of auctioning does not generate prohibitive transaction costs.
The fourth publication analyses internal trading within National Ultimate Owners. Despite theoretical efficiency potentials, internal reallocation occurs only to a limited extent, suggesting that internal trading is driven more by corporate size and complexity than by internal optimisation potential.
Taken together, these contributions provide a comprehensive understanding of how institutional settings and cost incentives influence trading behaviour within the EU ETS. The results offer concrete implications for the future design of emissions trading systems.
This dissertation is based on research conducted at the Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research (ISI) and was supervised by Prof. Dr. Martin Wietschel at the Institute for Industrial Production (IIP) of the Karlsruhe Institute of Technology (KIT). The target degree is Dr. rer. pol.

Das Europäische Emissionshandelssystem (EU ETS) stellt das zentrale marktwirtschaftliche Instrument der europäischen Klimapolitik dar. Während Cap-and-Trade-Systeme theoretisch kosteneffizient sind, wird das tatsächliche Verhalten von Unternehmen in der Praxis häufig durch Transaktionskosten, spezifische Unternehmensmerkmale und institutionelle Restriktionen beeinflusst, wodurch Optimierungspotenziale ungenutzt bleiben. Ziel dieser kumulativen Dissertation ist es, die Mechanismen des tatsächlichen Handelsverhaltens empirisch zu untersuchen und zu analysieren, wie strukturelle und institutionelle Faktoren die strategische Nutzung des Marktes prägen. Ein fundiertes Verständnis dieser Dynamiken ist für die Bewertung der politischen Effizienz und die Weiterentwicklung des Marktdesigns unerlässlich.
Die empirische Analyse basiert auf vier begutachteten Forschungsarbeiten. Die Datengrundlage bildet ein Paneldatensatz auf Unternehmensebene, der Transaktions- und Compliance-Daten aus dem European Union Transaction Log mit strukturellen und finanziellen Informationen aus der ORBIS-Datenbank verknüpft. Methodisch kommen Double-Hurdle-Modelle, Poisson-Regressionen, Heckman-Selektionsmodelle und Tobit-Modelle zum Einsatz.
Die erste Veröffentlichung analysiert die Marktteilnahme und Handelsintensität. Unternehmensgröße, die Anzahl der regulierten Anlagen, die Branchenzugehörigkeit und die Netto-Position erweisen sich als zentrale Einflussfaktoren. Ein zentrales Ergebnis ist die Verhaltensasymmetrie zwischen Netto-Käufern und Netto-Verkäufern: Erstere handeln signifikant häufiger und mit höheren Volumina, was auf eine potenzielle Verletzung der Unabhängigkeitseigenschaft des Coase-Theorems in der Praxis hindeutet.
Die zweite Veröffentlichung untersucht den finanziellen Handelserfolg. Die Ergebnisse zeigen, dass Handelsgewinne eng mit der Netto-Position, dem Banking-Verhalten, dem Timing von Transaktionen und der Anzahl der Anlagen verknüpft sind. Darüber hinaus deuten die Befunde darauf hin, dass Unternehmen effiziente Banking-Entscheidungen treffen, indem sie die Opportunitätskosten des Haltens gegenüber dem Verkauf von Zertifikaten berücksichtigen.
Die dritte Veröffentlichung beleuchtet Verhaltensanpassungen infolge des Übergangs von der kostenlosen Zuteilung zur Auktionierung. Die Analyse zeigt, dass Unternehmen, die mit höheren CO₂-Kosten konfrontiert sind, häufiger handeln und ihre Handelspartner stärker diversifizieren, was theoretischen Erwartungen aus der Suchkostentheorie entspricht. Die geschätzten Effekte sind jedoch moderat, was darauf hindeutet, dass ein höherer Auktionsanteil keine prohibitiven Transaktionskosten verursacht.
Die vierte Veröffentlichung analysiert den internen Handel innerhalb von Unternehmensgruppen (National Ultimate Owners). Trotz theoretischer Effizienzpotenziale findet eine interne Umverteilung nur in begrenztem Umfang statt, was darauf hindeutet, dass interner Handel stärker von der Unternehmensgröße und -komplexität getrieben wird als vom internen Optimierungspotenzial.
Zusammengenommen bieten diese Beiträge ein umfassendes Verständnis darüber, wie institutionelle Rahmenbedingungen und Kostenanreize das Handelsverhalten im EU ETS beeinflussen. Die Ergebnisse liefern konkrete Implikationen für die zukünftige Ausgestaltung von Emissionshandelssystemen.
Diese Dissertation basiert auf Forschungsarbeiten am Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI) und wurde von Prof. Dr. Martin Wietschel am Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion (IIP) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) betreut. Der angestrebte akademische Grad ist Dr. rer. pol.