Peiloptimalisatie

De peiloptimalisatie is een post-allocatie analyse die per peilgebied bepaalt welke beleidsvariant (BAU, WBS, Transformeren) maatschappelijk optimaal is wanneer zowel de opbrengsten van het grondgebruik als de kosten van CO2-emissie uit veenoxidatie worden meegerekend.

Achtergrond

In het westelijk en noordelijk veenweidegebied van Nederland veroorzaakt ontwatering van landbouwgrond bodemdaling en CO2-emissie door veenoxidatie. Waterschappen regelen het slootwaterpeil per peilgebied, maar de drie RSopen-varianten (BAU, WBS, Transformeren) veronderstellen elk een ander peilbeheer. In BAU blijft het huidige lage peil gehandhaafd ten gunste van gangbare landbouw. In WBS wordt het peil gedeeltelijk opgezet. In Transformeren wordt vergaand vernat ten gunste van paludicultuur en CO2-reductie.

Het peilbeheer heeft twee tegenstrijdige effecten: een lager peil leidt tot hogere agrarische opbrengsten maar ook tot meer CO2-emissie; een hoger peil leidt tot lagere opbrengsten maar minder emissie. De peiloptimalisatie bepaalt per peilgebied de variant waarbij het nettoresultaat (NPV grondgebruik minus NPV CO2-emissie) maximaal is.

Methodiek

De analyse verloopt in vier stappen.

In stap 1 worden per variant, per boervariant en per zichtjaar de landgebruikskaarten en de bijbehorende NPV-kaarten ingelezen. Deze zijn eerder berekend door het reguliere allocatiemodel. Per cel is dus bekend welk landgebruik er is gealloceerd en wat de NPV van dat grondgebruik is.

In stap 2 wordt per variant en per zichtjaar de NPV van de CO2-emissie berekend. De CO2-emissie wordt bepaald op basis van SOMERS (een extern emissiemodel voor laagveen) en uitgedrukt in ton CO2 per cel. Deze emissie wordt vervolgens beprijsd. Omdat er onzekerheid bestaat over zowel de emissieniveaus als de CO2-prijs, worden zes combinaties doorgerekend: drie emissieniveaus (Minimum, Mediaan, Maximum) maal twee prijsniveaus (Minimum, Maximum). De CO2-prijzen zijn instelbaar in ModelParameters/Landbouw (standaard: 30 en 80 EUR/ton).

In stap 3 wordt per cel het NPVTotaal berekend als:

NPVTotaal = NPVGrondgebruik - NPVCO2Emissie

Hierin zit dus de afweging: hogere agrarische opbrengsten (lager peil, hogere NPV grondgebruik) worden verminderd met hogere CO2-kosten (lager peil, hogere emissie). Per peilgebied worden deze NPV-waarden gesommeerd.

In stap 4 wordt per peilgebied de variant gekozen die de hoogste totale NPV oplevert:

OptimaleVariant = ArgMax over varianten van NPVTotaalPerPeilgebied

Dit levert per peilgebied een kaart op die aangeeft welke variant maatschappelijk optimaal is gegeven de aangenomen CO2-prijs en emissieniveaus.

Onzekerheidsdimensies

De analyse wordt herhaald over alle combinaties van de volgende onzekerheden:

Dimensie	Waarden
Scenario	De actieve scenario's (bijv. STOOM)
Boervariant	RationeleBoer, IntermediateBoer, ConservatieveBoer
Variant	BAU, WBS, Transformeren
Zichtjaar	2030, 2050, etc.
CO2-emissieniveau	Minimum, Mediaan, Maximum
CO2-prijs	Minimum (30 EUR/ton), Maximum (80 EUR/ton)

De combinatie van deze dimensies wordt vastgelegd in vijf "context-units":

• GrondgebruikContext: Scenario x BoerVariant x Variant x Zichtjaar
• CO2KostenContext: Scenario x Variant x Zichtjaar x EmissieK x PrijsK
• AggregatieContext: Scenario x BoerVariant x Variant x Zichtjaar x EmissieK x PrijsK
• OptimalisatieContext: Scenario x BoerVariant x Zichtjaar x EmissieK x PrijsK

De optimalisatie vindt plaats over OptimalisatieContext: per combinatie van scenario, boervariant, zichtjaar en CO2-aannames wordt de beste variant gekozen.

Resultaten

Het script produceert de volgende resultaten:

• Optima/Variant: per peilgebied de optimale variant (als index op VariantK)
• Optima/VariantPerGrid: dezelfde kaart op cel-niveau (via lookup van het peilgebied)
• Optima/Grondgebruik: de landgebruikskaart die hoort bij de optimale variant per peilgebied
• Optima/NPVGrondgebruik: de NPV van het grondgebruik onder de optimale variant
• Optima/NPVCO2Emissie: de NPV van de CO2-emissie onder de optimale variant
• Optima/NPVTotaal: het nettoresultaat (grondgebruik minus CO2) onder de optimale variant

Beperkingen en openstaande punten

De huidige implementatie is een post-hoc vergelijking: de allocatie vindt plaats per variant zonder dat de CO2-kosten meewegen in de suitability van de boer. De boer ziet de CO2-prijs niet wanneer hij zijn gewas kiest. Dit betekent dat het model geen endogene reactie van boeren op CO2-beprijzing modelleert. Een mogelijke verbetering is om de CO2-kosten als kostenpost in de NPV-berekening op te nemen (in Dairy_T of Akkerbouw_T), zodat de boer reageert op CO2-beprijzing door zijn gewaskeuze aan te passen.

Openstaande technische punten (uit de TODO-lijst in de code):

• BeregeningScenarios worden nog niet meegenomen in de NPV van het grondgebruik
• Consistentie controleren tussen de vooronderstellingen over slootwaterpeil en grondwaterstand in de CO2-emissieberekening en de opbrengstdervingsberekening
• CO2-emissie lokaal afkappen op basis van dikte veenpakket of hoeveelheid CO2 in de ondergrond
• Controleren waarom de NPV van landbouw in WBS hoger uitvalt dan in BAU
• Resultaten aggregeren naar tabel voor presentatie
• Afkappen op agrarisch grondgebruik in het zichtjaar, om interferentie met stedelijke allocatie te voorkomen

Bronbestanden

Bestand	Locatie	Beschrijving
PeilOptimalisatie.dms	cfg/	Hoofdscript met alle context-definities en berekeningen
SOMERS CO2-emissiekaarten	SourceData/	Extern gegenereerde emissieniveaus per variant
CO2-prijs parameters	ModelParameters/Landbouw	CO2_prijs_minimum (30 EUR/ton), CO2_prijs_maximum (80 EUR/ton)
Peilgebieden	SourceData/Landbouw/Peilgebieden	Gebiedsindeling waarop de optimalisatie plaatsvindt

Literatuur

• Sen, Verhoeven en Weikard (2025). Sinking peatlands: Optimal control of subsidence. American Journal of Agricultural Economics 108(3), 926-953. Dynamische optimalisatie van grondwaterpeilpaden in NL veenweiden, vergelijking van myopisch vs. forward-looking beleid.
• Weng et al. (2023). Quantifying co-benefits of water quality policies. American Journal of Agricultural Economics 106(2), 547-572. Template voor de koppeling van een economisch keuzemodel van boergedrag aan een biogeochemisch model met feedbackloops.
• Freeman et al. (2022). Responsible agriculture must adapt to the wetland character of mid-latitude peatlands. Global Change Biology 28(12), 3795-3811. Overzicht van strategieen voor natte landbouw, inclusief paludicultuur en gereduceerde drainage-intensiteit.