Investigating Supply Chain linkages in the EU ETS: a network analysis of energy and manufacturing trading patterns

The European Union Emissions Trading System (EU ETS) is the main instrument of European climate policy and the largest carbon market in the world. Based on a cap-and-trade mechanism, the system aims to reduce emissions and equalize marginal abatement costs, promoting an efficient and integrated allowance market. This analysis studies the structure of permit exchanges (European Union Allowances – EUA) between the energy sector and manufacturing subsectors in Phases II (2008-2012) and III (2013-2020) and examines their evolution through Network Theory using measures of centrality, directional asymmetry and assortativity, and their persistence over time. The evidence shows a hierarchical core-periphery structure dominated by a clearly central energy sector and by highly energy-intensive manufacturing sectors. The results are integrated with Eurostat data on Final Energy Consumption, used as a proxy for supply chain dependencies, to verify whether trading flows reproduce real production interdependencies. The analyses confirm that sectoral centrality is closely correlated with supply chain structure, indicating an alignment between allowance needs and energy requirements. With the introduction of Phase III policies (reduction of free allocation, new carbon leakage lists and greater reliance on auctions), this relationship strengthens and becomes more stable. National differences in market behaviour, analysed through clustering and Network Theory, further reinforce these dynamics, showing how trading patterns reflect countries’ specific productive structures and heterogeneous policy responses that modify trading intensity and operator centrality. Taken together, the results indicate that the EU ETS does not operate as a completely frictionless market: the presence of supply chain bias limits full market integration and hinders the convergence of marginal abatement costs as set out by the system’s original design.

L’European Union Emissions Trading System (EU ETS) è il principale strumento della politica climatica europea e il più grande mercato del carbonio al mondo. Basato su un meccanismo di cap-and-trade, il sistema punta a ridurre le emissioni e uniformare i costi marginali di abbattimento, promuovendo un mercato delle quote efficiente e integrato. Questa analisi studia la struttura degli scambi di permessi (European Union Allowances – EUA) tra il settore energetico e i sottosettori manifatturieri nelle Fasi II (2008-2012) e III (2013-2020) e ne analizza l’evoluzione tramite la Teoria delle Reti attraverso misure di centralità, asimmetria direzionale e assortatività e la loro persistenza nel tempo. Le evidenze mostrano una struttura gerarchica core-periphery dominata da un settore energetico nettamente centrale e da settori manifatturieri ad alta intensità energetica. I risultati sono integrati con i dati Eurostat sui consumi finali di energia, impiegati come proxy delle dipendenze di filiera, per verificare se i flussi di scambio riproducano le interdipendenze produttive reali. Le analisi confermano che la centralità dei settori è strettamente correlata alla struttura di filiera, segnalando un allineamento tra bisogno di quote e fabbisogni energetici. Con l’introduzione delle policy della Fase III (riduzione delle allocazioni gratuite, nuove liste di carbon leakage e maggiore ricorso alle aste), questa relazione si rafforza e si stabilizza. Differenze nazionali nei comportamenti di mercato, analizzate tramite clustering e Teoria delle Reti, rafforzano ulteriormente queste dinamiche, mostrando come i pattern di scambio riflettano la struttura produttiva specifica dei Paesi e risposte alle policy eterogenee che modificano l’intensità degli scambi e la centralità degli operatori. Nel loro insieme, i risultati ottenuti indicano che l’EU ETS non opera come un mercato completamente privo di frizioni: la presenza di supply chain bias limita la piena integrazione del mercato e ostacola la convergenza dei costi marginali di abbattimento prevista dal disegno originario del sistema.