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« Modèles économie/énergie et débats sur la transition écologique
Jean-Charles Hourcadeavec Céline Guivarch
Cired (Cnrs-Enpc-Ehess-Agro-Cirad)
Séminaire Economie de la Transition Energétique(PSE- CES – Cired)
29 Janvier 2014
Questions à partir d’une formule simple
UP F
P F U
EE EFF Y
E E E Y
Techniques de production
Equipements d’usage finalEfficacité énergétique Effet de structure
PIB
Substrat matériel de la croissance
Moteurde la
croissance
Démographie (niveaux, flux)
Productivité générale
Globalisation et formes d’extraversion des économies
Epargne, flux de capitaux, systèmes sociaux
Marchés de l’énergie + …
alimentation, foncier
Styles de ConsommationC
LModèle de
Localisation
TParadigme
Technologique
Des systèmes en interaction: les liens énergie-croissance- mode de développement
Le passé des modèles de l’énergie à gros traits• 1950-1975: ambition de la prévision (économétrie) et ‘saveur’
(Massé) de l’optimum (EFOM, MARKAL) à macroéconomie constante
• 1970-1990 : de la prévision à la prospective– échecs de l’économétrie et succès des modèles d’ingénieurs pour ‘prédire’ la
demande (MEDEE): le lien énergie-croissance n’est pas une ‘loi naturelle’ (CME 1988)– technologies controversées: nucléaire/pluies acides/climat
• 1980 – 2005: des modèles sectoriels aux modèles d’équilibre général, la ‘revanche inachevée’ des économistes – Chocs pétroliers et découverte de l’importance macroéconomique de l’énergie– ‘Eco-fiscalités’– Les controverses Bottom-up/Top-down et la question de la demande
• 2005 : juxtaposition ou hybridation des modèles? (Energy Journal 2008)
La ‘petite industrie’ existante: entre ingénieurs et économistes
E3MG
Bottom - Up Top - Down Hybride
Edmonds Reilly AIM
GCAM ASF
WEM TIMER
IPAC P ETRO Poles
LEAP
SGM IMACLIM -R
MARKAL MESSAGE
GET TEESE LDNE
New Earth 21
Global 2100 MARKAL MACRO MESSAGE MACRO
MERGE CETA
DNE21 MARIA GRAPE
DICE RICE
RICE - FEEM DEMETER
ENTICE( - BR) Connecticut Mod el
COMBAT Khana Chapman
MIND
GREEN EPPA
AMIGA GEMINI - E3
WO RLDSCAN GTEM
EDGE WIAGEM
Optimisation du système énergétique
Simulation équilibre partiel
Croissance optimale
Equilibre général récursif
Sim
ula
tio
in O
pti
mis
a tio
n
“Bottom-up / Top Down”: malentendus et enjeux pour les débats publics• La demande: trends exponentiels vs logistiques: découplage E/PIB
ou lien mécanique énergie/croissance?
• Les potentiels ‘à coûts négatifs’ et le ‘energy efficiency gap’
• Doit-on s’occuper des styles de vie? Sont-ils négociables?
• Incitation par les prix ou les politiques « non prix »? « coûts explicites vs coûts masqués? »
• Quid des déterminants de l’innovation (niveau et direction) dans des espaces techniques occupés?
• «Equilibre partiel» versus « Equilibre général »
«Equilibre partiel» vs « Equilibre général »: des enjeux sous estimés
• Effets de propagation des coûts:
Impact immédiat
Impact de Moyen Terme fonction de : ‘flexibilité’ du travail, rigidité technique, évolution des marges
• Changement des prix relatifs et choix techniques en cas de prix élevés du carbone: le piège des « cost curves »
• La hausse des dépenses d’investissements en énergie: un coût à court terme? Un effet d’éviction sur le progrès technique? un élément de relance? Attention au keynésianisme naïf
(1 )
(1 )C EC E CC C C C C
E CE C EE E E E E
p p p l w p
p p p l w p t
(1 )(1 )C EC
CC C EE E EC CE
p
t
TES : flux monétaires et ‘conservation de la masse’
Matrice IO
= CIC G FBCF
L
M
X
Ressources(structure de coût)
Emplois(marchés)
Y + CI = VA + (X-M) + CI croissance ?
Une tentation: simplifier par CI
Balances : X-M = S-I flux de Kx ?
?
Dessines moi une croissance économique … sans consommation intermédiaire (donc sans énergie ni matières premières) ….
1
0
( , )
(1 )
(1 )
t t t t
t t t
t t t
tt
t t
Y A F K L
Y C I
K K I
L L n
E g Y
- fonctions de production bien élevées
- pleine utilisation des facteurs (travail, capital)
- capital-machine et capital monétaire commensurables
- pas de ‘capital financier’
- progrès technique et convergence économique ?
Intégrer l’énergie via une fonction de production sans être ingénieur: cas d’une Cobb-Douglas
• Via le lemme de Shepard (théorème de l’enveloppe) on passe de
• à
• Et à
• Impossibilité de représenter des «coûts négatifs » mais très pratique pour qui veut des stratégies agressives de découplage …. au risque de transgresser les lois de la thermodynamique
Q k K L E
1 1s ss
k L E s s
e
P P PE Q Q k
P
eP E
C Q
Et pourtant Solow avait bien dit
« […] total-factor-productivity calculations require not only that market prices can serve as a rough-and-ready approximation of marginal products, but that aggregation does not hopelessly distort these relationships […] over-interpretation is the endemic econometric vice »
« This ’Wrinkle’ is acceptable only at an aggregate level (for specific purposes) and implies to be cautious about the interpretation of the macroeconomic production functions as referring to a specific technical content »
in Solow RM. (1988) « Growth Theory and After », American Economic Review 78(3), 307-317
Croissance à la Solow plus anticipations parfaites: des conséquences remarquées par le GIEC (WG3 4° rapport)
« The most ambitious pathways [350-450 ppm CO2] are possible » with a macroeconomic impact comprised between +0.5 and -3% of the GDP in 2030 with technologies currently known and a uniform carbon price between 5 and 80 $/tCO2 in 2030
‘Most models use a global least cost approach to mitigation portfolios and with universal emissions trading, assuming transparent markets, no transaction cost, and thus perfect implementation of mitigation
measures throughout the 21st century.’ (AR4 WGIII SPM Box 3)
… a good news subject to a ‘never read’ caveat :
… to which one should add: And widespread benevolence to compensate the loosers
En un mot: - une macroéconomie très simple -> elephant and rabbit stew (Hogan/Manne)-‘idealized transformation pathways’ mais difficulté pour représenter les transitions- souvent, pas d’autres prix que l’énergie- une cause intellectuelle de ‘l’implementation gap’?
2. Transitions énergétiques en France : enseignements d’un exercice de prospective
nb: hors effets redistributifs
(avec Ruben Bibas)
Cf. Texte complet sur le site du séminaire
‘Hybridation’ des SAM: réconcilier compta-nat, bilans énergie et indicateurs d’activité
V = P . Q
IMACLIM-R
Economic signals (prices, quantities,
Investments)
Annual Equilibrium (t0) under constraints
Ag
ricolt
ure
En
erg
y
Tran
sp
ort
Bottom-up modules Annual Equilibrium (t0 +1) under updated constraints
Ele
ctr
icit
y
Coal
Ind
ustr
y
Tran
sp
ort
Technical and structural parameters
(i-o coefficients, population, productivity)
Annual Equilibrium (t0 +n) under updated constraints
Reduced forms of dynamic evolutions
Annual Equilibrium (t0)
Representative agent/N sectors
Heterogeneous socio-economic groups/
N’>N sectors
IMACLIM-S
Annual Equilibrium (t0+n)
Deux approches pour endogénéiser le chgt technique
Equilibre statique à Court Terme: coefficients techniques constants- endogénéisation de la mobilité via un budget temps
Transfers
Fiscal systems
priceswagesincome
final demand
Taxes
HouseholdsUtility function
Production sectorsUnder technology and capacity
constraints
Public AdministrationRedistribution & Infrastructures
Exports
Imports
World goods, services and capital markets
12 regions
10 sectors (5 energy, 3 transports, construction, composite)
Mobility : time budget, householdsequipments and infrastructures
Energy consuming services :stock of m², electric appliances
Equilibre statique à Court Terme: coefficients techniques constants- possibilité de capacités de production excédentaires ou
saturées
Transfers
Fiscal systems
prix
salaires
demande finale
taxes
HouseholdsUtility function
Production sectorsUnder technology and capacity
constraints
Public AdministrationRedistribution & Infrastructures
Exports
Imports
World goods, services and capital markets
12 regions
10 sectors (5 energy, 3 transports, construction, composite)
Under or excess capacities
Rate of utilisation ofthe labor force
Transition énergétique: des ‘outils’ à articuler
Référence
Politiques et mesures
P&M du scénario ENCILOWCARB mais sans celles impliquant une mutation comportementale (sobriété, télétravail …)
politiques réglementaires (Réglementation thermique du neuf…)
incitation financière à la rénovation thermique
outils fiscaux (éco-redevance poids lourds et taxe sur le kérosène)
PM: Performance énergie et ‘environnement’
10 20 30 40 50 60 70 80 9040
45
50
55
60
65
70
75
80
RéférencePM
Emissions / 1990 (%)
Part
du
nucl
éair
e da
ns le
mix
éle
ctri
que
(%)
2025
2010
2050
2050
2025
F4
PM: Performance économique et sociale
Période 2010-2015 2010-2020 2040-2050 2010-2050Référence 0.77% 0.83% 0.85% 1.06%
PM 0.73% 0.9% 0.9% 1.15%
Taux de croissance annuel moyen du PIB
2015 2020 2030 2040 2050PM -2 26 183 254 307
Créations d’emplois / référence (en milliers d’équivalents temps plein)
• Positif à long terme sur PIB et emploi• Des frictions gênantes à court terme (nb à balance
des paiements constante) • Décalage dépenses <-> résultats
Transition énergétique: des ‘outils’ à articuler
Référence
Politiques et mesures
Taxe carbone
Taxe carbone Quinet: 32€/tCO2 en 2012, 100€/tCO2 en 2030 300€/tCO2 en 2050
Recyclage des recettes: 50% en baisse des charges sociales sur le travail(compétitivité)
50% en ‘chèque vert’ aux ménages (soutien au pouvoir d'achat)
PM.T: Performance énergie et environnement
10 20 30 40 50 60 70 80 9040
45
50
55
60
65
70
75
80
RéférencePMPM.T
Emissions / 1990 (%)
Part
du
nucl
éair
e da
ns le
mix
éle
ctri
que
(%)
2025
2010
2050
2050 2050
2025
2025
F4
PM.T : Performance économique et sociale
Taux de croissance annuel moyen du PIB
2015 2020 2030 2040 2050PM -2 26 183 254 307
PM.T 2 5 166 174 202Créations d’emplois / référence (en milliers d’équivalents temps plein)
• Effet globalement positif par rapport à la référence, mais …• Effet dépressif de la taxe par rapport à PM: propagation des coûts de
production insuffisamment contenue par la baisse des charges– Impact négatif sur compétitivité internationale et pouvoir d’achat des
ménages (biens énergétiques et non énergétiques)
Période 2010-2015 2010-2020 2040-2050 2010-2050Référence 0.77% 0.83% 0.85% 1.06%
PM 0.73% 0.9% 0.90% 1.15%PM.T 0.69% 0.86% 0.87% 1.09%
Transition énergétique: des ‘outils’ à articuler
Référence
Politiques et mesures
Taxe carbone
Négociations sociales
Courbe salaire/chômage traduisant un compromis sur le partage de la baisse des charges
«effet compétitivité» vs « effet dépressif» de CT sur la demande domestique
PM.TN : Performance économique et sociale
Taux de croissance annuel moyen du PIB du scénario PM.TN
2015 2050PM.T 2 202
PM.TN 36 628
Créations d’emplois / référence (en milliers d’équivalents temps plein)
• La taxe carbone comme marge de manœuvre nouvelle à la négociation sociale via la diversification des bases fiscales
• Une part de cette marge de manœuvre vient d’importations d’énergie en baisse de 52%, une part de ce que la taxe ‘retombe’ sur les revenus de rente
Période 2010-2015 2010-2020 2040-2050 2010-2050PM.T 0.69% 0.86% 0.87% 1.09%
PM.TN 0.81% 0.96% 0.88% 1.14%
2015 2050PM.T -0,3% +8,8%
PM.TN +0,5% +11,2%
Pouvoir d’achat en bien non-énergétique/ Référence
La transition énergétique: des ‘outils’ à articuler
Référence
Politiques et mesures
Taxe carboneOutils financiers & Crédibilité
du signal
Négociations sociales
Baisse du risque d’investissement bas carbone (volatilité des prix de l’énergie, demande finale, performances des technologies)
Via un système de finance carbone fondé sur une valeur en hausse du carbone évité (cf dernière séance)
PM.TN.F : Performance économique et socialePériode 2010-2015 2010-2020 2020-2030 2010-2050
PM.TN 0,81% 0,96% 1,37% 1,14%
PM.TN.F 0,77% 0,90% 1,43% 1,2%
Taux de croissance annuel moyen du PIB du scénario PM.TN
2015 2030Référence 12 13
PM.TN 22 27PM.TN.F 32 38
Montants dépensés par les ménages pour construction et rénovation (G€)
2030 2050PM.TN +0,8 +2
PM.TN.F +1,1 +3Investissements additionnels / référence (points de PIB)
PM.TN.F: Performance énergie et environnement
10 20 30 40 50 60 70 80 9040
45
50
55
60
65
70
75
80
RéférencePMPM.TPM.TN.F
Emissions / 1990 (%)
Part
du
nucl
éair
e da
ns le
mix
éle
ctri
que
(%)
F4
2010
2025
2050
2025
20502050
2050
20252025
Référence
Politiques et mesures
Taxe carboneOutils financiers & Crédibilité
du signal
Politiques d’infrastructures et mutation des comportements
Négociations sociales
Valeur du carbone à adapter
Un nécessaire tuilage des mesures en fonction du déploiement temporel de leurs impacts
Hypothèses Encilowcarb (télétravail …)Moindre mobilité routière (contrôle effets rebond et induction)
Scénario PM.TN.F.R.A
• F4 atteint avec une taxe de 50€ en 2050 au lieu de 300• Une évaluation très fragile numériquement mais posant le
problème de la complémentarité entre le signal prix et la finance carbone et de la temporalité de leur montée en puissance
• Une question de « tuilage » des mesures
Période 2010-2015 2010-2020 2020-2030 2010-2050Référence 0.77% 0.83% 1.09% 1.06%PM.TN.F 0,77% 0,9% 1,43% 1,2%PM.TN.F.R.A 0.87% 1.00% 1.46% 1.23%
Taux de croissance annuel moyen du PIB
Conséquences pour un agenda de recherche en « économie de la transition écologique »
Questions de “bonne pratique”
• Les scénarios ne devraient pas être là pour accompagner des ‘histoires’ pré-établies
• Leur rôle est d’expliciter la cohérence de ‘visions’ et ‘conjectures’ et d’en montrer les conséquences ultimes
• Cela suppose– la mise en dialogue de plusieurs champs d’expertise et la
reconnaissance de leurs controverses internes– un agenda de modélisation non pas guidé par mais ‘à l’écoute’
des positions en présence, …. même ‘mal formées’– Des résultats à mettre en regard des hypothèses institutionnelles
implicites des scénarios
Au jeu du « points forts/points faibles »• Points forts: des mécanismes montrant la nécessité de coupler le dossier
énergie/climat avec:– La réforme de la fiscalité et des systèmes financiers– La négociation sociale et salariale (chômage, retraites etc …)– Les politiques industrielles, urbaines et d’aménagement du territoire
• Points faibles, des paramètres clefs mal ‘contrôlés’– Emploi: contrôle des hypothèses sur les courbes salaires-chômage – compétitivité : paramètres des fonctions d’Armington– effets incitatifs’: ‘normes’, prix, baisses du risque d’investissement
• Des points faibles qui renvoient à trois groupes d’enjeux intellectuels: – coûts négatifs et ‘sans-regret’– macroéconomie et croissance– interactions entre domaines d’activité et modes de développement
O
Q
B
D'
A
Activitééconomique
0
F (Q, E)
C'
O ’
C ’
D ’
Réduction des émissions
C
Coûts négatifs: une question de rhétorique pas de ‘technique’
No regretis not
No painDes chantiers en
économieinstitutionnelle
comparée sur les outils incitatifs
Questions de ‘macro-économie’ … au-delà de Solow
Droit à l’exploration hors du modèle canonique
“At short term scales, I think, something sort of ‘Keynesian’ is a good approximation , and surely better than anything straight ‘neoclassical’. At very long time scales, the interesting questions are best studied in a neoclassical framework and attention to the Keynesian side of things would be a minor distraction” ……. “At a five to ten year time scale, we have to piece things together as best as we can, and look for a hybrid model that will do the job” (Solow 2000)
“Economic cycles are not optimal responses to random shocks around an optimal pathway”
Questions de ‘macro-économie’: du ‘plus simple’ au ‘plus compliqué’
–Modes de décision: au-delà des ‘levelized costs’ dans un ‘business context’ de ‘share holder value’, de ‘mark-to-market’ accounting. Intégrer les modes de décision du système financier
–compétitivité internationale, tissu productif et emploi: au-delà du modèle de l’icerberg, ‘chaînes de valeur’, les distinctions ‘nomades’/sédentaires, les coûts logistiques etc …
–Emploi, travail: au-delà des courbes salaires-chômage et de la ‘flexibilité’
–effets redistributifs : Liens distribution des revenus et modèles de croissance avec identification des vulnérabilités au-delà du revenu
–Modèles de croissance avec déséquilibres, finance et endogénéisation contrôlée des inerties techniques et institutionnelles
–Les feedbacks énergie-ressource-croissance: rôle de l’énergie et des ressources et de l’espace dans le «changement technique »
Style de développement: l’enjeu d’un langage commun pour mettre fin à l’éclatement des expertises
Styles de consommation
Habitat, semi-durables, Tx d’obsolescence des biens Accessibilité et mobilité
Styles technologiques
Éco d’échelles vs articulation d’échelles Ménagement des ressources Non Renouvelable, économie circulaire Biotechnologies et information
Styles de Localisation
Formes urbaines « flux tendus » Littoraux vs intérieur
C
TL
Utilité constante? Ou préférences induites? Besoins fondamentaux?
R&D … une nouvelle ‘manna from heaven?Questions de bifurcation et de pièges de la ‘valley of death’
