Economie de l’énergie Préambule – Secteur en grand bouleversement Transition énergétique Aspects stratégiques – Questions : Comment se forme le « prix de l’énergie »? Place du marché Perspectives Dominique Henriet 1

2 Programme Partie 1 _Chapitre 1 : Quelques données – Les ordres de grandeurs – Chapitre 2 : microéconomie – Energie et rente : différents concepts de rente Partie 2 : Energies pour demain? – Chapitre 3 : Pétrole – Chapitre 4 : Electricité – Chapitre 5 : Energies renouvelables Partie 3 – Chapitre 6 : Energie et environnement, GES et quelques paradoxes et questions Bien stratégique : intervention de l’Etat Bien économique : changements technologiques – Le marché et la régulation – Questions : Comment se forme le « prix de l’énergie » Service public? Place du marché Energie et environnement : quotas, taxes permis?

Quelques données Notion de bilan énergétique : utilisation de l’énergie dans l’économie Energie = ressource au sens économique du terme -Les différents concepts -Energie primaire (à l’état brut) -Energie finale (après transformation) -Energie utile (en sortie) 3 Dominique Henriet

Les différents types 4 Dominique Henriet

Coefficients d’équivalence : unité internationale le Joule unité « économistes » la tep = 42 GJ 1 MWh = 3,6GJ=0,086tep (à la consommation) Sauf qu’en production, il faut 3MWh de « chaleur » ou « pétrole » pour 1MWh d’électricité thermique Donc : 1MWh (électrique)= =3X0,086=0,26tep (à la production) Controverse sur l’unité de compte 4/02/115 Dominique Henriet

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4/02/11 Dominique Henriet 8 Bilan énergétique de la France 4 périodes : reconstruction -> la prééminence du charbon 55% (EP) Autarcie de l’économie : minimisation des coûts -> pétrole 70% (EP) Internationalisation : Indépendance -> Nucléaire 34% (EP) : Marché et environnement : Pétrole = 36% Nucléaire = 38 %

Consommation d’énergie primaire (2010) 4/02/119 Dominique Henriet

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Structure de la production d’électricité (2010) 4/02/1112 Dominique Henriet

4/02/1113 Dominique Henriet Bilan énergétique France

4/02/11 Dominique Henriet 14 Energie primaire : Concentration spatiale 88% de l’énergie utilisée est d’origine fossile Répartition très concentrée 3 pays = 46% des réserves de pétrole, 53% du charbon, 60% gaz naturel Réserves géologiques Réserves prouvées (technologiquement exploitables et rentables) : dépend du prix et des coûts : ratio R/P

4/02/11 Dominique Henriet 15 Energies de demain?

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4/02/11 Dominique Henriet 19 Energie et PIB « Efficacité énergétique » = rapport E utile/E primaire Très variable dans le temps et l’espace 56% Pologne, 90% Irlande Intensité énergétique du PIB : Energie / PIB Très variable aussi UE : 0,129/1000 tep/$ 0,200 en Finlande 0,165 Belgique 0,140 France 0,129 Allemagne 0,087 en Irlande

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4/02/11 Dominique Henriet 21 Energie et PIB Empiriquement E= énergie consommée, N population, Y PIB: Plusieurs phases dans l’histoire : - hausse de E/Y (industrialisation) (XIX) - baisse (1880 UK, 1930) amélioration des rendements - stabilisation (1973) UE des 15 : 0,160 - baisse récente : UE des 15 : 0,095

Eléments de microéconomie de l’énergie Les 3 caractéristiques communes des marchés de l’énergie - Dimension stratégique - Forts coûts fixes - Rentes associées à la rareté ou la localisation Caractéristiques particulières : non stockabilité 4/02/1122 Dominique Henriet

Le Pétrole Une industrie mondiale – Avant 1850: bois, biomasse, charbon : proximité – Après : d’abord industrie américaine très vite mondiale Une industrie multiproduits – Pétrole lampant, lubrifiants, fuel, essence, pétrochimie – Pluralité de marchés Fortement capitalistique – Forts investissements – Oligopolistique 4/02/11 Dominique Henriet 23

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Le pétrole 4/02/11 Dominique Henriet 26

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4/02/11 Dominique Henriet 29 Courbe de Hubbert :

Réserves Ultimes Conventionnel – … – Conventionnel très profond Non conventionnel – Bruts extra lourds (Venezuela) – Sables asphaltiques (Canada) 4/02/11 Dominique Henriet 30

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Le prix du pétrole 4/02/11 Dominique Henriet 32

Le pétrole Disparités de coût de production 4/02/11 Dominique Henriet 33

Modèle de Hotelling 4/02/11 Dominique Henriet 34 : Prix du pétrole à la date t : Réserves à la date t : Coût marginal d’extraction fonction du stock en terre : flux d’extraction

Modèle de Hotelling Absence d’arbitrage : pas de profit plus grand en reportant (ou anticipant )une extraction. 4/02/11 Dominique Henriet 35

Hotelling suite Pas d ’arbitrage : 4/02/11 Dominique Henriet 36

Hotelling suite Le prix est déterminé par la demande Si c est constant : 4/02/11 Dominique Henriet 37

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Electricité Différentes technologies… – Soit la courbe de charge : h(t) – Et la monotone…y(t) – Soit les différentes technologies : Puissance maximale Coût fixe Coût marginal 4/02/11 Dominique Henriet 41

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4/02/11 Dominique Henriet 44 Turbine à Gaz (TAG) avec cogénération de chaleur

4/02/11 Dominique Henriet 45 Turbine Gaz Vapeur (TGV)

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Electricité Dimensionnement optimal : – Technologies : coût margi coût fixe par unité de Puiss – Soit : la courbe de charge, sa réciproque 4/02/11 Dominique Henriet 54

4/02/11 Dominique Henriet 55 Dimensionnement optimal Néglige les coût de démarrage/extinction… (deux courbes de charges avec même monotone N’ont pas le même coût…)

Electricité Prix d’équilibre – Offre et demande… Problèmes de non stockabilité… 4/02/11 Dominique Henriet 56

Energies renouvelables Définition Quelques données économiques – Eolien – Photovoltaique – Biomasse 4/02/11 Dominique Henriet 57

Eolien Onshore : 85 euros par MWh, Offshore 135 euros par MWh (Contre moins de 50) Problèmes: Intermittence Imprévisibilité – Déséquilibre entre offre et demande Dérive en fréquence Modification des flux de puissance – Implique que les autres capacités doivent être ajustables – Fonctionnement plus facile lorsque plusieurs régimes de vents no corrélés. 4/02/11 Dominique Henriet 58

4/02/11 Dominique Henriet 59 Eolien Impact économique : Prix négatif !

4/02/11 Dominique Henriet 60 Biomasse Définitions… 40 à 70 euros le MWh. Questions d’approvisionnement Autres questions

4/02/11 Dominique Henriet 61 Solaire Définitions…CSP ou PV En 2010 : plus de 200 euros par MWh!

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Energie et environnememnt Ici GES Le réchauffement climatique Les prises de conscience Un modèle simple 4/02/11 Dominique Henriet 63