REPUBLIQUE TUNISIENNE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR Université du 7 novembre à Carthage ECOLE POLYTECHNIQUE DE TUNISIE Projet de fin d’études ENERGIE EOLIENNE : TARIFICATION EFFICACE ET REGULATION PUBLIQUE Application au cas tunisien Organisme d’accueil: ANER Présenté par : DELLAGI Anas

Problématiques Comment assurer un développement durable, soutenable et propre du secteur énergétique ? L’énergie éolienne est-elle une option socialement et économiquement viable pour la production d’énergie électrique ? Quelle politique tarifaire efficace faut-il adopter pour assurer le développement de l’éolien?

PLAN Le Contexte énergétique Pourquoi une énergie éolienne Tarification de l’électricité Etude d’une ferme éolienne de référence

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Le contexte énergétique Besoins croissants et développement durable

Dans le monde Une consommation énergétique multipliée par 50 en deux siècles Une population multiplié par 6 sur la même période problèmes de sécurité dans un environnement où les sources seront de plus en plus concentrées géographiquement L’essor de l’électricité

En Tunisie Croissance économique Augmentation soutenue de la consommation d’énergie Déclin des ressources pétrolières Amélioration des conditions de vie La balance énergétique est passée d’un large excédent à un équilibre précaire

Evolution du contexte tunisien Solde énergétique en nette détérioration Trouver des solutions pour un développement durable

Le secteur électrique (1) L’électricité est la forme d’énergie qui enregistre la croissance annuelle la plus importante : 6.5%/an Le taux d’électrification avait déjà atteint 91% en 1997 et devrait atteindre 97% à l’horizon 2007 Une croissance supérieure à celle du PIB Émissions croissante de GES par les centrales électriques (9000 KteqCO2 en 2000 contre 7500 en 1997) Quatre prérogatives

Le secteur électrique (2) Satisfaire une demande en croissance accélérée, avec un niveau de qualité de fourniture adéquat ; Développer l’infrastructure de production, de transport et de distribution, en tenant compte des préoccupations liées à la compétitivité ; Maîtriser l’énergie, et minimiser l’impact sur l’environnement ; Ouvrir le marché à des opérateurs indépendants susceptibles de prendre en charge une partie de l’effort de renforcement des capacités électriques tunisiennes, et s’ouvrir à des perspectives de production électrique à une échelle régionale.

Le parc électrique tunisien Trois options technologiques dominantes : Les turbines à vapeur ; Les turbines à gaz ; Le cycle combiné. Une part marginale de d’options énergétiques renouvelables

Pourquoi une énergie éolienne ? Environnement, développement et économie

L’ énergie éolienne : un choix stratégique Des énergies adaptées à la production décentralisée Des énergies fondamentales pour le monde en développement Des coûts en chute libre Un marché en pleine expansion au niveau international

L’ énergie éolienne : un choix stratégique Des énergies adaptées à la production décentralisée Des énergies fondamentales pour le monde en développement Des coûts en chute libre Un marché en pleine expansion au niveau international

L’ énergie éolienne : un choix stratégique Des énergies adaptées à la production décentralisée Des énergies fondamentales pour le monde en développement Des coûts en chute libre Un marché en pleine expansion au niveau international

Des coûts en chute libre

L’ énergie éolienne : un choix stratégique Des énergies adaptées à la production décentralisée Des énergies fondamentales pour le monde en développement Des coûts en chute libre Un marché en pleine expansion au niveau international

Un marché en pleine expansion au niveau international

Tarification de l’énergie électrique d’origine éolienne Approche théorique

Problématique de la tarification de l’éolien Tarification de l’électricité Incorporation des externalités

Problématique de la tarification de l’éolien Tarification de l’électricité Incorporation des externalités

Problématique de la tarification de l’éolien La tarification classique incorpore plusieurs options technologiques ; Nécessité d’incorporer les externalités environnementales dans la politique tarifaire ; La STEG monopole de distribution et de transport  tarification dans le cadre d’une production indépendante d’électricité.

Problématique de la tarification de l’éolien Tarification de l’électricité Incorporation des externalités

La tarification au coût marginal La tarification au coût marginal assure une allocation optimale des ressources La tarification au coût marginal ne répond pas toujours à la contrainte budgétaire  optimum de second rang La tarification au coût marginal de long terme apporte une première réponse à cette problématique

La tarification au coût marginal (1) la tarification qui garantit une allocation économiquement efficiente doit reposer sur le principe du coût marginal. Le coût marginal représente le coût additionnel pour mobiliser une unité supplémentaire de la ressource. Le surplus ordinaire du consommateur : Le profil du producteur : Le surplus collectif : La condition nécessaire de premier ordre : Le tarif optimal :

La tarification au coût marginal (2) Pour les activités à rendements d’échelles croissants la tarification au coût marginal est déficitaire Si on pose : Et : On aura : La demande de fourniture électrique étant variable au court du temps un ajustement des capacités de production s’impose Tarification au coût additionnel des ajustements de la capacité optimale, suite à l'offre future d'une unité additionnelle durable : coût marginal de long terme

Problématique de la tarification de l’éolien Tarification de l’électricité Incorporation des externalités

Pourquoi incorporer les externalités ? L’énergie électrique d’origine éolienne est une énergie PROPRE Elle permet d’éviter plusieurs dommages environnementaux occasionnés par d’autres options technologiques de production d’électricité L'existence d'effets externes (interdépendances entre fonctions objectifs) qui ne trouvent pas de compensation monétaire sur le marché, empêche la réalisation de l'optimum collectif et justifie l'intervention de l'Etat qui se doit de les internaliser. Nécessiter d’incorporer les bénéfices de l’éolien dans la politique tarifaire

Valorisation des externalités environnementale On appelle effets externes les événements dont les avantages ou les inconvénients sont ressentis par d’autres agents économiques sans que l’agent économique émetteur en supporte le coût ou le bénéfice Comme il n’existe généralement pas de marchés pour l’achat et la vente d’unités de «qualité environnementale», on doit trouver des façons de mesurer le consentement marginal à payer Plusieurs méthodes de valorisation des externalités environnementales

Méthodes de valorisation des externalités environnementales Directes : valeurs monétaires recherchées obtenues directement sur les marchés par l’entremise des prix  Évaluation bio-physique : modèle DOSE  ÉPONSE Évaluation monétaire des dommages Indirectes : valeurs monétaires inférées à partir de modèles de comportements individuels ou à partir de questionnaires Méthode des dépenses d’évitement (ou de protection) Méthode des prix hédoniques Méthode du coût de déplacement Méthode d’évaluation contingente

Une alternative à la valorisation des bénéfices environnementaux : les marchés de réduction d’émissions de GES Protocole de Kyoto  trois mécanismes de flexibilités : Les mises en œuvre conjointe ; Le MDP ; Les PEN Accorder une subvention par tonne d’équivalent CO2 évité à l’entreprise hôte Accorder un crédit d’émission de GES pour l’autre parti

Valeur de la tonne d’équivalent CO2 Valeur estimée par la méthode d’analyse contingente : 35 USD / teqCO2 (Projet ExternE) Valeur d’équilibre du marché des PEN : Demande annuelle entre 2008 et 2012 Valeur de la Tonne d’équivalent CO2 Avec les USA 3000 Mt eq CO2 12 USD Sans les USA 1800 Mt eq CO2 7 USD Source : EWEA

Etude d’une ferme éolienne de référence Analyse comparative Et sensibilité aux différentes politiques tarifaires

La production d’énergie électrique d’origine éolienne Analyse des Gaz à Effet de Serre L’analyse économique Analyse comparative

La production d’énergie électrique d’origine éolienne Analyse des Gaz à Effet de Serre L’analyse économique Analyse comparative

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La production d’énergie électrique d’origine éolienne Analyse des Gaz à Effet de Serre L’analyse économique Analyse comparative

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La production d’énergie électrique d’origine éolienne Type de technologie Distribution de la vitesse des vents Courbe de Puissance Courbe d’énergie Production annuelle d’énergie renouvelable

TV 5 000 000 MWh TG 1 200 000 MWh CC 2 500 000 Hydraulique 60 000 MWh

Analyse des GES Nous définissons un mixe énergétique de production d'énergie électrique équivalent au réseaux de la STEG

Les réductions d'émissions de GES Nous calculons la réduction annuelle d'émissions de GES lorsque le système du réseau électrique de référence est remplacé par le projet de centrale éolienne de référence.

Les paramètres de l'analyse Analyse économique La durée de vie du projet : 15 ans Le taux d'actualisation : 12% Le taux d'indexation de l'énergie reflète l’évolution des prix de l’énergie : 3%

Différents concepts Le coût évité en énergie : le coût moyen du kWh qu'il aurait fallu produire de manière conventionnelle Le taux d'enrichissement en capital : Crédit pour ER fournie : subvention accordée en contre partie de la quantité d'énergie renouvelable produite Crédit pour réduction d'émissions de GES : subvention accordée en contre partie de la quantité d’émission de GES évitée

Analyse comparative (1) Plusieurs choix technologiques se présentent : TV TG CC Hydraulique Eolienne Iu (TND/kW) 1000 550 750 2000 1400 Nh (heures/an) 5000 4000 7000 3000 Cvu (TND/kWh) 0.029 Pour les comparer nous utilisons le critère du TEC :

Analyse comparative (2)

Incorporer les bénéfices : intervention régulatrice Cas améliore : Systèmes tarifaires socialement efficaces et régulation publique Incorporer les bénéfices : intervention régulatrice

Différents systèmes régulateurs Le système d'appel d'offre : incite à la compétitivité mais favorise les grandes firmes Le système de prix garantis : garanti la rentabilité Le système des certificats verts : stimule la pénétration de l'électricité renouvelable sur le marché de l'électricité en faisant jouer la concurrence économique Les écotaxes et les permis d'émissions négociables : incorporation des externalités

Subvention par tonne d’équivalent CO2 évitée (1)

Subvention par tonne d’équivalent CO2 évitée (2)

Subvention pour énergie renouvelable fournie

Proposition d'un système tarifaire Un système par palier garantissant à la fois l’incorporation des externalités et la rentabilité des projets

un système tarifaire base sur la méthode TEC Ce système est basée sur la garantie tarifaire que proposent les distributeurs d'énergie électrique Un tarif en deux paliers est garanti : Un premier tarif élevé TV1 sur les cinq premières années d'exploitation Un tarif TV2 moindre pour le reste de la durée de vie du projet Ces deux tarifs sont déterminés de telle sorte qu'ils garantissent a la fois un niveau de rentabilité jugé satisfaisant, et une incorporation des externalités environnementales

Établissement des tarifs (1) Le tarif équivalent est choisi de telle sorte qu'il satisfasse a la fois au critère de rentabilité a savoir un TEC soit égal a 0.3 avant incorporation des externalités et qu'il incorpore les externalités environnementales. D'après la formule donnant le TEC : On a alors :

Établissement des tarifs (2) Le tarif TV2 est établi pour que le projet soit compétitif avec les autres technologies de production de l'électricité Le tarif TV1 est établi en conséquent en posant : j : le nombre d'année de mise en vigueur du premier palier tarifaire On alors :

Application au projet éolien de référence

En conclusion … Utilisation des ER. L’éolien peut être économiquement rentable et socialement efficace. L’incorporation des externalités est primordiale.

REPUBLIQUE TUNISIENNE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR Université du 7 novembre à Carthage ECOLE POLYTECHNIQUE DE TUNISIE Projet de fin d’études ENERGIE EOLIENNE : TARIFICATION EFFICACE ET REGULATION PUBLIQUE Application au cas tunisien Organisme d’accueil: ANER Présenté par : DELLAGI Anas