Les coûts de réduction des émissions de gaz à effet de serre

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1 Les coûts de réduction des émissions de gaz à effet de serre
Emeric Fortin Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts ° Novembre 2004

2 Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts 19 Novembre 2004
Plan La notion de coût Evolution dans le temps des coûts et When Flexibility Typologie des modèles Présentation et analyse des évaluations des coûts de réduction des émissions de gaz à effet de serre Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts Novembre 2004

3 Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts 19 Novembre 2004
Taxinomie des coûts Coûts techniques Coûts macroéconomiques Coûts en bien-être Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts Novembre 2004

4 Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts 19 Novembre 2004
Qu’est-ce qu’une tonne abattue Scénario de référence / situation de référence Métriques Sommation des flux : Stocks moyens : Flux actualisés : Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts Novembre 2004

5 Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts 19 Novembre 2004
Qu’est-ce qu’une tonne abattue 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Moyenne Projet 1 Flux d'abattement X Stock d'abattement Projet 2 Coût avec la métrique des stocks : Coût avec la métrique des flux : Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts Novembre 2004

6 Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts 19 Novembre 2004
Qu’est-ce qu’une tonne abattue Exemple : Nombre total de tonnes abattues : X Durée : 10 ans Rythme annuel d’abattement : X/10 Taux d’actualisation des tonnes : 5% par an Coût total : Métrique Sommation des flux Stock moyen Flux actualisés Tonnes ou tonnes actualisées Coût par tonne Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts Novembre 2004

7 Coûts techniques Notion de VAN : Notion de durée de récupération :
Un projet est défini par la donnée de coûts initiaux, , et de coûts et bénéfices futurs, où le taux d'actualisation retenu est le taux d'intérêt i Notion de durée de récupération : Le temps de récupération d'un projet est égal à la durée d'exploitation de l'équipement nécessaire pour que les revenus dégagés permettent de récupérer le montant de l'investissement. Lorsque les flux de trésorerie peuvent être supposés constants, on a: où D représente la durée de récupération, I le montant de l'investissement et Fm le flux de trésorerie d'une année d'exploitation "moyenne".

8 Coûts techniques Coût (en € par tonne) Niveau de dépollution

9 Potentiel sans regret Potentiel de réduction des émissions. B' B C' C
Production Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts Novembre 2004

10 Coûts macroéconomiques en économie fermée
Effets d’interaction entre les secteurs Théorème Sonnenschein-Debreu-Mantel qx D'' d''2 d1 d'2 D' d2 D px p1 p2 Politique fiscale

11 Effet d’interaction des taxes : triangle de Harberger
Sans taxe pré-existante Avec taxe pré-existante Pm Pm D2 P2 t D1 R' A' D1 P1 P1 t t R A R B A D0 D0 P0 P0 D D Q1 Q0 Q2 Q1 Q0

12 Tonnes abattues par rapport au scénario de référence
Coûts macroéconomiques en économie ouverte Modification des termes de l’échange Permis d’émissions négociables CmA CmA1 CmA2 A p1 A' I1 I2 B' p' p2 B Tonnes abattues par rapport au scénario de référence O q'1 q1 q2 q'2 Fuites de carbone

13 Du coût marginal au coût total
Coût marginal d'abattement ($/tonne CO2 Equiv) CmA CmA(q) CmB(q) CmB Réduction des émissions (en tonne/à une situation de référence) O B R q A Coût total d'abattement ($/tonne CO2 Equiv) CTB CTA  CTB (q) Pente de la tangente = Coût marginal de réduction  Pente de la corde = Coût moyen de réduction CTA (q) Réduction des émissions (en tonne/à une situation de référence) O B R Potentiel sans regret

14 Evolution du coût entre deux périodes
Evolution des coûts dans le temps Type d'effet   Evolution du coût entre deux périodes Démographie Inférieur si prise en compte d'effet d'échelle Croissance exogène Indéterminé, dépendant du contenu de la croissance Intensité énergétique Inférieur si prise en compte d'effet d'échelle et d'apprentissage Contenu carbone de la croissance Peu d'effet a priori Progrès technique autonome Baisse des prix Inférieur Apparition de nouvelles solutions Croissance induite Progrès technique induit Apparition de nouvelles solutions Modifications des préférences Capital de longue durée Aucun effet Effets indépendants du chemin suivi Effets dépendants du chemin suivi Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts Novembre 2004

15 Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts 19 Novembre 2004
La When Flexibility Ensemble d’arguments liés à : Développement technologique Stock de capital et inertie Effets sociaux et inertie Actualisation Cycle du carbone et changement radiatif Impacts du changement climatique Opposition entre des arguments favorisant une modeste intervention à court terme et ceux justifiant un effort d’abattement important à court terme Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts Novembre 2004

16 Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts 19 Novembre 2004
Émissions de référence et émissions tendancielles Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts Novembre 2004

17 Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts 19 Novembre 2004
Abattement optimaux selon le degré d’inertie Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts Novembre 2004

18 Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts 19 Novembre 2004
Coût marginal : analyse statique vs. dynamique Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts Novembre 2004

19 Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts 19 Novembre 2004
Coût total d’abattement selon le degré d’inertie Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts Novembre 2004

20 Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts 19 Novembre 2004
Typologie des modèles Modèles Bottom-Up Modèles tableurs Modèles de simulation Modèles d’optimisation Modèles Top-Down Modèles INPUT-OUTPUT Modèles macroéconomiques Modèles d’équilibre général calculable Modèles d’optimisation dynamique Modèles intégrés Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts Novembre 2004

21 Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts 19 Novembre 2004
Typologie des modèles Top-Down Bottom-up Dimension conceptuelle 1. Concepts et termes Approche économique Approche d'ingénieur 2. Traitement du capital Concept homogène et abstrait Description précise de l’équipement 3. Traitement du changement technique Recours à des taux tendanciels, généralement exogènes Menu des options technologiques 4. Force en action dans le modèle Réponses des agents économiques en fonction d’élasticités prix et revenus Optimisation des choix technologiques en fonction d'un taux d’actualisation 5. Perception du marché Marchés parfaits Marchés imparfaits et présence de barrières 6. Potentiel d’amélioration de l’efficacité Généralement faible Identification d’opportunités à coûts négatifs Dimension structurelle Premiers modèles Modèles récents 1. Endogénéisation des comportements Elevée Faible En augmentation 2. Degré de détail sur les secteurs non liés à l’énergie Moyen 3. Degré de détail sur les usages finals de l’énergie Elevé 4. Degré de détail sur les technologies d’offre d’énergie 5. Orientation prédictive En baisse Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts Novembre 2004

22 Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts 19 Novembre 2004
Les modèles intégrés Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts Novembre 2004

23 Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts 19 Novembre 2004
Résultats des modèles bottom-up Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts Novembre 2004

24 Réduction annuelle par rapport au scénario de référence
Résultats des modèles bottom-up Potentiel de réduction d'émissions à un coût inférieur ou égal à 25 US$/tCO2 pour les pays en développement et les économies en transition Réduction annuelle par rapport au scénario de référence Pays MtC02/an % Argentine (UNEP, 1999a) – 11.5 Botswana (UNEP, 1999c) 2,87 15.4 Chine (ALGAS, 1999a) 606 12.7 Equateur (UNEP, 1999b) 12,7 21.3 Estonie (UNEP, 1999g) 9,6 58.3 Hongrie (UNEP, 1999f) 7,3 7.6 Philippines (ALGAS, 1999e) 15 6.2 Corée du sud(ALGAS, 1999b) 5,3 5.7 Zambie (UNEP, 1999d) 6,09 17.5 Brésil (UNEP, 1994) 29 Egypte (UNEP, 1994) 52 Sénégal (UNEP, 1994) 50 Thaïlande (UNEP, 1994) Venezuela (UNEP, 1994) 24 Zimbabwe (UNEP, 1994) 34 Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts Novembre 2004

25 Niveau de la taxe en 2010 (en 1990 US$)
Résultats des modèles top-town Niveau de la taxe en 2010 (en 1990 US$) Pertes de PIB en 2010 (%) Modèle USA OCDE-E Japon CANZ ABARE-GTEM 322 665 645 425 1,96 0,94 0,72 AIM 153 198 234 147 0,45 0,31 0,25 0,59 CETA 168 1,93 G-Cubed 76 227 97 157 0,42 1,50 0,57 1,83 GRAPE 204 304 0,81 0,19 MERGE3 264 218 500 250 1,06 0,99 0,80 2,02 MIT-EPPA 193 276 501 247 MS-MRT 236 179 402 213 1,88 0,63 1,20 Oxford 410 966 1074 1,78 2,08 RICE 132 159 251 145 0,55 0,78 0,96 SGM 188 407 357 201 WorldScan 85 20 122 46 Minimum Maximum Moyenne 209 347 435 1,28 1,02 0,85 1,48 Ecart-type 106,74 296,07 304,06 115,58 0,62 0,60

26 De l’importance d’un recyclage pertinent
Variation de bien-être en Europe avec un recyclage vers une baisse des cotisations sociales Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts Novembre 2004

27 Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts 19 Novembre 2004
De l’importance d’un recyclage pertinent Variation de bien-être selon le type de recyclage Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts Novembre 2004

28 Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts 19 Novembre 2004
Impact redistributif Entre les agents Entre les secteurs Entre les catégories de revenus Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts Novembre 2004

29 Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts 19 Novembre 2004
Bénéfices secondaires Environnementaux Santé publique Technologique Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts Novembre 2004

30 Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts 19 Novembre 2004
Impact des hypothèses Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts Novembre 2004

31 Commerce limité aux pays de l'annexe I
La Where Flexibility Sans commerce Commerce limité aux pays de l'annexe I Commerce global Modèle USA OCDE-E Japon CANZ ABARE-GTEM 322 665 645 425 106 23 AIM 153 198 234 147 65 38 CETA 168 46 26 Fund 14 10 G-Cubed 76 227 97 157 53 20 GRAPE 204 304 70 44 MERGE3 264 218 500 250 135 86 MIT-EPPA 193 276 501 247 MS-MRT 236 179 402 213 77 27 Oxford 410 966 1074 224 123 RICE 132 159 251 145 62 18 SGM 188 407 357 201 84 22 WorldScan 85 122 5 Administration 154 43 EIA 110 57 POLES 135.8 135.3 194.6 131.4 52.9 18.4 Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts Novembre 2004

32 Commerce limité aux pays de l'annexe I
La Where Flexibility Sans commerce Commerce limité aux pays de l'annexe I Commerce global Modèle USA OCDE-E Japon CANZ ABARE-GTEM 1,96 0,94 0,72 0,47 0,13 0,05 0,23 0,09 0,03 0,01 0,04 AIM 0,45 0,31 0,25 0,59 0,17 0,36 0,20 0,08 0,35 CETA 1,93 0,67 0,43 G-CUBED 0,42 1,50 0,57 1,83 0,24 0,61 0,06 0,26 0,14 0,32 GRAPE 0,81 0,19 0,10 0,54 MERGE3 1,06 0,99 0,80 2,02 0,51 1,14 MS-MRT 1,88 0,63 1,20 0,91 0,22 0,88 0,29 0,02 Oxford 1,78 2,08 1,03 0,73 0,52 0,66 0,33 RICE 0,55 0,78 0,96 0,56 0,28 0,30 Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts Novembre 2004

33 Importance du scénario de référence
Modèle GES Emissions (en millions de tonnes de CO2) Réduction nécessaire (en %) Prix des permis (Marché limité à l'annexe B) (Marché global) 1990 2010 Kyoto EDGE 6 17 614 18 344 16 723 9 11 Zhang 18 112 19 062 17 171 10 3 GEM-E3 CO2 17 8 POLES 14 450 16 331 13 673 12 CICERO 17 819 19 390 16 907 13 16 ECN 17 473 19 458 16 766 14 SGM 18 014 20 090 17 114 15 23 14 044 15 664 13 194 19 4 GREEN 18 GTEM 17 640 21 620 16 758 22 26 Worldscan 16 804 20 761 16 009 7 EPPA 14 509 18 172 13 765 24 44 ISGM 17 809 22 282 16 753 25 36 Coefficient de corrélation total 0,76 0,36 Coefficient de corrélation pour les études multi-gaz 0,83 0,65 Coefficient de corrélation pour les études CO2 0,73 0,12

34 Typologie de l’incertitude
Incertitudes d’ordre théorique - Caractère incomplet de l'information Problèmes de frontières des systèmes présents, problèmes de définition des objets et des méthodes Perceptions différentes Compréhension des phénomènes Prévisibilité des phénomènes - Valeurs estimées des paramètres - Erreurs de mesures - Imparfaite qualité de bases de données - Erreurs dans le report des données - Approximations, agrégations et simplifications - Propagation des erreurs de prédiction - Incertitude sur certaines valeurs (valeur de la vie humaine, taux d’actualisation…) Incertitudes d’ordre technique Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts Novembre 2004

35 Typologie de l’incertitude
Incertitudes d’ordre théorique Incertitude liée à l’approche formelle Structure conceptuelle du modèle - Erreurs de modélisation liées à l’inadéquation de la théorie au problème étudié ou à la complexité des systèmes naturels - Caractère incomplet de l'information - Incertitude sur les relations fonctionnelles Compréhension des phénomènes Prévisibilité des phénomènes - Propagation des erreurs de prédiction - Erreurs systématiques lorsque d’une utilisation inadaptée du modèle - Approximations, agrégations et simplifications - Conflits rendant les conséquences d’un processus de prise de décision imprévisible - Erreurs dans les software et hardware - Structure technique du modèle - Approximations, agrégation et simplifications - Erreurs dans les software et hardware Incertitudes d’ordre technique Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts Novembre 2004