Les thèses

LES THESES SOUTENUES DANS LE CADRE DE LA CHAIRE MODELISATION PROSPECTIVE

2017
Seungwoo KANG, La place de la bioénergie dans un monde sobre en carbone : Analyse prospective et développement de la filière biomasse dans le modèle TIAM-FR, sous la direction de Nadia MAÏZI et Sandrine SELOSSE, Université de recherche Paris Sciences et Lettres - Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 22 décembre 2017
Face à une préoccupation environnementale croissante, les pays du monde accentuent leurs efforts pour réduire leur dépendance aux ressources fossiles, sources majeures d’émissions de gaz à effet de serre, en les remplaçant par des énergies propres, dont la bioénergie. Dans le contexte induit par l’Accord de Paris et les objectifs d’atténuation du changement climatique, la bioénergie connait une attention croissante dans le monde comme moyen de décarbonation de notre société. Ce travail de thèse se concentre sur les perspectives de développement de la bioénergie en s’attachant à analyser l’évolution de la production de bioénergie au regard des politiques d’incitation, des échanges de ressources biomasses et leur utilisation soutenable à long terme dans un contexte de décarbonation des sociétés. Dans ce contexte d’analyse, ce travail porte également sur une meilleure implémentation de la bioénergie dans notre modèle d’optimisation du système énergétique mondial, TIAM-FR. Ce manuscrit est structuré en quatre chapitres. Le premier chapitre présente le positionnement actuel de la bioénergie, les stratégies mises en œuvre pour son développement et la manière dont cela s’intègre dans notre approche de modélisation. Le deuxième chapitre est consacré à la présentation du développement apporté à la filière de bioénergie dans le modèle TIAM-FR. Le troisième chapitre montre notre travail par rapport à l’évaluation du potentiel de la biomasse. Enfin, le dernier chapitre analyse le rôle futur de la bioénergie dans un contexte de lutte contre le réchauffement climatique, à l’échelle mondiale et par un focus réalisé sur quatre pays asiatiques, la Chine, l’Inde, le Japon et la Corée du Sud.
Mots-clés : Modélisation prospective, bioénergies, systéme énergétique, politiques climatiques, TIAM-FR
 
Thomas LE GALLIC, Penser nos futurs modes de vie dans les démarches de prospective énergétique : proposition d’une approche par la modélisation, sous la direction de Nadia MAÏZI et Edi ASSOUMOU, Université de recherche Paris Sciences et Lettres - Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 21 décembre 2017
Mots-clés : Prospective, modélisation, modes de vie, systéme énergétique, société bas carbone

2016
Vincent Krakowski, Intégration du renouvelable et stratégie de déploiement du réseau électrique: réconciliation d'échelles spatio-temporelles dans des exercices prospectifs de long terme, sous la direction de Nadia MAÏZI, Université de recherche Paris Sciences et Lettres - Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, Décembre 2016
Les systèmes électriques évoluent actuellement vers l'intégration d'une production moins carbonée, éventuellement plus locale. Afin d’explorer les évolutions possibles de ces systèmes sur le long terme, l’exercice prospectif s’appuyant sur des modèles est un outil précieux. Cependant, pour être pertinent, il doit réconcilier des phénomènes spatiaux et temporels à des échelles variées. Ainsi, le fonctionnement du système électrique repose sur un équilibre offre – demande à chaque instant. Afin de corriger les fluctuations de la production ou de la consommation qui surviennent nécessairement, les gestionnaires de réseau mettent en place un certain nombre de régulations dont les durées d’activation sont de l’ordre de quelques secondes à quelques heures. A des échelles de temps encore plus fines le système électrique présente une robustesse interne : le réseau électrique créé un couplage électromagnétique entre les machines synchrones qui leur permet de mutualiser leur inertie respective. Cette inertie, qui constitue une réserve d’énergie cinétique, est instantanément disponible pour faire face aux fluctuations. Pour que les scénarios de long terme proposés ne soient pas en contradiction avec les exigences de robustesse du système électrique, qui permettront son opération, il est nécessaire que l’évaluation de cette robustesse soit intégrée à la modélisation prospective. Dans ce travail, nous proposons un indicateur, calculable au sein des études de prospective, qui évalue la stabilité d’un système électrique, c’est- à-dire son aptitude à revenir au synchronisme suite à une perturbation. Cet indicateur repose sur une description agrégée du réseau de transport et traduit le couplage électromagnétique apporté par le réseau. Associé au modèle bottom-up de la famille MARKAL/TIMES décrivant le système électrique français, cet indicateur de synchronisme et un indicateur quantifiant la réserve cinétique disponible, nous permet d’évaluer les conséquences de la pénétration du renouvelable, notamment sur la robustesse du système électrique.
Mots-clés : Prospective énergétique, système électrique, synchronisme, stabilité transitoire, modèle de Kuramoto, énergie renouvelable
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Elena Stolyarova, Rénovation énergétique de l'habitat en France : analyse microéconométrique du choix des ménages. Sous la direction de Nadia MAÏZI, Université de recherche Paris Sciences et Lettres - Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, Avril 2016
Les préférences des ménages français pour les travaux de rénovation énergétique dans le logement ont été peu étudiées jusqu’à présent. Or, elles sont la clé d’une politique énergétique efficace et réaliste pour le secteur résidentiel, tant au niveau des aides proposées, qu’au niveau des objectifs à réaliser. Les ménages sont-ils intéressés par des travaux à fort potentiel d’économie d’énergie ? Combien sont-ils prêt à payer et est-ce que c’est suffisant pour couvrir les coûts réels ? Combien de ménages n’ont pas le choix de leur mode de chauffage et quel est leur profil ?La thèse s'attache à répondre à ces questions de façon empirique à l’aide de modèles de choix discrets. Il s’agit, dans un premier temps, d’analyser les contraintes techniques, sociodémographiques et spatiales que rencontrent les ménages et qui entravent les choix énergétiques dans le logement. Une méthodologie de détection des ménages contraints a été proposée, puis appliquée au choix du chauffage en 2006 et 2013. Dans un deuxième temps, les préférences des ménages pour les équipements de chauffage et les travaux de rénovation ont été analysées. Cette deuxième partie utilise une enquête expérimentale qui a été réalisée spécialement pour ce travail de recherche auprès de 2000 ménages. Ce travail a permis de comprendre les préférences des ménages, leur hétérogénéité, et d’en déduire les consentements à payer, les taux d’actualisation implicites et les différents effets économiques.
 
Mots-clés : Préférences déclarées, efficacité énergétique, secteur résidentiel, modèles de choix discrets, ménages
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2015
François Briens, La décroissance au prisme de la modélisation prospective : Exploration macroéconomique d’une alternative paradigmatique. Sous la direction de Nadia MAÏZI, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, Décembre  2015.
Face aux enjeux socioéconomiques, démocratiques, et environnementaux, la croissance économique comme fin en soi, ou comme condition nécessaire au « développement », est de nouveau remise en cause. Depuis le début du XXIème siècle, suscitant un intérêt grandissant et de vifs échanges, la Décroissance se fraie une place dans le débat. Après avoir resitué son émergence dans la perspective historique de la controverse qui s'est développée, au cours de la deuxième moitié du XXe siècle, autour de la croissance et du modèle de développement des pays industrialisés, nous suggérons une synthèse des principales idées et des propositions concrètes actuellement portées par ses partisans. Celles-ci soulèvent un certain nombre de questions complexes, pour lesquelles nous proposons d'apporter quelques éclairages à travers un exercice de modélisation prospective. Nous réalisons pour cela une série d'entretiens, qui visent à recueillir différentes visions détaillées et quantifiées de ce que pourraient être, selon les participants, des scénarios de Décroissance, ou - plus largement- des scénarios de transitions souhaitables et soutenables, notamment en termes d'évolution des institutions, des modes de vie et de consommation, pour la France. En parallèle de ces entretiens, nous développons un modèle spécifique de simulation dynamique de l'économie française, construit autour de l'analyse entrées-sorties, sur la base de données publiques, et incorporant un haut niveau de détail. A l'aide de cet outil macroéconomique, nous proposons alors d'explorer, sur un horizon à long terme (2060) les implications possibles de différents scénarios, dont ceux élaborés à partir des entretiens. Nous nous intéressons par exemple aux conséquences possibles en termes d'emploi, de finances publiques, de consommation d'énergie, d'émissions de polluants atmosphériques, et de production de déchets. Les résultats des simulations soulignent l'importance des choix institutionnels, des facteurs culturels, comportementaux, et « non-techniques », et le potentiel de certaines propositions des mouvements de la Décroissance. Ils invitent ainsi à ouvrir le débat autour de la construction collective d'un nouveau projet de société. Dans cette perspective, notre approche offre un support simple et efficace pour la compréhension commune et la délibération collective.
Mots-clés : Modélisation prospective, décroissance, macroéconomie, scénarios participatifs, métabolisme social, transition sociale
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Sébastien Postic, Modélisation prospective pour le secteur énergétique en Amérique du Sud - Application aux négociations climatiques internationales. Sous la direction de Nadia MAÏZI et Alejandro JOFRE (Universidad de Chile), et le co-encadrement de Sandrine SELOSSE. Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, Décembre  2015.
L'Amérique Centrale et l'Amérique du Sud couvrent ensemble plus de 12% de la surface émergée du globe, et abritent plus de 450 millions d'habitants. Cette région se remarque sur la scène énergétique mondiale par la contribution exceptionnelle des énergies renouvelables dans sa matrice énergétique. Préserver cette configuration vertueuse est un réel défi : alors que les énergies « conventionnelles » (hydroélectricité, biomasse) sont confrontées à des problèmes de soutenabilité, les « nouvelles » options de production (éolien, solaire, géothermie) ne parviennent pas à s'affranchir du soutien des pouvoirs publics. Pourtant, les faibles réserves fossiles du continent et son extraordinaire potentiel de production renouvelable en font un candidat idéal pour mener la transition vers une matrice énergétique respectueuse de l'environnement. Une autre thématique d'intérêt régional est la contribution du secteur énergétique à une croissance économique socialement bénéfique et respectueuse de l'environnement, dans un continent en développement rapide. Le changement climatique, enfin, propose diverses problématiques continentales. L'Amérique latine se situe au-dessus de la moyenne mondiale pour ses émissions par habitant ; dans le même temps, plusieurs études considèrent que la région sera parmi les plus touchées par les effets du changement climatique. La matrice énergétique sud-américaine est sensible à ces effets, à la fois sur l'amont de la chaîne (hydroélectricité, biomasse) et sur l'aval (augmentations de demande pour e.g. l'agriculture et l'air conditionné). Malgré ces problématiques et points forts partagés à l'échelle régionale, l'Amérique latine reste un continent hétérogène et fragmenté. Sa configuration physique limite l'intégration régionale, et l'héritage de deux siècles de guerre complique les relations politiques à l'échelon national. L'évolution historique de la région a entraîné de fortes disparités entre les secteurs énergétiques nationaux, et plusieurs tentatives de coopération sur des infrastructures transnationales se sont récemment soldées par de coûteux échecs.L'objectif de cette thèse est le développement d'un modèle mathématique adapté à l'étude des problématiques énergétiques régionales de long terme pour l'Amérique du Sud. Ce modèle, TIMES-América y el Caribe, nous permet d'étudier l'impact des politiques climatiques nationales pour le secteur énergétique régional, dans le contexte de la préparation de la conférence mondiale du climat de Paris, en décembre 2015.Ce document est divisé en cinq chapitres. Le chapitre 1 propose un panorama historique de l'Amérique latine. Ce panorama est complété par une description de l'évolution historique du secteur énergétique sud-américain et de ses spécificités et défis actuels. Le chapitre 2 présente les concepts de prospective et de modélisation par scénarios, ainsi qu'une revue historique et un état de l'art de la prospective énergétique en Amérique du Sud. Le chapitre 3 détaille les principales caractéristiques du modèle : sa désagrégation géographique en dix régions, les règles de modélisation, la structure et les principales hypothèses utilisées pour l'offre énergétique et la demande finale (drivers macroéconomiques, potentiels et coûts d'extraction). Le chapitre 4 présente la problématique du changement climatique et ce qu'elle implique pour l'Amérique du Sud ; il décrit aussi les négociations climatiques internationales, depuis leurs débuts en 1972 jusqu'aux propositions actuellement débattues. Enfin, le chapitre 5 propose une application directe du modèle présenté plus haut, à travers l'analyse des impacts de ces contributions pour le secteur énergétique sud-américain, et inversement la contribution potentielle de ce secteur au vu des divers engagements nationaux.
Mots-clés : Modèle TIMES, Prospective énergétique, Amérique du Sud
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Paul Hugues, Stratégies technologique et réglementaire de déploiement des filières bioénergies françaises. Sous la direction de Nadia MAÏZI et Edi ASSOUMOU et le co-encadrement de Julien ROUSSEAU et Jean-François ROUS (AVRIL), Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, Mars. 2015.
En France, la consommation d'énergie finale de bioénergies a crû de 35 % lors de la dernière décennie pour atteindre une part de 8,1 % de la demande finale en 2012. Leur développement a été incité car elles sont une source d'énergie renouvelable, elles permettent de réduire la dépendance aux importations d'énergies fossiles et de diminuer les émissions de gaz à effet de serre (GES). Elles sont aussi un moyen de dynamiser les secteurs agricoles et sylvicoles et de maintenir et de créer des emplois non délocalisables.Mais ce développement est soumis à des incertitudes : compétitivité économique vis-à-vis des ressources fossiles et d'autres alternatives renouvelables, disponibilité de la biomasse, choix technologiques, et mécanismes incitatifs. De plus, il est confronté à des controverses. L'accroissement de la demande en ressources biomasse a créé de la tension sur leurs prix et menacé les usages existants, comme le secteur des panneaux bois pour la construction au niveau français et le secteur de l'alimentation à l'échelle mondiale. Leur bénéfice environnemental a aussi été remis en cause, en termes d'émissions de particules fines pour la valorisation chaleur et électricité et en termes d'émissions de GES pour les biocarburants. De nouveaux procédés de valorisation, ne suscitant pas ces controverses, pourraient être privilégiés par le législateur au détriment des procédés actuels.Le but de cette thèse est de baliser un certain nombre de ces incertitudes afin de proposer des stratégies technologique et réglementaire pour les filières bioénergies françaises. Pour cela, nous avons développé un modèle de prospective qui décrit de façon détaillée le secteur des bioénergies et ses technologies de conversion actuelles et futures. Il est basé sur un paradigme d'optimisation qui permet de calculer les trajectoires technologiques de moindre coût, de 2010 à 2050, selon un grand nombre de contraintes qui représentent les spécificités du secteur : disponibilité et coût des ressources, paramètres techniques, économiques et environnementaux des procédés de conversion, etc.Dans une première partie, la démarche prospective est décrite. Elle consiste à analyser dans le détail les filières bioénergies : leur structure actuelle, les points de controverse et les systèmes techniques prometteurs, puis à développer un modèle de réflexion prospective basé sur ces données.Quatre questions d'intérêt stratégique pour la filière sont discutées dans la suite du document. Premièrement, la question du niveau de la demande à laquelle pourrait répondre le secteur selon deux scénarios contrastés de disponibilité de ressources métropolitaines est envisagée. Les trajectoires technologiques sont aussi analysées. Deuxièmement, l'impact d'une évolution du contexte réglementaire ainsi que les bénéfices environnementaux des biocarburants sont appréhendés. La troisième question est celle de l'impact de l'essor de la chimie du végétal sur les bioénergies. Enfin, les stratégies technologiques des biocarburants sont étudiées à l'aide d'une méthode Monte Carlo afin de comprendre les conditions du déploiement des diverses technologies disponibles.
Mots-clés : Biomasse, bioénergie, biocarburants, prospective, modèle TIMES
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2013
Stéphanie Bouckaert, Contribution des Smart Grids à la transition énergétique : évaluation dans des scénarios long terme. Sous la direction de Nadia MAÏZI. Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, dec. 2013.
Dans le cadre des débats sur la transition énergétique, l'implémentation des Smart Grids est avancée comme une part de la solution pour répondre à la fois aux questions climatiques et aux enjeux énergétiques. Les modèles de prospective constituent des outils d'aide à la décision permettant d'orienter les trajectoires énergétiques afin de satisfaire aux futures demandes en tenant compte de contraintes environnementales et techniques. Ces modèles historiques, caractérisés principalement par l'adéquation de l'offre à la demande doivent désormais évoluer pour intégrer les développements futurs attendus du système électrique. Dans ce travail, nous avons implémenté dans une approche de long terme différentes fonctionnalités propres aux Smart Grids (gestion de la demande, stockage, énergies renouvelables). Cette approche nous permet d'évaluer les bénéfices liés à chacune d'entre elles séparément, ou bien conjointement au travers de bouquets de solutions, tenant ainsi compte des possibles interactions entre ces fonctionnalités. Nous avons également intégré un indicateur reflétant le niveau de fiabilité du système électrique dans notre modèle. Ce paramètre supplémentaire permet de contraindre les futurs systèmes électriques afin qu'ils garantissent un niveau de service en terme de fourniture électrique identique à celui des systèmes existants. Cette étude est illustrée par le cas de l'île de la Réunion, qui s'est donné pour objectif de produire d'ici 2030 son électricité à partir de sources uniquement renouvelables, et pour qui les fonctionnalités de Smart Grids pourraient constituer un levier intéressant.
Mots-clés : Smart Grids – Modèles MARKAL/TIMES – Prospective – Ile de la Réunion
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2012
Henri WAISMAN, Les politiques climatiques entre prix du carbone, rentes pétrolières et dynamiques urbaines, sous la direction de Jean-Charles HOURCADE (CNRS), avec le co-encadrement de Fabio GRAZI, 17 avril 2012
Cette thèse analyse les effets de contraintes sur les interactions économiques imposées par les ressources naturelles, parmi lesquelles le pétrole et la terre urbaine jouent un rôle crucial dans le contexte du changement climatique. Ces dimensions, souvent négligées dans les études existantes, ont un effet ambigu puisqu’elles suggèrent à la fois le risque de coûts exacerbés par les contraintes, mais aussi de potentiels de co-bénéfices si la politique climatique aide à corriger certaines sous-optimalités des trajectoires socio-économiques. Pour analyser ces effets, une architecture de modélisation innovante des interactions énergie-économie est développée, qui prend en compte les spécificités du déploiement des capacités de production pétrolières et les enjeux de l’organisation spatiale dans les aires urbaines. Nous montrons en particulier que, au-delà de la tarification du carbone, les coûts d’une politique climatique dépendent du tuilage des différentes mesures d’accompagnement mises en oeuvre, avec un rôle essentiel pour les politiques spatiales construites pour contrôler les émissions liées au transport via la mobilité.
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Gondia Seck, Modélisation prospective de l'industrie diffuse pour l'évaluation de l'impact de politiques de Maîtrise De l'Énergie (MDE) à partir du générateur de modèle TIMES : la récupération de chaleur par Pompes à Chaleur (PAC) dans l'industrie agroalimentaire. Sous la direction de Nadia MAÏZI et Gilles GUERASSIMOFF. Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, Janvier. 2012.
L'augmentation des prix de l'énergie due à la raréfaction des énergies fossiles et la prise en compte des impacts environnementaux rend inéluctable l'engagement des industriels dans une démarche de maitrise de leurs consommations énergétiques et leurs émissions. L'Industrie Diffuse (ID), par opposition aux IGCE, est de plus en plus importante sur le plan économique, énergétique et environnemental. Elle devient ainsi une cible prioritaire d'autant plus que l'on constate qu'elle a été peu traitée dans les analyses énergétiques malgré l'intérêt des politiques en matière d'efficacité énergétique et le nombre considérable d'articles et de livres sur l'énergie. Comment quantifier alors l'implication de l'ID dans la contrainte réglementaire liée au changement climatique ? Quelles technologies et politiques à mettre en œuvre pour contribuer aux objectifs fixés par les plans d'actions pour l'efficacité énergétique ?Le travail de cette thèse repose ainsi sur une optimisation technico-économique de la chaine énergétique, à partir du modèle « bottom-up » de TIMES, dans une approche prospective pertinente des conséquences énergétique et environnementale de politiques MDE dans l'ID. Ce modèle s'appuie notamment sur une représentation par usages à l'inverse des IGCE du fait de l'inadaptabilité de l'approche produit/procédé. Dans ce cadre, l'analyse de la valorisation de la chaleur perdue en sortie des procédés à travers le déploiement de PAC dans l'agroalimentaire a été réalisée.Le recours à la modélisation prospective permet notamment d'observer le profil technologique et le timing des investissements des PAC en réponse à des contraintes énergétiques ou de mesures incitatives dans le cadre de Certificat d'Économie d'Énergie ou de valorisation des émissions de CO2. Il peut mettre aussi en lumière, d'une part, une possibilité d'étude sur un ajustement incrémentiel d'une taxe sur les émissions par les autorités de régulation pour atteindre leurs objectifs environnemental et énergétique sur le court, moyen et long-terme. D'autre part, il constitue un bon outil d'aide à la décision en déterminant des coûts différenciés d'économies d'énergie dans le cadre d'investissements de technologies MDE pour un meilleur criblage sectoriel.
Mots-clés : Modélisation prospective – Industrie diffuse – Récupération de chaleur – Markal/times – Maîtrise de la demande en Energie (MDE)
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2011
Mathilde DROUINEAU, Modélisation prospective et analyse spatio-temporelle: intégration de la dynamique du réseau électrique, sous la direction de Nadia MAIZI (MINES ParisTech / CMA) et de Vincent MAZAURIC (SCHNEIDER ELECTRIC), décembre 2011
La fiabilité de fourniture est une caractéristique essentielle des systèmes électriques : elle évalue leur capacité à se prémunir d’incidents d’exploitation et repose sur leurs réserves dynamiques, caractérisées par le plan de tension et la fréquence et dont les temps caractéristiques varient entre quelques millisecondes et quelques heures. Or, les exercices de prospective long terme, s’intéressant à l’évolution des systèmes énergétiques sur plusieurs décennies, ne permettent pas d’apprécier cette fiabilité de fourniture et les systèmes électriques proposés sur l’horizon prospectif peuvent alors ne plus la garantir. Ceci d’autant plus que l’intégration massive d’énergies renouvelables pourrait se faire au détriment de la fiabilité, du fait de la complexité induite par la gestion de l’intermittence.
L’enjeu de notre étude est de rendre compatible l’évaluation de la fiabilité avec la dynamique temporelle associée aux exercices prospectifs de long terme. Nous proposons une représentation agrégée des systèmes électriques élaborée à travers une description thermodynamique de l’électromagnétisme. Cette approche nous permet d’établir deux indicateurs de fiabilité relatifs aux réserves dynamiques du système électrique et donc de quantifier de façon originale le niveau de fiabilité d’un système électrique en fonction du mix de production qui lui est associé.
L’intérêt des indicateurs est démontré pour l’île de La Réunion où l’étude de la fiabilité du système électrique est réalisée sur les résultats issus de l’exercice de prospective long terme avec le modèle TIMES. Ce cas d’étude illustre particulièrement bien notre problématique puisque les acteurs publics de l’île se sont fixé l’objectif d’un mix de production d’électricité en 2030 issu de 100% d’énergies renouvelables. L’analyse de ce scénario, et de quelques variantes, montre que les niveaux des réserves dynamiques diminuent avec l’intégration massive d’énergies renouvelables et qu’ils sont particulièrement préoccupants pendant la journée, lorsque la production intermittente est importante. On illustre ainsi comment, grâce à la mise en oeuvre de nos indicateurs, il est désormais possible de discuter les conditions dans lesquelles la fiabilité continuerait à être assurée et à quel niveau, ce qui permet d’arbitrer entre l’ambition de décarbonation du mix électrique et la qualité de fourniture attendue.
Mots-clés : Modélisation prospective ; système électrique ; fiabilité de la fourniture d’électricité ; approche thermodynamique de l’électromagnétisme ; Île de La Réunion
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Louis-Gaëtan GIRAUDET, Les instruments économiques de maîtrise de l'énergie : Une évaluation multidimensionnelle, sous la co-direction de Dominique FINON (CNRS) et Philippe QUIRION (CNRS), 28 mars 2011
Cette thèse évalue l'efficacité de différentes formes de taxes, subventions et réglementations mises en place pour corriger les défaillances de marché qui s'opposent aux économies d'énergie. Elle mobilise plusieurs approches, selon un degré de complexité croissant. Dans un premier temps, un modèle microéconomique standard est développé pour comparer les performances statiques des différents instruments. Dans un deuxième temps, la représentation des comportements des consommateurs est approfondie dans un modèle de prospective de la consommation d'énergie pour le chauffage des ménages français, qui permet d'identifier les mécanismes dynamiques par lesquels les instruments peuvent corriger les principales défaillances de marché. Dans un troisième temps, une évaluation empirique des dispositifs de " certificats blancs " - obligations échangeables d'économies d'énergie imposées aux opérateurs énergétiques - est menée à partir d'une comparaison des expériences britannique, italienne et française, en intégrant les institutions dans l'analyse. Le croisement de ces différentes approches montre que : (i) les taxes sur l'énergie, qui encouragent à la fois l'investissement dans l'efficacité énergétique et la sobriété des comportements, sont particulièrement efficaces ; (ii) les réglementations sur l'efficacité énergétique ont un impact significatif sur la diffusion des technologies efficaces ; (iii) les subventions à l'efficacité énergétique génèrent un effet rebond important ; (iv) en fonction de l'environnement institutionnel dans lequel ils s'insèrent, les " certificats blancs " combinent les propriétés de ces instruments. Appliquée en France au secteur du bâtiment résidentiel, la combinaison la plus efficace de ces instruments ne permet pas d'atteindre les objectifs d'économies d'énergie définis dans le cadre du Grenelle de l'environnement.
Mots-clés : Maîtrise de l'énergie, Efficience dynamique, Certificats d'économies d'énergie, Taxe, Subvention, Règlementation
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Jean-Michel CAYLA, Les ménages sous la contrainte carbone. Exercice de modélisation des secteurs résidentiel et transports avec TIMES, sous la direction de Nadia MAIZI, MINES ParisTech / CMA, mars 2011
Le contexte énergétique et politique en France laisse présager de l’apparition d’une forte contrainte de réduction des émissions de CO2 des ménages dans les décennies à venir. Plusieurs interrogations se posent alors : Quelles sont les technologies permettant d’atteindre une telle réduction ? Quelles politiques mettre en oeuvre pour atteindre un tel objectif ? Et quel est l’impact de ces politiques sur le budget des ménages ?
Le présent travail de thèse s’attache à répondre à ces questions à partir d’un modèle bottom-up d’optimisation de type TIMES portant sur les secteurs résidentiel et transports, réalisé dans le cadre de cette thèse. Ce modèle s’appuie notamment sur une représentation des ménages très désagrégée qui permet d’apporter beaucoup plus de robustesse par rapport aux autres modèles de ce type, basés sur la description d’un ménage moyen. De plus, à l’aide d’une enquête auprès de 2000 ménages réalisée dans le cadre de cette thèse, il est possible de prendre en compte le comportement de consommation des ménages de manière relativement fine, notamment en rendant compte des contraintes subies par les ménages et des arbitrages qu’ils réalisent entre coût et confort.
L’exercice de prospective réalisé à partir de ce modèle permet d’évaluer l’efficacité en terme de réduction et l’impact sur le budget des ménages de différents outils politiques. Il permet notamment de visualiser que l’instauration d’une taxe carbone est un moyen efficace de réduire les émissions et que la mise en place conjointe de subventions ciblées permet de compléter l’action de cette taxe tout en diminuant son impact distorsif sur le budget des ménages.
Mots-clés : Comportement des ménages, modélisation prospective, MARKAL/TIMES, résidentiel, transports, contrainte carbone
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2010
Céline GUIVARCH, Evaluer le coût des politiques climatiques. De l'importance des mécanismes de second rang, sous la direction de Jean-Charles HOURCADE, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, octobre 2010
La thèse montre comment des mécanismes "de second rang" (rigidités des marchés du travail, imperfection des anticipations) et des mécanismes considérés de court-terme (inertie du capital installé, chômage) induisent que (i) les coûts de l'atténuation sont des coûts de transition, si tant est que des politiques de réorientation des investissements sont mises en place de façon précoce pour éviter des lock-ins sur des chemins de développement carbonés ; (ii) ces coûts peuvent être élevés, en particulier pour les pays émergents et en développement.
Dès lors, la représentation des rigidités du monde réel dans les modèles des interfaces économie-énergie-environnement a des implications importantes pour l'analyse des politiques climatiques. L'égalisation des prix du carbone n'est plus la politique minimisant les coûts de l'atténuation lorsque l'on se place dans un monde de second-rang. La thèse illustre ainsi que le paquet "prix du carbone mondial plus transferts compensatoires" ne peut conduire, par lui-même, à un accord acceptable pour les pays émergents et en développement. Elle insiste sur la nécessité de concevoir des politiques alternatives ouvrant la palette des variables de contrôle (investissements publics, infrastructures, réformes fiscales) et passant par des politiques spécifiques au niveau local.
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