ADynamique de la demande
Les comportements, modes de vie et questions de précarité (A1 et A2) seront analysés à l’échelle des pays avec un zoom sur la France et sur l’Europe et une déclinaison régionale à l’échelle mondiale des pays développés aux pays en développement et à croissance rapide. Ces travaux considèreront différentes échelles géographiques en particulier pour intégrer l’importance du déploiement des infrastructures urbaines et de transport, en se concentrant sur des espaces d’analyse pertinents à l’échelle des d’agglomérations.
Les travaux d’analyse des déterminants structurels de la demande en services énergétiques intégrant les comportements, modes de vie et attentes vis à vis de la croissance, en particulier les politiques d’accès à l’énergie dans les pays en développement, seront poursuivis. Ils seront combinés avec l’étude de l’influence, dans les scénarios mondiaux, de mécanismes de mimétisme ou de différentiation des modes de consommation (électricité, résidentiel, mobilité, régimes alimentaires) dans les pays en développement (par exemple au Brésil et en Inde). L’impact des inégalités de revenu sera abordé.
ACTIVITÉS 2020
Nadia Maïzi Lead Author pour le Chapitre 5 «Demand, Services and Social Aspects of Mitigation» du prochain rapport AR6 du GIEC [CMA]
Élaboration de la dynamique de la demande et étude des comportements dans les pays non développés ou en développement aux échelles géographiques : ALGERIE dans le cadre de collaborations CREAD/CMA (Thèse Naima Chabouni) [CMA]
Étude des déterminants de la demande et impact des comportements dans le Smart building (Thèses de Rabab Akkouche et Cindy Umana-Lopez (Cifre WIT)) [CMA]
Intégration de l’acceptabilité comme modérateur de choix technologiques dans les exercices de prospective (Thèse Mathilde Tessier) [CMA]
Stage Master 1 École Polytechnique [CMA] : Quels modes de vie seraient compatibles avec la décarbonation et les SDG ? Pouvant s’inspirer des travaux de thèse de Thomas Le Gallic (périmètre France) et de leur couplage avec le modèle input/output que François Briens a développé dans sa thèse. Périmètre envisagé : niveau mondial. Suivant la difficulté à trouver des données, la réflexion sera menée autour de quelques pays «représentatifs». Références : Ariane Millot, Rémy Doudard, Thomas Le Gallic, François Briens, Edi Assoumou, et al.. France 2072 : Lifestyles at the core of carbon neutrality challenges. Limiting Global Warming to Well Below 2 °C: Energy System Modelling and Policy Development, 2018. ⟨hal-01896027⟩
L’objet ici est de cerner les déterminants des aspects redistributifs de la transition énergétique (en France et dans les grands pays émergents) en liaison avec la tendance en cours d’accroissement des inégalités. Dans ce cadre, une des priorités d’étude sera l’identification des ménages en situation de précarité énergétique et des déterminants de cette précarité (autre que le niveau de revenu) telles que la localisation géographique, la qualité des équipements, qui pourra être conduite dans divers contextes de développement. Déclinée à différents horizons temporels, l’analyse prospective associée permettra d’envisager les conséquences de combinaisons de politiques publiques sur la précarité, ceci en lien avec les travaux du point C2.
ACTIVITÉS 2020
Des mesures de la SNBC2 (IMACLIM-Fr) en combinant simulation micro et macro (Thèse E. Ravigné) [CIRED]
Simulateur en ligne d’évaluation des coûts de dispositifs de fiscalité carbone (J-C Hourcade/J Lefevre et al.) [CIRED]
Il s’agit ici de mieux documenter l’impact des choix d’infrastructures sur la demande de services (mobilité, résidentiels, usages énergétiques…) à travers leurs interactions avec les marchés de l’immobilier, la segmentation spatiale de l’habitat (gentrification, déplacements contraints, urbanisme) et la structuration géographique des filières de production à différentes échelles (grandes régions et aires urbaines). L’enjeu consiste à mieux représenter la formation des coûts de commutation, c’est-à-dire l’arbitrage entre coûts de déplacements et prix de l’immobilier et, plus largement, d’évaluer l’impact des formes d’occupation de l’espace sur la demande globale et en particulier sur l’efficacité relative des modes alternatifs de transport. Seront envisagés les compétitions possibles entre vecteurs énergétiques, les impacts potentiels de l’efficacité énergétique, et les options de flexibilité. Un chantier pourra être ouvert sur l’impact des politiques d’adaptation des formes urbaines face au changement climatique et à l’objectif de protection de la biodiversité.
ACTIVITÉS 2020
Évaluation des politiques de déploiement d’infrastructures compatibles avec l’intégration spatiale du mix de production énergétique à différentes échelles [CMA] :
- Déploiement et réplicabilité de solutions de décarbonation à l’échelle insulaire (îles en Norvège et Italie) : projet européen GIFT : Geographical Islands FlexibiliTy
- Politique énergétique à l’échelle de la région SUD PACA et économie circulaire (Thèse Carlos Andrade, région SUD/ADEME, suivi Schneider Electric Aix en Provence)
- Outils prospectifs pour les urbanistes : développement d’un modèle couplant allocation des sols et déploiement de formes urbaines avec TIMES à l’échelle du grand Bordeaux (Thèse Matthieu Denoux en collaboration avec ANMA (agence d’urbanistes))
- Couplage TIMES et ANTARES : échelle France électrique (Yacine Alimou en collaboration avec RTE)
- Déploiement TIMES électrique à l’échelle européenne avec une désagrégation temporelle horaire et couplage avec un modèle EOD : projet européen CLIM2POWER
Modèle de système urbain NEDUM (coord. V. Viguié) [CIRED] :
- Impact des politiques d’aménagement urbain et de transport selon les catégories de revenu : application Cape Town (collaboration avec la Banque mondiale) et Paris
- Analyse des impacts des taxes foncières et des dynamiques d’emploi sur l’étalement urbain et les émissions liées au transport (Paris)
- Évaluation des inégalités dans l’accès aux services écosystémiques à Paris (projet IDEFESE)
Suite modèle RES-IRF (L.G Giraudet) [CIRED]
IMACLIM-R monde : Évaluation des besoins d’investissements en infrastructures (transport) et de leurs déterminants dans les scénarios 2°C (analyse ex-post Thèse Vivien Fisch) [CIRED]
L’intégration de la dynamique de la demande du secteur industriel (en quantité et en structure), tenant compte des évolutions technologiques des secteurs intensifs en énergie sera prolongée grâce à une meilleure description des filières et des chaînes de valeur dans ces secteurs. Il s’agit d’aboutir à une représentation plus pertinente des dynamiques et inerties de redéploiement industriel à l’échelle internationale (type de spécialisation, pénalisation du transport, etc.), à l’horizon 2050. On poursuivra ici l’effort consacré dans un premier temps pour la France à la prise en compte des émissions incorporées dans les importations tout au long de la chaîne industrielle. Pour élaborer une vision exhaustive, on envisagera la compétition entre coût de l’énergie et émissions et on prendra en compte les externalités liées au transport international (marine bunker, transport aérien…) au moment où il devient un élément de la négociation climatique.
BTensions sur les ressources
L’impact économique de nouvelles technologies, de nouvelles ressources en énergie fossile et de contraintes sur les émissions sur les prix de l’énergie, les rentes pétrolières et gazières, l’orientation des investissements et la géopolitique constitue un point central de la prospective d’une transition bas carbone. Au-delà de l’évaluation des conséquences directes sur les pays dont l’économie est basée sur la rente fossile qui feront l’objet d’études spécifiques, il s’agira d’évaluer les répercussions régionales, sur les marchés, au niveau humain notamment migratoire et globalement en termes de nouveaux équilibres géopolitiques.
Les leçons du dossier des pétroles et gaz de schiste pourront servir de canevas et rappellent que l’horizon et la dynamique de ce type d’occurrence sont en général bien plus courts que le temps classique de la prospective. Une attention sera portée sur les pétroles et gaz de schiste tout en distinguant les impacts de court, moyen et long terme. Un autre enjeu sera de traiter l’impact sur cette compétition des hypothèses faites sur les modalités de captation et capture du carbone (CCS).
ACTIVITÉS 2020
Intégration des technologies CCS et H2 dans TIAM-FR (collaboration ETSAP) [CMA]
Suivi du projet de déploiement d’H2 dans la région de Manosque (conseil scientifique) et intégration au modèle TIMES SUD PACA (Thèse Carlos Andrade) [CMA]
Les perspectives de développement des bioénergies et de la séquestration biologique seront étudiées dans le cadre de trajectoires visant la neutralité carbone au-delà de 2050. Un enjeu est celui de la cohérence entre les scénarios énergétiques et les contraintes d’usage des sols à l’échelle mondiale et de grandes régions en intégrant les effets en retour des contraintes sur le prix des terres et de l’alimentation. Un autre est celui de l’articulation entre enjeux climatiques, sécurité alimentaire, stress hydrique et protection de la biodiversité. Enfin, un accent sera mis sur le lien entre développement des bioénergies et captage des GES à la source ainsi que sur l’évaluation des émissions incompressibles dans le secteur agricole et forestier.
ACTIVITÉS 2020
Scénarios couplés IMACLIM-R monde/modèle d’usage des sols nexus land use (NLU) (F. Leblanc) [CIRED]:
- Étude de l’arbitrage entre bioénergie et afforestation/reforestation : couplage avec un modèle climatique compact (Oscar2.2) permettant de mieux représenter le stockage de carbone lié aux changements d’usage des sols
- Développement du modèle : coûts de la biomasse ; commerce international des carburants liquides
Intégration des questions de recyclage des matières dans IMACLIM-R France [CIRED] :
- Début thèse A. Texeira 01/2020 (co-financement Ademe)
La hausse de la demande adressée aux industries de transformation de matériaux dans les premières décennies d’une stratégie bas carbone dans le contexte actuel de mutation de la géographie industrielle mondiale est largement sous-estimée dans la littérature. Elle peut modifier la vision que l’on a du profil temporel de la transition bas carbone et des stratégies industrielles soutenant cette transition. Une étude des mécanismes en jeu aura des impacts sur l’évaluation des potentiels réels de l’économie circulaire (à l’échelle France et Brésil), sur celle des émissions incorporées via les importations. Il sera pertinent d’explorer la compétition entre énergie supplémentaire dédiée au recyclage ou à l’extraction des ressources en tension. On prolongera les travaux sur le dossier des métaux rares dans une vision ACV.
C Enclenchement et gestion des transitions
On se propose d’explorer à la fois les solutions technologiques et les leviers financiers qui permettront de lancer et conduire le processus de décarbonation. L’enjeu théorique est une meilleure compréhension des mécanismes de transition qu’il faut articuler à plusieurs échelles de temps pour déclencher puis mener à bien une telle transition.
On poursuivra ici l’analyse des conditions de la pénétration des alternatives bas carbone. Les trajectoires du système énergétique dans son ensemble seront explorées. Ces éléments d’analyse prospective seront adossés à une réflexion s’articulant sur une analogie avec la physique des transitions de phase afin d’évaluer l’état effectif de la transition des systèmes énergétiques et les conditions de leur bifurcation vers un système décarboné.
Ils seront prolongés par une analyse des conditions micro-économiques de ce déploiement technologique (principes tarifaires, design de marchés de capacité, mécanismes d’effacement, soutien à la R&D). On mettra l’accent sur les risques d’effets contradictoires en cas de maniement conjoint de ces instruments ainsi que des conditions à créer pour maximiser leur synergie. Un des enjeux est une modélisation multi-vecteurs intégrant les rétroactions des prix de l’offre sur le niveau de la demande par vecteur et la prise en compte des contraintes de financement qui pèsent sur chacun des acteurs impliqués (état, région, ville). Ceci alimentera une discussion critique sur les chronogrammes de transformation des systèmes (inertie technologique, gains d’apprentissage endogène et coûts des politiques de soutien). Un accent spécifique sera mis sur la caractérisation quantitative de l’incertitude existante sur l’évolution du coût des options bas carbone (éolien, photovoltaïque, technologies de flexibilité) et une meilleure compréhension des déterminants de l’évolution des coûts réels en Europe et dans les pays en développement.
La question du système électrique et de ses convergences avec les autres vecteurs sera abordée de manière exhaustive pour évaluer sa légitimité comme sujet central des débats sur les options futures. Ainsi, les résultats acquis sur les conditions de déploiement des énergies renouvelables intermittentes seront prolongés pour évaluer les scénarios de développement des infrastructures (transport et distribution) associées au système électrique selon le mode de production décentralisé vs. centralisé. On portera une attention particulière sur les points suivants : les scénarios volontaristes d’électrification par les usages (Véhicule Electrique, Pompe à Chaleur…), les synergies entre vecteurs gaz et électricité, une explicitation des impacts de la digitalisation (potentiel de décarbonation tenant compte de l’énergie consommée par le système digital, son effet de levier, son analyse du cycle de vie incluant la matérialité énergétique, et la recherche de l’équilibre énergétique coût/bénéfice imposé par le second principe de la thermodynamique…), la valorisation des infrastructures existantes. Les enjeux d’acceptabilité sociale soulevés par ces solutions seront intégrés.
ACTIVITÉS 2020
Analogie avec la transition de phase : réflexion sur la notion de transition et des conditions favorables au passage à un « univers » décarboné (Thèse Ariane Millot).
Rédaction en cours de plusieurs articles [CMA].Financement de la transition (coord J-C Hourcade) [CIRED] :
- Évaluation de l’articulation garanties publiques/prix du carbone afin de baisser le risque d’investissement dans les projets bas carbone
- Identification et quantification des incertitudes sur les technologies bas carbone (projet Secraet)
Évaluation des NDCs et élargissement du réseau des IMACLIM-nationaux (coord. F. Ghersi/J.Lefevre) [CIRED] :
- Projet DDPP-LAC : finalisation IMACLIM-Argentine (collaboration avec la fondation Bariloche) (G. le Treut)
- Projet Banque mondiale (Brésil) : évaluation de la mise en œuvre du prix du carbone (IMACLIM-Br) (G.le Treut)
- Extension réseau IMACLIM à l’Afrique (Nigéria, Sénégal, Tunisie…) (F. Ghersi et al.)
- Article collectif autour des enjeux macroéconomiques dans les BRICS en vue de l’AR6 (IPCC, chap 4 coord F.Lecocq) + prochain workshop à Pékin (coord. F. Ghersi)
- Collaborations avec NIES (Japon): réseau de coopération autour du modèle intégré AIM (Japon-Asie)
France : simulateur en ligne d’évaluation des coûts de dispositifs de fiscalité carbone (J-C Hourcade/J Lefevre) [CIRED]
Analyse de la décarbonisation du secteur électrique français (Thèse Behrang Shirizadeh) [CIRED]
L’introduction du risque d’investissement dans les scénarios prospectifs permettra d’abord de tester des mécanismes de de-risking des investissements bas-carbone, dans un contexte incertain déterminé par de multiples variables (économiques, industrielles sociales et politiques). Ces mécanismes doivent permettre d’un côté l’augmentation des options économiquement viables pour un prix du carbone donné, de l’autre la mobilisation des acteurs financiers gestionnaires de l’épargne privée, les marchés obligataires et le système bancaire.
On pourra alors élargir la palette d’outils de politiques publiques disponibles pour le déclenchement de la transition (fiscalité carbone, marchés de permis, fiscalité de l’immobilier, tarifs de l’énergie, politiques d’infrastructures, normes techniques) en y intégrant des garanties publiques, la fixation conventionnelle d’une valeur du carbone évité et la création d’actifs bas carbone de long terme permettant de réorienter une épargne qui hésite aujourd’hui à s’investir productivement. On évaluera alors les effets macroéconomiques sur l’emploi, la distribution des revenus, les comptes sociaux, la compétitivité industrielle et le désendettement, de dispositifs intégrant l’effet levier financier et, dans le cadre européen, une politique d’assouplissement monétaire gagé sur la valeur carbone. Comme l’impact ultime dépend de la capacité d’embrayage des métiers concernés, cette évaluation intègrera (sur la base d’études sur l’efficacité énergétique des bâtiments et sur les investissements d’infrastructure dans les pays en développement) le portage par des business models innovants de filières industrielles et de diffusion des savoir‐faire. Un des enjeux est de coupler la réflexion sur des systèmes de financement innovants avec celle d’une offre plus importante de projets ‘bas carbone’ y compris par exemple par des mécanismes d’agrégation des prêts de même montant.
Cette ligne de recherche intègrera la nécessité d’adapter au mieux les choix technologiques aux conditions locales ainsi que les dispositifs d’incitation et d’accompagnement des politiques aux contraintes macro-économiques et budgétaires des pays.
DInfluences internationales
La Chaire intègrera dans son programme les conséquences de l’Accord de Paris (2015) qui substitue à un ‘paradigme Kyoto’ de partage d’un budget d’émissions une approche ‘bottom-up’ où les pays déterminent leurs contributions nationales à l’effort commun (NDCs). Elle déploiera ses efforts en vue du 6e rapport du GIEC (AR6) : la production de scénarios mondiaux pour tester diverses hypothèses de gouvernance climat et des analyses par régions ou pays, en collaboration avec des partenaires locaux pour accompagner la réflexion sur les NDCs et sur les gains à attendre de divers schémas d’aide et coopération régionale et internationale.
L’objectif de cette opération de recherche est d’analyser :
- Les conditions techniques et économiques des différents objectifs de stabilisation des températures, en particulier l’objectif de 2°C et les profils d’émissions conduisant à un dépassement transitoire (overshoot) ou à des niveaux de stabilisation supérieurs ;
- Les combinaisons d’instruments (taxes, marchés du carbone, politiques d’infrastructure, accords sectoriels, finance carbone, politiques macroéconomiques) permettant de déclencher des choix d’investissement “bas carbone” tout en lissant les coûts de transition ;
- Les potentialités d’un accord sur un “coût social du carbone” et la création d’actifs carbone susceptibles de contourner ces difficultés face aux impasses d’une logique de type ‘burden sharing’, qui a prévalu après Kyoto, pour résoudre les questions climat/développement en utilisant les acquis des opérations 2 et C.3.
La conduite de cette opération a été fortement influencée par la production de matériaux pour la COP21 qui s’est tenue à Paris fin 2015. La chaire a renforcé ici son insertion dans des réseaux internationaux d’interface expertise/décision (EMF, IAMC). Elle continuera sa pratique d’organisation de “side events” dans les Conférences des Parties et renforcera ses contributions au réseau LCS-RNet qui rassemble les pays du G8 et les grands émergents.
Le rôle des scénarios mondiaux de respect d’objectifs de stabilisation des températures (+2°C, 1,5°C) et/ou de neutralité carbone est d’abord de mettre en évidence les implications de divers calendriers de baisses d’émission pour le mix énergétique mondial en intégrant différents niveaux de ‘transgression transitoire’ (overshoot) et/ou de recours aux diverses formes de CCS. Cela permettra l’évaluation des contributions des NDCs aux objectifs globaux et les trajectoires de prix fictifs du carbone associées avec leurs implications re-distributives entre pays et régions. Sur cette base on pourra tester l’impact de divers instruments économiques et financiers de la coopération internationale : transferts compensatoires entre pays, combinaisons de politiques nationales (taxes carbone, politiques d’infrastructure) et de politiques internationales (marchés du carbone, accords sectoriels, finance carbone) ; hypothèse de ‘Clubs’ pour des garanties publiques permettant la création d’actifs carbone ; rôle de paramètres macroéconomiques (politiques monétaires, taux de change) et des prix du pétrole ; évaluation de la conformité des dispositifs avec le principe de responsabilités communes mais différenciées ; contribution des différentes trajectoires de baisse des émissions aux Objectifs de Développement Durables adoptés par la communauté internationale (réduction de la pauvreté, accès aux services de base, conséquences migratoires…).
Les scénarios régionaux et internationaux concernent : l’échelle monde, l’Amérique Latine, l’Afrique, le Moyen-Orient, l’Europe, l’Afrique du Sud, l’Arabie Saoudite, l’Argentine, le Brésil, la Chine, l’Inde; la France et plus localement l’Ile de la Réunion, et les régions PACA et Normandie.
ACTIVITÉS 2020
Déploiement de scénarios régionaux et internationaux [CMA] :
- Pays : France, Algérie, Afrique
- Iles : île en Norvège et en Italie, Maurice et Rodrigues
- Région : SUD PACA, grand Bordeaux
Projet H2020 Navigate: développement d’une nouvelle génération de scénarios d’évaluation des politiques climatique à l’échelle globale (coord. C. Guivarch) [CIRED] :
- Développement d’outils d’analyse d’ensemble de scénarios
- Analyse et développement de la représentation des changements structurels dans les IAMs
- Développement de scenarios de faible demande énergétique et changement de modes de vie
- Travaux sur l’intégration des dommages du changement climatiques dans les scénarios
Organisation 4e édition de l’école d’été internationale en modélisation économique de l’environnement au CIRED (6-10 juillet, thème : A just transition to net zero emissions societies)
Organisation 2e École d’été internationale « Prospective Modeling and Energy Transition » au CMA sur le thème : « Vulnerabilities of territories, including: specific geographical features, resource scarcity, technical systems requirements, geopolitical issues, and human and social factors » (date à déterminer au regard de l’évolution de la situation sanitaire internationale)
En savoir plus :
Les opérations de recherche que nous proposons se répartissent dans la continuation des axes investigués précédemment. Leur contenu a été actualisé pour reformuler des questions anciennes et intégrer de nouvelles questions en fonction du changement de contexte économique et des acquis des travaux précédents. Toutes concourent à fournir les bases scientifiques de la délibération publique autour des mutations impliquées par les enjeux de développement durable, et de « business models » soutenant une bifurcation vers une société bas carbone dans une économie ouverte. Chacune des opérations proposées fait partie du « portefeuille de compétences » des équipes de la Chaire et leur poids relatif pourra varier en fonction des percées effectuées, des difficultés rencontrées, des débats scientifiques internationaux et des demandes des partenaires. On signalera une attention renforcée à trois dimensions, transversales :
La dimension spatiale pour éclairer les problèmes ‘multi-échelle’ que ce soit : (i) les contraintes à la transformation des systèmes énergétiques vers des modes de plus en plus diffus et renouvelables ; ou (ii) les interactions et les liens entre infrastructures de transport de l’énergie, les formes urbaines, l’aménagement des territoires et le déploiement de mobilités bas carbone porteuses de services énergétiques de plus en plus confinés
L’influence des controverses, incertitudes et diverses formes de risque dans les attitudes et décisions des acteurs privés et publics, comme éléments de blocage de l’enclenchement des transitions et l’intégration des diverses formes de risque et d’incertitude dans le dessein des politiques publiques
Les diverses formes d’inégalités (revenus, accès aux services énergétiques, à l’information et aux infrastructures de base, accès aux financements) que ce soit au sein d’un pays ou entre pays, comme élément déterminant de dynamiques en cours et des conditions d’une croissance inclusive
