Fiche de révision : Modélisation des politiques de transition

📋 Plan du Cours

1. Politiques de transition climatique
2. Familles de modèles macroenvironnementaux
3. Fonctionnement du modèle ThreeME
4. Valeur de l’action pour le climat
5. Tarification effective du carbone
6. Évolution du prix carbone effectif
7. Évaluation de la SNBC2 avec ThreeME
8. Le modèle mondial GTAP
9. Réforme européenne du marché carbone

📖 1. Politiques de transition climatique

🔑 Notions clés & Définitions

• Stratégie nationale bas-carbone : La Stratégie nationale bas-carbone est la feuille de route française visant la neutralité carbone et s’inscrit en cohérence avec la Programmation pluriannuelle de l’énergie.
• Valeur de l’action pour le climat : La valeur de l’action pour le climat est un signal-prix fictif du carbone qui aide à orienter les choix d’investissement en intégrant les externalités climatiques.

★ À maîtriser

• L’accord de Paris, conclu à la COP21 en 2015, est le premier accord contraignant pour les États signataires.

📌 L’accord de Paris vise à maintenir le réchauffement bien en dessous de 2 °C, avec une référence à 1,5 °C, à faire culminer les émissions mondiales dès que possible puis à atteindre zéro émission nette dans la seconde moitié du siècle.

• Le paquet européen « Fit for 55 », lancé dans le cadre du Green Deal en 2021, vise une baisse de 55 % des émissions nettes de gaz à effet de serre d’ici 2030.

• Le paquet prévoit les mesures suivantes : un deuxième système d’échange de quotas pour les bâtiments et le transport routier, une part de 40 % d’énergies renouvelables en 2030, un mécanisme d’ajustement carbone aux frontières, la fin des ventes de voitures thermiques en 2035

• Les options sont :

  • la tarification du carbone
  • la réglementation
  • le soutien public

Compléments

📌 Les plans d’action et objectifs climatiques nationaux doivent être actualisés tous les 5 ans.

📌 Le paquet « Fit for 55 » prévoit la révision du système européen d’échange de quotas, son extension au transport maritime et la suppression des quotas gratuits pour l’aviation.

• En théorie, la tarification du carbone par taxe ou échange de quotas est considérée comme optimale parce qu’elle minimise les coûts externes de la pollution et les coûts d’abattement.

📌 À efficacité comparable, une taxe carbone avec recyclage de ses recettes réduit les émissions à moindre coût que la réglementation, tandis que la réglementation est généralement mieux acceptée socialement mais peut entraîner d’importants coûts de conformité.

• L’intervention publique reste essentielle pour les investissements de long terme incertains, notamment la recherche, les énergies renouvelables et le captage et stockage du carbone, ainsi que pour aider les ménages modestes par des remboursements.

💡 Astuce mémo

Prix du carbone → arbitrages d’investissement mieux orientés

📖 2. Familles de modèles macroenvironnementaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Modèles macroéconométriques : Les modèles macroéconométriques sont des modèles descendants fondés sur des données macroéconomiques et sur des équations de correction d’erreur représentant le comportement des agents.
• Modèle d’équilibre général calculable : Un modèle d’équilibre général calculable représente de façon cohérente les marchés des biens, du travail et de la finance, où les agents prennent des décisions microéconomiques de maximisation sous contraintes.
• Modèle DSGE : Un modèle d’équilibre général dynamique stochastique représente une économie microfondée avec des rigidités néo-keynésiennes, des anticipations rationnelles et des chocs stochastiques assortis de probabilités.
• Modèle intégré d’évaluation : Un modèle intégré d’évaluation relie dans un cadre cohérent des éléments socioéconomiques et environnementaux au moyen d’un module techno-environnemental et d’un module économique.

★ À maîtriser

• Une équation de correction d’erreur combine une composante de long terme inspirée de la théorie économique, qui ramène le système vers son équilibre, et une composante de court terme qui intègre les chocs.

📌 Les modèles macroéconométriques reproduisent les comportements passés et sont adaptés aux évaluations de moyen terme, mais la critique de Lucas souligne qu’ils négligent les changements de comportement induits par les politiques.

📌 Dans un modèle néo-keynésien, les rigidités de marché peuvent entraîner une sous-utilisation des facteurs et la banque centrale fixe le taux d’intérêt, tandis que dans un modèle néoclassique le taux d’intérêt résulte de l’offre et de la demande de capital.

Compléments

• Les coefficients des modèles macroéconométriques sont estimés économétriquement à partir de séries historiques et de l’information disponible.

• Les modèles macroéconométriques sont fondés sur une approche néo-keynésienne et peuvent être reliés à des modules énergétiques et environnementaux calibrés séparément à partir de modèles technico-économiques ascendants.

• Les modèles cités sont :

  • E3ME, utilisé par la Commission européenne pour « Fit for 55 »
  • Nemesis, utilisé par Seureco pour le mécanisme carbone aux frontières
  • Gemmes, utilisé par l’AFD pour l’accord de Paris
  • Mésange, modèle du Trésor français

• Les modèles d’équilibre général calculable sont calibrés sur une base de données d’une année de référence, souvent organisée en matrice de comptabilité sociale, et peuvent être statiques ou intégrer une dynamique récursive.

📌 L’hypothèse néo-keynésienne facilite le financement des investissements de transition et peut produire un double dividende de croissance, tandis que l’hypothèse néoclassique peut conduire à évincer d’autres investissements et à freiner la croissance de long terme.

• Les modèles d’équilibre général calculable répondent à la critique de Lucas en représentant l’adaptation des comportements, mais leurs résultats dépendent fortement des choix de modélisation, notamment de la fermeture macroéconomique.

• Les modèles cités sont :

  • ThreeME et Imaclim pour la valeur de l’action climatique ou la SNBC
  • Mirage pour le mécanisme carbone aux frontières sur la base GTAP
  • GEM-E3 pour « Fit for 55 »
  • ENV-Linkages pour les perspectives environnementales de l’OCDE à l’horizon 2050
  • Envisage, modèle de la Banque mondiale fondé sur GTAP

📌 À la différence des modèles d’équilibre général calculable, les modèles DSGE supposent que les agents ricardiens anticipent les politiques futures et adaptent de façon optimale leurs comportements intertemporels.

• L’hypothèse d’anticipations rationnelles peut conduire les modèles DSGE à sous-estimer les effets macroéconomiques des chocs de court terme ; les attentes limitées et l’hétérogénéité entre agents sont des solutions proposées.

💡 Astuce mémo

Modèles macroéconométriques : comportements observés ; CGE : comportements optimisés

📖 3. Fonctionnement du modèle ThreeME

🔑 Notions clés & Définitions

• ThreeME : ThreeME, développé par l’Ademe et l’OFCE, est un modèle macroéconomique multisectoriel destiné à évaluer les effets des politiques de transition.

★ À maîtriser

• La production repose sur trois arbitrages successifs :

  • facteurs de production contre consommations intermédiaires
  • types de biens
  • produits domestiques contre produits importés

• Les choix des ménages suivent trois étapes :

  • choix des investissements en logements et en voitures selon leurs coûts d’usage
  • répartition de la consommation des autres biens en tenant compte de la consommation incompressible
  • arbitrage entre produits domestiques et importés selon les élasticités d’Armington

📌 ThreeME est d’inspiration keynésienne et autorise des déséquilibres temporaires sur les marchés ; son cadre IS-LM représente l’équilibre du marché des biens et services par IS et celui du marché monétaire par LM.

Compléments

• Les élasticités d’Armington mesurent la substitution entre produits de pays différents, supposés différenciés selon leur origine nationale, conformément à l’hypothèse de P. Armington (1969).

• Dans ThreeME, les investissements peuvent être financés par l’épargne ou par des prêts bancaires créés sous l’impulsion de la banque centrale, ce qui peut limiter l’éviction d’autres investissements par les investissements de transition.

• ThreeME représente 24 secteurs économiques, dont l’énergie répartie en 7 sous-secteurs ; l’énergie est un facteur de production pour les entreprises et un bien complémentaire des services de transport ou de chauffage pour les ménages.

• Le module énergétique associe une approche macroéconomique descendante à un bloc énergétique ascendant qui modélise les dépenses des ménages, leurs investissements d’isolation et de véhicules performants, ainsi que les stocks de logements et de voitures dont dépendent consommation d’énergie et émissions de CO₂.

• Dans ThreeME, la diffusion des voitures électriques est représentée par le modèle de Bass (1969), qui distingue les innovateurs et les imitateurs et utilise des paramètres d’innovation et d’imitation calibrés sur les courbes historiques de diffusion des voitures électriques à court terme et des téléphones mobiles à long terme.

• Dans le modèle de parc automobile de ThreeME, les véhicules sont arbitrés selon leur prix et leur facture énergétique future, et sont tous mis au rebut après 13 ans d’utilisation.

📌 Dans ThreeME, la demande de logements dépend de la taille de la population et de la surface moyenne par personne, mais pas des revenus.

• Le parc de logements de ThreeME est réparti en 7 classes de performance énergétique selon les critères DPE, et évolue avec les constructions, rénovations et dégradations entre classes.

📖 4. Valeur de l’action pour le climat

🔑 Notions clés & Définitions

• Prix fictif du carbone : Le prix fictif du carbone est une valeur appliquée au contenu en CO₂ des activités afin d’orienter les choix vers la neutralité carbone ; ce n’est pas une taxe, mais un signal d’information permettant d’évaluer les coûts et bénéfices climatiques.

★ À maîtriser

📌 Le cadrage Quinet applique le prix carbone à toute l’économie sans exemption, ne prend en compte aucune autre mesure écologique, redistribue intégralement les recettes et suppose que seul le prix français augmente tandis que le reste du monde n’est pas coopératif.

• Dans l’estimation ThreeME, le prix fictif en 2050 est de 500 €2015/tCO₂ avec un grand puits de 95 MtCO₂ et de 2 400 €2015/tCO₂ avec un puits étroit de 75 MtCO₂ ; ces valeurs correspondent respectivement à 1,3 € et 6,5 € par litre d’essence.

• La commission Quinet retient la valeur associée au grand puits de 95 MtCO₂, soit 775 €2018 en 2050 avec un point d’ancrage de 250 €2018 en 2030 ; cette valeur dépasse de 50 % celle obtenue avec ThreeME.

• Dans les deux scénarios, l’effet initial sur le PIB est positif et atteint 0,5 point en 2030 sous l’effet des investissements, mais les effets de long terme restent limités : de +0,4 point et 170 000 emplois à −0,6 point et −190 000 emplois.

Compléments

• La commission Quinet a chargé Alain Quinet, avec France Stratégie, d’évaluer un nouveau prix fictif compatible avec l’objectif de zéro émission nette en 2050, dix ans après le premier rapport Quinet.

• L’estimation de la commission Quinet s’appuie sur la convergence de plusieurs modèles technico-économiques et macroéconomiques, auxquels ont contribué le CGDD, l’Ademe et l’OFCE avec ThreeME.

• Le cadrage Quinet suppose un taux d’intérêt réel exogène et fixe, ce qui exclut les effets d’éviction liés aux taux d’intérêt.

• Les deux scénarios de puits de carbone du cadrage Quinet partagent une cible intermédiaire de réduction des émissions de 40 % en 2030.

• Dans le cadrage SNBC, la part des renouvelables dans la production d’électricité atteint 47 % en 2030 et 54 % en 2050, tandis que la part du nucléaire atteint 51 % en 2030 et 41 % en 2050.

• Les hypothèses énergétiques prévoient une part des biocarburants de 85 % de la production de carburants en 2050 et une part du biogaz de 100 % de la production de gaz en 2050, avec des trajectoires de prix de l’énergie alignées sur les projections de l’AIE.

• Avec un grand puits, la neutralité peut être atteinte sans forte baisse de la consommation d’énergie grâce à la décarbonation du mix, tandis qu’un puits étroit nécessite une baisse de la consommation d’énergie d’un tiers d’ici 2050.

• Dans les deux scénarios, les émissions des secteurs résidentiel et tertiaire diminuent de plus de 90 % par rapport à 2015 ; le scénario de puits étroit implique aussi une baisse de 94 % dans les transports et de 79 % dans l’industrie.

• Les procédés concernés comprennent notamment :

  • l’acier
  • le plastique
  • le ciment
  • la céramique

• Le parc automobile diminue de 400 000 véhicules avec le grand puits et de 1 700 000 avec le puits étroit, tandis que la part des voitures électriques parmi les voitures neuves en 2050 atteint respectivement 63 % et 93 %.

• En 2050, les voitures électriques représentent 40 % du parc avec le grand puits et 58 % avec le puits étroit, en raison de l’inertie du parc automobile.

💡 Astuce mémo

Puits large : effort moindre ; puits étroit : prix du carbone plus élevé

📖 5. Tarification effective du carbone

🔑 Notions clés & Définitions

• Tarification effective du carbone : La tarification effective du carbone est un cadre de représentation développé par l’OCDE pour comparer et répartir l’effort climatique associé aux différents instruments de tarification, exprimé en euros par tonne de CO₂ émise.

★ À maîtriser

• En France, la tarification effective moyenne est de 102 €/tCO₂, alors que les niveaux observés varient de zéro à 300 €/tCO₂.

• En 2020, le prix effectif du carbone est de 164 €/tCO₂ pour les ménages, responsables de 40 % des émissions, contre 61 €/tCO₂ pour les entreprises et administrations, responsables de 60 % des émissions.

Compléments

• Le modèle Elfe du CGDD relie les régimes de tarification à la consommation d’énergie et aux émissions de CO₂ ; il prend en compte les accises énergétiques TICPE, TICGN et TICC ainsi que le marché européen des quotas ETS.

• Sur les 102 €/tCO₂ de tarification moyenne en France, 68 € proviennent de la composante non carbone des accises énergétiques, 27 € de leur composante carbone et 6 € du prix des quotas ETS.

• En 2020, la tarification effective dépasse 100 €/tCO₂ dans les transports, avec 241 €/tCO₂ pour les ménages et 108 €/tCO₂ pour les entreprises ; elle est de 52 €/tCO₂ dans le résidentiel et de 68 €/tCO₂ dans les services.

• En 2020, la tarification effective atteint 19 €/tCO₂ dans l’agriculture et 44 €/tCO₂ dans l’industrie, secteurs exposés à la concurrence internationale.

• En 2020, le pétrole représente 69 % des émissions et est tarifé en moyenne à 131 €/tCO₂, contre 38 €/tCO₂ pour le gaz, qui représente 29 % des émissions, et 24 €/tCO₂ pour le charbon, qui en représente 2 %.

• En 2020, l’essence en Île-de-France présente le niveau de tarification effective le plus élevé, tandis que le kérosène aérien figure parmi les niveaux les plus faibles.

📖 6. Évolution du prix carbone effectif

★ À maîtriser

• Le prix carbone effectif a augmenté entre 2014 et 2018 sous l’effet des politiques mises en œuvre, notamment la hausse de la taxe carbone, la suppression d’exonérations fiscales sur le GPL et la hausse du prix des quotas du système européen d’échange de quotas d’émission (ETS).

Compléments

• En 2019, le gel de la taxe carbone a été compensé par une nouvelle hausse du prix des quotas ETS.

• En 2020, les émissions de CO₂ ont fortement diminué pendant la crise sanitaire liée à la Covid-19.

💡 Astuce mémo

Politiques renforcées → prix carbone effectif en hausse

📖 7. Évaluation de la SNBC2 avec ThreeME

★ À maîtriser

• La deuxième Stratégie nationale bas-carbone (SNBC2) trace la trajectoire française vers zéro émission nette en 2050, conformément à l’objectif inscrit dans la loi énergie-climat de 2019.

📌 La neutralité carbone exige que les émissions nationales de gaz à effet de serre soient inférieures ou égales aux quantités absorbées par les forêts, les sols et les procédés de captage et stockage du carbone.

• L’évaluation ThreeME de la SNBC2 porte sur ses effets macroéconomiques, mais ne mesure pas la capacité des mesures à atteindre la neutralité carbone.

• Le cadrage SNBC2 suppose une baisse de près de 50 % de la consommation finale d’énergie d’ici 2050 par rapport à aujourd’hui, tandis que la consommation d’électricité augmente de 25 %.

• Le cadrage SNBC2 conduit à 37 MtCO₂ d’émissions en 2050, soit une baisse de 322 MtCO₂ par rapport à 2015 et une réduction de 89 %.

• Le scénario SNBC2 complète les mesures par un signal de prix énergétique virtuel de 200 €2015/tCO₂ en 2030 et 600 €2015 en 2050, auquel le modèle attribue 55 % de la baisse des émissions de gaz à effet de serre en 2030 et 44 % en 2050.

• Selon ThreeME, le PIB du scénario SNBC2 est supérieur au scénario de référence de 2,5 % en 2030 et de 3,8 % en 2050, soit un gain moyen de 0,1 % par an.

• Le scénario SNBC2 créerait 878 000 emplois en 2050, soit 38 000 emplois nouveaux par an en moyenne.

📌 Le modèle ThreeME traite principalement la transition comme un choc de demande et néglige les effets d’offre, notamment les conséquences des réallocations intersectorielles sur la productivité et leurs coûts.

Compléments

📌 La SNBC1 visait une réduction de 75 % des émissions de gaz à effet de serre d’ici 2050 par rapport à 1990, tandis que la SNBC2 vise la neutralité carbone.

• Le scénario de référence suppose une croissance potentielle moyenne de 1,6 % par an et intègre les mesures de transition prises avant le 1er juillet 2017, mais pas celles adoptées depuis cette date.

• Le cadrage exclut les émissions autres que le CO₂, qui représentent 25 % des émissions et comprennent le méthane (13 %), le protoxyde d’azote (9 %) et les gaz fluorés (3 %).

• Dans le cadrage SNBC2, le puits de carbone atteint 67 MtCO₂eq en 2050, contre 52 MtCO₂eq en 2019, et le potentiel annuel de captage et stockage du carbone est estimé à 15 MtCO₂eq en 2050.

• Le potentiel annuel total de retrait des gaz à effet de serre est estimé à 92 MtCO₂eq en 2050, en incluant 67 MtCO₂eq de puits, 15 MtCO₂eq de captage-stockage et un bonus de 10 MtCO₂eq lié à d’éventuels progrès techniques.

• Dans les projections SNBC2, 92 % des ventes de voitures sont électriques en 2050 et le parc automobile est électrique à 79 %, contre 1 % en 2020.

• Dans les projections SNBC2, les logements performants de catégories A et B approchent la moitié du parc en 2050, tandis que les logements énergivores de catégories F et G n’en représentent plus que 6 %.

💡 Astuce mémo

SNBC2 fixe les trajectoires ; ThreeME évalue leurs effets macroéconomiques

📖 8. Le modèle mondial GTAP

🔑 Notions clés & Définitions

• Modèle GTAP : Modèle d’équilibre général calculable descendant d’inspiration néoclassique, fondé sur la concurrence pure et parfaite et les rendements d’échelle constants.

• Ménage régional : Entité qui rassemble les revenus du travail, du capital, des ressources naturelles, des terres et les recettes fiscales d’une région, puis répartit le revenu régional entre ménages privés, gouvernement et épargne auprès de la Banque mondiale.
• Projet GTAP : Réseau de chercheurs et de décideurs publics qui traite des questions de politique économique internationale au moyen de bases de données et de modèles d’équilibre général calculable multisectoriels et multirégionaux.

★ À maîtriser

• La base GTAP standard, dans sa version 10, rassemble des tableaux entrées-sorties, des données de commerce bilatéral, des marges de transport et des données douanières et de protectionnisme pour 141 pays et régions et 65 secteurs, couvrant 98 % du PIB mondial et 92 % de la population.

• Le modèle GTAP fonctionne en statique comparative et simule le long terme.

• Dans la fermeture macroéconomique standard de GTAP, le travail ne circule pas entre les régions, tandis que la Banque mondiale collecte l’épargne régionale et l’investit entre régions afin d’égaliser les variations des rendements attendus avec le rendement mondial.

Compléments

• Les modules énergétiques et environnementaux GTAP-E ont été ajoutés aux bases de données mondiales pour permettre l’évaluation des politiques de transition.

• Dans le modèle GTAP, les agents maximisent leur utilité ou leur profit sous contraintes, tous les facteurs sont employés et il n’existe ni chômage ni capital inutilisé.

📌 Dans le modèle GTAP, si n−1 marchés sont équilibrés, la loi de Walras implique que le nᵉ marché l’est aussi.

• Dans le modèle GTAP, l’allocation du revenu du ménage régional entre consommation privée, dépenses publiques et épargne est définie par une fonction d’utilité Cobb-Douglas.

• 🔄 Les choix de consommation s’effectuent en trois arbitrages successifs :

  1. Entre produits
  2. Entre produits nationaux et importés
  3. Entre produits provenant de régions différentes

• Le modèle GTAP ne comporte ni compte public ni déficit public, et une hausse des impôts augmente le revenu régional sans transfert direct entre le gouvernement et les ménages.

• Dans le modèle GTAP, chaque activité régionale fonctionne comme une entreprise distincte et combine une demande intermédiaire et une valeur ajoutée dans une structure de production emboîtée.

• Le module GTAP-E permet la substitution entre le capital et l’énergie, cette dernière étant considérée comme un facteur de production.

• 🔄 Un déficit commercial déclenche la séquence suivante :

  1. Sortie de capitaux
  2. Hausse de la rémunération du capital
  3. Flux inverse de capitaux via la Banque mondiale

📖 9. Réforme européenne du marché carbone

★ À maîtriser

• Le scénario CBAM scope 3 ajoute au périmètre les émissions des produits du scope 1 lorsqu’ils sont incorporés à d’autres produits importés, par exemple l’acier ou l’aluminium dans les voitures importées.

• La suppression des quotas gratuits fait passer les fuites de carbone de 29 % à 39 %, tandis que le CBAM scope 1 les réduit à 23 % et le scope 3 à 10 %.

Compléments

• Les scénarios de réforme du marché carbone européen sont comparés à une situation de référence de 2017 issue de la base GTAP et corrigée par une rupture des échanges entre la Russie et les pays occidentaux.

• Le scénario « free allowances » vise une réduction des émissions de 49 % par rapport à 2017 tout en maintenant les 46 % de quotas gratuits actuellement attribués aux entreprises fortement émettrices et exposées aux échanges.

• Le scénario « paid quotas » vise la même réduction des quotas que le scénario « free allowances », mais supprime les quotas gratuits.

• Le périmètre porte sur les importations directes de :

  • Ciment
  • Acier
  • Aluminium
  • Engrais
  • Hydrogène
  • Électricité

• Dans les quatre scénarios, l’intensité carbone du PIB de l’économie intérieure diminue d’environ 25 %.

• Dans le secteur de la métallurgie, la production baisse de 13,2 % avec la suppression des quotas gratuits, de 12,9 % avec le CBAM scope 1 et de 1,1 % avec le scope 3.

• Dans les biens durables, le CBAM scope 3 augmente les prix de production de 1,4 %, car les entreprises ne peuvent plus recourir à des intrants importés moins chers.

• La production des secteurs aval de biens durables diminue dans tous les scénarios, avec une baisse plus forte sous les CBAM scope 1 et scope 3 que sous le scénario sans quotas gratuits.

📊 Tableaux de synthèse

Familles de modèles macroenvironnementaux