KOTELNIKOVA Alena

Nous considérons un modèle d'équilibre partiel pour étudier l'élimination progressive optimale des biens polluants par des biens verts. Le coût de production unitaire des biens verts implique la convexité et l'apprentissage par la pratique. Le coût total pour le planificateur social comprend le coût privé de production et le coût social du carbone, supposé exogène et croissant au taux d'actualisation social. Sous ces hypothèses, le problème d'optimisation peut être décomposé en deux questions : (i) quand lancer un programme donné. (ii) à quel rythme la transition doit être achevée, c'est-à-dire la conception d'un calendrier de transition en tant que tel. La première question peut être résolue à l'aide d'un indicateur simple interprété comme le MAC de l'ensemble du programme, éventuellement non optimal. Le cas des véhicules à hydrogène (Fuel Cell Electric Vehicles) offre une illustration de nos résultats. En utilisant des données du marché allemand, nous montrons que la trajectoire 2015-2050 prévue par l'industrie serait cohérente avec un prix du carbone à 52(sic)/t. Le coût de transition pour atteindre un parc de 7,5 M de voitures en 2050 est estimé à 21,6 milliards (sic) soit, à JEl 4% de taux d'actualisation, 115 (sic) par an pour chaque véhicule ce qui permettrait de réduire 2,18 tCO(2) par an.

Quel cadre économique et politique favoriserait une transition du secteur européen des transports des combustibles fossiles vers l'hydrogène à long terme (2030-50) ? Cette recherche combine des approches empiriques et théoriques et vise à répondre aux questions suivantes : 1. comment concevoir des instruments politiques appropriés pour résoudre les inefficacités dans le déploiement de la mobilité hydrogène ? 2. comment définir le coût de réduction et une date de lancement optimale en présence de l'apprentissage par la pratique (LBD) ? 3. comment définir une trajectoire de déploiement optimale en présence du LBD et de la convexité des coûts d'investissement ? Comparative Policy Analysis' (Analyse comparative des politiques) établit une comparaison entre les instruments politiques qui soutiennent le déploiement des véhicules électriques à piles à combustible (FCEV). Le cadre politique existant en faveur des FCEV et du déploiement de l'infrastructure hydrogène est analysé. Un ensemble d'indicateurs complémentaires d'efficacité politique ex-post est développé et calculé pour classer les pays les plus actifs, partisans du FCEV. Le Danemark et le Japon apparaissent comme les meilleurs fournisseurs de conditions favorables au déploiement de la mobilité à l'hydrogène : les autorités locales mettent en place des incitations basées sur le prix (telles que des subventions et des exonérations fiscales) rendant le FCEV plus attractif financièrement que son substitut à l'essence, et coordonnent la montée en puissance de leur infrastructure d'hydrogène au niveau national : Application to the Fuel Cell Electric Vehicle" modélise la transition du secteur des transports d'un état polluant à un état propre. Un modèle d'équilibre partiel est développé pour un secteur automobile de taille constante. Dans ce modèle, l'objectif du planificateur social est de minimiser le coût du retrait progressif du marché d'un stock de voitures polluantes. Ce coût comprend le coût privé de production des voitures vertes, qui sont soumises à la LBD, et le coût social du carbone, qui a une tendance exogène à la hausse. Pendant la transition, l'égalisation des coûts marginaux tient compte du fait que l'action actuelle a un impact sur les coûts futurs par le biais de la LBD. Ce document décrit également un plan sous-optimal : si la trajectoire de déploiement est donnée de manière exogène, quelle est la date optimale de début de la transition ? L'article fournit une évaluation quantitative du cas FCEV pour la substitution des véhicules à moteur à combustion interne (ICE) matures. L'analyse conclut que le prix du CO2 devrait atteindre 53€/t pour que le programme démarre et que le FCEV soit une alternative socialement bénéfique pour décarboniser une partie du parc automobile allemand prévu à l'horizon 2050.L'impact de la LBD sur le calendrier et les coûts de réduction des émissions est cependant ambigu. L'impact de la DCL sur le calendrier et les coûts de la réduction des émissions est cependant ambigu. D'autre part, la LBD suppose de commencer la transition plus tôt en raison de la réduction des coûts due à la valeur ajoutée de l'expérience cumulée. L'article intitulé "The Role of Learning-by-Doing in the Adoption of a Green Technology : the Case of Linear LBD" étudie les caractéristiques optimales d'une transition vers des véhicules verts dans le secteur des transports lorsque la fonction de coût présente à la fois le LBD et la convexité. Le modèle d'équilibre partiel de (Creti et al., 2015) est utilisé comme point de départ. Pour le cas de LBD linéaire, la trajectoire de déploiement peut être obtenue analytiquement. Cela permet de conclure qu'un apprentissage élevé induit un basculement plus précoce vers les voitures vertes dans le cas d'une convexité faible, et un basculement plus tardif dans le cas d'une convexité élevée. Ce point de vue est utilisé pour réexaminer le projet de mobilité hydrogène en Allemagne. Un apprentissage élevé diminue le coût de déploiement correspondant et réduit la profondeur et la durée de la "vallée de la mort" de l'investissement (période de flux de trésorerie négatif du projet). Une accélération du scénario défini de manière exogène pour le déploiement des FCEV, sur la base des prévisions de l'industrie, serait bénéfique pour réduire le coût de transition associé.

Quel cadre économique et réglementaire à long terme (2030-50) pour soutenir la transition énergétique des carburants fossiles vers l’hydrogène dans le secteur européen des transports ? Cette recherche combine les approches théoriques et empiriques pour répondre aux trois questions suivantes :1. Comment concevoir des politiques de soutien adaptées pour pallier les imperfections de marché lors du déploiement de technologies de mobilité hydrogène ?2. Comment modéliser les coûts d’abattement en tenant compte des effets d’apprentissage (LBD) ?3. Comment définir la trajectoire optimale de déploiement quand le LBD et la convexité des coûts d’investissement sont présents ?L’article ‘Transition vers un Système de Transport de Passagers à Hydrogène : Analyse Politique Comparée’ passe au crible des politique de soutien destinées à résoudre les imperfections de marché dans le déploiement de la mobilité hydrogène. L’article effectue une comparaison internationale entre les instruments en faveur du déploiement des véhicules. Les indicateurs ex post d’efficacité des politiques sont développés et calculés pour classifier les pays selon leur volontarisme dans la promotion des véhicules à piles à combustible (FCEV). Aujourd’hui le Japon et le Danemark apparaissent comme les meilleurs fournisseurs d’un environnement favorable au déploiement de la mobilité hydrogène. Les autorités locales introduisent de solides instruments prix (tels que des subventions et des exemptions fiscales) pour rendre le FCEV plus attractif par rapport à son analogue à essence et coordonnent le déploiement de l’infrastructure hydrogène sur le territoire.L’article ‘Modélisation des Coûts d’Abattement en Présence d’Effets d’Apprentissage : le Cas du Véhicule à Hydrogène’ présente un modèle de transition du secteur des transports d’un état polluant à un état propre. Un modèle d’équilibre partiel est développé pour un secteur automobile de taille constante. L’optimum social est atteint en minimisant le coût de la transition du parc automobile au cours du temps. Ce coût comprend les coûts privés de production des véhicules décarbonés (sujets aux effets d’apprentissage) ainsi que le coût social des émissions de CO2 qui suit une tendance haussière exogène. L’article caractérise la trajectoire optimale qui est un remplacement progressif des véhicules polluants par les décarbonés. Au cours de la transition, l’égalisation des coûts marginaux tient compte de l’impact des actions présentes sur les coûts futurs via l’effet d’apprentissage. L’article décrit aussi une trajectoire sous-optimale où la trajectoire de déploiement serait une donnée exogène : quelle serait alors la date optimale de début de la transition ? L’article présente une évaluation quantitative de la substitution des FCEV aux véhicules à combustion interne (ICE). L’analyse conclut que le FCEV deviendra une option économiquement viable pour décarboner une partie du parc automobile allemand à l’horizon 2050 dès que le prix du carbone atteindra 50-60€/t.L’article ‘Le rôle des Effets d’Apprentissage dans l’Adoption d’une Technologie Verte : le Cas LBD Linéaire’ étudie les caractéristiques d’une trajectoire optimale de déploiement des véhicules décarbonés dans le cas où les effets d’apprentissage et la convexité sont présents dans la fonction de coût. Le modèle d’équilibre partiel de Creti et. al (2015) est utilisé comme point de départ. Dans le cas LBD linéaire la trajectoire de déploiement optimale est obtenue analytiquement. Un apprentissage fort induit une transition antérieure vers les véhicules verts dans le cas d’une convexité faible et une transition ultérieure dans le cas d’une convexité forte. Ce résultat permet de revisiter le projet H2 Mobility en Allemagne. Un effet d’apprentissage plus fort et une accélération du déploiement aboutissent à une transition moins coûteuse et une période de cash flow négatif plus courte.

En Europe, le secteur des transports contribue à environ 25 % des émissions totales de GES, dont 75 % proviennent du transport routier. Contrairement aux émissions industrielles, les émissions routières ont augmenté au cours de la période 1990-2015 dans les pays de l'OCDE : Californie (+26%), Allemagne (0%), France (+12%), Japon (+2%), Danemark (+30%). Le nombre de véhicules immatriculés en circulation dans ces pays s'élève respectivement à : Californie (33 millions), Allemagne (61,5 millions), France (38 millions), Japon (77 millions), Danemark (4 millions). Même si l'on ne s'attend pas à ce que ces chiffres augmentent à l'avenir, il est nécessaire de mettre en place des programmes importants pour réduire les émissions de GES correspondantes afin d'atteindre les objectifs mondiaux en matière de GES pour 2050. Les bénéfices de ces programmes s'étendront aux pays non membres de l'OCDE dans lesquels les émissions routières sont appelées à augmenter. Les programmes visant à promouvoir les véhicules à émissions zéro (ZEV) ont effectivement débuté dans les années 2000 par le biais de partenariats public-privé impliquant des agences gouvernementales, des fabricants, des services publics et des compagnies de carburant. Ces partenariats ont fourni des subventions pour la R&D, les programmes pilotes et les infrastructures. En outre, des normes techniques en matière d'émissions, des exigences globales en matière de portefeuille de ventes pour les constructeurs, des remises sur le prix d'achat pour les clients ainsi que divers avantages (voies réservées aux bus, stationnement gratuit, etc.) sont désormais en place. Ces multiples instruments politiques constituent de puissantes incitations pour orienter les stratégies des constructeurs et stimuler la demande de ZEV. La taxe carbone sur la distribution de combustibles fossiles, lorsqu'elle existe, reste faible et, à ce stade, ne peut être considérée comme un moteur important. Les études de cas révèlent des différences importantes dans le déploiement des véhicules électriques à batterie (BEV) et des véhicules électriques à pile à combustible (FCEV). Le véhicule électrique à batterie mène le jeu grâce à un coût d'investissement moins élevé dans les infrastructures et à un coût inférieur pour le véhicule. En raison de son autonomie relativement faible, le BEV est surtout adapté à un usage urbain, qui représente un segment important du marché routier. Le niveau actuel de véhicules BEV sur les routes commence à être significatif avec la Californie (70 000), l'Allemagne (25 000), la France (31 000), le Japon (608 000) et le Danemark (3 000), mais ils restent très faibles par rapport aux objectifs pour 2020 : Californie (1,5 million), Allemagne (1 million), France (2 millions), Japon (0,8-1,1 million pour les nouvelles immatriculations de ZEV), Danemark (0,25 million). Les développements et les gains d'efficacité de la technologie des batteries ainsi que les subventions pour les stations publiques de recharge de batteries devraient faciliter la réalisation de cette croissance. Les taux relatifs d'équipement (nombre de stations publiques / nombre de BEV) fournissent une preuve indirecte de l'effort consenti dans les différents pays : Californie (3%), Allemagne (12%), France (28%), Japon (11%) et Danemark (61%). Dans certains pays, les marchés publics jouent un rôle important. En France, Autolib (voitures mises à la disposition du public dans les villes) représente une part importante du déploiement global des VEB (12 %), et le gouvernement a récemment annoncé un objectif de 50 % de faibles émissions pour tous les nouveaux équipements des véhicules publics. Le FCEV est encore à un stade précoce de déploiement en raison d'un coût d'investissement plus élevé dans les infrastructures et d'un coût plus élevé pour le véhicule. L'autonomie relativement élevée combinée à la rapidité du ravitaillement en carburant font que le FCEV est surtout adapté aux longues distances et à l'usage interurbain. À l'heure actuelle, seul un nombre très limité de véhicules à haut rendement est déployé : Californie (28), Allemagne (15), France (6), Japon (31), Japon (7), Danemark (7), et seulement quelques unités de véhicules H2 sur la route : Californie (300), Allemagne (125), France (60), Japon (7), Danemark (21). Cependant, une analyse détaillée des cartes routières actuelles suggère que le FCEV a un grand potentiel. Les objectifs pour les horizons 2025-2030 sont importants, notamment en Allemagne (4% en 2030), au Danemark (4,5% en 2025) et au Japon (15-20% pour les nouvelles immatriculations de ZEV en 2020). L'ARB de Californie a récemment redéfini son programme (subventions et mandats) afin de fournir des incitations plus importantes pour les FCEV. La France semble se concentrer sur des sous-marchés régionaux spécialisés pour promouvoir le FCEV (comme l'utilisation de véhicules utilitaires légers à autonomie étendue H2). Le financement de l'infrastructure H2 apparaît comme un goulot d'étranglement pour le déploiement des véhicules à pile à combustible. Les feuilles de route abordent cette question par le biais d'une expansion géographique progressive (clusters) et d'un niveau élevé de subventions publiques pour les stations de ravitaillement en hydrogène (HRS) en particulier dans tous les pays sauf la France. À ce stade, les BEV et les FCEV n'apparaissent pas comme des concurrents directs. Ils s'adressent à des segments de marché distincts. Des retards inattendus dans le développement de l'infrastructure des FCEV, d'éventuelles percées dans la technologie des batteries et la promotion de champions nationaux pourraient modifier la nature de cette concurrence et la rendre plus intense à l'avenir.

La transition d'un secteur d'un état polluant à un état propre est étudiée. Une technologie verte, soumise à l'apprentissage par la pratique, remplace progressivement une ancienne technologie. La notion de coût d'abattement dans ce contexte dynamique est entièrement caractérisée. La perspective théorique d'optimisation dynamique est liée à des règles de mise en œuvre simples. La perspective pratique de "déploiement" permet d'étudier les trajectoires sous-optimales. De plus, l'analyse de la date de lancement fournit une définition d'un coût de réduction dynamique facile à utiliser pour l'évaluation des options politiques dans le monde réel. Le cas des véhicules électriques à piles à combustible offre une illustration de la méthodologie proposée.

Cette étude développe un cadre cohérent pour comparer les FCEV avec les ICE (ignition combustion engine) à essence et applique ce cadre au marché allemand sur la période 2015-2050. En tant que telle, elle prévoit : - La formulation d'une analyse coûts-avantages appropriée, y compris la définition du coût de réduction des émissions pour la technologie de l'hydrogène. - La simulation des résultats selon diverses hypothèses technologiques et de coûts. - L'identification des principales questions conceptuelles pour faciliter les développements analytiques. Les sources utilisées dans l'analyse sont basées sur une mise à jour des études industrielles précédentes. La principale conclusion est que le FCEV pourrait être une alternative socialement bénéfique pour décarboniser une partie du parc automobile allemand prévu à l'horizon 2050. Le coût de réduction correspondant se situerait dans une fourchette de 50 €/t CO2 à 60 €/t CO2. Cette fourchette est plus élevée que l'estimation actuelle du coût normatif du carbone tel qu'exprimé dans Quinet (2009 et 2013), qui est d'environ 30 €/t en 2015. L'écart n'est pas pour autant négligeable. Nous identifions les conditions de marché et de coût qui permettraient de réduire cet écart. La méthodologie utilisée dans cette étude pourrait être élargie pour intégrer deux questions en suspens relevées dans la littérature pour le déploiement réussi du FCEV : - Rendre le déploiement du FCEV endogène et dépendre des instruments publics et privés qui pourraient induire la diminution des coûts et l'acceptation de la technologie FCEV par les consommateurs. - Concevoir un cadre institutionnel approprié pour promouvoir la coopération en vue de la fabrication de véhicules électriques à cycle combiné, de la production d'hydrogène sans carbone et de l'investissement dans la distribution d'hydrogène. Les coûts initiaux irrécupérables nécessaires à l'investissement ne peuvent pas être récupérés par le pur comportement d'équilibre du marché. Cette étude fournit déjà un ordre de grandeur pour quantifier ces questions.