(A)
Rendements d’échelle : définition.
Les économies d’échelle apparaissent lorsqu’une entreprise est capable de produire une unité additionnelle de bien (ou service) à un coût inférieur à ceux issus de la production de toutes les unités précédentes, ce qui signifie également que le coût par unité produite diminue lorsque la production du bien ou du service, elle, augmente. On parlera alors également de « rendements d’échelle croissants »2.
Puisque nous avons expliqué précédemment que, à court terme, les coûts fixes n’étaient aucunement fonction des quantités produites, contrairement aux coûts variables, une telle situation trahirait donc la présence, en courte période, de coûts fixes très importants en comparaison des coûts variables3. A la lumière de la description de
1 Et qui s’en trouvent renforcés, on l’a vu, lorsque l’entreprise en charge du service doit faire appel à des nappes phréatiques.
2 La définition néoclassique, qui part de la relation entre l’accroissement proportionnel des facteurs de production et l’accroissement de la production (à prix des facteurs constants), est équivalente à celle qui lie accroissements respectifs de la production et coûts moyens, qui est, ainsi que nous allons l’aborder, la plus souvent utilisée.
3 On rappellera que le coût unitaire, ou « coût moyen », correspond au coût total par unité produite. Le coût total étant composé des coûts fixes totaux et des coûts variables totaux, le coût moyen se décompose par conséquent entre coûts fixes par unité, forcément décroissants à mesure que la production augmente (à capacité de production donnée), et coûts variables moyens qui, en parallèle, par contre, augmentent, par définition, avec la production. Mais, si la structure des coûts totaux fait apparaître des coûts fixes bien plus importants que les coûts variables, à tout niveau de production, le coût moyen sera alors décroissant, jusqu’au moment où le poids des coûts variables moyens dépasse celui des coûts fixes moyens, entraînant alors une hausse du coût moyen au fur et à mesure que la production augmente. Les rendements d’échelle caractérisent
l’industrie des services en AEP, il serait évident que celle-ci devrait connaître des rendements croissants, puisque possédant des coûts fixes, on l’a expliqué, très élevés en comparaison des coûts variables, somme toute négligeables, ceci toujours à court terme.
Le caractère hautement capitalistique, on l’a vu, des industries de ce secteur, entraînera alors mécaniquement la présence d’économies d’échelle dans la gestion de celles-ci. Mais qu’en est-il si les capacités productives et/ou le réseau sont sous dimensionnés ? Dans ce cas, la capacité productive et le réseau ne seront plus suffisants pour répondre à la hausse de la demande, comme, d’ailleurs, dans le cas où le nombre d’abonnés augmente au-delà d’un certain seuil. Les économies d’échelle peuvent-elles encore être invoquées à plus long terme ? Si l’on se place alors dans une perspective de long terme, il est nécessaire d’intégrer à l’analyse la notion de capacité productive.
(B) Capacité productive, indivisibilités, sous-
dimensionnement et prévisions sur le long terme :
(1) Horizon temporel et prise de décision :
Étant donné le coût de la construction des unités de production, de l’assemblage et de l’enfouissement d’un réseau de canalisations, les fonctions de production en eau potable, et d’assainissement, sont, par conséquent, caractérisées par l’importance, en leur sein, de coûts fixes, qui ne peuvent varier, à court terme, quel que soit le volume d’eau distribué ou traité1.
Rien n’indique, cependant, que ces mêmes coûts d’infrastructure soient fixes sur le plus long terme, et ce pour deux raisons : une modification soit de l’état de la ressource, soit de la demande. Les infrastructures de captage deviennent, en effet, plus lourdes (et coûteuses) à mesure que la ressource est rare, ou dégradée physiquement (pollutions). Ainsi, les eaux de surfaces seront les plus recherchées pour l’exploitation, au détriment des ressources souterraines, qui réclament des infrastructures plus lourdes (prospection, forage, pompage…). Alors, toute détérioration, au cours de l’exploitation, de la ressource (baisse
donc une situation où ce point ne serait jamais atteint, ou, alors, à un niveau de production qui dépasse la demande adressée à l’entreprise.
1 Ici, l’eau traitée et qui transite par les canalisations, l’est en quantité néanmoins supérieure à celle réellement consommée par les usagers, car les réseaux, quels qu’ils soient, engendrent fatalement des pertes, ce qui constitue encore une caractéristique essentielle de ce type d’industrie, qui « produit » avec un taux de pertes relativement important. Celles-ci atteignent, en moyenne, 25% dans les réseaux publics dans les pays industrialisés, alors qu’elles peuvent dépasser les 60% pour des réseaux appartenant à des pays en développement.
des quantités disponibles par surexploitation, sécheresse continuelle, ou pollution1), obligerait le responsable du captage et de l’adduction vers les usines de traitement à modifier ses infrastructures de production (mais pas de réseau) et donc à revoir ses coûts à la hausse. Ici, si ces coûts sont bien fixes à court terme, ils peuvent bel et bien devenir plus variables à long terme, et même en fonction des quantités consommées, si l’accroissement de la consommation pousse le gestionnaire à se tourner vers de nouvelles sources, si les ressources initiales risquent, ou sont déjà, surexploitées.
Cependant, le secteur de l’AEP fait face à un manque d’adaptabilité des structures productives, dû à la nature, on l’a expliqué, très capitalistique des processus de production : la production, l’adduction, le stockage de l’eau, puis sa mise en pression et, enfin, sa distribution aux usagers sont des activités qui nécessitent des équipements lourds mettant en œuvre des techniques souvent très coûteuses2. Ceci explique que les coefficients de capital correspondants soient très élevés, et, on l’a expliqué, même fixes à court terme, et que les charges d’immobilisation constituent un élément fort important du prix de vente. La durée de vie comptable sur laquelle est calculée la dotation annuelle au fonds d’investissement est très élevée, comparée à celle de la plupart des biens d’équipement des autres secteurs industriels qui seraient moins intensifs en capital. Par conséquent, de même que toute décision d’investissement engage l’avenir à très long terme, de même toute décision actuelle de gestion subit lourdement le poids des décisions passées pour peu que les prévisions quant à la demande et à son évolution, faites quelques décennies en arrière se révèlent erronées.
(2) Les industries de réseaux et l’indivisibilité du capital productif : la discontinuité des coûts.
Un problème majeur se pose dans le cas des industries de réseau, dont fait partie le secteur de la distribution et de l’assainissement de l’eau : celui de l’indivisibilité du capital productif, avec ses conséquences sur les discontinuités de la fonction de coût de production au cours du temps. Ce phénomène n’est pas nouveau : Colson [1898], il y a déjà plus d’un siècle, envisageait celui-ci sous l’angle de l’analyse des voies de transport et du trafic routier : prenant, initialement, en considération que « les frais afférents à une tonne en sus
1 Rien n’empêchant, cependant, ces trois motifs d’être présents en même temps, et même quelquefois d’être corrélés : en effet, une situation de sécheresse, qui aurait tendance à persister, pourrait en affecter la demande plus que de raison, et, entraîner une hausse irrationnelle des consommations si des mesures restrictives ne sont pas prises. De plus, les quantités d’eau disponibles étant en baisse, le milieu naturel étant également milieu récepteur, perdrait de son efficacité en termes d’autoépuration naturelle, augmentant en cela les risques de pollution…
2 Encore une fois, le même raisonnement peut être fait, en sens inverse, pour la fonction « assainissement ».
sont presque nuls. L’entretien d’une voie et les frais d’administration varient sans doute, dans une certaine mesure, avec le trafic ; ils comportent cependant une part constante assez importante (le coût du capital) » [Colson, 1898, p. 39], mettant ainsi en évidence l’existence, dans ce secteur, de coûts décroissants, il en vient à préciser, de façon très nette, quelques années plus tard, que : « le prix de revient partiel reste (ainsi) négligeable tant que le trafic n’atteint pas la limite de capacité de la voie » [Colson, 1907, p. 22], indiquant alors que les coûts sont décroissants tant que la limite de capacité productive n’est pas totalement atteinte.
Il poursuit alors son raisonnement ainsi: « le jour où celle-ci ne peut plus suffire à la circulation, il faut accroître les installations, élargir les chaussées et ponts, doubler les écluses d’un canal, multiplier les garages, les quais de débarquement, augmenter le nombre des bassins d’un port etc. Pour calculer exactement les dépenses entraînées par le trafic supplémentaire auquel il s’agit de faire face, il faut tenir compte du capital qu’absorberont ces travaux. S’il s’agit d’un trafic susceptible de se reproduire chaque année, c’est l’intérêt et l’amortissement du capital qui constituent la charge annuelle correspondante. Si le trafic présente une progression constante, ces charges subissent aussi une progression continue qui lui est à peu près proportionnelle dans l’ensemble. Cependant, la plupart des travaux d’amélioration ne peuvent pas s’effectuer peu à peu de manière à suivre les besoins au jour le jour ; mais le moment vient où il faut opérer une réfection générale qui augmente la capacité de la ligne de 50% ou de 100% d’un seul coup, parfois de 500%. Une fois la transformation faite, tant que la capacité nouvelle n’est pas utilisée, (…) chaque augmentation partielle se produit sans entraîner de frais nouveaux… ».
L’analyse des coûts inhérents au secteur de l’eau, que l’on peut comparer avec ceux des transports tels qu’ils ont été analysés précédemment par Colson, doit donc se faire sur deux niveaux, correspondant à deux horizons temporels distincts, le court terme et le long terme : si les capacités productives sont considérées comme données à court terme, elles peuvent varier à long terme. Mais, on l’a vu, ce sont les décisions passées qui déterminent les capacités de production durant les périodes suivantes, sachant qu’elles sont toutefois indivisibles.
L’indivisibilité des équipements a pour conséquence que les entreprises qui font face à cette situation emploient des techniques de production telles que les variations de leur capacité productive sont, dans la plupart des cas, discontinues [Berthomieu, 1970, p.
159] : en effet, les unités de production juxtaposées, dont la combinaison permet à l’entreprise de faire face à la demande, ne sont individuellement rentables que si elles sont de taille suffisamment importante pour bénéficier des économies d’échelle de production, telles que nous les avons énoncées ci-dessus1. La cause de telles discontinuités réside essentiellement dans la nature physique des processus de production mis en œuvre et leur conséquence s’apprécie par rapport aux variations de la demande que ce type d’entreprises ont pour mission de satisfaire. Si, en effet, la quantité produite varie de façon continue au cours du temps, il devient alors nécessaire pour le producteur d’adjoindre, ou de retrancher, selon le sens de la variation considérée, au parc d’équipement existant, une cellule entière de production2, ce qui explique de telles discontinuités dans la fonction de coût. Ce phénomène se traduit de la manière suivante, concernant la représentation des coûts : la courbe de coût marginal de long terme disparaît, pour être remplacée par une succession de courbes correspondant chacune à des niveaux discrets de capacité optimale, la prévision optimale de la capacité de développement devenant alors elle aussi discrète3.
Bien que Berthomieu [1970, p. 160] répertorie trois types d’indivisibilité, celle qui concerne le secteur des services de l’eau est caractérisée de « majeure », en ce sens que la capacité de production de la firme varie avec une telle discontinuité que la zone d’utilisation optimale des équipements ne peut être atteinte, du fait de l’accroissement de la demande, qu’au bout d’un temps relativement long4. Ce même auteur prend comme
exemple l’industrie du gaz : le dimensionnement des feeders est calculé pour un volume optimal de gaz à transporter. Tant que toutes les dérivations, les ramifications terminales et les branchements d’abonnés prévus n’ont pas été réalisés, et cela demande des années, les installations situées en amont du réseau de distribution restent utilisées bien en deçà de leur capacité optimale, et le coût unitaire du gaz transporté peut être très élevé, les charges de capital constituant dans cette industrie la partie essentielle des coûts.
1 Dans le cas contraire, il est plus rentable de regrouper la production en une même entité : ainsi que nous l’aborderons plus loin, cette hypothèse est alors expliquée par le phénomène de sous-additivité des coûts.
2 Station de pompage, bassin de rétention…
3 Manne [1961] fut le premier à trouver une solution mathématique à ce problème de discontinuité. Supposant une demande de plus en plus inélastique, une fonction de production de type Cobb-Douglas (à facteurs substituables, donc) mettant en valeur l’existence d’économies d’échelle, constantes sur le long terme, et que le capital ne subisse aucune dépréciation, il trouve le résultat suivant, caractérisant l’accroissement optimal du capital :
a* = rxrx
e -1
où a représente le paramètre de capacité, x, l’accroissement du capital, et r, le taux d’intérêt.
4 Ou, si l’on veut, qu’à partir du moment où la demande atteint un niveau tel qu’il rejoigne les prévisions faites sur la capacité optimale de l’infrastructure qui permette de minimiser les coûts.
Ceci peut être confirmé par l’observation à la fois des caractéristiques propres à la fonction de distribution, mais également à celles des réseaux, c’est-à-dire de la fonction de distribution de l’eau proprement dite1 : le coût de l’installation de canalisations de transport d’eau potable croît avec la distance, mais il s’avère surtout, au-delà d’une certaine distance, vite supérieur au coût de l’installation d’une nouvelle usine de traitement d’eau. De la même manière, il est quelquefois préférable, au sein d’une même agglomération, ou conurbation, car plus rentable, de disposer de plusieurs stations de potabilisation de l’eau brute de moindre capacité que d’une seule station de traitement de plus grande capacité. Le raisonnement est- le même, semble-t-il, selon le Ministère Français de l’Aménagement du Territoire et de l’Environnement [1997], qui a observé, qu’en France, les réseaux d’assainissement effectuant la collecte et le transport des eaux usées sont souvent interconnectés d’une agglomération à l’autre, jusque dans les communes rurales, toutefois, exception notable, quand la distance séparant les communes n’est pas trop importante, ce que ne fait pas apparaître l’étude des réseaux de distribution.
(3) La recherche des rendements d’échelle selon l’origine de l’accroissement de la demande :
Si l’on vient à considérer une unité de distribution en particulier, afin de faire apparaître l’existence, ou non, de rendements d’échelle, il convient de trouver quelle est l’origine d’une augmentation de la demande globale en eau potable, qui permettrait alors à ce type d’industrie de connaître des rendements d’échelle au fur et à mesure de cette hausse. Elle peut résider dans deux phénomènes, qui peuvent également se compléter :
• variation de la demande globale à travers une variation des demandes individuelles : cela signifie, dans ce cas de figure, qu’en moyenne, les usagers d’un réseau (on emploiera ici le terme d’« abonnés ») consomment plus. Ceci peut correspondre à ce que l’on nomme des « demandes de pic », qui indique donc que, à certains moments de la journée (le matin et le soir, c’est-à-dire hors des périodes de travail), de la semaine (les week-ends), ou durant l’été (en raison des vacances, couplée à des besoins en eau plus importants dus aux conditions atmosphériques), la demande subit une certaine augmentation, qui oblige donc le gestionnaire à investir dans des infrastructures, qui ne sont pas, comme on l’a expliqué, flexibles selon la demande, capables de répondre à de telles demandes. Ce qui implique que, le reste du temps, l’unité soit en sous-capacité. Une telle augmentation peut
1 On ne parlera alors plus de « feeders », mais de « buses », le reste du raisonnement pouvant être conservé dans la même mesure.
également avoir été causée par une modification des comportements individuels moyens1. Cette contrainte de capacité, bien souvent surdimensionnée à cause de l’existence de tels pics de consommation, pèse en priorité sur la fonction de production, bien qu’elle ne soit pas à négliger en termes de réseau ;
• variation de la demande globale à travers une hausse du nombre d’abonnés : ici, cette explication peut trouver son origine dans deux phénomènes distincts, qui n’auront pas les mêmes répercussions sur les coûts du gestionnaire, bien que, cette fois, ils auront des répercussions à la fois sur les coûts liés à la fonction de distribution, et les coûts en termes de canalisation et de réseau, et ceux concernant également la fonction de production, si celui-ci est sous-dimensionné :
o augmentation du nombre de connections au même réseau principal, ou
maillage2 ;
o extension géographique du réseau permettant d’augmenter le nombre
d’abonnés.
Dans le cas où la croissance du nombre d’abonnés n’entraînerait pas, à terme, une extension du réseau principal, l’augmentation des infrastructures ne concernera que le réseau de branchements, ce qui signifie que, en termes de coûts, la solution du maillage soit préférable à celle visant à étendre le réseau principal, qui génère des coûts forcément plus importants, puisqu’elle nécessite à la fois d’augmenter le réseau principal, mais également, à chacun de ses noeuds, le nombre de branchements. S’il apparaît clairement que le deuxième type de variation de la demande adressée au gestionnaire nécessite automatiquement d’en modifier les infrastructures de réseau (par maillage ou extension du réseau), le premier type ne l’implique pas forcément, si la demande s’accroît alors que les canalisations sont en sous-capacité, cette hausse ne nécessitant alors pas d’en augmenter la capacité.
Ainsi, dans ce cas de figure, toute augmentation de la demande ne forcera, par conséquent, pas l’entreprise à engager de nouveaux investissements en termes de réseau. Toutefois, encore, on insistera sur le fait que la fonction de distribution en amont (ou, en
1 Cf. deuxième chapitre
2 Effectivement, le « maillage » consiste à créer de nouvelles liaisons à partir d’un réseau déjà existant.
sens inverse, celle d’assainissement en aval) ne subisse pas de modification consécutive à de tels accroissement du nombre d’abonnés, quelle qu’en soit l’origine (extension du réseau, ou du maillage). Mais, évidemment, si nous avons considéré, plus haut, qu’un accroissements de la demande, causé par une augmentation, en moyenne, des demandes individuelles, devait nécessiter le renouvellement des installations de production, en amont (et d’assainissement en aval, pour cette activité toujours), il en ira de même si l’augmentation de la demande par maillage ou extension du réseau crée un risque de sous- dimensionnement des infrastructures de production. On a même expliqué, précédemment, que, dans ce dernier cas, la duplication des réseaux et des unités de production1 est quelquefois préférable, en termes de coûts, à l’extension du réseau.
Si la demande s’accroît, par contre, au-delà des estimations prévues, et si, de ce fait, il devient nécessaire de construire un nouvelle usine de distribution, et peut-être même modifier son réseau, solution extrême car fort coûteuse2, cet agrandissement des infrastructures introduit une nouvelle discontinuité dans la fonction de coût de l’entreprise, sans commune mesure avec les premières livraisons supplémentaires en eau qu’elle permettra d’assurer dans l’immédiat. L’entreprise devra alors encore repousser la possibilité de réaliser des économies d’échelle !
En ce qui concerne la fonction dite de production (traitement et distribution), toute modification de la consommation qui mettrait le réseau dans une situation de sous-capacité devrait forcer le gestionnaire à s’engager dans de nouvelles dépenses, coûteuses en infrastructures lourdes, ce qui lierait donc les coûts, que nous avons définis fixes à court