Trajectoires carbone en Europe à l'horizon 2050 sous une stabilisation mondiale à 450 ppmv CO2-équivalent : réductions, valeurs carbone et coûts d'abattement optimaux

UNIVERSITE PARIS-DAUPHINE

ECOLE DOCTORALE DE DAUPHINE

LABORATOIRE D’ECONOMIE DE DAUPHINE CENTRE DE GEOPOLITIQUE DE L’ENERGIE

ET DES MATIERES PREMIERES

N◦ d’enregistrement attribu´e par la biblioth`eque : ...

Th`ese pour l’obtention du grade de docteur `es sciences ´economiques

Trajectoires carbone en Europe `

a l’horizon 2050 sous

une stabilisation mondiale `

a 450 ppmv

CO

-´

equivalent :

R´

eductions, valeurs carbone et coˆ

uts d’abattement optimaux

Pr´esent´ee et soutenue publiquement par

Romain DAVOUST

le 11 juillet 2011

Directeur de th`

ese : Monsieur le Professeur Jan-Horst KEPPLER

Jury :

Monsieur le Professeur Jacques PERCEBOIS . . . Rapporteur Monsieur le Professeur Fr´ed´eric LANTZ . . . Rapporteur Monsieur le Professeur Patrick CRIQUI . . . Suffrageant Monsieur le Professeur Pierre-Andr´e JOUVET . . . Suffrageant Monsieur le Professeur Jean-Pierre ANGELIER . . . Suffrageant

L’universit´e Paris-Dauphine n’entend donner aucune approbation ni improbation aux opinions ´emises dans les th`eses : ces opinions doivent ˆetre consid´er´ees comme propres `a leurs auteurs

European Carbon Trajectories to 2050 under a 450

ppmv CO

-equivalent Stabilisation Scenario :

Summary

Global warming will be a major issue in the 21st century. Limiting temperature in-crease to 2◦C above pre-industrial levels should help to preserve ecosystems. According to current estimates, this sustainable development objective requires a stabilisation of Greenhouse Gases (GHG) concentrations to 450 ppmv CO2-equivalent. During the next

decade, the world should reduce its GHG emissions by a factor 2 compared to 1990 levels. Europe has committed to reduce its Greenhouse Gases emissions by 20% in 2020 compa-red to 1990 and by 30% in case of a fair international agreement. In the long term, EU is targetting an abatement of at least 80% by 2050, which is a required level under the 450 ppmv CO2-equivalent constraint. The thesis models carbon effort in Europe to reach -80%

GHG by 2050. Over the projection, the OCTET model (Optimal Carbon Trajectories for Emission Targets) projects a set of temporally optimal CO2 pathways. Efficient reduction

strategies are built for the next decades (2020, 2030, 2040) depending on international uncertainty. The thesis calculates carbon price profiles in Europe under a factor 5 reduc-tion as well as reducreduc-tion costs. In a word, this thesis seeks to explore the implicareduc-tions of a low-carbon European society and to advise the European abatement policy over the 2050 horizon.

Keywords : Global Warming, Sustainable Development, Europe, CO2 Abatement,

R´

esum´

e

Le changement climatique de la plan`ete constitue un probl`eme majeur du 21i`eme si`ecle. Une limitation du r´echauffement `a +2◦C au dessus des niveaux pr´e-industriels devrait permettre d’att´enuer les d´egradations environnementales. En l’´etat de la science clima-tique, cet objectif de d´eveloppement durable requiert une stabilisation des concentrations de Gaz `a Effet de Serre (GES) `a 450 ppmv CO2-´equivalent. Au cours du prochain

demi-si`ecle, la communaut´e internationale devra r´eduire ses rejets de GES de mani`ere drastique, d’environ 50% par rapport au niveau de 1990.

Dans ce contexte, l’Europe a adopt´e un objectif officiel de r´eduction des GES de 20% en 2020 par rapport `a 1990, rehaussable `a 30% en cas d’accord international ´equitable. A long terme, l’UE vise un minimum de 80% de r´eduction en 2050, pourcentage minimal exig´e sous la contrainte de 450 ppmv CO2-´equivalent. Cette th`ese mod´elise l’effort carbone

en Europe pour atteindre -80% de GES en 2050. Sur la projection, le mod`ele OCTET (Optimal Carbon Trajectories for Emissions Targets) projette un ensemble de trajectoires CO2 temporellement optimales. Des strat´egies de r´eduction efficaces sont pr´ecis´ees pour

les points de passage (2020, 2030, 2040) en fonction de l’incertitude internationale. La th`ese calcule ´egalement les profils de prix du carbone en Europe pour une contrainte de r´eduction facteur 5 ainsi que les coˆuts de r´eduction. Dans l’ensemble, la th`ese s’attache `

a explorer les implications d’une soci´et´e europ´eenne faiblement carbon´ee et `a ´eclairer la politique europ´eenne de r´eduction `a l’horizon 2050.

Mots-clefs : R´echauffement Climatique, D´eveloppement Durable, Europe, R´eduction de CO2, Prix du Carbone, Coˆut de R´eduction, Mod´elisation Environnementale, Optimisation

Remerciements

La premi`ere personne que je tiens vivement `a remercier, c’est mon directeur de th`ese, Jan-Horst Keppler. Sa gentillesse, sa disponibilit´e et sa p´edagogie auront constitu´e des ingr´edients indispensables `a la r´ealisation de cette th`ese. Effectuer un doctorat sous sa direction aura ´et´e un plaisir durant ces quatre ann´ees. Je lui suis redevable `a de multiples ´

egards.

Je voudrais aussi remercier Patrick Criqui qui, malgr´e un emploi du temps tr`es charg´e, a accept´e de se pencher sur mes travaux, de les lire et d’en faire le commentaire d´etaill´e. Ses pr´ecieuses remarques auront ´et´e d’une importance d´eterminante dans la progression de ma th`ese.

Je remercie en outre Jacques Percebois et Fr´ed´eric Lantz pour avoir accept´e d’ˆetre rap-porteurs de ma th`ese, ainsi que Pierre-Andr´e Jouvet et Jean-Pierre Angelier pour avoir accept´e de prendre part au jury de soutenance. Je les remercie tous de s’int´eresser `a mes travaux.

Je voudrais remercier Rob Dellink pour les nombreux conseils qu’il m’a r´eguli`erement donn´es ces deux derni`eres ann´ees sur les questions de mod´elisation. Je suis reconnaissant envers St´ephane Rouhier, doctorant avant moi au CGEMP, et qui de ce fait a pu me donner d’utiles conseils sur les aspects administratifs.

Enfin, je remercie Bernard Guerrien, R´egis Bourbonnais, Emeric Fortin, Franck Convery, Denis Pennequin ainsi que l’´equipe de l’EPPA pour nos ´echanges, virtuels ou r´eels, concer-nant des points math´ematiques, ´econom´etriques ou mod´elisateurs.

Table des mati`

eres

Liste des figures 10

Liste des tableaux 12

Introduction g´en´erale 14

1 Le contexte international de l’effort europ´een d’abattement : une

incer-titude scientifique et politique 31

Introduction . . . 31

1.1 L’action climatique internationale . . . 32

1.1.1 Un seuil convenu : + 2◦C . . . 33

1.1.2 La stabilisation des concentrations de GES . . . 34

1.1.3 Le profil d’´emissions globales . . . 36

1.1.4 La question du rythme de l’effort . . . 37

1.2 L’Europe dans le cadre climatique international . . . 43

1.2.1 Estimations, politiques et accords de r´eduction `a l’heure actuelle . . 43

1.2.2 N´egociation internationale, partage de l’effort et r´egimes climatiques 47 1.2.3 Les objectifs de r´eduction, la coh´erence court terme / long terme et les strat´egies optimales en incertitude . . . 50

1.3 Les r´egimes climatiques et l’abattement en Europe . . . 53

1.3.1 Principes du futur r´egime : la Convention Cadre . . . 54

1.3.2 M´ethode des r´egimes climatiques . . . 55

1.3.3 Une revue des r´egimes climatiques . . . 56

1.3.4 L’effort requis en Europe par les r´egimes climatiques . . . 60

Conclusion : quel effort de r´eduction consid´erer pour l’Europe en 2050 ? . . . 60

2 Le mod`ele OCTET 62 Introduction . . . 62

2.1 Description du mod`ele OCTET . . . 63

2.1.1 L’optimisation des trajectoires carbone avec OCTET . . . 64

2.1.2 Elaboration du programme d’optimisation . . . 65

2.2 Positionnement d’OCTET dans le paysage mod´elisateur . . . 67

2.2.1 Classification des mod`eles ´energie/environnement . . . 67

2.2.2 Relation d’OCTET avec les autres mod`eles : une analyse comparative 70 2.3 La chaˆıne de mod´elisation OCTET . . . 77

2.3.1 Construction de la fonction objectif . . . 77

2.3.2 Les contraintes du programme . . . 89

3 Mod´elisation des trajectoires europ´eennes avec OCTET 97

Introduction . . . 97

3.1 Fonctions dynamiques de CmR en Europe . . . 98

3.1.1 Fonction de CmR en Europe en 2010 . . . 99

3.1.2 La dynamisation  de la fonction de CmR sur la projection : ´ emissions baseline et progr`es technique . . . 109

3.1.3 R´ecapitulation des fonctions de CmR dynamiques `a l’horizon 2050 . 119 3.2 La fonction objectif du programme d’optimisation . . . 120

3.2.1 Pr´esentation des fonctions de CTR dynamiques . . . 120

3.2.2 Le choix du taux d’actualisation . . . 121

3.2.3 Formulation de la fonction objectif . . . 122

3.3 Les contraintes du programme pour l’Europe . . . 123

3.3.1 Le taux maximal de r´eduction soutenable en Europe . . . 123

3.3.2 Le corridor d’´emissions et le budget CO2 . . . 124

3.3.3 Formulation des contraintes dans le programme d’optimisation . . . 126

Conclusion . . . 127

4 Effort d’abattement et valeur carbone pour une soci´et´e europ´eenne fac-teur 5 129 Introduction . . . 129

4.1 R´esolution du mod`ele OCTET pour l’Europe . . . 131

4.1.1 Phase d’optimisation sous GAMS . . . 131

4.1.2 Hypoth`eses de d´epart . . . 131

4.1.3 Pr´esentation des r´esultats optimaux . . . 132

4.2 Un effort de r´eduction facteur 5 en Europe . . . 133

4.2.1 Les trajectoires en Europe pour -80% de GES en 2050 . . . 133

4.2.2 Sur les objectifs de l’UE et leur coh´erence dynamique . . . 141

4.2.3 Les r´eductions en Europe et le cadre climatique international . . . . 149

4.2.4 Conclusion : quel est l’objectif de r´eduction appropri´e en Europe en 2020 ? Une strat´egie de r´eduction `a l’horizon 2050 . . . 151

4.3 Coˆuts de r´eduction et valeur carbone dans une soci´et´e europ´enne facteur 5 : une clarification avec OCTET . . . 152

4.3.1 Diff´erences TD/BU : de quels coˆuts parle-t-on ? . . . 153

4.3.2 Les implications des r´esultats OCTET pour l’Europe . . . 162

4.4 La conduite de la politique europ´eenne du carbone : th´eorie et pratique . . 167

4.4.1 La valeur carbone, une traduction . . . 167

4.4.2 La politique de r´eduction en Europe : taxe ou permis ? . . . 171

4.4.3 Les effets de l’ouverture : l’´echange de permis d’´emission . . . 173

Conclusion . . . 177

Conclusion g´en´erale 179 Bibliographie 182 Annexes 196 A Synth`ese des aspects scientifiques du r´echauffement climatique 197 A.1 Le constat du r´echauffement, son origine . . . 197

A.1.1 Le constat du r´echauffement . . . 197

A.1.2 L’origine du r´echauffement . . . 198

A.2.1 La chaˆıne physique . . . 198

A.2.2 Les impacts du r´echauffement . . . 199

A.3 L’incertitude scientifique . . . 200

B Optimisation avec d´ecomposition interne du mod`ele 202 C Application de la th´eorie de la courbe d’exp´erience pour le terme en-dog`ene 203 C.1 La courbe d’exp´erience : th´eorie . . . 203

C.2 Formulation dans OCTET . . . 204

D Progr`es technique et fonctions de coˆut 205 E Mesures techniques de r´eduction dans la courbe bottom-up en 2010 206 F Estimation sous E-views des fonctions de CmR 2010 `a partir des donn´ees212 F.1 La r´egression sous E-views . . . 212

F.2 R´esultats de l’estimation sous E-views . . . 213

F.2.1 Estimation en TD . . . 213

F.2.2 Estimation en BU . . . 216

F.3 Corrections . . . 217

F.3.1 Correction pr´ealable de la courbe BU . . . 217

F.3.2 Correction de l’h´et´erosc´edasticit´e de la fonction inverse de la zone EET (TD) . . . 218

G Conversion des fonctions de CmR en fonctions de CTR 222 G.1 Approche top-down . . . 222 G.1.1 zone EUR+ . . . 222 G.1.2 zone EET+ . . . 223 G.2 Approche bottom-up . . . 224 G.2.1 Fonction inverse . . . 224 G.2.2 Fonction exponentielle . . . 224

H Elaboration du couloir d’´emission europ´een sous Excel 225 H.1 D´etermination des niveaux d’´emission en 1990, 2010 et 2050 . . . 225

H.2 Elaboration du corridor . . . 225

I Transcription du programme d’optimisation en language GAMS 227 I.0.1 Programme TD a3 INV CS3 . . . 227

I.0.2 programme BU a7 EXP Enl . . . 231

J Convexit´e de la fonction objectif 236 J.1 Approche TD . . . 236 J.1.1 Fonction inverse . . . 236 J.1.2 Fonction puissance . . . 237 J.2 Approche BU . . . 237 J.2.1 Fonction inverse . . . 237 J.2.2 Fonction exponentielle . . . 237 J.3 Conclusion . . . 237

Liste des figures

1 : Sc´enarios d’´emissions mondiales relev´es dans la litt´erature . . . p. 19 2 : Couloir d’´emission dans l’UE 25 . . . p. 22 1.1 : D´epassement temporaire des concentrations pour un objectif final de 450 ppmv CO2

-´

eq. . . p. 35 1.2 : Couloir d’´emissions mondiales sous une stabilisation des concentrations `a 450-500 ppmv CO2-´eq. dans le Quatri`eme Rapport d’Evaluation du GIEC . . . p. 36

1.3 : Profils mondiaux d’´emissions de CO2 fossiles pour diff´erents seuils de concentration

selon WRE et WG1 . . . p. 39 1.4 : Trajectoires d’´emission de Grubler et Messner (1997) . . . p. 41 1.5 : Profils d’´emission avec incertitude sur l’objectif de stabilisation des concentrations p. 42

1.6 : Emissions de GES de l’UE (1990-2009) . . . p. 44 1.7 : Sc´enarios d’´emission dans le rapport Quinet . . . p. 49 1.8 : Strat´egies de couverture avec incertitude sur la cible finale de concentration . p. 52 2.1 : D´etermination d’une trajectoire en mode coˆut-b´en´efice . . . p. 68 2.2 : D´etermination d’une trajectoire en mode coˆut-efficacit´e . . . p. 69 2.3 : Exemple de courbe de CmR . . . p. 77 2.4 : Courbe de CmR avec E ou R en abscisses . . . p. 78 2.5 : Courbes de CmR dans l’UE . . . p. 79 2.6 : Repr´esentation th´eorique du progr`es technique . . . p. 83 2.7 : Effet des coefficients α et β sur les courbes de CmR . . . p. 85 2.8 : Influence des coefficients techniques sur la courbe de CmR dans OCTET . . . . p. 87 2.9 : Enveloppes d’´emissions globales pour diff´erents seuils de concentration . . . p. 91 2.10 : Sch´ema retenu pour la contruction du couloir d’´emission `a partir de den Elzen, Meinshausen et van Vuuren, 2006 . . . p. 93 3.1 : TD - Courbes de CmR de l’EPPA pour l’Europe en 2010 . . . p. 102 3.2 : TD - Fonction inverse et fonction exponentielle . . . p. 102 3.3 : TD - Fonction inverse et fonction puissance . . . p. 103 3.4 : BU - Courbe de CmR des GES pour l’UE 25 avec l’ensemble des mesures identifi´ees p. 106

3.5 : BU - S´election des couples pertinents . . . p. 106 3.6 : BU - Ajustement de la fonction inverse . . . p. 107 3.7 : BU - Fonction inverse et fonction exponentielle . . . p. 108 3.8 : TD - Fonctions de CmR et donn´ees de CmR de l’EPPA en 2020 et 2050, r´egion EUR+ . . . p. 115 3.9 : TD - Fonctions de CmR et donn´ees de CmR de l’EPPA en 2020 et 2050, r´egion EET p. 115

3.10 : BU - Courbes techniques de CmR des GES en 2020 et 2030 dans l’UE 27 . .p. 117 3.11 : Distribution de fr´equence du taux annuel maximal de r´eduction des ´emissions dans les sc´enarios basse concentrations post-SRES . . . p. 123 3.12 : Trajectoires de r´ef´erence du couloir d’´emission . . . p. 126

3.13 : Taux de r´eduction annuels des ´emissions dans les trajectoires de r´ef´erence . p. 126 4.1 : Couloir d’´emission pour -80% de GES en 2050 dans l’UE 25 (approche BU) p. 133 4.2 : Trajectoires optimales d’´emission de GES en Europe . . . p. 134 4.3 : Trajectoire lin´eaire en BU . . . p. 138 4.4 : Pourcentages de r´eduction par rapport `a 1990 (BU) . . . p. 140 4.5 : Taux de r´eduction annuels . . . p. 140 4.6 : Corridor ´elargi (BU) . . . p. 141 4.7 : Sc´enario Getting into the right lane for 2050 . . . p. 142 4.8 : Emissions de CO2 en Europe dans le sc´enario Carbon Constraint du WETO p. 143

4.9 : Emissions de CO2 dans l’UE 25 . . . p. 143

4.10 : Sc´enario Europe Seule dans le mod`ele GEMINI-E3 et dans le mod`ele POLES

p. 144

4.11 : Position des objectifs 2020 de l’UE dans le corridor d´emission (r´e´evalu´e) . . . p. 144 4.12 : Emissions et taux de r´eduction annuels en Europe dans le sc´enario S2 de POLES p. 145

4.13 ; Trajectoire cost-effective de r´eduction en Europe dans le Roadmap 2050 de la Com-mission Europ´eenne . . . p. 148 4.14 : Evaluation des mod`eles ´energie/environnement sur un plan tri-dimensionnel p. 154 4.15 : Potentiels techniques d’abattement en 2015 dans le monde (courbe Mc Kinsey) p. 156

4.16 : Fonctions de CmR dans l’approche TD (cas CS3) . . . p. 157 4.17 : Prix du carbone et coˆuts d’abattement des trajectoires optimales facteur 5 dans l’approche TD OCTET . . . p. 162 4.18 : Valeurs mondiales du carbone pour une concentration de 450 ppmv CO2-seul . . p.

163

4.19 : Synth`ese des prix internationaux du carbone en 2030 et 2050 en fonction de l’ob-jectif de stabilisation . . . p. 163 4.20 : Courbes de CmR dans l’UE . . . p. 166 4.21 : Gain `a l’´echange (sans restriction) . . . p. 174 4.22 : Gain `a l’´echange (avec restriction) . . . p. 174 4.23 : Gain `a l’´echange selon la forme de la courbe . . . .p. 175 F.1 : R´egression - TD zone EUR+ fonction inverse . . . p. 214 F.2 : R´egression - TD zone EET fonction inverse (h´et´erosc´edasticit´e corrig´ee) . . . . p. 214 F.3 : R´egression - TD zone EUR+ fonction puissance . . . p. 215 F.4 : R´egression - TD zone EET fonction puissance . . . p. 215 F.5 : R´egression - BU fonction inverse . . . p. 216 F.6 : R´egression - BU fonction exponentielle . . . p. 216 F.7 : Courbe initiale de CmR des GES pour l’UE 25 (avec l’ensemble des mesures de r´eduction identifi´ees) . . . p. 217 F.8 : Ajustement sur la s´erie initiale . . . p. 217 F.9 : S´election des observations pertinentes . . . p. 218 F.11 : Ajustement sur 9 simulations . . . p. 218 F.11 : Test de Harvey et test de Glejser forme 1 sur la fonction inverse de la zone EET p. 219

F.12 : Tests de Glejser forme 2 et forme 3 . . . p. 219 F.13 : R´egression transform´ee par la m´ethode des moindres carr´es pond´er´es . . . p. 220 F.14 : Tests d’h´et´erosc´edasticit´e sur la r´egression pond´er´ee . . . p. 221 L.1 : Fonctions de CmR dans l’approche BU OCTET . . . .p. 243

Liste des tableaux

1 : Sc´enarios de concentration envisag´es par les mod`eles participants `a l’Energy Modeling Forum 22 . . . p. 18 2 : Fourchettes de r´eduction en Europe dans le mod`ele OCTET . . . p. 24 3 : Valeur carbone et coˆuts totaux de r´eduction pour un facteur 5 d’abattement en Europe avec le mod`ele OCTET . . . p. 25 1.1 : Concentrations de GES et temp´erature d’´equilibre . . . p. 34 1.2 : Caract´eristiques des r´egimes climatiques . . . p. 59 1.3 : Estimation par les mod`eles de l’abattement europ´een en 2020 et 2050 sous 450 ppmv CO2-´eq. . . p. 60

3.1 : Sc´enario reduction path : pourcentages de r´eduction sous le baseline dans les

pays d´evelopp´es (Annexe 1) et les pays en d´eveloppement (Annexe 2) . . . p. 100 3.2 : TD - S´eries de CmR de l’EPPA pour l’Europe en 2010 . . . p. 102 3.3 : TD - S´eries d’ajustement . . . p. 103 3.4 : BU - S´election des couples pertinentes . . . p. 107 3.5 : BU - Ajustement de la fonction inverse . . . p. 107 3.6 : BU - Ajustement de la fonction exponentielle . . . p. 108 3.7 : Valeurs du coefficient β en top-down et bottom-up . . . p. 111 3.8 ; TD - Fonctions de CmR et donn´ees de CmR de l’EPPA en 2020 et 2050, r´egion EUR+ . . . p. 115 3.9 : TD - Fonctions de CmR et donn´ees de CmR de l’EPPA en 2020 et 2050, r´egion EET p. 116

3.10 : Variation de l’´elasticit´e de la courbe de CmR et valeur du coefficient β . . . . p. 116 3.11 : Calibrage du coefficient β dans l’approche bottom-up . . . p. 118 3.12 : Accroissement des marges d’abattement dans l’approche bottom-up . . . p. 118 3.13 : Trajectoires de r´ef´erence du couloir d’´emission . . . p. 125 4.1 : Hypoth`eses de l’optimisation . . . p. 131 4.2 : Progr`es technique et baisse du coˆut de r´eduction sur la projection (coefficient α) p. 132

4.3 : Taux de r´eduction par rapport `a 1990 en TD . . . p. 135 4.4 : Taux de r´eduction par rapport `a 1990 en BU . . . p. 136 4.5 : Fourchettes de r´eduction par rapport `a 1990 dans OCTET . . . p. 137 4.6 : Trajectoire lin´eaire en BU. . . .p. 139 4.7 : Fourchettes de r´eduction par rapport `a 1990 dans OCTET (r´e´evalu´ees) . . . p. 141 4.8 : R´eductions europ´eennes sous divers r´egimes climatiques en 2020 et 2050 . . . p. 150 4.9 : Prix du carbone OCTET pour une contrainte de r´eduction facteur 5 en Europe (approche top-down) . . . p. 157 4.10 : Coˆuts totaux de r´eduction OCTET dans l’approche TD pour une contrainte de r´eduction facteur 5 en Europe . . . p. 161 4.11 : Recommandations de valeur carbone `a l’horizon 2050 . . . p. 169 4.12 : Estimation de prix mondial . . . p. 176 K.1 ; Taux annuels de r´eduction des ´emissions en TD (%) . . . p. 239

K.2 : Taux annuels de r´eduction des ´emissions en BU (%) . . . p. 240 L.1 : Valeur carbone BU OCTET . . . p. 241 L.2 : Coˆuts totaux de r´eduction BU OCTET (β calibr´e sur les donn´ees Ecofys) . . . p. 242

Introduction g´

en´

erale

La pr´eservation des ´ecosyst`emes requiert une limitation du r´echauffement climatique. La hausse des temp´eratures mondiales doit ˆetre contenue `a 2◦C au dessus des niveaux pr´e-industriels avec une stabilisation des concentrations de Gaz `a Effet de Serre (GES) `

a 450 ppmv CO2-´eq. selon les estimations. Les rejets mondiaux de GES doivent ˆetre

consid´erablement abaiss´es. Ils doivent d´ecroˆıtre avant 2020 puis ˆetre r´eduits de moiti´e en 2050 par rapport `a 1990.

La th`ese traduit les implications de cette contrainte climatique mondiale pour le continent europ´een. R´egion industrialis´ee, l’Europe est tenue de r´eduire ses rejets dans une mesure drastique, d’au moins 75% en 2050 par rapport `a 1990. La th`ese ´etablit les trajectoires carbone europ´eennes permettant d’atteindre un facteur 5 de r´eduction en 2050 (-80% par rapport `a 1990) avec les prix du CO2 et les coˆuts d’abattement1 associ´es.

Depuis une quizaine d’ann´ees, une abondante recherche a effectu´e de multiples projec-tions d’´emission ou de valeur carbone au niveau mondial. Les trajectoires r´egionales sont plus rares, ´elabor´ees souvent `a partir des profils mondiaux. Les efforts de r´eduction sont moins bien cern´es `a l’´echelon r´egional qu’au niveau plan´etaire en raison de l’incertitude sur le partage de l’effort entre les Parties (r´egime climatique).

Pourtant, le concept de trajectoire CO2 est de mise en Europe `a partir du moment o`u

des objectifs de r´eduction `a terme sont indiqu´es pour l’UE et que les capacit´es socio-´

economiques d’abattement sont limit´ees. Ne pouvant pr´evoir l’´evolution de la n´egociation climatique internationale sur plusieurs d´ecennies, on ne peut tracer `a l’avance la tendance des rejets europ´eens dans les prochaines d´ecennies. Mais il demeure pertinent d’explorer de fortes contraintes de r´eduction dans l’UE et de mod´eliser des profils `a l’horizon 2050. Car pour l’heure, avec l’incertitude politique et scientifique, la vision europ´eenne sur le CO2 est en ´ebauche. Pour 2020, un objectif de r´eduction de 20%/1990 a ´et´e fix´e,

cor-respondant `a un potentiel int´erieur identifi´e. Cet objectif est rehaussable `a 30% en cas d’accord international ´equitable. Pour 2050, l’UE vise des r´eductions dans la fourchette recommand´ee par le Groupement Intergouvernemental d’Experts sur l’Evolution du Cli-mat (GIEC) pour les pays industrialis´es (80-95%/90). L’Europe prˆone une restriction du

r´echauffement `a +2◦C par rapport au niveau pr´e-industriel.

La politique de r´eduction de l’UE se limite ainsi `a un objectifpolitique`a court terme

et une vis´ee `a plus long terme mais sans strat´egie pr´ecise. Sur la sc`ene communautaire, la cible officielle (20% d’abattement en 2020) apparaˆıt de plus en plus insuffisante par rapport `a la contrainte carbone de long terme. La soci´et´e de type facteur 5 que souhaite l’Europe reste `a certains ´egards une perspective fictive, peu explor´ee v´eritablement (les sc´enarios basses concentrations sont rarement simul´es par les mod`eles).

Malgr´e l’incertitude internationale, qui vient restreindre la prospective r´egionale, il se 1. Dans cette th`ese, on reprend le terme anglophone d’abatement pour d´esigner l’activit´e de

pr´esente un espace pour clarifier la politique europ´eenne du carbone. Des chiffres de r´eduction, du moins des intervalles peuvent ˆetre propos´es pour les points de passage (2020, 2030. . .) jusqu’en 2050, selon des strat´egies diff´erentes. La th`ese prend place dans le d´ebat europ´een sur le niveau ad´equat de l’objectif de GES em 2020. Divers acteurs (Etats membres, organismes de recherche) plaident pour un rel`evement de la cible of-ficielle `a 30% voire 40%. Il est n´ecessaire de replacer la cible de court terme sur une projection longue, en ´evaluant sa coh´erence dynamique.

Concernant la valeur carbone et les coˆuts d’abattement, les besoins mod´elisateurs sont patents : le prix d’une soci´et´e europ´enne facteur 5 est mal connu ; les estimations sont rares, limit´ees `a 2030 car au-del`a, l’incertitude technologique et ´economique n’autorise pas de pr´evision lucide. Cette th`ese propose ainsi des tendances de prix du CO2 en Europe `a

long terme selon diverses hypoth`eses technologiques. Elle fournit ´egalement une mesure du poids ´economique des r´eductions avec les taux d’effort (coˆuts totaux de r´eduction en pourcentage de PIB).

La g´en´eration des trajectoires europ´eennes est r´ealis´ee par OCTET (Optimal Carbon Tra-jectories for Emission Targets), mod`ele d’optimisation qui produit des profils d’´emission au moindre coˆut pour une contrainte de r´eduction donn´ee (cadre cost-effective). Dans une m´ethode micro´economique classique, OCTET se fonde sur des courbes de Coˆut Margi-nal de R´eduction (CmR) des GES. Ces derni`eres constituent une source d’information pr´ecieuse sur l’activit´e de d´epollution. Le mod`ele OCTET estime des fonctions de coˆut de r´eduction `a partir des donn´ees de CmR. Ces fonctions sont dynamiques sur la projection avec le changement technique. OCTET minimise alors le coˆut total d’abattement sur la projection sous des contraintes diverses sur la dynamique des ´emissions.

Afin d’avoir deux angles compl´ementaires et d’approcher au plus pr`es de la v´erit´e pros-pective, les donn´ees de coˆut d’abattement pour l’Europe sont tir´ees d’un mod`ele top-down (macro-´economique) ainsi que d’une ´etude bottom-up (technologique). Il faut souligner une originalit´e dans ce second cas. Contrairement `a la courbe top-down qui provient d’une simulation d’un mod`ele, les donn´ees bottom-up ne sont autres que les projets individuels de r´eduction identifi´es dans les secteurs. Ces s´eries pures se prˆetent spontan´ement `a la formalisation pour mieux connaˆıtre les conditions techniques requises `a l’horizon 2050 pour atteindre l’objectif GES final.

Une autre caract´eristique de la mod´elisation r´eside dans l’optimisation des coˆuts d’abat-tement sur la projection. Un souci r´ecurrent des politiques environnementales se situe dans le rythme de l’effort : r´eductions pr´ecoces ou retard´ees dans le temps. Cette ques-tion du timing se pose surtout au plan mondial avec l’incertitude climatique mais est transposable `a des ´echelons inf´erieurs (r´egions ou pays). Dans la poursuite de cibles de GES ambitieuses, qui posent de mani`ere saillante la question de la faisabilit´e ´economique, l’efficacit´e du coˆut sur la projection est imp´erative.

Nous trouvons que dans l’incertitude internationale actuelle, l’Europe devrait relever son objectif de r´eduction des GES en 2020 `a un minimum de 31% par rapport `a 1990. La cible conditionnelle de l’UE (30%) devrait donc ˆetre adopt´ee sans condition. A plus long terme, l’Europe devrait r´eduire d’au moins 47% en 2030 puis 64% en 2040. Il s’agit de niveaux de s´ecurit´e (couverture) pour ˆetre en mesure de rejoindre ult´erieurement l’objectif final en 2050 (-80% de GES par rapport `a 1990) et rester dans le cadre d’une stabilisation mondiale `a 450 ppmv CO2-´eq.. En revanche, dans l’hypoth`ese o`u un accord mondial

am-bitieux est sign´e dans les prochaines ann´ees, l’UE devrait tirer parti de ce cadre coop´eratif et rehausser ses objectifs de GES. Elle devrait porter sa cible de r´eduction en 2020 `a un minimum de 34% puis atteindre au moins 55% en 2030 et 67% en 2040. Ces planchers

donnent `a l’Europe une distribution efficace de la charge d’abattement sur la projection (efficacit´e du coˆut).

A l’´equilibre, la valeur europ´eenne du CO2 se situe dans une fourchette de 19-27e/tCO2

-´

eq. en 2020 et 123-1042e/tCO2-´eq. en 2050 selon les hypoth`eses retenues. Les coˆuts totaux

de r´eduction sont dans un intervalle de 0.11-0.16% du PIB europ´een en 2020 puis 0.72-2.42% en 2050. Un abattement facteur 5 en Europe implique donc un effort soutenable (la limite de faisabilit´e ´economique ´etant en g´en´eral situ´ee `a 5% du PIB).

Le contexte de l’effort europ´

een d’abattement

Le cadre climatique international

Revue de la situation internationale

En ce d´ebut de 21i`eme si`ecle, le r´echauffement climatique constitue un d´efi majeur pour l’humanit´e. Ph´enom`ene plan´etaire, il affecte les ´equilibres ´ecologiques et l’activit´e humaine. Le changement climatique devrait devenir une pr´eoccupation centrale dans les prochaines d´ecennies car il aura des cons´equences en chaˆıne sur les soci´et´es, l’´economie, l’agriculture, le d´eveloppement, la sant´e ainsi que la stabilit´e politique internationale. Le r´echauffement viendra aggraver les crises et difficult´es existantes.

Ce r´echauffement climatique est dˆu `a l’accumulation de Gaz `a Effet de Serre dans l’at-mosph`ere, principalement le dioxyde de carbone (CO2). En cause, l’augmentation des

´

emissions par les activit´es humaines, surtout le secteur ´energ´etique (combustion d’´energies fossiles), vital dans le fonctionnement des soci´et´es modernes. Nicholas Stern voit dans le changement climatique la plus grosse d´efaillance de march´e que le monde n’a jamais en-registr´ee [199].

La communaut´e scientifique estime que pour pr´eserver les ´ecosyst`emes, la hausse de la temp´erature mondiale doit ˆetre limit´ee `a 2◦C, seuil consensuel. Dans cette optique, les concentrations atmosph´eriques de GES doivent ˆetre stabilis´ees sur un niveau de 450 ppmv CO2-´equivalent. Les ´emissions mondiales de GES doivent ˆetre contrˆol´ees et abattues

pro-fond´ement, d’un facteur 2 par rapport `a 1990, voire plus.

Cependant, la lutte contre les GES est marqu´ee par une forte incertitude, scientifique et politique. Sur le plan scientifique, les limites climatiques ad´equates ne son pas soli-dement d´efinies et sont susceptibles d’ˆetre r´evis´ees avec le progr`es des connaissances sur le sujet. Les seuils de temp´erature, de concentration et d’´emission requis peuvent ˆetre modifi´es par l’arriv´ee de nouvelles informations.

D’un point de vue politique, il y a un doute sur la capacit´e de la communaut´e internatio-nale `a se mobiliser efficacement pour r´eduire les ´emissions globales dans la mesure prescrite en raison notamment d’une tension entre pays du Nord, responsables du r´echauffement actuel et pays du Sud, sollicit´es pour rejoindre l’action internationale.

Le protocole de Kyoto adopt´e en 1997 a repr´esent´e une premi`ere ´etape formelle dans la lutte contre les GES en venant imposer une restriction sur les rejets des pays industria-lis´es sur la p´eriode 2008-2012. La conf´erence de Copenhague de d´ecembre 2009, qui ´etait cens´ee trouver un nouvel accord pour l’apr`es 2012, n’a pas abouti `a l’heure actuelle `a un objectif plan´etaire de r´eduction. Elle a seulement donn´e lieu `a une juxtaposition de promesses des participants, mˆeme si l’arriv´ee des pays ´emergents et d’un certain nombre de pays en d´eveloppement dans la coalition internationale constitue un point notable. Dans ce contexte mondial flou, l’Union Europ´eenne se situe `a la pointe de la lutte contre

les GES. Elle joue un rˆole moteur en d´efendant sur la sc´ene plan´etaire la limite des 2◦C, en se fixant des cibles exemplaires d’abattement et en mettant en place un syst`eme novateur d’´echange de permis d’´emission (European Union Emission Trading System). L’Europe a pris une s´erie d’initiatives int´erieures dans des domaines tels que l’efficacit´e ´energ´etique et les technologies propres. Cette politique carbone est formalis´ee par l’objectif 20 20

20(2007) et par l’adoption du Paquet Energie-Climat (2008) : r´eduire les ´emissions de

GES de 20%, r´eduire la consommation ´energ´etique de 20% et porter la part des ´energies renouvelables `a 20% du bilan le tout en 2020 [35].

L’Europe a ainsi adopt´e en 2007 un objectif ferme de r´eduction des GES de 20% en 2020 par rapport `a 1990, rehaussable `a 30% en cas d’accord international ´equitable et ces en-gagements ont ´et´e renouvel´es lors de la conf´erence de Copenhague.

Diverses ´evaluations des r´eductions r´egionales sous une stabilisation `a 450 ppmv CO2-´eq.

ont ´et´e men´ees. La fourchette indicative de r´eduction du GIEC pour les pays d´evelopp´es est de 25-40% en 2020 et 80-95% en 2050/90. Diff´erents r´egimes climatiques ont ´et´e ´elabor´es

pour r´epartir la charge d’abattement entre les Parties (multi-´etapes, contraction et conver-gence, tryptique. . .). Les mod`eles d’allocation (FAIR-SIMCAP [70], EVOC [120] [121]) estiment que l’Europe devrait abaisser ses rejets de GES dans une fourchette comprise entre 75 et 95% en 2050/90 avec des valeurs tournant le plus souvant autour de 80-85%.

La d´etermination de l’effort carbone en Europe

Les trajectoires mondiales de CO2 `a suivre pour stabiliser le climat sont connues mais

le devenir des rejets europ´eens dans les prochaines d´ecennies reste flou car d´ependant d’une pluralit´e de facteurs qu’il convient de d´emˆeler. L’effort de r´eduction dans l’UE sera tributaire `a la fois d’une vision ´ecologique interne (politique domestique du CO2)

et de l’´evolution de la situation internationale (n´egociation et savoir climatique) qui la d´etermine en retour. Trois probl´ematiques en particulier viendront modeler l’abattement en Europe sur le prochain demi-si`ecle mais restent pour l’heure en suspens :

– Le rythme de l’effort dans le temps : action rapide pour ˆetre efficace et parer aux risques ou alors action retard´ee du fait de l’incertitude, avec en toile de fond un d´ebat th´eorique entre les tenants des deux strat´egies (controverse WGE contre WG12_).

– La temporalit´e de la n´egociation internationale et des objectifs. Il s’agit de la dur´ee des p´eriodes d’engagements ainsi que l’horizon des objectifs de r´eduction. S’engage-t-on seulement sur courte p´eriode (fa¸con Kyoto) ou fixe-t-on des objectifs plus ´eloign´es dans le temps ?

– La participation internationale et la r´epartition de la charge entre les Parties : le niveau de l’effort europ´een sera notamment li´e `a l’action dans les zones en d´eveloppement.

Selon Manne et Richels (1995), la question climatique est tr`es complexe : Les

scienti-fiques divergent sur l’ampleur du probl`eme, les politiques divergent sur l’action `a mener et les n´egociateurs internationaux divergent sur qui doit payer ([139], p. 37).

Il y a donc une mauvaise visibilit´e sur la trajectoire de r´eduction europ´enne, prise dans des 2. Wigley, Richels et Edmonds (1996) [218] remettaient en cause les profils de stabilisation des concen-trations ´etablis par le Groupe de Travail n◦1 du 2i`eme _{Rapport d’Evaluation du GIEC en proposant un}

jeux d’´echelle `a la fois g´eographiques et temporels : d´eclinaison d’une contrainte mondiale en actions r´egionales et d´eclinaison d’une contrainte de long terme en actions de courtes p´eriodes. Devant l’incertitude, la vision europ´eenne du CO2 est encore h´esitante. Les

ac-teurs europ´eens envisagent `a pr´esent un rel`evement de l’objectif de r´eduction de 2020 `a 30% ind´ependamment du contexte international afin de s’axer sur l’intervalle recommand´e par le GIEC pour la zone industrialis´ee (25-40%).

Etat de la recherche sur l’effort carbone et besoins

Le resserrement r´ecent de la contrainte climatique mondiale par le GIEC. . . Depuis les ann´ees 90, un consensus s’est dessin´e pour limiter la hausse de la temp´erature mondiale `a 2◦C, chiffre soutenu par les instances europ´eennes. Le Quatri`eme Rapport d’Evaluation du GIEC (2007) avait resserr´e ses estimations climatiques. Une stabilisa-tion des concentrastabilisa-tions `a 550 ppmv CO2-´eq., privil´egi´ee au d´epart par les mod´elisateurs,

s’av`ere insuffisante pour limiter le r´echauffement `a 2◦C. Un niveau de 450 ppmv CO2-´eq.

pr´esente une meilleure probabilit´e d’atteinte des 2◦C. Cette concentration demande un pic des ´emissions plan´etaires pour 2020 au plus tard, suivi d’une baisse d’environ 50% en 2050/90. Dans les pays industrialis´es, un facteur 2 ou 3 de r´eduction des rejets en 2050

sera vraisemblablement insuffisant pour stabiliser `a 450 pppmv CO2-´eq.. Un facteur 4 ou

5 paraˆıt plus appropri´e.

Table 1 – Sc´enarios de concentration envisag´es par les mod`eles participants `a l’Energy Modeling Forum 22

Source : Weyant et al., 2009

Note : Les cases noires indiquent que le sc´enario n’a pas ´et´e simul´e

De tels sc´enarios basse concentration, requ´erant une contrainte carbone plus s´ev`ere, sont encore peu explor´es par les mod`eles ´energie-environnement. Le Quatri`eme Rapport d’Eva-luation du GIEC [88] ne recense que 6 sc´enarios globaux de type 1 (stabilisation dans un intervalle de 445-490 ppmv CO2-´eq.). La table 1 montre les seuils de concentration

ex-plor´es par les mod`eles du 22i`eme _{Energy Modeling Forum (2009) [30] : les stabilisations `a}

450 ppmv CO2-´eq. sont difficilement simul´ees (en raison notamment d’un viol du plafond

autoris´e de prix du carbone).

implica-tions technologiques de politiques CO2 ambitieuses3 mais les prospectives d´etaill´ees pour

l’Europe `a l’horizon 2050 sont rares. En g´en´eral, des trajectoires mondiales sont projet´ees `

a 2100 pour des seuils de concentration donn´es (figure 1, [157]) et l’effort r´egional en est d´eduit par d´esagr´egation (le budget global est ajust´e entre les zones selon une clef donn´ee). C’est notamment la m´ethodologie suivie par den Elzen et Meinshausen (2005) [71], den Elzen, Lucas et van Vuuren (2008) [70], Hohne et al. (2005) [120] et Hohne, Phylipsen et Moltmann (2007) [121]. A l’aide de mod`eles d’allocation de l’effort, ces auteurs ´etablissent les r´eductions r´egionales en 2020 et 2050 sous 450 ppmv CO2-´eq..

Toutefois, dans l’UE, instances officielles et organismes de recherche se penchent de plus pr`es sur un effort carbone s´ev`ere en Europe. Des trajectoires de r´eduction facteur 4 ou 5 commencent `a ˆetre dessin´ees `a l’horizon 2050 ; des rapports proposent des pourcentages d’abattement pour 2020, 2030 ou 2050, appuy´es par un ´eventail de mesures sectorielles et des analyses d’impact ´economique. On peut citer Bakkes et al. (2009) [11] ainsi que le Roadmap 2050 de l’European Climate Fondation [85], qui d´etaillent les conditions tech-niques pour arriver `a -80% de GES en Europe par rapport `a 19904. A plus court terme, le Target 2020 du Wuppertal Institute (2005) [133], le rapport Delft (2010) [57] ainsi que The 40% Study du Stockholm Environmental Institute (2010) [209] d´emontrent la faisabilit´e sectorielle d’abattements de 30-40% en Europe en 2020/90. Mˆeme si certaines

de ces ´etudes ne sont pas d´epourvues de partialit´e (suspectes de lobbying ´ecologiste), elles t´emoignent d’un mouvement de fond vers le rehaussement des ambitions carbone de l’Europe.

Figure 1 – Sc´enarios d’´emissions mondiales relev´es dans la litt´erature

Source : Nakicenovic et al. (2006)

Les estimations de valeur carbone et de coˆuts d’abattement sous 450 ppmv CO2-´eq. sont

rares et elles sont divergentes, particuli`erement au-del`a de 2030. Les quelques simulations r´epertori´ees par le Quatri`eme Rapport du GIEC (2007) fournissent une valeur mondiale du carbone dans une fourchette de 70-140e/tCO2-´eq. en 2030 et 70-210e en 2050 [88].

Le rapport Quinet sur la valeur carbone (2009) [24] ´etablit un prix international du CO2

3. Le World Energy Outlook 2008 et l’Energy Technology Perspectives 2008 de l’Agence Internationale de l’Energie se penchent sur des sc´enarios 450 ppmv CO2-´eq..

4. Bakkes et al. projettent une trajectoire europ´eenne de -80% de GES en 2050/90`a partir de l’objectif

en 2050 de 680e/tCO2-´eq. avec le mod`ele bottom-up POLES, de 340e avec le mod`ele

top-down GEMINI-E3 et de 130e avec le mod`ele top-down hybride IMACLIM-R. En revanche, des projections de valeur du CO2 sp´ecifiques pour l’UE `a long terme sont

quasi-inexistantes.

Les coˆuts totaux d’abattement en Europe sous 450 ppmv CO2-´eq. sont surtout ´etablis

par den Elzen et Meinshausen (2005) [71], den Elzen et al. (2006) [63], den Elzen, Lucas et van Vuuren (2008) [70], den Elzen et al. (2009) [74] et den Elzen et al. (2009) [64]. Cependant, ces pr´evisions concernent principalement 2020, les estimations au-del`a ´etant beaucoup plus rares.

. . . offre un espace pour l’exploration de politiques carbone ambitieuses en Europe

Avec cette carence de la prospective r´egionale, une ´economie europ´enne faiblement carbon´ee repr´esente un cr´eneau de recherche int´eressant pour mod´eliser des profils et me-ner des chiffrages, en allant au-del`a des analyses qualitatives.

Un besoin quantitatif loge dans l’estimation des r´eductions europ´eennes n´ecessaires aux points de passage (2020, 2030. . .) pour un sc´enario 450 ppmv CO2-´eq.. Des strat´egies

d’abattement en incertitude internationale peuvent ˆetre propos´ees pour l’Europe. Les tendances de valeur carbone et les coˆuts d’abattement en Europe pour une contrainte de r´eduction facteur 5 peuvent ˆetre pr´ecis´es `a long terme. Le contexte technologique d’un effort s´ev`ere peut ˆetre d´etaill´e.

Le but est d’explorer les possibilit´es de l’´economie europ´eenne pour des niveaux de r´eduction ambitieux. Beaucoup de mod´elisations produisent des courbes de coˆut marginal de r´eduction pour l’UE jusqu’en 20505 _{mais les efforts d’abattement ´elev´es (sup´erieurs}

`

a 50% des rejets baseline) sont peu couverts en raison de l’incertitude sur les potentiels techniques disponibles.

De mˆeme, la th`ese tˆache d’avoir une plus grande profondeur prospective, en couvrant la p´eriode post-2030, marqu´ee par une d´egradation de la visibilit´e sectorielle et une rar´efaction des simulations r´egionales. L’horizon technologique est limit´e `a 2030. au sens o`u le coˆut et la disponibilit´e des options sont ´evalu´es jusqu’`a cette date. Au-del`a, il y a un doute sur le sort de la Capture et S´equestration du Carbone, de la fusion nucl´eaire ou de l’hydrog`ene ; l’incertitude s’´elargit sur les possibilit´es de d´ecarbonisation de l’´economie.

La mod´

elisation d’un abattement facteur 5 en Europe

`

a l’horizon 2050

Sp´

ecificit´

es de la mod´

elisation

La th`ese traduit les implications en Europe de la contrainte climatique mondiale, qui consiste `a contenir la hausse de la temp´erature mondiale `a 2◦C avec des concentrations de GES ne d´epassant pas 450 ppmv CO2-´eq.. Une mod´elisation ´etablit pour l’UE les

r´eductions de GES, coˆuts d’abattement et prix du carbone `a l’horizon 2050 compatibles avec la contrainte de 2◦C. L’objectif europ´een d’abattement, vers lequel doivent tendre les trajectoires sur la projection, est fix´e `a 80% en 2050 par rapport `a 1990. Cette cible est retenue au sein d’un intervalle de r´eduction donn´e pour le Continent et les r´egions industrialis´ees sous une stabilisation des concentrations `a 450 ppmv CO2-´equivalent.

Le cadre mod´elisateur diff´ere des mod`eles existants sur un certain nombre de points. La principale diff´erence r´eside dans le fait que l’optimisation est intra-r´egionale (`a l’int´erieur de l’Europe) alors les mod`eles effectuent plutˆot une optimisation inter-r´egionale (entre les r´egions). Dans ce dernier cas, les droits d’´emission sont ajust´es entre les Parties selon diverses m´ethodes (´egalit´e des coˆuts marginaux de r´eduction, convergence des rejets par habitant. . .) afin de coller avec une trajectoire mondiale de stabilisation du climat. Cette th`ese tient une autre approche. La contrainte d’´equilibre international est relˆach´ee. Les trajectoires carbone en Europe ne sont plus r´egl´ees selon un profil mondial mais selon un objectif de r´eduction `a long terme dans l’UE. Une optimisation est men´ee selon des param`etres purement europ´eens (coˆuts marginaux de r´eduction, progr`es technologique . . .) pour d´eterminer les niveaux de r´eduction et les prix du CO2 d’´equilibre en Europe.

Une autre diff´erence est que les mod`eles traitent en d´etail les secteurs et technologies ´

energ´etiques. Dans ce cadre les pollutions forment un appendice ´ecologique de l’activit´e ´

economique et de la consommation de combustibles fossiles. Par contraste, la mod´elisation dans cette th`ese se limite au seul plan environnemental et se focalise sur la contrainte car-bone. Utiliser ainsi directement les courbes de r´eduction des GES sans passer au pr´ealable par le d´edale des tissus industriels et des secteurs utilisateurs d’´energie donne une plus grande aisance mod´elisatrice, en vue de formuler des recommandations pour la politique europ´eenne du carbone.

OCTET : un mod`

ele pour g´

en´

erer des trajectoires carbone

opti-males

Un mod`ele de contrˆole optimal est utilis´e, Optimal Carbon Trajectories for Emis-sion Targets (OCTET). OCTET est bas´e sur des fonctions dynamiques de coˆut marginal de r´eduction du CO2. Dans un programme d’optimisation, OCTET g´en`ere les

trajec-toires carbone au moindre coˆut sous un objectif de GES. Les contraintes du programme consistent en un couloir d’´emission autoris´e sur la projection avec taux annuel maximal de baisse du CO2. OCTET peut ainsi produire des profils pour un niveau mondial, r´egional,

national ou sectoriel. Il peut ˆetre sp´ecifi´e avec optimisation g´eographique ou sectorielle interne.

OCTET est un outil de d´ecision partageant des traits communs avec divers mod`eles de la recherche. OCTET se situe dans la lign´ee du mod`ele pionnier DICE (Nordhaus, 1992)[163]. DICE effectue une optimisation intertemporelle des trajectoires mondiales d’´emission en maximisant l’utilit´e de la consommation selon une m´ethode coˆuts-b´en´efices (coˆut d’abat-tement et dommages du changement). OCTET est cependant plus proche de RESPONSE (Ambrosi, 2000) [6], mod`ele coˆut-efficace qui minimise une fonction de coˆut d’abattement sous contrainte sur le r´echauffement.

OCTET reprend les principales m´ethodes du mod`ele FAIR-SIMCAP [71]. Ce dernier pro-duit des corridors CO2 globaux sous un seuil de concentration donn´e. Puis, il distribue la

charge d’abattement au moindre coˆut entre les r´egions et les secteurs selon leurs courbes de coˆut marginal de r´eduction.

Application d’OCTET au continent europ´

een

Le mod`ele OCTET est appliqu´e au continent europ´een sur l’intervalle 2010-2050 afin de g´en´erer des trajectoires d’´emission de GES pour une contrainte de r´eduction de -80% en Europe en 2050/90. Le couloir d’´emission en Europe est g´en´er´e selon un taux maximal

de r´eduction de 5% par an (figure 2). Ce dernier est retenu apr`es analyse des taux estim´es au niveau mondial et r´egional.

Figure 2 – Couloir d’´emission dans l’UE 25

Les fonctions de coˆut sont estim´ees `a partir de donn´ees de coˆut marginal de r´eduction (CmR) disponibles pour la r´egion europ´eenne en 2010. Afin d’avoir des angles diff´erents, on retient les s´eries de coˆut d’un mod`ele top-down ainsi que d’une ´etude bottom-up :

– En top-down, les donn´ees de CmR sont tir´ees du mod`ele EPPA [153], qui ´etablit les coˆuts de mani`ere macro´economique (en ´equilibre g´en´eral calculable).

– En bottom-up, les donn´ees de CmR proviennent d’une ´etude sectorielle de la Com-mission Europ´enne [42], qui donne le coˆut des mesures techniques de r´eduction recens´ees `a travers l’UE.

On a donc deux ´eclairages distincts mais compl´ementaires sur l’effort carbone en Europe : la vision de l’´economiste (top-down) et la vision de l’ing´enieur (bottom-up).

Les fonctions de coˆut de r´eduction sont unitaires, renvoyant `a l’´economie europ´eenne dans son ensemble. Il n’y a pas de diff´erenciation entre les Etats membres ni entre les divers secteurs (g´en´eration, industrie, m´enages...). Pour cause, effectuer une d´ecomposition sec-torielle reviendrait `a introduire un degr´e suppl´ementaire de complexit´e au sein de l’opti-misation, avec une multiplication du nombre de variables, de param`etres et d’hypoth`eses incertaines, le tout nuisant `a l’efficacit´e g´en´erale de la mod´elisation. L’abattement des GES est donc trait´e comme une activit´e ´economique `a part enti`ere, comme un secteur ho-mog`ene. Une telle repr´esentation comporte un certain nombre d’avantages mod´elisateurs notamment pour le traitement du progr`es technique ou pour la qualit´e de l’optimisation.

Fourchettes de r´

eduction, coˆ

uts de r´

eduction et prix

du carbone `

a l’horizon 2050 en Europe : traitement

des r´

esultats et enseignements

R´

esolution du programme d’optimisation sous GAMS et

produc-tion des chiffres

Dans les deux approches (top-down et bottom-up), un ensemble de profils d’´emission optimaux est g´en´er´e dans l’environnement GAMS (General Algebraic Modeling System) en prenant des hypoth`eses diff´erenci´ees sur la convexit´e des coˆuts marginaux de r´eduction (forte ou mod´er´ee), le progr`es technique (optimiste ou pessimiste) et le taux d’actuali-sation (positif ou normatif). L’espacement des hypoth`eses permet de produire un champ large de trajectoires europ´eennes qui prend en compte la diversit´e des possibles sur la projection.

En faisant des relev´es sur les trajectoires aux points d´ecennaux (2020, 2030, 2040

et 2050), on produit des intervalles de r´eduction, de valeur carbone et de coˆuts totaux d’abattement. L’usage d’intervalles plutˆot que de chiffres ponctuels est recommand´e dans un cadre prospectif marqu´e par une forte incertitude : incertitude scientifique et politique internationale, incertitude ´economique et technologique int´erieure. Deux fourchettes de r´eduction des GES sont ´elabor´ees pour l’Europe :

– Une fourchette de r´eduction optimale (cost-effective).

– Une fourchette de r´eduction de second rang. Elle s’´etend jusqu’aux limites du cor-ridor d’´emissions admissibles.

La deuxi`eme fourchette permet une prise en compte de l’incertitude internationale qui entoure l’effort carbone europ´een. Ces r´eductions de couverture entraˆınent le viol d’une contrainte du programme. Mais il peut ˆetre pr´ef´erable de les suivre vu l’incertitude in-ternationale (´evitement de surcoˆuts) et elles pr´eservent la possibilit´e de rejoindre la cible finale sous 450 ppmv CO2-´eq. (-80% de GES en 2050/90 dans l’UE).

Les coˆuts de l’effort sont mesur´es pour la contrainte de r´eduction optimale dans l’ap-proche top-down. En th´eorie, la valeur carbone se fixe sur le coˆut marginal de la derni`ere tonne de CO2 r´eduite `a la contrainte. Les coˆuts totaux de r´eduction (CTR) correspondent

`

a l’int´egrale sous la courbe de CmR. Rapport´es au PIB (taux d’effort), les coˆuts totaux d’abattement sont des indicateurs plus stables du poids ´economique des r´eductions que la valeur carbone.

Un effort de r´

eduction facteur 5 en Europe

En Europe, `a partir d’une r´eduction projet´ee de 14% en 2010, les r´eductions efficaces se montent `a 34-39% en 2020, 55-62% en 2030, 67-75% en 2040 pour un objectif de 80% de r´eduction en 2050/90 (fourchettes de premier rang). Les r´eductions minimales autoris´ees

se montent `a 31% en 2020, 47% en 2030 et 64% en 2040 (table 2).

La distinction premier rang / second rang apporte un ´eclairage pour la politique eu-rop´eenne du carbone. Dans l’UE, un sujet d’actualit´e r´eside dans l’objectif officiel de GES pour 2020, dont le niveau fait d´ebat. En 2009, les rejets de GES dans l’UE ´etaient

% reduction / 90 Autorise 1er rang 2nd rang 2010 14 14 14 2020 31‐39 34‐39 31‐34 2030 47‐64 55‐62 47‐55, 62‐64 2040 64‐76 67‐75 64‐67, 75‐76 2050 80 80 80

Table 2 – Fourchettes de r´eduction en Europe dans le mod`ele OCTET inf´erieurs de 14.3% par rapport `a 1990 de sorte qu’une r´eduction de 20% en 2020 ne semble pas v´eritablement ambitieuse. De plus, avec la crise ´economique actuelle, les ´emissions ba-seline projet´ees pour 2020 sont substantiellement rabaiss´ees, ce qui rend plus accessible le coˆut d’une r´eduction de 30%.

La mod´elisation renforce le sentiment commun´ement partag´e que l’objectif actuel pour 2020 (20%/90) est insuffisant. Cette cible communautaire n’est pas `a la hauteur de la

contrainte des 2◦C. Elle est situ´ee 11 points de pourcentage sous l’intervalle autoris´e dans le mod`ele OCTET et 5 points de pourcentage en dessous de la fourchette du GIEC recom-mand´ee pour l’Annexe 1 sous une stabilisation des concentrations `a 450 ppmv CO2-´eq.

(25-40%).

Le mod`ele OCTET montre que l’objectif de r´eduction en 2020 doit ˆetre relev´e `a un minimum de 31%/90, limite basse de l’effort en incertitude. Aussi, la cible de 30%

envi-sag´ee sous condition par l’UE (en cas d’accord international ´equitable) devrait en fait ˆetre adopt´ee sans condition. Il s’agirait d’un effort de couverture `a court terme permettant `a l’Europe de se placer `a plus long terme dans une contrainte mondiale 450 ppmv CO2-´eq..

En revanche, dans un cadre climatique mieux d´efini, avec par exemple par la signature rapide d’un accord international, l’UE devrait viser au moins 34% de r´eduction en 2020, limite inf´erieure de la fourchette de performance OCTET (34-39%), afin de remplir sa contrainte au moindre coˆut. En cas de manque de marges techniques ou si les perspec-tives de progr`es apr`es 2030 sont insuffisantes, l’Europe devrait viser plutˆot la partie haute de l’intervalle optimal afin de cr´eer des dynamiques endog`enes (exp´erience) et de lib´erer les effets vertueux dans le mouvement de d´ecarbonisation de l’´economie.

A plus long terme, en vue d’atteindre -80% de GES en 2050/90, l’UE devrait r´eduire ses

´

emissions d’un minimum de 47% en 2030 et 64% en 2040 dans une optimalit´e de couver-ture, respectivement 55% et 67% dans une optimalit´e d’efficacit´e.

La mod´elisation montre toutes les exigences d’un sc´enario 450 ppmv CO2-´eq pour l’effort

europ´een. Cet effort doit ˆetre pr´ecoce. L’abattement demand´e `a court terme est prononc´e : il faut atteindre un facteur 2 de r´eduction en 2030 par rapport `a 1990. L’approche bottom-up enseigne que les options technologiques identifi´ees pour 2030 permettent `a peine un abattement de couverture et seront insuffisantes pour remplir le profil de r´eduction opti-mal en Europe. Un effort facteur 5 demande des mouvements plus profonds de l’´economie (changements structuels, Technologies de l’Information et de la Communication) et de la soci´et´e (consommation ´energ´etique plus sobre, habitudes de transport plus restrictives). Ce potentiel d’assainissement ´ecologique de l’Europe est encore mal connu mais condi-tionnera `a l’´evidence le d´egagement des marges requises.

Dans une politique minimaliste de s´ecurit´e (r´eductions de second ordre), l’UE devra impl´ementer l’ensemble des mesures techniques repertori´ees, qui d´elivrent un potentiel de r´eduction de 32% en 2020 et de 45-50% en 2030 par rapport `a 1990 (selon Ecofys, 2009 [217] et Mc Kinsey, 2009 [146]). Dans une politique plus ambitieuse d’efficacit´e (abatte-ment de premier ordre), l’UE devra trouver des gise(abatte-ments d’abatte(abatte-ment suppl´ementaires,

dont le coˆut et la disponibilit´e d´epend de facteurs socio-´economiques plus profonds et mal d´elimit´es (comportements ´ecologiques, d´emat´erialisation de l’´economie).

Le prix d’une contrainte facteur 5

Valeur carbone Couts totaux Taux d'effort

(E08/tCO2e) (Mds d'E08) (%PIB)

2020 19‐27 19‐26 0.11‐0.16

2030 43‐108 61‐109 0.30‐0.54

2040 64‐193 104‐194 0.45‐0.84

2050 123‐1042 192‐640 0.72‐2.42

Table 3 – Valeur carbone et coˆuts totaux de r´eduction en Europe pour un facteur 5 d’abattement avec le mod`ele OCTET

OCTET donne les prix du carbone et les coˆuts d’abattement pour la fourchette de r´eduction efficace dans la vision top-down (table 3). Les prix europ´eens du carbone de-meurent inf´erieurs `a 200e/tCO2-´eq. jusqu’en 2040. En 2050, l’intervalle de valeurs devient

tr`es large (123-1042e) du fait de l’incertitude sur les opportunit´es disponibles pour rem-plir une contrainte carbone s´ev`ere. Alors que la valeur carbone est assez incertaine, les coˆuts totaux de r´eduction sugg`erent une faisabilit´e voire une certaine facilit´e de l’objectif de -80% de GES en Europe. En 2020, les coˆuts totaux de r´eduction sont inf´erieurs `a 0.16% du PIB europ´een et ne d´epassent pas 2.5% du PIB en 2050. Ces chiffres sont conformes aux estimations de taux d’effort disponibles dans la recherche.

Organisation, d´

emarche et cheminement de la th`

ese

La th`ese se place dans la logique suivante. Un objectif europ´een de r´eduction est fix´e pour 2050, soit -80% de rejets par rapport `a 1990 (facteur 5). Cet objectif est en ligne avec la contrainte climatique mondiale (seuils de temp´erature, de concentration et de rejets) malgr´e l’incertitude sur l’effort international (n´egociation, accords, partage de l’effort. . .). Il s’agit d’une cible indicative, normative, ´etablie selon les connaissances actuelles. Elle est recommand´ee par la communaut´e de mod´elisation et poursuivie par les instances eu-rop´eennes.

Le mod`ele d’optimisation intertemporelle OCTET est appliqu´e `a l’Europe pour g´en´erer l’espace des trajectoires carbone vers la cible sous des hypoth`eses vari´ees (sur la baisse des coˆuts ou sur le taux d’actualisation). Des coupes verticales sont effectu´ees sur les tra-jectoires aux points d´ecennaux, donnant des intervalles de r´eduction, de prix du carbone et de coˆut d’abattement.

Ces fourchettes sont ensuite exploit´ees et rapport´ees aux estimations d’autres mod´ e-lisations. La grille de r´esultats donne lieu `a une exploration de la vision europ´eenne du CO2. Les principaux domaines d’investigation sont les objectifs ad´equats pour 2020, les

r´eductions minimales `a effectuer en incertitude internationale et le prix d’une soci´et´e eu-rop´enne facteur 5. En outre, des sujets essentiels tels que le rythme de l’effort dans le temps (pr´ecoce/retard´e) et la faisabilit´e technique de l’abattement sont abord´es.

Le cadre conceptuel : optimisation interne et contexte externe

L’exercice prospectif consistant `a produire des trajectoires carbone en Europe n´ecessite un cadre conceptuel pr´ecis et une chaˆıne de mod´elisation ad´equate. Un mod`ele d’aide `a

la d´ecision, OCTET (Optimal Carbon Trajectories for Emission Targets) a ´et´e d´evelopp´e pour g´en´erer des profils d’´emission `a long terme avec les coˆuts d’abattement et valeurs carbone associ´es. Cette plate-forme mod´elisatrice synth´etise les principaux concepts de la recherche ´energie/environnement : courbes de CmR, crit`ere coˆut-efficacit´e, contrˆole opti-mal, substitution technologique, progr`es technique induit, couloir d’´emission. . .

Des fonctions de coˆut marginal de r´eduction sont estim´ees par r´egression `a partir des s´eries des mod`eles, selon une technique initi´ee par Ellerman et Decaux (1998) [82]. Les donn´ees externes de CmR forment ainsi un inputdans la chaˆıne de mod´elisation OCTET. Le

mod`ele minimise alors l’int´egrale des coˆuts totaux d’abattement sur la projection pour atteindre l’objectif final de r´eduction sous des contraintes sur la dynamique des ´emissions. Le progr`es technique constitue un ingr´edient d´eterminant pour la r´ealisation des objec-tifs ´ecologiques, un ´el´ement crucial dans la recherche ´energie-environnement et au niveau d’OCTET, un facteur venant fa¸conner directement les trajectoires. OCTET reprend la repr´esentation du progr`es technique qui pr´evaut dans les mod`eles th´eoriques avec la dis-tinction entre am´elioration exog`ene (ind´ependante) et am´elioration endog`ene (induite par les politiques climatiques). Le terme endog`ene renvoie les effets d’exp´erience dans l’abat-tement, dans une reprise du mod`ele de Goulder et Mathai (2000) [100].

Dans le mod`ele OCTET, la dynamique technique vient affecter les deux param`etres de la fonction d’abattement : les coˆuts de r´eduction et les potentiels de r´eduction. Deux coef-ficients, α et β, se traduisent respectivement par une variation du CmR et une variation des marges de r´eduction sur la projection. La variation du CmR peut prendre deux formes : – α pr´esente une composante endog`ene, o`u l’exp´erience pass´ee dans les r´eductions

permet une baisse du CmR.

– α est un coefficient unique synth´etisant effets endog`enes et tendance exog`ene. Les contraintes de l’optimisation sont adaptat´ees de la m´ethode globale de den Elzen, Meinshausen et van Vuuren (2006) [72]. L’´evolution des rejets sur la p´eriode est encadr´ee par trois contraintes :

– Un taux maximal de r´eduction des ´emissions soutenable annuellement. Il ´evite de trop grands efforts de r´eduction entre deux ann´ees cons´ecutives.

– Un couloir d’´emission admissible. Il encadre le niveau d’´emission chaque ann´ee par une limite haute et une limite basse. La limite haute est donn´ee par une trajectoire d’abattement retard´e au maximum sur la projection tandis que la limite basse est constitu´ee d’une trajectoire d’abattement avanc´e au maximum sur la projection. – Un budget d’´emission sur la projection. Il correspond `a un plancher pour le montant

total de r´eduction sur la p´eriode.

Ce jeu de contraintes vient encadrer l’optimisation des coˆuts pour produire des trajec-toires conciliant rationnalit´e financi`ere, validit´e ´economique et r´ealisme sectoriel.

Mais le cadre externe est incontournable dans cette th`ese : la politique europ´eenne d’abat-tement ne s’entend qu’en relation avec le contexte scientifique du r´echauffement, l’action mondiale de lutte contre les GES et la discussion internationale sur la r´epartition de l’ef-fort. La th`ese part donc d’une perspective globale en d´ecrivant le but de la lutte contre les GES d´efini par la Convention Cadre des Nations Unies sur le Changement Climatique

(1992) [170]. L’objectif est de stabiliser le r´echauffement `a un niveau ne perturbant pas dangereusement les ´ecosyst`emes.

Le cycle du carbone, c’est-`a-dire le rapport entre ´emissions, concentrations et temp´eratures revˆet une importance capitale dans la th`ese. La hausse de la temp´erature mondiale doit ˆ

etre limit´ee `a 2◦C par rapport aux niveaux pr´e-industriels. Ce seuil est recommand´e no-tamment par la Commission Europ´eenne depuis 1996. Pour atteindre cette cible avec au moins 50% de probabilit´e, les concentrations de GES doivent ˆetre stabilis´ees `a 450 ppmv CO2-´eq.. Un niveau si restrictif, proche des concentrations actuelles (430 ppmv), risque

de n’ˆetre atteignable qu’apr`es un d´epassement temporaire. Enfin, les ´emissions mondiales doivent enregistrer un pic avant 2020 et ˆetre r´eduites consid´erablement, d’un facteur 2 en 2050/90. Cela requiert une union de la communaut´e internationale (participation

univer-selle et imm´ediate).

Si les r´eductions normatives sont connues (projections), l’ampleur des r´eductions effec-tives en Europe est encore tr`es incertaine. Elle d´epend de la n´egociation internationale et des r´egimes climatiques adopt´es. Avec l’´echec r´ecent de la conf´erence de Copenhague, qui n’a pas abouti `a un accord global de GES, l’architecture climatique internationale est encore en ´ebauche. La th`ese offre un large espace d’analyse sur l’incertitude post-Kyoto, la p´eriodisation des engagements et les sc´enarios de participation. Il s’agit d’dentifier les d´eterminants probables de l’effort europ´een dans les prochaines d´ecennies.

Dans ce contexte plan´etaire, une cible d’abattement pour l’Europe est retenue `a l’horizon 2050, en l’occurrence -80% de GES par rapport `a 1990, valeur minimale d’intervalles re-command´es pour la zone europ´eenne. Il ne s’agit donc pas d’un objectif officiel mais d’une valeur terminale pour la mod´elisation des trajectoires CO2 europ´eennes.

L’application de la chaˆıne de mod´

elisation OCTET pour l’UE

Le mod`ele OCTET est appliqu´e pour dresser les trajectoires carbone europ´eennes vers l’objectif de -80% au moindre coˆut sur l’intervalle 2010-2050. Sous E-views, une fonction de coˆut marginal de r´eduction est estim´ee pour l’ann´ee 2010 par r´egression ´econom´etrique sur des donn´ees externes : courbes du mod`ele EPPA dans une approche top-down, courbes des mesures techniques dans l’approche bottom-up. Les fonctions de r´eduction s’appliquent `a l’ensemble de l’UE et sont economy-wide, c’est-`a-dire sans distinction entre les divers

secteurs (m´enages, industrie, transport. . .). Etant donn´e l’incertitude sur les opportunit´es sectorielles au-del`a des simulations, des fonctions `a courbures nuanc´ees sont retenues : fonctions inverse et puissance en top-down, fonctions inverse et exponentielle en bottom-up.

Les fonctions de CmR sont rendues dynamiques sur la projection avec les termes de progr`es technique (α et β), estim´es `a partir des donn´ees. Ces fonctions sont alors somm´ees sur l’axe temporel pour donner la fonction objectif (coˆut total d’abattement sur la pro-jection). Les contraintes du programme jouent un rˆole d´eterminant. La minimisation des coˆuts sur l’intervalle de projection est une op´eration purement financi`ere qui, sans des contraintes r´egulatrices, vient produire des trajectoires d’´emission d´epourvues de validit´e ´

economique. Le taux de maximal de r´eduction soutenable annuellement en Europe est fix´e `

a 5% apr`es revue des chiffres disponibles. Concernant le couloir d’´emission, la trajectoire haute repr´esente un effort retard´e sur la d´ecennie 2040 alors que la trajectoire basse cor-respond `a un effort pr´ecoce, concentr´e sur la d´ecennie 2020. Dans ce corridor, le budget d’´emission des trajectoires optimales sur la projection est fix´e `a un montant interm´ediaire entre les ´emissions totales de la trajectoire retard´ee et celles de la trajectoire pr´ecoce. Sous GAMS, la r´esolution du programme en prenant des hypoth`eses distantes sur le taux

d’actualisation, sur la convexit´e des CmR et sur les dynamiques technologiques produisent un espace d’efficience pour les trajectoires europ´eennes du CO2 sur la projection. Des

re-lev´es sur les trajectoires aux points de passages (2020, 2030. . .) donnent des intervalles de r´eduction, de prix du carbone et de coˆut d’abattement pour -80% de GES dans l’UE `

a 2050.

L’utilisation des r´

esultats : ´

evaluation d’une soci´

et´

e europ´

enne

facteur 5

Les fourchettes de chiffres servent de base `a une probl´ematisation g´en´erale de l’ef-fort carbone en Europe. Les r´esultats de la mod´elisation permettent une visualisation quantitative et donnent des informations plus qualitatives. Les intervalles de r´eduction conf`erent une coh´erence dynamique `a la politique europ´eenne du carbone. L’UE a d´efini une vision climatique de long terme avec objectifs chiffr´es de r´eduction. A l’horizon 2020, elle a adopt´e un objectif ferme de -20% d’´emissions de GES par rapport `a 1990, -30% dans l’´eventualit´e d’un accord climatique international. Les fourchettes de r´eduction per-mettent de v´erifier l’ad´equation des engagements de court terme `a la contrainte climatique de long terme (+2◦C, 450 ppmv CO2-´eq). La distinction entre r´eductions de premier rang

(optimales) et r´eductions de second rang (sous-optimales) permet de d´efinir une strat´egie `

a long terme pour la politique europ´eenne de r´eduction, en fonction des d´eveloppements internationaux. Une attitude de politique en Europe est ainsi propos´ee selon deux hy-poth`eses diff´erentes sur le contexte externe :

– Flottement des discussions climatiques internationale. L’Europe rentre dans une po-sition de couverture, consistant `a se placer sur la limite haute du corridor d’´emission (effort de r´eduction minimal) dans l’attente d’une plus grande certitude sur la si-tuation internationale.

– Signature d’un objectif plan´etaire ambitieux. Avec la clart´e du cadre international, l’Europe adopte une optique d’efficacit´e, en r´eduisant ses ´emissions dans les inter-valles optimaux prescrits par OCTET.

Par ailleurs, la valeur carbone est sujette `a un vaste d´ebat en Europe en raison de ses multiples implications distributives et des enjeux comp´etitifs internationaux. Il existe d’amples divergences dans les estimations de prix du CO2 entre les mod`eles. Le niveau de

la valeur carbone est entour´e d’une forte incertitude, allant grandissant `a l’horizon 2050. En outre, le prix d’un abattement de -80% en Europe est peu simul´e par les mod`eles, dont les courbes de coˆut vont rarement au del`a d’un niveau de 50%.

L’analyse des coˆuts d’abattement et prix du CO2 issus d’OCTET est men´ee sous un

´

eclairage th´eorique intensif concernant la taxinomie des mod`eles ´energie/environnement (attributs respectifs des mod´elisations top-down et bottom-up) et leurs m´ethodes d’´ etabli-ssement des coˆuts d’abattement (en ´equilibre g´en´eral ou calcul technique).

Rapporter les chiffres top-down et bottom-up pour tenter d’approcher un niveau v´eridique de valeur carbone n’est pas possible car les deux approches ne sont pas imbricables. La d´emarche de la th`ese consiste plutˆot `a solliciter deux professions distinctes (l’´economiste dans la vision top-down, l’ing´enieur dans la vision bottom-up), op´erant sur deux plans de r´ealit´e diff´erents (macro´economique ou techno-industriel), en vue de connaˆıtre leur avis sur les coˆuts possibles d’une contrainte facteur 5 en Europe.