E CONOMIE DE L ' ENVIRONNEMENT
Cours de M. Fortin.
CIRED - ENPC
emeric.fortin@mail.enpc.fr
ENPC 2005
Plan du cours
I. Rappels de microéconomie...3
A. Les notions essentielles...3
1. La fonction de production...3
2. Taux marginal de substitution...5
3. Rendements d’échelle...6
4. La fonction d'utilité...8
5. Elasticités et classification des biens...8
6. La notion de surplus...9
B.Les biens publics...14
1. Définition...14
2. La production optimale d'un bien public...14
C.La notion d'externalité...18
1. Présentation...18
2. L'inefficacité d'une économie de marché en présence d'externalités :... le cas de la pollution industrielle...19
II. L'évaluation des dommages...23
A. L'évaluation contingente...23
1. Les fondements théoriques : le surplus et les consentements...24
2. Définition et méthode de l'évaluation contingente...26
B.Les prix hédoniques...28
C.Les autres méthodes d'évaluation...31
1. Les coûts de déplacement...31
2. Les fonctions de dommage s'appuyant sur des relations physiques...33
D. La valeur économique totale...33
III. Les méthodes d'aide à la décision...34
A. Principe de l'actualisation...34
B.Principe de l'analyse coûts-avantages...35
1. Valeur actuelle nette...35
2. Taux de rendement ou taux de rentabilité interne...36
3. Choix du taux d'actualisation...36
4. Les autres méthodes d'aide à la décision...37
5. Les critiques adressées à l'analyse coûts-avantages...37
IV.Présentations des instruments d'intervention...38
A. Les instruments réglementaires...39
B.Les instruments économiques...39
1. La fiscalité incitative...39
2. Les marchés de droits...42
C.Les autres instruments...46
1. L’engagement volontaire...46
2. Les instruments informationnels...46
3. L'approche contractuelle...46
V. Comparaison des instruments...48
A. Coût de l'information...48
B.Incitation à l'innovation...48
C.Incertitude...53
D. Impact macroéconomique : Le cas de l'effet de serre...56
1. Le recyclage de la taxe...56
2. Les effets de la mise en œuvre d’une réduction des GES à l'échelle mondiale...60
3. L’équité...63
4. Effets redistributifs d’une écotaxe...64
E.Conclusion...67
I. Rappels de microéconomie
A. Les notions essentielles
1. La fonction de production
a. Firme, producteur, entreprise
Unité abstraite, représentative du comportement de toutes les firmes. La firme va, à partir de biens ou services (inputs ou facteurs de production), produire un produit (output) Dans ce sens, elle réalise une transformation technique.
L'entrepreneur décide :
- comment il va produire les biens (allocation optimale des ressources) ; - en quelle quantité les biens seront produits.
Son objectif est de maximiser son profit b. Production = output
C'est la transformation de biens et services existants en d'autres biens et services. C'est une combinaison de facteurs de production pour créer d'autres B&S.
c. Facteurs de production ou inputs
Ce sont des ressources économiques (ou biens et services) utilisés dans le processus de production permettant la création d'un bien économique ou output. Il existe 3 catégories de facteurs de production : la terre, le travail, le capital. Parmi les facteurs de production, on distingue :
- les facteurs primaires, disponibles à l'état brut dans la nature (eau, matières premières) ;
- les consommations intermédiaires, ce sont des biens et services qui sont eux-mêmes produits par une autre entreprise et qui sont détruits durant le processus de production. Il existe 2 types de facteurs ; - les facteurs fixes, leur quantité ne peut être changée pendant la période de temps étudiée (usines, équipements lourds... ) ;
- les facteurs variables, leur quantité peut être modifiée pendant cette période pour modifier presque immédiatement la production.
Les facteurs de production peuvent être :
- divisibles, c'est-à-dire que certains facteurs de production peuvent être divisés en unités physiques toutes identiques (ex : la farine). Ce facteur est alors homogène et mesurable en unités physiques (poids, volume ... ).
- substituables, si on peut obtenir un même niveau de production avec des proportions variables de facteurs de production.
- complémentaires, si une quantité de facteur donnée ne peut être associée qu'à une quantité fixe d'un autre facteur: combinaison de facteurs.
d. Fonction de production
La fonction de production d'un bien donné par une entreprise donnée est la relation entre la quantité produite (output) et les quantités de facteurs de production utilisés (inputs). Cette relation indique les possibilités techniques de production.
Ces facteurs vont être combinés selon une certaine technologie. La technologie utilisée par le producteur constitue sa contrainte technologique, à savoir qu’avec une technologie donnée, on ne peut pas produire plus de x unités de bien pour des quantités fixées de chacun des facteurs de production.
La fonction de production est l’expression mathématique de cette contrainte technologique. Elle détermine le nombre maximum d’unité pouvant être produites pour des quantités données de chacun des facteurs de production et délimite l’ensemble des productions possibles.
On appelle courbe d’isoproduit ou isoquante l’ensemble des combinaisons (K,L) permettant d’obtenir un niveau de production inchangé.
Par convention, on considère que l’on atteint un niveau de production plus élevé lorsqu’on emploie à la fois plus de capital et plus de travail. On considère que l’on n’atteint jamais la zone de réduction de la production. En général, les isoquantes s’emboîtent mais ne peuvent pas se couper.
Elles sont décroissantes, sinon une augmentation de l’utilisation des deux facteurs se traduirait par une constance du niveau de la production. La courbe est convexe. Si elle était concave, alors on aurait des combinaisons par nécessairement rationnelles. La productivité d’un facteur est d’autant plus élevée que son utilisation est faible.
Y1
K
L Y2
Espace des facteurs
Y*
K*
K
L*
L
Une fonction de production va donc permettre de déterminer le niveau de la production le plus élevé possible compte tenu des contraintes techniques et économiques qui prévalent à un moment donné.
Les facteurs de production peuvent être complémentaires : Y = Min (K, L), où et sont des coefficients technologiques déterminant l’intensité du lien entre le niveau d’utilisation d’un facteur et le niveau de la production. Les facteurs sont combinés dans une proportion stricte et invariante.
Une fonction de production à facteurs substituables permet de décrire les différentes combinaisons de K et de L qu’il est possible de mettre en œuvre pour atteindre un niveau de production donné. Seul un point de cette frontière qui représente l’ensemble des combinaisons techniquement efficaces est économiquement efficace
On estimera toujours qu’à technologie donnée, si on utilise à la fois autant de chacun des facteurs de production et plus d’au moins un facteur, alors le niveau de production atteint sera supérieur. Cette hypothèse implique la décroissance des isoquantes mais n’impose aucune condition en termes de convexité.
A court terme, on considère souvent que le stock de capital est fixe alors que la quantité de travail employée est variable. La fixité du stock de capital se justifie par les délais nécessaires de mise en place d’une nouvelle machine (détermination de la machine nécessaire, devis, mise en place, apprentissage) considéré comme supérieur à celui d’embauche ou de licenciement.
2. Taux marginal de substitution
La productivité marginale mesure l’accroissement de la production qui résulte de l’utilisation d’un e unité supplémentaire de travail, toute choses égales par ailleurs. Mathématiquement, cela correspond donc à la dérivée partielle de la fonction de production par rapport au facteur considéré.
Le Taux Marginal de Substitution technique de K à L c’est la quantité de capital qu’il faut substituer à une quantité de travail pour compenser son abandon. Lorsqu’on a baissé la quantité de travail, on a dL en moins. La production diminue alors de dLPmL. Il faut donc, pour laisser le niveau de l’output inchangé, accroître l’utilisation du capital de dK. Cet accroissement permet une augmentation de la production de dKPmK. Il faut donc choisir dK telle que dKPmK dLPmL. On a alors
L K
dK Pm dL
Pm . Donc, pour une variation unitaire à la baisse de l’utilisation de L, on a
L K K L
dK Pm TMS
Pm . Le rapport K/L est appelé intensité capitalistique.
Q
Q Q
Y K
L dK
dL
Pour une technologie donnée, le producteur doit la combinaison optimale des facteur de production, le critère d'optimalité correspondant à la recherche du moindre coût soit :
L,K 0
Min CT wL cK s.c. X F K, L
où CT représente le coût total de production, L et K les quantités employées de facteur travail et capital respectivement, et w et c les coût unitaires de ces facteurs respectifs. Les conditions de Lagrange associées à ce problème impliquent :
0F K, L
L 0 c
K K
F K, L
L 0 w
L L
L 0 F K, L X
soit :
L K L
K
Pm Pm Pm w
w c Pm c
L'équilibre du producteur est atteint lorsque les productivités marginales pondérées par les prix de l'ensemble des facteurs de production, ce qui revient à égaliser le taux marginal de substitution au rapport des prix. Pour interpréter cette condition d'optimalité, il suffit de comprendre que la productivité marginale d'un facteur pondéré par son prix représente l'accroissement de production rendu possible par l'utilisation d'une unité monétaire supplémentaire de ce facteur, toutes choses égales par ailleurs. Si celle d'un premier facteur est supérieure à celle d'un second, alors le producteur peut vendre une unité monétaire de ce second facteur pour acquérir une unité monétaire supplémentaire du premier. Il accroît ainsi sa production sans en modifier le coût. Il réalise donc cette substitution jusqu'à vérifier la condition d'optimalité. C'est simplement le fruit d'un arbitrage entre la contribution du facteur à la fonction objectif et sa contribution à la saturation de la contrainte que l'on retrouve très régulièrement dans les calculs économiques. De ce programme découlent les fonctions de demandes marshalliennes :
d m
0
d m
0
K K w,c, X
L L w,c, X
3. Rendements d’échelle
On appelle rendement factoriel les productivités marginales d’un facteur. C’est la mesure de l’accroissement de production lorsqu’on accroît le niveau d’un des facteurs.
Les rendements d’échelle mesurent l’accroissement du niveau de la production qui résulte de l’accroissement simultanée des quantités utilisées de tous les facteurs de production.
Si F( K, L) F(K, L), on dit que les rendements d’échelles sont décroissants.
Si F( K, L) F(K, L), on dit que les rendements d’échelles sont constants.
Si F( K, L) F(K, L), on dit que les rendements d’échelles sont croissants.
Si F( K, L) mF(K, L), on dit que la fonction de production est homogène de degré m.
Exemple : Le cas de la fonction Cobb-Douglass.
Y(K, L) K L
Y( K, L) K L K L Y(K, L)
Comme 0, la fonction est homogène de degré . Alors : - si 1, les rendements d’échelles sont décroissants ; - si 1, les rendements d’échelles sont constants ;
- et enfin, si 1, les rendements d’échelles sont croissants.
Il n’y a aucun lien de causalité entre la nature des rendements factorielles et celle des rendements d’échelles.
Cas particulier : 1 . On a
L 1 L
K 1 K
Pm K L (1 )Y (1 )PM
L
Pm K L Y PM
K
Si on choisit de rémunérer les facteurs de production en fonction de leur productivité marginale, alors on a :
Y Y Y Y
w (1 ) ; r ; (1 ) L Y
L K L K
Si la fonction de production est homogène de degré 1 et si on rémunère les facteurs à la productivité marginale, on répartit entre eux tout le produit obtenu.
La concurrence pure et parfaite La concurrence est pure si on a :
Atomicité du marché : le nombre d’acheteurs et de vendeurs présents sur le marché est suffisamment élevé pour qu’aucun ne puissent influencer le prix d’équilibre.
Homogénéité du produit : on fait l’hypothèse qu’il n’existe pas de différence entre les biens présentés par différents producteurs sur un même marché, ni entre les différents facteurs de production utilisés par les différents producteurs, de sorte que les acheteurs présents sur le marché sont indifférents à l’identité du vendeur. Le seul et unique signal sur le marché est le prix du bien.
La concurrence est parfaite si on a :
Transparence du marché : l’information est parfaite en ce sens qu’elle est gratuite, complète et accessible par tous à tout moment.
Libre circulation des facteurs de production.
Libre circulation des agents. Pas de barrières à l’entrée, ni à la sortie des agents sur un marché.
4. La fonction d'utilité
Les consommateurs sont caractérisés par des goûts qui sont représentés par leur préférence.
Ces préférences sont complètes (toute paire de panier peut être comparée), transitives
si A B et B C alors A C
, monotones (si un panier comporte au moins autant de chacun des biens d’un autre panier, alors il lui est préféré ; Le consommateur est supposé insatiable) et additives
si A B, alors C, A C B C
. En outre, on suppose que le consommateur préfère la moyenne de deux paniers équivalents à chacun de ces paniers (les courbes d’indifférences sont convexes).U est une relation de préférence si (x , y ) (x , y )1 1 2 2 U(x , y ) U(x , y )1 1 2 2
.
5. Elasticités et classification des biens
Les élasticités-prix mesurent de combien varie la demande de bien consécutivement à une variation du prix de ce bien (élasticité directe) et à une variation du prix des autres biens (élasticité croisées). L’élasticité revenu mesure de combien varie la demande de bien consécutivement à une variation du revenu.
On peut classer les biens en fonction de leur élasticité-prix et de leur élasticité-revenu :
Bien normal : bien dont l'élasticité-revenu est positive. Il s'agit donc d'un bien dont la consommation s'accroît lorsque le revenu augmente.
Bien prioritaire: généralement bien de première nécessité dont la consommation s'accroît lorsque me revenu augmente (élasticité-revenu > 0) mais la fraction de la consommation allouée à ce bien diminue (élasticité-revenu < 1).
Bien homothétique : bien dont l’élasticité revenu est égale à 1.
Bien de luxe: bien dont la consommation s'accroît plus vite que le revenu (élasticité- revenu>1). Ces trois derniers types de biens sont donc des sous-catégories au sein des biens normaux.
Bien inférieur : bien dont l’élasticité-revenu est inférieure à 0
Bien ordinaire : bien dont l’élasticité prix directe est négative.
Bien Giffen : bien dont la consommation augmente lorsque son prix augmente (élasticité-prix
0).
Biens complémentaires : biens qui doivent être consommés dans une proportion fixe. Accroître la consommation de l'un de ces biens sans accroître celle de (ou des) autre(s) n'a aucun impact sur le niveau de l'utilité.
Biens substituables : biens que l'on peut substituer l'un à l'autre pour atteindre un niveau donné
2
1 y
x
Ensemble des
paniers préférés Une courbe d’indifférence ou d’isoutilité représente l’ensemble des paniers de consommation indifférents deux à deux. Tous les paniers de biens possibles sont classés par le consommateur. C’est en cela qu’il est rationnel. On peut alors définir des classes d’équivalence qui sont représentées par des courbes d’indifférence.
Biens indépendants : Je n'ai trouvé nul part la réponse à cette question. La seule chose que je puisse dire c'est que l'on parle de substituabilité brute lorsque les élasticités-prix croisées sont strictement positives. Pourriez-vous me dire où vous avez trouvé cette terminologie?
6. La notion de surplus
a. Présentation
Le marché est le lieu de rencontre des offreurs et des demandeurs. Sur ce marché, à chaque niveau de prix correspond un niveau de demande et un niveau d'offre. S'il s'agit d'un bien privé, la demande exprimée découle d'un arbitrage entre la consommation de tous les biens présents dans l'économie sous contrainte de revenu, ce dernier résultant également d'un arbitrage entre consommation et loisir d'une part et d'un arbitrage entre consommation et épargner d'autre part..
L'offre exprimée résulte d'un programme de maximisation du profit sous contrainte technologique.
Ainsi, tout se passe comme si le consommateur maximisait la satisfaction qu'il retire de la consommation de tous les biens (son utilité) en fonction des prix des différents biens et sous contrainte de revenu :
i j i j
x ,x
i i j j
Max U x , x s.c. p x p x R
où x et i x représentent les quantités consommées des biens j X et X respectivement aux prix i j p eti
p , et R le revenu disponible pour la consommation courante. j
Les producteurs maximisent leur profit après avoir choisit une technologie de production :
i j i i
x ,x i
Max p x wL cK
s.c. x F L,K
où représente le profit de l'entreprise, L et K les quantités employées de facteur travail et capital, w et c les rémunérations unitaire de ces facteurs et F L, K la contrainte technologique qui s'impose à
l'entreprise, i.e., le nombre maximal d'unité de bien que peut produire l'entreprise en fonction des quantités employées de facteur K et L. De ce programme de maximisation du profit découle les demandes walrasiennes en chacun des facteurs ainsi que l'offre du bien en fonction de son prix.
La confrontation de l'offre et de la demande entraîne la détermination simultanée de la quantité et du prix d'équilibre. On définit alors le surplus du consommateur comme étant son gain à l'échange mesuré en termes monétaires lié à l'écart entre le prix auquel le consommateur est prêt à acheter le bien et le prix auquel il l'a acquis. Le surplus du producteur se définit symétriquement comme son gain à l'échange mesuré en termes monétaires lié à l'écart entre le prix auquel le producteur est prêt à céder le bien et le prix auquel il vend réellement. Le surplus collectif correspond bien évidemment à la somme des surplus des consommateurs et des producteurs. Il est maximal lorsque l'offre et égal à la demande
Dans le cadre de la concurrence pure et parfaite il convient donc de laisser jouer les marchés.
Le principe de la "main invisible" développé par Adam Smith dans Recherches sur la nature et les causes de la richesse des nations (1776) s'applique : la poursuite des intérêts individuels conduit à la réalisation e l'intérêt général.
Mais il existe un certain nombre de cas dans lesquels cela ne se produit pas et l'intervention de l'état est alors nécessaire pour maximiser le bien-être collectif. Il s'agit principalement des cas de rendements d'échelle croissants qui conduisent à l'existence d'un monopole naturel (si bien que la condition d'atomicité est violée), des problèmes d'externalité (absence de marché défini pour un bien donné) et de la production des biens publics.
b. Illustration : exercice sur le monopole
On considère le marché d'un bien caractérisé par une fonction de demande :
D p 7 p
Ce bien est produit en quantité y par un monopole dont la fonction de coût est :
CT y y 5 1.1 Situation de monopole privé
a. Déterminer les fonctions de coût marginal et de coût moyen du monopole. En déduire la nature de ses rendements d'échelle.
b. Calculer le prix, la quantité produite et le profit du monopole.
c. Comparer ces résultats au prix, à la quantité produite et au profit du monopole si ce dernier mimait le comportement d'une entreprise en concurrence pure et parfaite.
d. Quelle contrainte pèse sur le monopole quand il fixe sont prix ?
e. Représenter graphiquement la situation du monopole selon qu'il a conscience de sa situation ou qu'il agît comme s'il se trouvait en situation de concurrence pure et parfaite. Comparer les surplus obtenues.
P
Q* Q
P(QS)
P(QD) P*
Surplus du consommateur
Surplus du producteur
1.2 Situation de monopole public
L'Etat, jugeant la situation du monopole privé socialement non satisfaisante, envisage un contrôle des prix pratiqués par le monopole.
a. Le gouvernement pense tout d'abord imposer au monopole une tarification au coût marginal. Justifier le bien-fondé de cette mesure ainsi que son inconvénient majeur.
b. L'Etat ne souhaite pas subir cet inconvénient et décide de mettre en place une autre tarification. Laquelle ? Déterminer alors le prix, la quantité produite et le profit dégagé par le monopole
c. Représenter graphiquement la situation. Compare les surplus avec les situations précédentes.
1.3 Taxation du monopole
L'Etat renonce à tout contrôle direct du monopole mais envisage de mettre en place un système de taxation (ou de subvention) pour inciter le monopole à modifier sont comportement. On appelle t
0 la taxe d'imposition (si t 0 , il s'agit d'une subvention).a. Le premier mode d'imposition consiste à taxer les profits du monopole. Quels seront alors la quantité produite et le prix pratiqué par le monopole ? Représenter la courbe de profit (en fonction de la quantité produite) pour les situations de taxation et de non-taxation)
b. L'Etat taxe à présente chaque unité produite. Quelles sont les nouvelles valeurs de la quantité produite et du prix pratiqué par le monopole ? Illustrer graphiquement les conséquences de cette mesure sur le marché du bien considéré.
c. Si l'Etat souhaite que le prix de marché soit celui qui prévaudrait en concurrence pure et parfaite, quel doit être le niveau de la taxe t ?
d. Quel doit être le montant de la taxe t pour que le monopole réalise un profit nul à l'optimum ?
Eléments de correction
Calcul du surplus dans le cas de la taxe sur les quantités produites:
2Prod
t t t
S 4 1 t 3 3
2 2 2
2 Cons
1 t t 1 t
S 3 3 3
2 2 2 2 2
Etat
S t 3 t 2
On vérifie que pour t 6, on a :
2 Prod
S 3 6 36
2
2 Cons
1 6
S 3 18
2 2
Etat
t 6
S t 3 6 3 36
2 2
Calcul de la valeur de t pour laquelle le surplus collectif est maximal :
2 2 2
Coll Pr od Cons Etat
2 2 2 2 2 2 2
t 1 t t 3 t t
S S S S 3 3 t 3 3 t 3
2 2 2 2 2 2 2
3 t t 3 t t 27 9t 3t t t 3t 27
9 3t 3t 9 3t 3t 3t
2 4 2 2 4 2 2 2 8 2 8 2 2
SColl t 3 t 3 12
0 0 t 6
t 4 2 4 2 2
-6 -4 -2 0 2 4 6 8
0 1 2 3 4 5 6 7 8
RM Rm Cm Cm (t=-6) E1
E2 A
B
C
F
G
E3 D
H
I
Laissez faire Tarification au coût marginal Tarification au coût moyen Taxe sur le profit Taxe sur les quantités produites
SProd BCGE19 0 DCHE35 CF 5 4 1 t CFIE2 36
SCons ABE14,5 ACE218 ADE312,5 ABE14,5 ACE218
SEtat 0 -5 0 4t CFIE2 36
SColl 13,5 13 17,5 13,5 18
Eq. partiel Eq. général Eq. partiel Eq. général Eq. partiel Eq. général Eq. partiel Eq. général Eq. partiel Eq. général
La somme
(Sprod+Scons) n'est pas maximisée
Pas d'impact sur les autres marchés
La somme
(Sprod+Scons) est
accrue par
rapport à la situation de laisser-faire
La somme
(Sprod+Scons) est
accrue par
rapport à la situation de laisser-faire mais inférieure à celle obtenu dans le cas de la tarification au coût marginal
Pas d'impact sur les autres marchés
La somme
(Sprod+Scons) n'est pas
modifiée par
rapport à la situation de laisser- faire
La somme
(Sprod+Scons) est maximisée ainsi que le surplus collectif
Le partage de la somme
(Sprod+Scons) se fait au profit du producteur par rapport à une situation de CPP
Le partage de la somme
(Sprod+Scons) se fait au profit du consommateur par rapport à une situation de laissez-faire
Le partage de la somme
(Sprod+Scons) se fait au profit du consommateur par rapport à une situation de laissez-faire
Le partage du surplus collectif se fait au profit de l'état, ce qui va lui permettre de baisser les taxes sur les autres marchés ou de produire plus de bines publics
Gain de
surplus collectif sur les autres marchés
0
Le partage du surplus collectif se fait au détriment de l'état, ce qui va
l'obliger à
prélever des taxes sur les autres marchés
Gain de
surplus collectif sur les autres marchés
0
Nécessite de subventionner le producteur à hauteur de 5 pour compenser la négativité de son profit liée à ses
coûts fixes
irrévocables, ce qui implique que
le surplus
collectif est inférieur à celui obtenu dans le cas du laisser- faire
Perte de
surplus collectif sur les autres marchés
0
B. Les biens publics
1. Définition
Deux propriétés fondamentales caractérisent les biens et services habituellement modélisés en théorie économique. La première est le principe de rivalité : deux agents ne peuvent bénéficier simultanément de l'usage d'un même bien, et sont donc rivaux. La deuxième est le principe d'exclusion par les prix : un agent ne peut disposer d'un bien que s'il en paie le prix.
Les biens qui vérifient le principe de rivalité sont appelés des biens privés. Certains d'entre eux ne vérifient pas le principe d'exclusion par les prix (exemple : distribution gratuite de repas). Les biens qui ne vérifient pas le principe de rivalité sont appelés biens publics. La défense nationale, la justice, l'éducation nationale, le réseau routier sont des exemples de biens publics.
Les biens publics dits purs satisfont en outre trois conditions : l'impossibilité d'exclusion, l'obligation d'usage et l'absence d'effet d'encombrement. Si une de ces conditions n'est pas respectée, on parle de bien public mixte.
Il y a impossibilité d'exclusion lorsque la nature du bien public fait qu'il n'est pas possible d'en réserver l'usage à certains agents. On peut citer pour exemples un programme de dépollution de l'air (impossibilité d'exclusion) et une piscine municipale avec entrée payante (possibilité d'exclusion).
Il y a obligation d'usage lorsque le fait de disposer du bien public ne relève pas d'une décision des agents eux-mêmes. On peut citer pour exemples une station d'épuration des eaux (obligation d'usage) et l'école publique (pas d'obligation d'usage).
Il y a absence d'effet d'encombrement ou de congestion : lorsque la satisfaction qu'un agent retire d'un bien public ne dépend pas du nombre d'usagers qui en bénéficient également. On peut citer pour exemples la défense nationale (absence d'effets d'encombrement) et le réseau routier (présence d'effets d'encombrement).
On va s'intéresser à un bien public particulier : la qualité de l'environnement. On remarque qu'il s'agit bien d'un bien public puisque ni le principe de rivalité ni celui d'exclusion par les prix ne peuvent être vérifiés pour un tel bien dans le cadre général (on peut en effet envisager des exemples où le principe d'exclusion par les prix peut jouer : qualité de l'eau par exemple si on a le choix à titre personnel entre plusieurs prestataires). On notera qu'il s'agit en outre d'un bien public pur. Tous les raisonnements économiques développés dans le cadre de cet exemple restent valables ou transposables à la plupart des biens publics.
2. La production optimale d'un bien public
a. L’équilibre de Bowen-Lindahl-Samuelson
Une économie comporte m consommateurs, dont les préférences sont données par les fonctions d'utilité Ui (x, Mi) où x représente la quantité d'un bien public pour lequel l'exclusion est impossible, et Mi la valeur des ressources que l'agent i peut consacrer à la consommation de biens privés. Si le choix de la quantité de bien public est l'affaire d'un planificateur qui vise à maximiser le bien-être collectif, ce dernier cherche à maximiser une somme pondérée des utilités :
m
i i i
W
U (x, M ).Le planificateur doit également trouver le financement nécessaire pour produire le bien public, et on suppose que chaque individu i verse ti, par exemple sous forme d'impôts. On a alors MiRiti
. Si C(x) désigne le coût de mise en service de la quantité x de bien public, le programme du planificateur s'écrit :
i
m
i i i
x,t i 1
m i i 1
Max U (x, M ) s.c. t C(x)
Le lagrangien correspondant est :
m m
i i i i i
i 1 i 1
L U (x, R t ) t C(x)
et les conditions du premier ordre imposent alors :
m i
i i 1
i i
i
i i i
L U C(x)
0 0 (1)
x x x
L U M
0 0 i 1, ..., m (2)
t M t
A partir de (2), on écrit :
i i i
U M
et en réintroduisant dans (1), on obtient :
m m i
i
i i
i 1 i 1
i i
U
U C(x) x C(x)
U x x U x
M M
Cette dernière équation est appelée condition de Bowen-Lindahl-Samuelson : à l’équilibre, la somme des disponibilités marginales à payer des consommateurs pour le bien public est égale au coût marginal de production du bien public. Le terme de gauche correspond en effet au taux marginal de substitution du bien privé au bien public, i.e. le nombre d'unité de bien privé nécessaire pour compenser la perte d'une unité de bien public afin de maintenir l'utilité constante, ou le nombre d'unité de bien privé que l'agent est prêt à concéder pour obtenir une unité supplémentaire de bien public, soit la contribution marginale à payer pour le bien public.
Par ailleurs on a :
i i i
U M
,
et donc les contributions sont telles égalisent les utilités marginales sociales des revenus des individus.
Si le planificateur a une information parfaite sur les fonctions d'utilité Ui (x, Mi) et la fonction de coût, il peut calculer la production optimale de biens publics et les contributions des individus en résolvant les équations précédentes. Mais il est peu raisonnable de supposer qu'un planificateur dispose d'une information aussi complète, aussi convient-il examiner d'autres modes de détermination de la production du bien public : l'équilibre avec souscription nous donnera une production sous- optimale, alors que l'équilibre de Lindahl décentralisera la décision optimale, mais là encore sous des conditions très fortes de disponibilité d'information.
b. L'équilibre avec souscription
On suppose que chaque consommateur verse une contribution volontaire permettant le financement du bien public. La somme des contributions versées détermine la quantité de bien public mise à disposition. Il apparaît de manière immédiate que les agents vont raisonner de façon égoïste et déterminer leur souscription en tenant compte exclusivement de l'avantage qu'ils en tirent personnellement, et en ignorant complètement la satisfaction supplémentaire ressentie par les autres agents. La quantité de bien public x, qui peut être produite avec une souscription totale dont le montant est
m i i 1
T t
, est donnée par la fonction de coût inverse :1 m i i 1
x C t
. Le consommateur i détermine sa souscription en considérant les contributions des autres agents comme des données, et résout donc :i
1 m
i j i i
t j 1
Max U C t ,R t
La condition du premier ordre s’écrit alors :
i i i i i i
i i i i i i
U U x U M U x U
0 0 0 i 1,..., m
t x t M t x t M
Or on a x C 1
T , donc C x
C C
1
T
T et donc :
1 1
C x C x x x C T C T 1
1 1 Cm x 1 Cm x 1
T x T T T T Cm x
si bien que l'on a :
i
souscription
i i
i i
i
U
U U
1 0 x C(x )
C x M U x
x M
A l'équilibre avec souscription, il y a donc égalité de la disponibilité marginale à payer de chaque consommateur pour le bien public et du coût marginal. La procédure de souscription ne conduit donc pas à une production optimale de bien public, en raison du caractère non coopératif de la procédure.
c. L'équilibre de Lindahl
Pour faciliter les calculs, on suppose que la fonction d'utilité est quasi-linéaire, de la forme
i i i i
U (x, M ) u (x) M , et que les coefficients de pondération des individus sont les mêmes. La condition de Bowen-Lindahl-Samuelson s'écrit maintenant :
i opt
m m
i
i 1 i i 1
i
U
u
C(x) C(x )
Ux x x x
M
et suffit à déterminer la quantité optimale de bienpublic.
Si un prix personnalisé pi est affecté au consommateur i pour le bien public, celui-ci résout :
i i i
x, M
i i i
Max u (x) M s.c. p x M R
et l'égalité du taux marginal de substitution et du prix relatif implique :
eq i
i i
u (x ) p x
1.
Le prix pi définit ici le montant que le consommateur i doit payer pour chaque unité de bien public dont il souhaite disposer.
Si l'entreprise qui produit le bien public se voit proposé le prix de vente
m i i 1
p p
, elle résout : Max px C(x)x d’oùeq m
i i 1
C (x ) p p
Les prix personnalisés p ,p ,...,p ,..., p . définissent un équilibre de Lindahl si pour ces prix,1 2 i n
tous les consommateurs demandent la même quantité de bien public, et que l'entreprise choisit de produire cette quantité.
A l'équilibre de Lindahl, on a donc pour tous les agents i :
Lindahl i
i i
u (x ) p
x
et :
Lindahl m
i i 1
C (x ) p p
autrement dit, la condition de Bowen-Lindahl-Samuelson est vérifiée à l'équilibre de Lindahl.
1 On a en fait :
i i i i i
i i
i
L u (x) M R p x M
L u (x)
0 p 0
x x
L 0 1 0
M
On a donc trouvé une procédure décentralisée qui permet de retrouver la production optimale de biens publics. Le planificateur peut en effet organiser un tâtonnement sur les prix personnalisés, et donc augmenter le prix des agents qui demandent beaucoup de bien public, et baisser celui des agents qui en demandent peu, de façon à converger vers une situation où tous demandent la même quantité.
Par la même occasion, le planificateur doit également veiller à ce que la somme des prix conduise à l'égalité de la quantité de bien public demandée par les agents et offerte par l'entreprise.
Malheureusement, un tel scénario est peu vraisemblable, car il est très peu probable que les consommateurs se prêtent au jeu, puisqu'ils ont intérêt à annoncer une demande de bien public plus faible qu'elle n'est réellement, de façon à bénéficier d'un prix personnalisé plus faible. On dit que les consommateurs se comportent en passagers clandestins ou en resquilleurs (free-rider).
L'équilibre de Lindahl illustre la difficulté fondamentale à concevoir un mécanisme qui incite les consommateurs à révéler leurs véritables préférences. On pressent d'ailleurs que la difficulté sera d'autant plus grande que les agents seront nombreux, et penseront donc que leur fausse déclaration n'aura qu'un impact faible sur la quantité de bien public qui sera finalement retenue.
C. La notion d'externalité
1. Présentation
Dans le cadre de la macroéconomie "standard", on suppose systématiquement qu'il n'y a pas de divergence entre les coûts privés et les coûts sociaux, ni entre les avantages privés et les avantages sociaux, c'est-à-dire entre les coûts et les avantages pour les agents et la collectivité.
Implicitement, on suppose que les prix mesurent correctement les "valeurs sociales" des biens, c'est-à-dire le supplément ou la réduction de bien-être potentiel pour la collectivité qu'apporte leur production ou leur utilisation par un agent particulier. Le système des prix apparaît comme une sorte de dénominateur commun qui résume l'ensemble des interactions entre les agents et permet une évaluation du bien-être collectif. Si les agents fondent leurs calculs économiques sur le système de prix, et s'ils se comportent de manière concurrentielle (et le considèrent donc comme une donnée), l'équilibre du marché conduit à un optimum de Pareto, c'est-à-dire à une situation où il n'est pas possible d'améliorer la satisfaction d'un agent sans diminuer celle d'un autre. En somme, en concurrence parfaite, le système de prix guide les agents vers une utilisation efficace des ressources dont dispose la collectivité.
Il existe cependant des cas où les prix ne jouent pas bien le rôle que la théorie de la concurrence parfaite leur assigne, et où les coûts et les avantages privés diffèrent des coûts et des avantages pour la collectivité. Ce sont les situations où les décisions de consommation ou de production d'un agent affectent directement la satisfaction ou le profit d'autres agents, sans que le marché évalue et fasse payer ou rétribue l'agent pour cette interaction. On parle alors d'externalités ou d'effets externes.
En cas d'externalités, le système des prix ne guide plus les agents vers des décisions socialement optimales, et il en résulte des inefficacités dans l'organisation des activités de production et de consommation. Ces externalités peuvent être classées en quatre catégories, selon qu'il s'agit d'effets externes positifs ou négatifs et que ceux-ci concernent la production ou la consommation :
Les économies externes de production apparaissent lorsque certaines actions d'une entreprise profitent à d'autres agents, sans que ceux-ci paient pour les avantages procurés. L'exemple de l'apiculteur et du verger en est une illustration classique : le verger fournit des fleurs à butiner et contribue ainsi à la production de miel sans que son propriétaire soit en mesure de percevoir une rétribution pour ce service rendu. L'externalité de production est ici réciproque puisque les abeilles fécondent les fleurs sans que l'apiculteur puisse réclamer de paiement.
Il y a des économies externes de consommation lorsque ce sont les décisions d'un consommateur qui profitent à d'autres agents sans qu'il y ait compensation monétaire. Par exemple lorsque quelqu'un repeint la façade de ma maison, entretient son jardin ou fleurit son balcon, cela apporte presque autant de satisfaction à ses voisins qu'à lui-même et ceux-ci ne le dédommagent pas pour le service rendu.
La troisième catégorie d'effets externes concerne les déséconomies externes de production.
On parle d'effet externe négatif lorsque les décisions de certains agents nuisent à d'autres agents sans qu'il y ait compensation financière. Dans le cas de déséconomies externes de production, le "gêneur"
est une entreprise. La pollution industrielle constitue le cas le plus caractéristique de déséconomie externe de production. Lorsqu'un pétrolier vidange ses cuves en haute mer ou que des fumées toxiques dégradent la qualité de l'air dans une agglomération, les entreprises responsables de pollution gênent les pêcheurs et les habitants sans que le marché vienne spontanément définir un quelconque prix pour ces nuisances : il n'existe pas de marché pour l'eau limpide de l'océan ou l'air pur d'une ville.
Enfin, on est en présence de déséconomies externes de consommation lorsque ce sont les consommateurs qui sont à l'origine de gênes ou de nuisance pour d'autres agents : tabac et musique trop bruyante peuvent ainsi être à l'origine de déséconomies externes de consommation dont pâtissent les non-fumeurs et ceux qui apprécient le calme et la tranquillité. La consommation est aussi à l'origine de pollution et de dégradations de l'environnement qui constituent des déséconomies externes par exemple lorsque les gaz d'échappement des automobiles gênent les piétons ou quand le propriétaire d'un terrain construit une habitation à l'esthétique discutable.
2. L'inefficacité d'une économie de marché en présence d'externalités : le cas de la pollution industrielle
Par la suite, on étudie le cas des déséconomies externes de production. Pour simplifier, on choisit de raisonner à partir d'une exemple, mais les raisonnements ont une portée bien plus générale.
Supposons qu'un certain nombre d'usines soient installées en bordure d'un lac autour duquel résident des habitants. Il y a n usines et m habitants. Les usines rejettent dans l'eau du lac des déchets toxiques qui gênent les riverains.
a. Les entreprises polluantes
Le coût de production d'une usine dépend à la fois du volume produit et de la quantité de ses déchets : si une entreprise rejette beaucoup de déchets, son profit (à volume de production donné) sera plus élevé que si elle s'astreint à adopter des technologies moins polluantes mais plus coûteuses. Pour traduire analytiquement cette hypothèse, nous noterons respectivement yj et qj la quantité produite et le volume de déchets rejetés par l'usine j et nous écrirons que le coût total de production de l'usine j dépend de yj et qj : CTjCT (y ,q )j j j avec les hypothèses suivantes :
j j
j j
CT CT
0 et 0
y q
.
Le postulat fondamental est donc que les entreprises ont un intérêt financier à polluer l'eau du lac : on supposera toutefois qu'il existe un niveau maximal de pollution qmaxj au-delà duquel le coût de production de l'usine j ne diminue plus.
Pour simplifier certains calculs, on supposera également que ce seuil maximal de pollution
"utile" à l'entreprise est indépendant de la quantité produite yj. Le coût total de production CTj varie donc en fonction de la quantité de déchets qj comme l'indique la figure.
qmax
q CT
CT(y,q)
CT(y’,q) avec y’ > y
Pour qj plus petit que qmaxj , augmenter qj réduit le coût. On supposera aussi que le coût marginal de production j
j
CT y
augmente avec le volume de la production et qu'il est réduit si on augmente le volume des déchets, ce qui correspond aux hypothèses :
2 2
j j
2
j j j
CT CT
0 et 0
y y q
.
On suppose encore :
2 j 2 j
CT 0
q
.
jj représente le profit de l'entreprise j avec : j p yj jCT (y ,q )j j j , pj étant le prix du bien vendu par l'entreprise j.
b. Les riverains du lac
Notons q le volume total de déchets rejetés avec :
n j j 1
q q
.La pollution des eaux du lac constitue une gêne pour les riverains. On supposera que la satisfaction de l'individu i, notée U s'écrit : i v (q) mesure les conséquences de la quantité totale dei déchets sur le bien-être de l'individu i et est supposée décroissante : plus la pollution est importante, moins les riverains sont satisfaits. La variable Mi représente la valeur des revenus du consommateur i, revenus que celui-ci consacre à l'achat de biens privés. v (q)i est également appelé disponibilité marginale à payer pour réduire la pollution. En effet, un riverain sera prêt à payer cette somme pour voir la pollution diminuer d'une unité, et son utilité maintenue : 0 dU iv (q) qi Ri.
Les entreprises polluantes appartiennent à certains riverains. Plus précisément, on écrira que l'individu i possède une fraction ij des titres de propriété de l'usine j (avec
m ij i 1
1
) de sorte qu'il perçoitn ij j j 1
au titre de la distribution des profits. Les autres revenus de l'agent i sont notés Ri et sont considérés comme des paramètres fixés. On a doncn
i i ij j
j 1
M R
, et la satisfaction de l'individu i s'écrit :n
i i i ij j
j 1
U v (q) R
.c. La situation de laisser-faire
Supposons maintenant que les entreprises visent à maximiser leur profit. L'entreprise j a ici deux variables de décisions : yj et qj. Si elle n'est pas pénalisée pour la pollution dont elle est responsable, il est évident que la recherche du profit maximal va la conduire à rejeter dans l'eau du lac une quantité de déchets qui lui garantisse un coût de production minimal, c'est à dire qmaxj . La quantité yj choisie maximise alors le profit pour cette quantité de déchets, soit : j p yj jCT (y ,qj j maxj ), ce qui conduit à une production y qui vérifie :eqj
eq max
j j j
j
j
CT (y ,q )
p 0
y
,
soit la condition habituelle d'égalité du prix et de coût marginal.
d. La situation optimale
Cette solution est-elle satisfaisante du point de vue de la collectivité ? Pour en juger, définissons au préalable ce que devrait être un fonctionnement économique optimal de la collectivité des riverains. Ceux-ci sont intéressés à l'activité des usines à un double titre : d'abord parce que certains d'entre eux en sont propriétaires et que les profits réalisés leur sont distribués, ensuite, parce qu'ils sont tous gênés par la pollution. En faisant abstraction de toute considération de nature redistributive, retenons comme critère de bien-être collectif la somme des utilités individuelles : d'après la forme particulière des fonctions d'utilité individuelles, ceci veut simplement dire que 1 franc de plus pour i est considéré comme équivalent à 1 franc de plus pour k. On ne s'intéresse donc pas à la répartition des avantages entre les habitants.
Notons W le bien-être collectif ainsi défini, c'est-à-dire :
m m n
i i i ij j
i 1 i 1 j 1
W U v (q) R
,soit en utilisant la définition du profit :
m n m m n m n m n
i j i i j j j j j i j i j j j j j
i 1 j 1 i 1 i 1 j 1 i 1 j 1 i 1 j 1
W v q R p y CT (y ,q ) v q R p y CT (y ,q )
Définissons yj et qj de manière à maximiser le bien-être collectif W. Les conditions d'optimalité s'écrivent :
opt opt
j j j
j
j j
opt opt
m opt j j j
i j
j i 1 j
CT (y ,q )
W 0 p 0 pour j 1, 2, ..., n.
y y
CT (y ,q )
W 0 v q 0 pour j 1, 2, ..., n.
q q
où y et q désignent respectivement la production optimale et le volume optimal de déchets (nonoptj optj
nul) de l'usine j,et :
opt n opt
j j 1
q q
.La première de ces deux conditions exprime l'égalité du prix et du coût marginal. Pour interpréter la deuxième condition, remarquons tout d'abord que le montant maximal que le consommateur i serait prêt à payer pour que le volume de déchets déversé dans le lac soit réduit de une unité est égal à v (q )i opt . En conséquence
m opt
i i 1
v (q )
représente la somme des disponibilités marginales à payer des riverains pour une réduction de la quantité de déchets déversés dans le lac.D'autre part
opt opt
j j j
j
CT (y ,q ) q
représente le supplément de coût qui doit être supporté par l'entreprise j si celle-ci réduit de une unité la quantité de déchet et cette expression peut être appelée
"coût marginal de dépollution". La deuxième condition d'optimalité exprime donc l'égalité de la somme des disponibilités marginales à payer et du coût marginal de réduction de la pollution par toutes les entreprises. La pollution apparaît ici comme un bien public indésirable dont on veut réduire la quantité. La réduction de la quantité de déchets a un coût, et le volume optimal de déchets est défini en égalisant pour chaque entreprise polluante le coût additionnel causé par une réduction unitaire des déchets avec la somme des disponibilités à payer des agents pour une telle réduction.
e. Le laisser-faire est sous-optimal
Pour la quantité optimale q , le coût marginal de réduction de la pollution est strictementoptj
positif, ce qui implique que q est plus petit que optj qmaxj .
D'autre part, les couples
y , qoptj optj
et
y , qeqj eqj
vérifient tous deux l'équation :j j j
j
j
CT (y ,q )
p y
. Cette équation définit une courbe croissante dans le plan (yj, qj) qui représente l'ensemble des combinaisons production-déchets pour lesquelles le coût marginal j
j
CT y
est égal à pj. Les couples
y , qoptj optj
et
y , qeqj eqj
sont situés sur cette courbe. Comme q est nécessairementoptjplus petit que qmaxj , y est plus petit que optj y .eqj
En résumé, la maximisation du bien-être collectif conduit à retenir des volumes de production et des niveaux de pollution inférieurs à ceux qui résulteraient d’un comportement décentralisé des entreprises maximisant leur profit. Cette propriété peut être interprétée comme suit. Une entreprise qui maximise son profit ne tient compte que des coûts monétaires entraînés par le développement de sa production, tandis que la maximisation du bien-être collectif revient implicitement à inclure l'ensemble des coûts sociaux dans le coût de production : le coût des facteurs de production, mais aussi le coût que représentent les déchets pour l'ensemble de la collectivité. Prendre en compte ces coûts sociaux dans leur intégralité conduit à réduire le niveau de production des usines polluantes et la quantité de déchets déversés dans le lac.
Courbe représentant l'ensemble des combinaisons (yj, qj) pour lesquelles le coût marginal de production est égal au prix.
En l'absence d'incitation ou de contrainte, l'entreprise j déversera la quantité de déchets qmaxj
qui réduit son coût de production au niveau le plus bas possible et elle choisira le volume de production y . La question centrale est alors de définir les instruments de politique économique quieqj
seraient susceptibles de corriger ce comportement sous-optimal des entreprises polluantes.
II. L'évaluation des dommages
A. L'évaluation contingente
Les évaluations contingentes (contingent valuation) font appel à des marchés hypothétiques au moyen d'enquêtes ou de questionnaires, et cherchent à obtenir une révélation directe des préférences.
La méthode consiste à demander directement aux personnes ce qu'elles consentent à payer pour bénéficier d'un avantage ou, inversement, ce qu'elles consentent à recevoir pour être dédommagées de la dégradation ou nuisances subies. Dans le premier cas, la référence implicite est la situation initiale, et on parle de variation compensatrice du revenu ou de consentement à payer (CAP) : V(q, R) = V(q', R - VC). Dans le deuxième cas, le changement est apprécié par rapport à la situation finale, et l'on utilise les termes de variation équivalente du revenu ou de consentement à accepter ou recevoir (CAR) : V(q, R+VE)=V(q', R') où q représente la qualité de l'environnement, et R le revenu.
Sauf dans le cas d'une fonction d'utilité quasi-linéaire, où il y a égalité, la variation de surplus est encadrée par les variations compensatrices et équivalentes.
qeq qopt q
yopt yeq y
