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France. Ministère de la transition écologique et solidaire

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Résumé

Le recours à des modèles est incontournable pour comprendre l'économie bas-carbone, comparer les options qui permettent d'envisager la neutralité carbone, chiffrer leurs coûts, estimer leurs temps de retour sur investissement...<br />

Descripteur Urbamet

climat ;transition énergétique ;GAZ A EFFET DE SERRE ;neutralité carbone

Descripteur écoplanete

Thème

Énergie - Climat

Texte intégral

MINISTÈRE DE LA TRANSITION ÉCOLOGIQUE TTiiTANTAN RENFORCER L?ANALYSE ÉCONOMIQUE POUR RÉUSSIR LA TRANSITION CLIMATIQUE C?est un nouveau modèle technico-économique : TiTAN (trajectoires optimisées des technolo- gies d?abattement pour la neutralité carbone) dédié à l?analyse socio-économique de la transition bas-carbone. Il éclairera des choix stratégiques à l?heure de la préparation de la loi de programma- tion quinquennale, prévue pour juillet 2023, puis de l?élaboration de la future Stratégie nationale bas-carbone, programmée en 2024. Produit d?une initiative conjointe du Commissa- riat général au développement durable (CGDD), de la Direction générale de l?énergie et du climat (DGEC) et de France Stratégie (FS), il est aussi destiné à tous les acteurs privés de la transition climatique (entreprises, think tanks, ONG). Il sera disponible en libre accès (open source). L?outil TiTAN repose sur un modèle systémique. Il décrit l?articulation de toutes les options pour décarboner l?économie. Il permettra d?éclairer notamment les choix d?investissements et de rendre compte des enjeux économiques correspondants. En documentant le débat technique autours de la transition bas-carbone, il devrait contribuer à la faciliter. 2 - TiTAN - Renforcer l?analyse économique pour réussir la transition climatique TiTAN a été développé progressivement au CGDD. Un premier modèle dit D-CAM avait été réalisé en 2015 et avait fait l?objet d?une publication « Théma » (2016) dans la collection du CGDD (voir « Pour en savoir plus »). Depuis les travaux se sont poursuivis pour objectiver et clarifier la structure des coûts en distinguant rigoureusement les dépenses d?investissements (Capex) des flux asso- ciés à l?utilisation des équipements (Opex). Les synergies ou relations de compétition entre les options technologiques ont également été explicitées. La notion de coûts d?abattement a été clarifiée. En 2018, des travaux complémentaires sur le secteur des transports ont démontré la faisabilité du projet sur cette base rénovée. Le projet actuel, qui couvre l?ensemble des secteurs, a été lancé en 2019 et est en cours de finalisation. HISTORIQUE DU PROJET TiTAN - Renforcer l?analyse économique pour réussir la transition climatique - 3 QUEL EST L?INTÉRÊT DE LA MODÉLISATION TECHNICO-ÉCONOMIQUE ? Le recours à des modèles est incontournable pour comprendre l?économie bas-carbone, comparer les op- tions qui permettent d?envisager la neutralité carbone, chiffrer leurs coûts, estimer leurs temps de retour sur investissement? Le modèle TiTAN appartient à la famille des modèles dits « technico-économiques ». Il est purement bot- tom-up, c?est-à-dire qu?il adopte une approche ascendante en opérant une synthèse à partir des divers secteurs de l?économie (énergie, bâtiment, industrie, transport et les terres). Il se concentre sur le descrip- tif des technologies mobilisables. « La modélisation prospective est un outil incontournable pour la DGEC et les stratégies nationales climat-air-énergie qu?elle pilote. TiTAN pourra utilement éclairer l?élaboration de nos prochains scénarios dans le cadre de la révision de la stratégie française sur l?énergie et le climat. » La Direction générale de l?énergie et du climat Les modèles technico-économiques ont plusieurs atouts : la simplicité, la clarté et une approche systémique qui permet d?englober toutes les in- teractions et leurs impacts sur l?économie. Ainsi, le choix des technologies est déterminé par leur coût, leur efficacité et leurs besoins en ressources et en infrastructures. Quelques équations suffisent à structurer de façon cohérente l?emboîtement des technologies en amont et en aval, là où d?autres types de modèles en mobilisent couramment des milliers, notamment pour représenter le comporte- ment des acteurs économiques. Les trajectoires qui en résultent sont explicites en termes de consom- mations énergétiques comme d?émissions de gaz à effet de serre, de sous-jacents physiques (parcs de véhicules, de bâtiments, usage des terres?), de niveau de services (logement, transport?), d?inves- tissements et de coûts de fonctionnement.. Les calculs économiques opérés, comme le coût d?une tonne de carbone évitée, sont concrets et clairs. Ils ne requièrent pas d?expertise économique particu- lière pour être interprétés. Ainsi ces modèles sont accessibles au plus grand nombre d?acteurs. Des modèles plus accessibles pour les utilisateurs Ces modèles sont de nature à éclairer les débats techniques en objectivant une vision de la transition cohérente et précisément quantifiée. Ils se prêtent au partage de la compréhension des enjeux techni- co-économiques de la transition climatique. En re- vanche, ils ne cherchent pas à représenter le com- portement des acteurs économiques, ni les grands équilibres macroéconomiques (travail, finances pu- bliques?) : ils n?ont pas vocation à modéliser l?éco- nomie dans son ensemble, ni à fournir des prévi- sions de court-terme. Mais leur autonomie à l?égard du contexte économique les rend pertinents sur le long terme, car ils permettent d?envisager des scé- narios de ruptures au regard de pratiques actuelles. Des modèles pour mieux comprendre les enjeux technico-économiques 4 - TiTAN - Renforcer l?analyse économique pour réussir la transition climatique Le principe général est d?évaluer le socle des coûts techniques nécessaires à la transition bas-carbone et de l?analyser : ? quels investissements et coûts de fonctionnement nécessite cette transition, pour des cibles d?émis- sions données à différents horizons ? Pourquoi et comment la répartir de façon optimale dans le temps ? ? dans quelle mesure ces éléments sont-ils sensibles à certains choix de court terme ou bien aux coûts futurs de certaines technologies clé ? L?outil est particulièrement adapté à l?analyse des effets intersectoriels (industrie, énergie, bâtiments, etc.). Il permettra en particulier d?établir des trajectoires montrant que les « efforts marginaux » des différents secteurs sont en adéquation pour répondre à une contrainte globale nationale en termes d?émissions de gaz à effet de serre. Il aidera ainsi à répondre à différentes problématiques : ? la répartition de l?effort est-elle optimale entre les différentes filières d?un secteur donné (l?industrie par exemple) ? Si l?on choisissait de réduire l?effort de l?un des secteurs (l?isolation des bâtiments par exemple), quels efforts additionnels faudrait-il demander à chacun des autres (le transport par exemple) pour se conformer à la même contrainte carbone in fine ? ? la répartition de l?effort est-elle équilibrée entre sobriété et efficacité énergétique d?une part et décar- bonation des vecteurs énergétiques (électricité, gaz, combustible liquide?) d?autre part ? Toujours sur le plan intersectoriel, TiTAN permettra également de répondre sur des aspects précis : ? dans quelle mesure le coût marginal des ressources en biomasse influencera-t-il le coût marginal de l?électricité à long terme ? ? dans quelle mesure le potentiel de CCS (capture et stockage du carbone) à long terme impacte-t-il la tension sur la disponibilité de l?ensemble des autres ressources, comme l?usage des sols par exemple. ? quelle est la place que peuvent prendre des technologies ou pratiques spécifiques de l?économie bas-carbone encore embryonnaires (CCS, hydrogène décarboné, stockage dans les sols?) ? QUELQUES EXEMPLES DE QUESTIONS QUE TiTAN POURRA ÉCLAIRER « Nous bénéficions d?une longue tradition d?analyses et d?outils visant à éclairer la transition écologique. Ce modèle technico-économique TiTAN vient compléter la gamme sur la dimension intersectorielle de la transition bas-carbone, dans une perspective de moyen et long terme. » Le Commissariat général au développement durable TiTAN - Renforcer l?analyse économique pour réussir la transition climatique - 5 Si beaucoup de modèles ou d?outils sont déjà disponibles, TiTAN se caractérise en particulier par : ? une approche transparente, avec une base de données des hypothèses initiales totalement à la main de l?utilisateur ; ? une approche résolument intersectorielle, sur le long terme, au prix de fortes simplifications, donc en complémentarité avec les modèles existants plus fins sur leurs secteurs « coeur de métier ». Il est ainsi choisi d?appréhender l?économie bas-carbone (nationale) dans toutes ses dimensions et de privilégier la rapidité d?exécution ; ? une approche centrée sur les émissions de gaz à effet de serre, laissant au second plan des problé- matiques connexes comme les effets sur l?emploi, la biodiversité, la qualité de l?air. Certains effets sur l?emploi et la qualité de l?air pourront être pris en compte dans des versions ultérieures. Concernant la biodiversité, le modèle sous-jacent ne prétend pas la décrire valablement, mais le modèle prend en compte explicitement certaines contraintes techniques ou économiques jugées nécessaires pour que la transition climatique soit cohérente avec une réduction de notre emprise sur la nature ; ? une approche d?abord ciblée sur les émissions territoriales et nationales, excluant donc les calculs dits d?empreinte carbone, au moins dans une première version. L?intégration des émissions de la consomma- tion pourra faire l?objet de développements ultérieurs, moyennant des hypothèses fortes sur l?évolution de la structure économique mondiale à long terme ; ? une approche portant sur le champ des possibles, en termes de trajectoires techniques, sans aborder les modalités de mise en oeuvre de ces trajectoires. Ainsi, les mesures de politiques publiques pour pro- mouvoir l?économie bas-carbone ne sont pas prises en considération : ce sont directement leurs effets attendus qui sont modélisés. « Le débat sur les voies de la neutralité carbone vit de l?engagement et des convictions des parties en présence. Mais il requiert aussi des analyses technico-économiques solides et transparentes. C?est à ce défi que TiTAN entend contribuer avec tout notre soutien. » France Stratégie LES SPÉCIFICITÉS DU MODÈLE TiTAN 6 - TiTAN - Renforcer l?analyse économique pour réussir la transition climatique COMMENT LE MODÈLE TiTAN FONCTIONNE-T-IL ? TiTAN présente une structure relativement simple et résolument ouverte, c?est un atout précieux pour en partager les résultats. Il construit, compare et analyse des trajectoires technico-économiques de transition bas-carbone à long terme, à partir du jeu d?hypothèses formulées au départ. L?outil, très intersectoriel, vise à mettre en lumière les relations entre plusieurs secteurs : production éner- gétique, bâtiment, transports, industrie, agriculture, forêt, ainsi que les changements d?usage des terres (figure 1). L?outil est composé de différents modules (figure 2) : ? Les tableurs de paramétrage récapitulent les demandes en services à satisfaire (transport, logement, etc.), ainsi que les technologies disponibles à cette fin, leurs coûts (y compris celui de leurs infrastruc- tures sous-jacentes comme les véhicules et les voies de communications pour les transports), leur effica- cité, leurs émissions de gaz à effet de serre. ? Le solveur détermine une trajectoire dite optimum pour satisfaire la demande en minimisant les coûts, et en respectant la contrainte carbone fixée. Cette optimisation ne porte que sur les secteurs et parties qui s?y prêtent. Les autres sont paramétrés par l?utilisateur, notamment les secteurs agricoles et forestiers ou les hypothèses sur les comportements de consommation. ? Le comparateur confronte les scénarios deux à deux, notamment un scénario décarboné optimisé vis- à-vis du scénario correspondant qui serait optimum sans contrainte carbone : un coût macro-écono- mique de la décarbonation est ainsi estimé. Seuls les coûts de l?atténuation du changement climatique sont pris en compte, et non les coûts de l?inaction, qui eux s?apprécient à l?échelle mondiale, via des approches spécifiques. Structure intersectorielle de l?outil TiTAN Ressources fossiles Ressources renouvelables Ressources primaires Carburants Biocarburants Gaz de réseau Gaz en vrac Biométhane Chaleur Froid Hydrogène Électricité Fioul Biomasse solide Énergies finales Biens et services Figure 1 - Source : CGDD Bâtiment Transport Industrie Terres Processus de production et gestion des sols GES (CO2, CH4, NO2, gaz fluorés) Contraintes physiques (disponibilité des ressources, limite dans la dynamique de développement des filières?) Contraintes de scénario (budgets carbone?) Import Demande Offre Énergie Processus de transformation d?énergie primaire GES (CO2, CH4) Périmètre France Stockage de carbone Déstockage de carbone TiTAN - Renforcer l?analyse économique pour réussir la transition climatique - 7 Le comparateur identifie les leviers qui ont contribué à la décarbonation. Il s?agit des différents facteurs qui contribuent à la décarbonation, comme la sobriété sur les usages (dans l?exemple des transports, moins se déplacer), un recours plus efficient à ces usages (le covoiturage), le report sur des technologies faiblement émettrices (les transports en commun), l?efficacité énergétique (la consommation énergétique aux 100 km), le report sur des énergies décarbonées (le véhicule électrique). Ces différents leviers sont analysés en termes de réduction d?émissions, de coût moyen, de coût d?abattement moyen. Enfin, on désigne par gisement la variation d?émissions attribuables à chacun des leviers. On quantifie un gisement en observant l?écart de variation des émissions qu?il permet tout en tenant compte de la contri- bution concomitante des autres leviers à leurs gisements respectifs, pour éviter tout double-compte. Structure informatique de l?outil TiTAN Courbe en coin : gisements de réduction d?émissions (exemple fictif) Tableurs de paramétrage Caractérisation des actifs sous-jacents aux techno- logies (efficacités, coûts?) Solveur Optiminisation linéaire sous contraintes (minisation du coût total actualisé) : calcul d?une trajectoire Comparateur Calcul des coûts d?abatte- ments moyens, décomposi- tion en gisements (écarts entre deux scénarios, référence et bas-carbone) Sorties directes Description des trajec- toires, coûts d?abattement marginaux (caractérisation d?un scé- nario) Figure 2 - Source : CGDD Les résultats sont représentés sous forme graphique, par des « courbes en coin » dynamiques, qui illustrent la contribution, au fil du temps, des différents leviers à la baisse des émissions. À terme un coût d?abatte- ment par gisement devrait pouvoir être calculé (figure 3). Figure 3 - Source : CGDD Outre les coûts moyens, l?outil calcule différents coûts marginaux ? par exemple ce que coûtent les der- nières réductions de gaz à effet de serre obtenues, ou bien ce que coûte le dernier MWh d?électricité déli- vré ? ce qui constitue des éléments très utiles au calcul socio-économique précis. 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2041 2045 2050 800600 Gisement CGisement C Gisement BGisement B Gisement AGisement A 4002000200400600800 20 000 20 000 20 000 20 000 20 000 20 000 20 000 20 000 20 000 20 000 Années Coût actualisé d?abattement (e/t CO2) Scénario bas-carbone Coût moyen d?abattement entre 2012 et 2050 pour chaque gisement activé en 2050 Courbe « en coins » : chronique de déploiement des gisements Voir notamment l?activation « tôt » de certains gisements « chers » Scénario de référence Demandes et niveaux d?activités projetés en 2050 à partir du cadrage macroéconomique Niveau d?utilisation de chaque levier technologique figé à sa valeur de 2012 Niveau des réductions d?émissions de GES (en 2050 par rapport au scénario de référence) permises par chaque gisement actif en 2050 Em iss io ns a nn ue lle s (k tC O 2/ yr ) Ja nv ie r 2 02 2 - C on ce pt io n gr ap hi qu e : M TE /M C TR C T/ M /S G /D A F/ S A S /S E T2 /E ric R ill ar do n - C ré di ts p ho to : M TE / R aw pi xe l L td . - Im pr es si on : S G /D A F/ S A S /S E T2 Commissariat général au développement durable Service de l?économie verte et solidaire Sous-direction de l?économie et de l?évaluation Tour Séquoia ? 92055 La Défense cedex Courriel : diffusion.cgdd@developpement-durable.gouv.fr www.ecologie.gouv.fr Pour en savoir plus Adrien Vogt-Schilb, Guy Meunier, Stéphane Hallegatte, « Should marginal abatement costs differ across sectors? The effect of low-carbon capital accumulation », 2013. Baptiste Perissin Fabert et Alexis Foussard, « Trajectoires de transition bas carbone au moindre coût », Thema Analyse, CGDD, novembre 2016. MINISTÈRE DE LA TRANSITION ÉCOLOGIQUE https://hal-enpc.archives-ouvertes.fr/hal-00850682 https://hal-enpc.archives-ouvertes.fr/hal-00850682 https://hal-enpc.archives-ouvertes.fr/hal-00850682 https://www.ecologie.gouv.fr/sites/default/files/Th%C3%A9ma%20-%20Trajectoires%20de%20transition%20bas%20carbone%20au%20moindre%20co%C3%BBt.pdf https://www.ecologie.gouv.fr/sites/default/files/Th%C3%A9ma%20-%20Trajectoires%20de%20transition%20bas%20carbone%20au%20moindre%20co%C3%BBt.pdf