GEMINI-E3 XL France Un outl destné à l étude des mpacts ndustrels de poltques énergétques et envronnementales VIELLE Marc CEA-IDEI Janver 1998 I LA STRUCTURE DU MODELE GEMINI-E3 XL FRANCE 3 1 La nomenclature retenue 3 2 Vue d ensemble du modèle 4 3 La fscalté 5 3.1 Notatons 5 3.2 Le système de prx 7 3.3 Identtés comptables 8 4 La spécfcaton des fonctons de producton 9 4.1 Secteurs «standards» 9 4.2 Secteur ayant un facteur fxe comme facteur de producton 10 4.3 Secteur utlsant comme nput le pétrole brut 13 4.4 Secteur électrque 14 5 La demande fnale 18 5.1 Détermnaton de l nvestssement 18 5.2 Le comportement des ménages 18 5.3 Le commerce extéreur 18 6 Les consommatons énergétques et les émssons de CO 2 19 7 Le bouclage du modèle 19 7.1 Marché du traval 19 7.2 Commerce extéreur 20 7.3 Facteurs fxes 20 II LA BASE DE DONNEE DU MODELE 21 1 Le chox d une année de base 21 2 Le cœur de la base de données : La SAM 21 2.1 Les prncpales dffcultés 23 2.2 Les données complémentares 23 III LES AXES DE DEVELOPPEMENT DU MODELE 24 1
L obet de cette note est de présenter la seconde verson du modèle GEMINI-E3 XL France, modèle d équlbre général calculable très désagrégé qu devrat permettre d étuder les mplcatons ndustrelles de poltques énergétques et envronnementales au nveau franças 1. Ans une premère verson du modèle a déà été utlsée pour tester la proposton communautare de mars 1997 en vue d une réducton des gaz à effet de serre (CF. VIELLE (1997a) (1997b)). GEMINI-E3 XL France un modèle ssu de la famlle des modèles GEMINI-E3 Depus 1994 le Commssarat à l Energe Atomque a entreprs sous la drecton d'alan BERNARD la constructon du système de modèles GEMINI-E3. Ces modèles qu reposent sur une structure en terme d équlbre général calculable dovent permettre d analyser les problèmes énergétques et envronnementaux. Dans le cadre de ce proet, cnq aspects ont été plus partculèrement développés. Il s agt de la fscalté, du comportement des ménages et de la mesure du ben être, de la dynamque ntertemporelle, du commerce extéreur et enfn de l offre électrque. A ce our tros modèles ont été élaborés : un modèle franças, un modèle européen (mons la France), un modèle représentant le reste du monde. Par alleurs une varante du modèle franças dans lequel le secteur électrque est modélsé à partr d une représentaton technologque a été auss construte. Les tros modèles fonctonnent en mode lé et représentent ans un modèle mondal complètement bouclé. La nomenclature des modèles, qu retent 11 branches et produts 2, est présentée dans le tableau c-après. Comme on peut le constater le découpage adopté décrt en détal le secteur énergétque pusque quatre produts sont solés, le reste de l économe étant plus agrégé et conforme aux découpages retenus par des modèles équvalents. Tableau 1 : nomenclature du modèle GEMINI-E3 1 : Agrculture 2 : Charbon 3 : Pétrole brut et produts raffnés 4 : Gaz 5 : Electrcté 6 : Bens ntermédares 7 : Bens d équpement 8 : Bens de consommaton (y comprs BTP) 9 : Transport 10 : Servces marchands 11 : Servces non marchands Le modèle GEMINI-E3 a donné leu à pluseurs utlsatons, sa très grande modularté, mas auss sa grande flexblté, nous ont perms d entreprendre la constructon d un modèle désagrégé sur la France : le modèle GEMINI-E3 XL France. 1 J a bénéfcer des remarques d Alan Bernard sur une premère verson de ce texte. 2 Sauf pour le modèle du reste du monde qu retent une nomenclature plus agrégée en 8 branches et produts. 2
Le beson d outl de représentaton plus désagrégé Les nombreuses utlsatons du modèle GEMINI-E3 XL France et les présentatons auxquelles elles ont donné leu nous ont convancus d un réel beson d outl plus désagrégé dans l évaluaton de poltque économque. En effet la nomenclature habtuelle des modèles qu retent un découpage en une dzane de branches et produts (comme le fat GEMINI-E3) ne permet pas de tenr compte des spécfctés du système productf. L hétérogénété du système productf requert en effet un mallage suffsamment fn que ne sauraent satsfare des modèles en dx branches dans lesquels, par exemple, le secteur des bens d équpement agrège des ndustres auss dfférentes que l équpement ménager, l automoble, la constructon navale ou encore l nformatque. De plus, comme le remarque ZAGAME (1987), les représentatons sectorelles grâce à leur nomenclature véhculent une nformaton très rche et cohérente à la fos au nveau macroéconomque et mésoéconomque. L étude de poltque ndustrelle ou sectorelle consttue une demande potentelle vs-à-vs d outls de représentaton sectorelle en termes d équlbre général. Comme l a très ben montré BERNARD [1997], l évaluaton d un proet ou de poltque sectorelle peut rarement se satsfare d une approche en équlbre partel dès lors que les effets de bouclages de l économe ne sont pas néglgeables pour le proet consdéré, ce qu est le plus souvent le cas. L adopton d une nomenclature désagrégée au sen d une modélsaton en termes d équlbre général faclte grandement l évaluaton de ce type de poltque. A ce our, la stuaton françase en matère de modélsaton sectorelle est caractérsée par une carence au nveau de ce type d outl, excepté le modèle DIVA du BIPE en 36 branches et produts dont la structure est très frustre et qu fat ouer un rôle lmté aux prx. GEMINI-E3 XL France représente donc l opportunté de combler cette lacune. I LA STRUCTURE DU MODELE GEMINI-E3 XL FRANCE 1 La nomenclature retenue La nomenclature du modèle, basée sur la NAP 90 de l INSEE, décrt séparément 87 branches ou produts 3. Cette nomenclature fgure dans le tableau 2. LA NAP 90 qu permet «d dentfer les grandes ndustres ans que les bens et servces qu elles produsent» (QUELENNEC (1986)), accorde une place de chox à l ndustre pusque 54 branches lées à ce secteur sont décrtes contre 23 pour le secteur tertare au sens large (servces marchands et non marchands plus le secteur des transports) ; quant au secteur de l énerge 7 branches et produts sont solés. 3 Deux regroupements ont été réalsés : les branches gaz naturel (S052) et gaz dstrbué ont été agrégées, de même les servces d assurance (S88) et organsmes fnancers (S89). 3
Tableau 2 : nomenclature du modèle GEMINI-E3 XL France S01 Produts Agrcoles S02 Sylvculture S03 Produts de la pêche S041 Houlles, lgnte et agglomérés S042 Produts de la cokéfacton S051 Pétrole brut S05207 Gaz naturel et gaz dstrbué S053 Produts pétrolers raffnés S06 Electrcté S08 Eau S09 Mnera de fer S10 Produts de la sdérurge S11 Produt de la 1 ere transformaton de l acer S12 Métaux non ferreux S13 Métaux et dem produts non ferreux S14 Mneras dvers S15 Matéraux de constructon et céramque S16 Produts de l ndustre du verre S171 Produts de la chme mnérale S172 Produts de la chme organque S18 Produts de la parachme S19 Produts pharmaceutques S20 Produts de la fondere S21 Produts du traval des métaux S22 Machnes agrcoles S23 Machnes outls S24 Equpement ndustrel S25 Matérel pour les travaux publques et la sdérurge S26 Matérels d armement S27 Machnes de bureaux et nformatque S28 Matérel électrque S291 Matérel électronque professonnel S292 Matérel électronque ménager S30 Equpement ménager S311 Automobles, cycles et motocycles S312 Matérel ferrovare S32 Produts de la constructon navale S33 Produts de la constructon aéronautque S34 Instruments et matérel de précson S35 Vandes et conserves de vandes S36 Lat et produts laters S37 Conserves S38 Pan et pâtssere S39 Produts du traval du gran S401 Hules brutes et raffnées S402 Sucre S403 Autres produts almentares S41 Bossons et alcools S42 Produts à base de tabac S43 Fls et fbres artfcels et synthétques S441 Matères textles naturelles S442 Produts de la bonnetere S443 Ouvrages en fls S451 Curs et peaux S452 Artcles en cur S46 Chaussures S47 Artcles d habllement S48 Produts mécanque du bos S49 Meubles S50 Paper, carton S51 Presse et produts de l mprmere et édton S52 Pneumatques et produts en caoutchouc S53 Produts de la transf. des matères plastques S54 Produts des ndustres dverses S55 Bâtment et géne cvl S56 Produts de la récupératon S574 Commerce S65 Réparaton et commerce de l automoble S66 Réparatons dverses S67 Hôtels, cafés et restaurant S68 Transports ferrovares S691 Transports de marchandses S692 Autres transports terrestres S70 Transport fluvaux S71 Transport martme et navgaton côtère S72 Transport aéren S734 Servces annexes et auxlare de transport S75 Servces de communcaton et poste S769 Servces aux entreprses S80 Locaton moblère S811 Locaton de logements S812 Locaton mmoblère S823 Ensegnements et recherche marchandes S84 Servces de santé marchandes S857 Autres servces marchands S889 Servces d assurances et organsmes fnancers S90 Servces non marchands 2 Vue d ensemble du modèle GEMINI-E3 XL France est un modèle d équlbre général décrvant l économe françase en 87 branches, ses prncpales caractérstques sont : une descrpton détallée des processus de producton en partculer pour le secteur de l énerge pour lequel une modélsaton spécfque est utlsée ; 4
une descrpton cohérente et détallée de la fscalté ndrecte qu condut à représenter plus de 1500 taux de taxes postfs dfférents ; l ntégraton d un module énergétque et envronnemental permettant de décrre en unté physque les consommatons énergétques dans une nomenclature en 6 produts et d évaluer l mpact de scénaros en terme d émssons de CO 2 ; l absence de dynamque, le modèle est statque et décrt des équlbres de long terme au contrare des modèles GEMINI exstants ; un envronnement nternatonal exogène ben qu un bouclage sur la balance commercale sot actuellement réalsé 4 ; le modèle est calbré à partr de l année 1990 et les élastctés sont chffrées à partr de dre d experts. 3 La fscalté Reprenant les spécfcatons du système de modèles GEMINI-E3, GEMINI-E3 XL France accorde une grande place à la fscalté 5, laquelle ntervent à tous les nveaux de la producton, de la dstrbuton et de manère ultme au nveau de la consommaton des dfférents bens et servces de l économe. Une représentaton algébrque est nécessare afn d explquer la structure retenue et de tester sa cohérence. 3.1 Notatons Indces Quanttés : bens (S01 à S90) : branches k : agents (H=ménages ; F=entreprses ; G=gouvernment ; W=reste du monde) l : branches lées au commerce (S574 et S65) Y : producton de ben X : consommaton de ben par la branche C : consommaton des ménages en produt I : nvestssement de la branche S : varaton de stocks en ben E : exportatons de ben G : consommaton du gouvernement en ben M : mportaton de ben 4 Une telle endogénésaton est en cours de réalsaton, CF la secton sur les développements en cours. 5 Cette parte s nspre de la présentaton fate pour GEMINI-E3 dans BERNARD A. ET VIELLE M. (1997). 5
Il faut noter que : ) certanes de ces quanttés ne représentent pas un ben homogène mas une agrégaton de bens dfférents (par exemple, l nvestssement est une somme de ben d équpement, donc chacun est l addton de bens et de marges commercales) ; et ) que le ben mporté n est pas totalement substtuable au ben produt natonalement et dot être consdéré comme un ben dfférent (vor plus bas l hypothèse ARMINGTON). C est pourquo nous notons en talque le terme ben. Prx p : prx de base du ben w : salare (net de toute contrbuton socale) de la branche q : prx (ncluant les drots de douanes et les subventons) du ben mporté r : taux d ntérêt Taux de taxes ndrectes r : taux de TVA sur la consommaton ntermédare du ben par la branche s : taux de TVA sur la consommaton des ménages en ben t k : taux de TVA sur l nvestssement en ben (branche, agent k) u : taux de TVA sur les varatons de stocks en ben v : taux de drots de douane (net de subventon) sur l mportaton du ben v = v 1 + v 2 avec v 1 : taux de drot de douane v 2 : (mons) taux de subventon θ : taux de taxes sur les salares 1 2 3 θ = θ + θ + θ avec θ 1 : taux de cotsatons socales effectves θ 2 : taux de cotsatons socales fctves θ 3 : taux des mpôts sur les salares et la man d œuvre τ : taux de taxe sur la producton 1 2 3 τ = τ + τ + τ avec τ 1 : taux des autres TVA τ 2 : taux des mpôts spécfques sur les produts τ 3 : taux des autres mpôts lés à la producton τ 4 : (mons) taux des subventons d explotaton 6
Coeffcents structurels λ k : part du ben dans l nvestssement de la branche par l agent k (la k demande de ben par la branche et l agent k est égale à λ I ) l m : taux de marges commercales de la branche l sur la consommaton des S574 S 65 ménages en ben, la consommaton C est égale à la demande ( 1 m m ) C en ben, S574 à la demande m C en ben S574 (commerce) au ttre de marges commercales et à la S 65 demande m C en ben S65 (commerce d automoble) au ttre de marges commercales. produt l n l e l o : taux de marges commercales sur les bens d équpement. : taux de marges commercales sur les exportatons : taux de marges commercales sur la consommaton ntermédare en 3.2 Le système de prx Partant des prx de base p, on détermne les autres prx en ncorporant les taxes ndrectes et en combnant les dfférents bens à l ade des coeffcents structurels. Demande fnale Cette opératon donne les prx suvants pour chaque composante de la demande fnale : Consommaton des ménages C S S S S [ ( 1 574 65 574 65 ) S574 S65 ]( 1 ) H p = p m m + p m + p m + s Investssement I π = 1 + + 1+ k, [( ) ] λ ( ) S 574 S 65 S 574 S 65 k n n p k n ps574 n ps65 r Varaton de stocks S Exportatons E ( 1 ) S p = p + u S574 S 65 ( 1 ) E S574 p = p e e + p e + p e S574 S 65 S65 Pour le gouvernement le prx fnal est égal au prx de base car l ne supporte n marges commercales, n taxes. Secteurs productfs Pour chaque branche produsant un ben à partr d autres bens et facteurs (traval, captal, facteurs fxes, mpôts) le système de prx auquel elle fat face, et donc à partr duquel elle détermne son offre, est alors le suvant : 7
prx de vente départ usne : p ( 1 τ ) Coût des facteurs de producton : S consommaton ntermédare en ben [((1 ) ]( 1 ) 574 S 65 S 574 S 65 o o p + o ps574 + o ps65 + r traval w ( 1+ θ ) captal π ( r + δ) facteur fxe pf mportaton de ben q 3.3 Identtés comptables Les denttés comptables sont de deux ordres, les équlbres pour les bens et l équlbre comptable de la producton pour chaque branche. Equlbres ressources-emplos Pour le ben ( l ), l équlbre est le suvant : Y = X + C + J + E + S + G avec : S574 S 65 ( 1 ) X = o o X S574 S 65 ( 1 ) C = m m C ( S 574 1 S 65) k J = n n λ I k, S574 S 65 ( 1 ) E = e e E Pour la branche commerce ( l = S574 ) son actvté est exclusvement lée à la réalsaton de marges commercales, l équlbre pour cette branche est donc le suvant : S574 S574 k S574 S564 Y = m C + n λ I + e E + o X S574 k, La branche réparaton et commerce de l automoble, la formule est quelque peu plus complquée pusque son actvté n est pas unquement lée à des opératons de commerce, le calcul de la producton fat donc ntervenr des marges commercales mas auss une producton propre lée à l actvté de réparaton. L équaton est donc la somme des deux équatons présentées c-dessus. 8
Equlbres comptables des branches Pour chaque branche, l équlbre de la rémunératon des facteurs de producton est : 574 65 S574 S 65 [ S574 S 65] ( θ ) S S ( τ ) ( ) p 1 Y = 1 o o p + o p + o p X + w 1+ L + ( ) π r + δ K + pf FF + q M + Π avec Π : proft (égale à zéro dans le cas de rendements d échelle constants et de marché concurrentel). 4 La spécfcaton des fonctons de producton L utlsaton de formes flexbles, telles les fonctons Translog ou Léonteff, est rendue dffcle par le nombre élevé d élastctés ndépendantes que l on dot consdérer et donc estmer. L hypothèse de rendements d échelle constants et de séparablté entre facteurs permet d en rédure de façon mportante le nombre. Ce qu apparaît essentel c est de prendre en compte les canaux par lesquelles agssent les prx à travers les élastctés prx drectes, et les relatons de complémentarté et/ou substuablté entre facteurs de producton. Cec est obtenu va une structure de fonctons CES emboîtées. Afn de tenr compte le plus possble des spécfctés de chacun des secteurs tros arborescences dstnctes sont retenues et une modélsaton spécfque pour le secteur électrque est utlsée. 4.1 Secteurs «standards» Pour la plupart des secteurs, l arborescence retenue est celle présentée dans la fgure 1, qu retent cnq nveaux de substtuton. Le premer nveau a trat à la substtuton entre produt mporté et ben produt en France, consdérés comme non parfatement substtuables selon l hypothèse dte d'armington, pour lequel nous retenons une élastcté de substtuton en moyenne égale à 0,8. La producton est ensute assurée par la combnason de deux nputs agrégeant chacun pluseurs nputs élémentares : les matéraux et l agrégat KLEF, (avec une élastcté de substtuton à ce nveau de 0,2). Les matéraux sont supposés complémentares entre eux, quant à l agrégat KLEF l est éclaté en tros nputs, l agrégat KL, l électrcté et l énerge fossle (avec une élastcté de substtuton égale à 0,6). Enfn l agrégat KL est décomposé entre captal et traval (avec une élastcté de substtuton égale à 0,8) et l énerge fossle éclatée en 4 nputs (élastcté de substtuton égale à 0,8). A ce stade de développement du modèle, les élastctés ont été fxées à partr d un examen de la lttérature. Dans une seconde étape, l est prévu de recourr à des études économétrques réalsées sur données sectorelles et mcro-économques afn de les détermner avec mons d arbtrare et plus de robustesse. Néanmons, l est actuellement touours possble de modfer les valeurs de ces élastctés. 9
Fgure 1 : l arborescence de la foncton de producton secteur standard Producton dstrbuée Y CES (σ = 08. ) Importaton M Producton domestque CES (σ = 02. ) KLEF Matéraux. ) CES ( σ = 0 ) CES (σ = 06 KL Electrcté X S06, Energe Fossle CES (σ = 08. ) CES (σ = 08. ) Captal K Traval L Charbon Produt de Gaz Produts X S041, la cokéfacton X S05207, raffnés X S042, X S053, Agrculture Sylvculture... Servces non X S01, X S02, Marchands σ élastcté moyenne de substtuton X S90, 4.2 Secteurs ayant un facteur fxe comme facteur de producton On trouve sous cette dénomnaton tous les secteurs qu utlsent une ressource naturelle. Dans ces secteurs les augmentatons de producton sont fortement contrantes par l augmentaton de la ressource elle même ce qu se tradut dans le modèle par une élastcté de substtuton fable entre cette ressource et les autres facteurs de producton. Cette ressource naturelle est représentée par un facteur de producton appelé facteur fxe. Une caractérstque de ce facteur est d être spécfque au secteur concerné. Ans les ressources de houlle peuvent être dffclement utlsables pour produre d autres bens que le charbon lu-même. L arborescence retenue est présentée dans la fgure 2, et consste à aouter à l arborescence des secteurs standards un nveau supplémentare. La producton domestque est ans réalsée grâce à la combnason du facteur fxe et des autres nputs agrégés compte tenu d une élastcté de substtuton égale à 0,2. 10
Les secteurs qu appartennent à ce groupe sont au nombre de 10 et sont les suvants : S01 S02 S03 S041 S051 S05207 S08 S09 S12 S14 Produts Agrcoles Sylvculture Produts de la pêche Houlles, lgnte et agglomérés Pétrole brut Gaz naturel et gaz dstrbué Eau Mnera de fer Métaux non ferreux Mneras dvers L offre de facteur fxe L offre de facteur fxe reprend les spécfcatons proposées par le modèle GREEN de l OCDE (VAN DER MENSBRUGGHE (1994) dans lequel l offre dépend du prx de ce facteur fxe et dstngue deux régmes dépendant du nveau de la demande par rapport au compte de référence (supéreur ou nféreur). Dans le premer cas on retendra une élastcté relatvement fable surtout pour les secteurs énergétques pour lesquels on suppose qu en France les perpectves de nouvelles ressources sont quasment nexstantes. Dans le second cas l élastcté est supposée plus forte tradusant le peu de contrante exstant à lmter l utlsaton du facteur fxe. L'offre est ans décrte par les équatons suvantes : FF FF S S = FF = FF pf pf pf pf σ H S s FF > FF σ B S s FF < FF où FF et pf représentent les valeurs du compte de référence et σ H respectvement l élastcté à la hausse et à la basse. et σ B sont 11
Fgure 2 : l arborescence de la foncton de producton avec facteur fxe Producton dstrbuée Y CES (σ = 08. ) Importaton M Producton domestque CES (σ = 01. ) Facteur fxe FF Autres Inputs CES (σ = 02. ) KLEF Matéraux CES (σ = 06. ) CES ( σ = 0 ) KL Electrcté X S. ) CES (σ = 08 CES ( σ = 08 06, Energe Fossle. ) Captal K Traval L Charbon Produt de Gaz Produts X S041, la cokéfacton X S05207, raffnés X S042, X S053, Agrculture Sylvculture... Servces non X S01, X S02, Marchands σ élastcté moyenne de substtuton X S90, 12
4.3 Secteurs utlsant comme nput le pétrole brut Deux secteurs appartennent à cette catégore l ndustre du raffnage (S053) et l ndustre de la chme mnérale (S171). L arborescence retenue suppose que cet nput, dont l utlsaton correspond à des usages non énergétques, est peu substtuable à d autres nputs et condut à l arborescence présentée c-dessous. Fgure 3 : l arborescence de la foncton de producton des secteurs utlsant du pétrole brut Producton dstrbuée Y CES (σ = 08. ) Importaton M Producton domestque CES (σ = 01. ) Pétrole brut X S051, Autres Inputs CES (σ = 02. ) KLEF Matéraux. ) CES ( σ = 0 ) CES (σ = 06 KL Electrcté X S. ) CES (σ = 08 CES ( σ = 08 06, Energe Fossle. ) Captal K Traval L Charbon Produt de Gaz Produts X S041, la cokéfacton X S05207, raffnés X S042, X S053, Agrculture Sylvculture... Servces non X S01, X S02, Marchands σ élastcté moyenne de substtuton X S90, 13
4.4 Secteur électrque La modélsaton adoptée pour le secteur électrque s nspre des travaux réalsés précédemment au sen du CEA, notamment pour le modèle Mcro-mélode (CHARMANT, DEVEZEAUX & ALII (1993)) et le modèle GEMINI-E3 (BERNARD ET VIELLE (1997)), elle repose prncpalement sur la descrpton d une monotone de consommaton dans laquelle sont emplées les untés électrogènes. La descrpton de la demande L électrcté n étant pas ou peu stockable et sa demande fluctuant de façon mportante, sa descrpton nécesste de précser heure par heure son évoluton. Les électrcens ont pour pratque de trer cette courbe par ordre d appel décrossant qu ls appellent monotone de charge (Cf. graphque 1). Elle permet de connaître la durée pendant laquelle une pussance égale ou supéreure à une valeur lue en ordonnée est appelée au cours de l année. GEMINI- E3 XL France modélse une monotone un peu dfférente de celle publée par EDF (1995), pusqu'à cette monotone de consommaton ntéreure est aouté le solde net des exportatons et retranchée la producton hydraulque et la producton thermque de ponte. On obtent alors une monotone de producton thermque hors ponte. Cette smplfcaton est dctée par deux mpératfs. Tout d'abord, la descrpton de la geston du parc hydraulque n est pas l obet du modèle GEMINI-E3 XL France. Elle dépend de nombreux facteurs prncpalement cononcturels (pluvométre de l année, équlbrage du réseau, dsponblté des équpements thermques...), et la soluton adoptée consste à supposer la producton hydraulque exogène et égale à des nveaux de productblté moyenne. De même, la geston des équpements de ponte thermque dépend là encore de condtons cononcturelles qu ne sont pas l obet de GEMINI-E3 XL France. L énerge produte par ces équpements représente d alleurs une très fable part de l énerge thermque, mons de 4%. Graphque 1 : monotone des pussances appelées par la consommaton et détal de la ponte (EDF 1995) 70 60 50 40 Gw 30 20 10 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Heures 14
67 66 65 64 Gw 63 62 61 60 0 30 60 90 120 150 180 Heures Concrètement, la monotone décrte dans le modèle fat ntervenr deux valeurs, la pussance de base (base) et la pussance de ponte (PKP). Le graphque 2 décrt la modélsaton ans retenue. Ces deux quanttés évoluent ensute en foncton du nveau et de la structure de la consommaton. Graphque 2 : la monotone de consommaton de GEMINI-E3 XL France PKP base 8760 La descrpton de l offre La modélsaton de l offre consdère tros types d équpement : les centrales au charbon, les centrales au gaz et les centrales nucléares pusque comme l a été dt précédemment la producton hydraulque et la producton thermque de ponte sont exogènes. Le fonctonnement du module d offre d électrcté de GEMINI-E3 XL France consste à remplr la monotone de consommaton compte tenu de la structure de coûts des tros types de centrales caractérsée par une composante fxe (coût d nvestssement prncpalement) et un coût varable (coût de combustble). En ce fasant l est possble de détermner l équpement nécessare et la producton de chacune des énerges (charbon, gaz et nucléare). Afn d explquer plus précsément le fonctonnement du module, nous allons consdérer la stuaton dans laquelle deux types d équpement peuvent être utlsés : des centrales au 15
charbon (noté c) et des centrales utlsant de l uranum (n) et donc les structures de coût sont telles que : coûts fxes cf > cf coûts varables cp > cp Graphque 3 : allocaton des centrales dans une optque de long terme n c c n COST COAL NUCLEAR HOURS PKP COAL BASE NUCLEAR 0 8760 HL NC S l on consdère une optque de long terme, les parts optmales de chacune des énerges sont détermnées par l heure de coupure (dte de long terme, HL nc ), c est à dre l heure pour laquelle l est ndfférent d utlser une centrale charbon ou une centrale nucléare, sot 6 : 6 De fat l expresson de cette équaton est plus complquée pusque ntervennent les taux de dsponblté des deux équpements, eux-mêmes foncton de l heure de coupure. 16
HL nc = cp n 1 cp c ( cf cf ) c n Une fos connu cette heure, l reste à détermner la part de chaque énerge qu se résume à un calcul d are et dont la représentaton graphque est donnée dans le graphque 3. Ben évdemment, le calcul se complexfe lorsque l on dot tenr compte des équpements exstants. La stratége optmale consste alors à détermner les nvestssements en fasant tendre l heure de coupure effectve vers celle de long terme. Graphque 4 : la prse en compte du déclassement d équpements exstants COST COAL COAL (Fuel Cost) NUCLEAR HOURS PKP PMAX C COAL BASE NUCLEAR 0 8760 HL NC HC NC L exstence d équpements contrant alors la stratége d nvestssement et peut même à aboutr à des déclassements antcpés. Dans le cas de l exemple précédent, cela revent à consdérer la possblté de déclasser les équpements charbon au proft de nouvelles centrales nucléares. A cet effet le modèle calcule l heure de coupure entre l équpement charbon 17
exstant et une centrale nucléare à construre. Nous prenons en compte pour l équpement charbon exstant unquement le coût varable et les coûts complets pour le nucléare. Le graphque 4 en présente l llustraton : la nouvelle heure de coupure ( HC nc ) détermne la part maxmum des équpements exstants (notée PMAX c ). En pratque le déclassement de centrales électrogènes reste exceptonnel et la prse en compte du parc exstant n a pour prncpal effet que de lmter son adaptaton à la stuaton optmale sute à des varatons des coûts relatfs des dfférentes flères de producton. 5 La demande fnale 5.1 Détermnaton de l nvestssement GEMINI-E3 XL France est un modèle statque, contrarement à la famlle des modèles GEMINI-E3. Il vse à décrre une stuaton de régme permanent, attente une fos que l austement des équpements dans les dfférentes branches est réalsé. Dans chaque branche, la captal et l nvestssement sont lés par la relaton suvante : I ( δ ) = + a K où δ est le taux de déclassement du captal et a son taux de crossance. 5.2 Le comportement des ménages L offre de traval de même que l épargne des ménages sont supposés exogènes, et la foncton d utlté est une foncton STONE-GEARY, les consommatons en ben sont dès lors calculées par la formule suvante : C β = C + H R p H p C où R représente la parte du revenu consacré à la consommaton et C la consommaton ncompressble. 5.3 Le commerce extéreur L envronnement nternatonal est exogène, les prx nternatonaux de même que la demande étrangère sont donc exogènes. Les mportatons sont détermnées à partr de la foncton de producton (Cf. nfra) ; quant aux exportatons, elles dépendent d une équaton fasant ntervenr une élastcté prx (fxé à 0,8) et une élastcté demande untare. 18
E = Y WORLD p WORLD où ex est le taux de change, Y WORLD la demande mondale et p WORLD le prx mondal du ben. p E ex 6 Les consommatons énergétques et les émssons de CO 2 Elles sont calculées à partr des consommatons ntermédares pour ce qu concerne les entreprses et à partr des consommatons des ménages pour ces derners. Pour les entreprses, un traval mportant a été réalsé afn de détermner pour chaque branche et pour chaque combustble le nveau de la consommaton en tep. Pour ce fare, nous nous sommes appuyés sur les blans de l énerge franças et sur les publcatons du SESSI concernant ce domane. On détermne alors la consommaton énergétque en tep de chaque branche par l équaton suvante : E X = φ X de même pour les ménages : = S041 à S06 C E = C φ C = S041 à S06 à partr de ces nformatons, l est facle de calculer les émssons de CO 2 par branche et/ou par énerge en utlsant les coeffcents d émsson par tep suvant : Tableau 3 : tonne de carbone éms sous forme de gaz carbonque par tep Gaz 0.653 Pétrole 0.830 Charbon 1.123 Il est essentel de passer par un tel détour pour calculer les émssons de CO 2, en effet les volumes de comptablté natonale tels qu ls apparassent dans les matrces nput-output sont de très mauvas ndcateurs des quanttés de tep consommées. La rason prncpale est que les prx facturés pour les lvrasons d énerge varent de façon mportante entre secteurs et entre entreprses et dépendent des quanttés consommées. 7 Le bouclage du modèle 7.1 Marché du traval Le problème est, dans le cadre d un équlbre général, la détermnaton d un système de prx - à un facteur multplcatf près - et des demandes et offres assocées, de telle manère que tous les marchés soent équlbrés. Dans le cas du modèle GEMINI E3 XL France le taux salare à 19
été retenu comme numérare, et l équlbre sur le marché du traval est réalsé par le taux d ntérêt. La demande de traval de la part des ménages est en outre exogène. 7.2 Commerce extéreur Même s l envronnement extéreur est exogène le modèle fonctonne à taux de change endogène. L équlbre de la balance commercale est donc réalsé par le taux de change en supposant que l économe françase a peu d'nfluence sur le reste du monde quant à la détermnaton de la demande et des prx nternatonaux. Il est cependant prévu dans une prochane verson du modèle d endogénéser ces deux varables. 7.3 Facteurs fxes Pour chaque facteur fxe, nous détermnons la rente qu permet d égalser l offre et la demande précédemment décrtes. 20