Déclinaison d’approches optimales pour le pricing du Carbone

Responsable du projet pour le CMA : Nadia MAÏZI

Depuis janvier 2009, Nadia MAÏZI a entamé, en collaboration avec l’équipe TOSCA de l’INRIA, un travail de recherche financé par l’ADEME, afin d’évaluer comment les outils de la finance carbone (en particulier taxe et marché) pourraient contribuer à la fois à réduire en volume les émissions de CO₂et favoriser le déploiement d’énergies renouvelables.

Un démonstrateur de pricing de permis d’émission de CO₂ intitulé CarbonQuant a été développé en 2012.
Vous le retrouverez sur le site http://carbonvalue.gforge.inria.fr

Cette étude se décline en deux volets temporels :

• Valeur carbone court terme

Le marché européen de permis d'émission de CO₂ (EU ETS), qui existe depuis 2005, a été conçu comme un moyen d'encadrement et d'accompagnement de la réduction des émissions de CO₂ voulue par l'Union européenne dans certains secteurs de l'industrie (notamment la production d'énergie, les industries minérales, de la métallurgie et du papier).
Il est légitime de s'interroger sur l'efficacité d'un tel dispositif quant aux réductions effectives d'émissions de CO₂.
Ce travail a pour but d'apporter des éléments de réponse à cette interrogation. Le développement du modèle et son analyse quantitative doit fournir un outil d'analyse a priori du comportement en termes d'émissions d'un agent (un industriel) participant à l'EU ETS. L'étude de la sensibilité de l'agent aux paramètres du marché serait alors un outil pour choisir ces paramètres de façon cohérente avec les objectifs de réduction des émissions de CO₂ fixés par le régulateur.
La modélisation adoptée met l'accent sur le secteur de la production d'électricité. En particulier, il s'agit d'analyser l'impact des énergies renouvelables dans le mix énergétique d'un producteur d'électricité qui doit couvrir annuellement ses émissions de GES ou payer une pénalité.
La méthodologie proposée repose sur le concept de prix d’indifférence, particulièrement adapté au contexte du marché EU ETS. La modélisation des stratégies de production d’électricité et d’émissions sur le marché de quotas se formalise en un problème de contrôle stochastique optimal. Les équations d’Hamilton-Jacobi-Bellman associées ont été résolues numériquement pour différents prix du marché spot de l’électricité.
En parallèle a été développée une approche basée sur le concept de l’équilibre de Nash pour coupler le marché spot de l’électricité et le marché de carbone, en optimisant la production électrique de chaque joueur.

• Valeur carbone moyen et long terme

La question de la valeur du carbone est centrale lorsque la discussion se focalise sur les agendas politiques et que pays et/ou régions se préoccupent des changements climatiques. A donc été explorée et quantifiée pour la France, l'évolution dynamique de la valeur carbone, sur plusieurs décades. Cette évolution est évaluée à l'aide d'une optimisation inter temporelle, la période de base étant de 5 ans, et permet d'accéder à différentes valeurs liant les activités et capacités des technologies produisant de l'énergie, à l’émission associée et ainsi d'inférer sur une valeur carbone restituant les impacts de ces choix.
Les résultats se situent dans la fourchette supérieure des valeurs données par d'autres approches, à d'autres échelles, mais recouvrant la même zone d'étude. Il est démontré également que la valeur carbone française établie par le rapport Quinet correspond à une combinaison d'hypothèses optimistes : l’estimation centrale est 4 fois supérieure à la valeur Quinet de 2050 et 14 fois supérieure en 2020, ce qui reflète les inerties de court terme, coûteuses. Il est également déterminé que cette valeur est très sensible aux objectifs intermédiaires et à la façon dont elle varie au cours du temps.

Ces travaux ont fait l’objet d’une publication.