grandes tendances GLOBALES - Centre National de Recherches

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METEO-FRANCE - AUAT CERFACS -ENM-CIRED GEODE - GRECAU IMT - ONERA
DESCRIPTION
DES SCENARIOS
« GRANDES TENDANCES GLOBALES »
DANS LE CADRE DES PROJETS
ACCLIMAT & MUSCADE
Atelier « scénarios » du 28 juin 2010
Date : 16/10/2010
Rédaction : Vincent Viguié
Le projet MUSCADE a bénéficié d’une aide de l’Agence National de la Recherche portant
la référence ANR-09-VILL-0003
Le projet ACCLIMAT a bénéficié d’une aide de la
Fondation de Coopération Scientifique STAE Toulouse
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INTRODUCTION
Il s’agit de scénarios décrivant l’évolution des prix de l’énergie dans le monde au cours du 21ème
siècle, calculés à l’aide du modèle Imaclim du CIRED (cf annexe, pour une présentation du modèle).
De nombreuses possibilités de scénarios existent, et nous avons cherché à établir des scénarios les plus
contrastés possibles vis-à-vis de la description des transports. Deux des facteurs les plus notables
pouvant affecter les transports au cours du prochain siècle sont d’une part les possibles politiques
climatiques de stabilisation des émissions, et d’autre part les possibles impacts de l’épuisement des
ressources fossiles. Nous avons ainsi établi 4 scénarios, que nous avons classés suivant ces deux
critères : impact du peak oil (fort ou faible), et existence ou non d’une politique climatique de
stabilisation des émissions.
Un impact fort ou faible du peak oil n’est pas un paramètre en soi, il s’agit plutôt de la conjonction de
plusieurs phénomènes : année plus ou moins tardive à laquelle se produit ce choc, facilité avec
laquelle il est possible de passer d’une économie intensive en carbone à une économie qui utilise peu
de ressources fossiles, taille de la population mondiale, qui entraîne une demande totale en énergie
plus ou moins élevée, influence des pays producteurs de pétrole sur les prix etc. Ces paramètres
influent dans un sens ou dans l’autre sur la vulnérabilité de l’économie mondiale au peak oil, et nous
les avons tous regroupés en deux alternatives : l’une correspondant à un ensemble de paramètres
rendant le monde vulnérable, et l’autre à un monde robuste. Voici une description détaillée des
différents scénarios, et des évolutions calculées par le modèle Imaclim.
Fort
2
4
1
3
Non
Oui
Impact du
peak oil
Faible
Existence d’une
politique climatique
Figure 1 : Répartition des scenarios : par exemple, le scénario n°1 correspond à un monde où le peak
oil a un impact faible et à une absence de politique climatique
Scenario 1 : impact faible du peak oil, mais absence de
politique climatique volontariste
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Tout d’abord, nous supposons que la population mondiale croît continument, pour atteindre plus de 11
milliards d’habitants en 2100. Cette forte croissance provoque une demande totale d’énergie au niveau
mondial très importante, hypothèse favorable à la demande et donc au financement de recherche et
développement sur les énergies. Nous supposons également que le développement mondial et la
demande en services énergétiques sont au final d’une part assez sobres en énergie, et que d’autre part
cette énergie s’avère pouvoir être décarbonisée assez facilement. Pour aller dans le même sens, nous
supposons que le montant des réserves ultimes de pétrole sont basses (3,1Tbaril), et qu’il y a des
tensions sur les pétroles non conventionnels, qui peinent donc à se développer rapidement, ainsi que
sur les autre ressources fossiles (gaz et charbon).
Au niveau géopolitique, le Moyen Orient choisit de maximiser ses gains à court terme : tant que les
économies sont captives des carburants liquides, il maintient des prix élevés du pétrole sur le court
terme (80$ le baril). Ainsi il engrange des bénéfices en profitant de l’inertie des structures de
production des pays importateurs, mais incite les autres pays à baisser leur dépendance au pétrole.
En conséquence, le « peak oil » suite auquel la production de pétrole baisse assez rapidement, a lieu
avant 2020, et le prix du baril croît très fortement après 2060. Ce prix qui était élevé dès les années
2000, à cause de la stratégie du Moyen-Orient a conduit cependant à une forte décarbonisation de
l’économie, ce qui fait que le peak oil a un impact plutôt faible sur l’économie. Le prix des transports
reste donc à peu près constant au cours du temps, les nouvelles technologies prenant le relais des
technologies intensives en énergie d’origine fossile.
Scenario 2 : choc pétrolier tardif entraînant des tensions
énergétiques généralisées, climat hostile à
l’investissement, mais absence de politique climatique
volontariste
Le Moyen Orient reproduit la politique des années 1982-1986 où il avait provoqué une baisse des prix
dans l’espoir de maximiser ses gains à long terme, ceci pour s’assurer que les économies de l’OCDE
resteront durablement dépendantes à la consommation de pétrole et pour retarder la pénétration des
substituts possibles sur le marché. Le Moyen-Orient est capable de mener cette politique car il
dispose de réserves de pétrole importantes : le montant des réserves ultimes mondiales est ici de
3,6Tbaril, et les investissements dans les capacités de productions sont soutenus au moment du « peak
oil », de sorte qu’on a un « plateau » de production pétrolière pendant une petite dizaine d’années
avant que la production ne décroisse. De plus, le déploiement des pétroles non conventionnels est
facilité, de sorte qu’une partie de la déplétion du pétrole conventionnel est compensée par une rapide
mise en production des non conventionnels. Les autres ressources fossiles sont également disponibles
à prix relativement bas par rapport au scénario 1.
On suppose également que la population mondiale croît jusqu'aux environs de 2050, puis décroit,
pour atteindre moins de 6 milliards d’habitants en 2100. Le développement mondial et la demande en
services énergétiques restent enfin très gourmands en énergie, énergie qui ne peut être décarbonisée
que péniblement.
Par conséquent, la conjonction d’un prix du pétrole bas pendant longtemps et d’une décarbonisation
difficile conduit l’économie à rester très intensive en carbone jusqu’en 2040. La déplétion des
ressources pétrolières est donc vécue comme un choc brutal qui provoque une montée brusque des
prix pétroliers et du prix des transports en 2040, les prix ne revenant à des niveaux plus habituels
qu’après la diffusion lente des technologies moins intensives en carbone.
Scenario 3 : impact faible du peak oil, et politique
climatique volontariste
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Ce scénario est identique au scénario 1, sauf que les pays du monde entier adoptent une politique
volontariste – non flexible – de réduction des émissions de CO2. On suppose que la coalition se met
en place en 2011, avec pour but d’arriver à une concentration atmosphérique en CO2 de 450ppm en
2050. Pour cela une taxe mondiale est calculée tous les ans, de façon à faire coïncider les émissions
avec une trajectoire qui atteint un maximum avant 2020 puis décroît et passe par un niveau de -20% en
2050 par rapport à 2001, puis -60% en 2100 par rapport à 2020.
A cause des tensions sur les ressources fossiles déjà présentes dans ce scénario, la réduction des
émissions de CO2 jusqu’en 2050 ne coûte pas très cher : la perte maximale de PIB mondiale par
rapport à la baseline (scénario 1) est de 0.7% en 2022 puis elle diminue jusqu’à devenir positive entre
2036 et 2041 : le PIB mondial est plus élevé dans le scénario avec politiques climatiques que dans la
baseline, car la présence de la taxe carbone dès 2011 a permis d’augmenter les prix des fossiles et
donc de diriger les investissements vers plus de décarbonisation. L’économie est donc légèrement
moins intensive en carbone et souffre moins de la déplétion des ressources pétrolières.
En revanche, la saturation des technologies bas carbone (à savoir nucléaire, énergies renouvelables et
véhicules électriques) associée à l’augmentation de la population rend très coûteuse la poursuite des
politiques climatiques : les pertes de PIB recommencent à augmenter dès 2057, pour atteindre 8% du
PIB en 2100. Lorsqu’on instaure des politiques climatiques dans ce scénario, la taxe est obligée
d’atteindre des niveaux gigantesques (5000$/t en 2100) pour dissuader l’économie d’utiliser des
ressources fossiles. De tels niveaux de taxe, dans un monde de 11 milliards d’habitants expliquent les
pertes de PIB mondial
Scenario 4 : choc pétrolier tardif entraînant des tensions
énergétiques généralisées, climat hostile à
l’investissement mais politique climatique volontariste
Ce scénario est identique au scénario 2, sauf que les pays du monde entier adoptent une politique
volontariste – non flexible – de réduction des émissions de CO2. Comme dans le scénario 3, on
suppose que la coalition se met en place en 2011, avec pour but d’arriver à une concentration
atmosphérique en CO2 de 450ppm en 2050, par l’imposition d’une taxe carbone calculée tous les ans.
Jusqu’en 2040, les pertes de PIB provoquées par les politiques climatiques (différence entre le PIB
dans ce scénario et le PIB dans le scénario 2) sont supérieures aux pertes provoquées par les politiques
climatiques dans le scénario 3 (différence entre le PIB dans le scénario 3 et le PIB dans le scénario 1).
En effet, à cause de la forte disponibilité des ressources fossiles et de la faible disponibilité des
technologies non carbonées, la politique environnementale modifie profondément l’économie. Les
pertes de PIB restent ainsi positives sur toute cette période et atteignent un maximum de 2,6% en
2022.
Après 2020, en revanche, ces pertes diminuent fortement, devenant inférieures aux pertes provoquées
par les politiques climatiques dans le scénario 3. La perte de PIB devient même positive (c’est-à-dire
que l’on observe un gain de PIB) pendant 20 ans entre 2040 et 2060. Ceci est dû au fait que les
politiques climatiques ont favorisé la diffusion de technologies utilisant peu de ressources fossiles, et
que l’économie ressent donc moins fortement le choc dû au peak oil. Les politiques environnementales
du scénario 3 avaient eu le même effet, mais de manière beaucoup moins marquée, car le choc
pétrolier y était moins violent. Après 2080, de manière similaire au scénario 3, les pertes
recommencent et retrouvent un niveau proche de 2,5% du PIB en 2100.
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Annexe 1 : Technologies automobiles
Le modèle Imaclim décompose la flotte de voitures en cinq types de véhicules, définis chacun par une
consommation de carburant ou d’électricité. Pour l’Europe, voici la décomposition utilisée :
Véhicules hybrides et normaux
STD_STD
9.58
sTD_EFF
HYB_STD
7.20
4.79
en l/100km
HYB_EFF
2.53
Véhicules
électriques
ELEC
17.91
kwh/100km
Voici la décomposition calculée pour chacun des quatre scénarios grande tendances (tous les chiffres
sont en nombre de véhicules) :
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Annexe 2 : architecture d’Imaclim-R Monde1
La prospective de long terme et l’évaluation des politiques de développement durable exigent des
modèles capables d’intégrer le savoir des économistes, des ingénieurs, des climatologues, des
biologistes et d’autres acteurs (politiques, industriels, associations…). Pour répondre à ce défi
scientifique à l’interface des questions de développement et d’environnement, en particulier pour
l’évaluation des politiques climatiques et énergétiques, le CIRED développe l’architecture de
modélisation « IMACLIM ». Celle-ci repose sur une modélisation « hybride » qui intègre une
approche macro-économique et des visions « d’ingénieur » au niveau sectoriel.
Face aux limites des modèles d’équilibre intertemporels, qui décrivent une trajectoire économique
stabilisée, avec une allocation optimale des investissements, l’ambition du modèle Imaclim est en effet
de représenter à la fois le moteur de la croissance à long terme et les frictions pouvant survenir à court
terme (anticipations imparfaites, utilisation incomplète des facteurs de production, inerties à différents
niveaux – équipements, techniques, préférences, flux commerciaux ou flux de capitaux) au travers
d’une architecture récursive. La croissance économique est ainsi décrite comme une succession
d’équilibres statiques : chaque équilibre statique est un cliché de l’économie à une date ou sur période
donnée ; la dynamique de l’économie est représentée à travers l’évolution des variables sur une
succession d’équilibres. Plus précisément, l’architecture du modèle est conçue sur deux principes :
 chaque équilibre statique représente un bilan économique annuel (production, consommation,
échanges internationaux) à travers un équilibre walrasien de l’économie internationale ;
 entre deux équilibres statiques successifs, des modules dynamiques représentent l’évolution
des techniques et des stocks de facteurs de production (capital, travail, ressources naturelles),
alimentant ainsi une croissance progressive entre chaque équilibre statique.

Figure 2 : Schéma descriptif d’Imaclim-R
Chaque équilibre statique ne décrit pas l’optimum collectif de production compte tenu des techniques
disponibles. Au contraire, l’équilibre est contraint à une situation sous-optimale par :
1
Pour plus d’informations : http://www.imaclim.centre-cired.fr
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l’inertie des équipements et l’allocation imparfaite des investissements entre secteurs,
entraînant par exemple des surcapacités de production dans certains secteurs et des sous
capacité dans d’autres et créant ainsi des tensions sur les prix et les quantités
l’absence de plein emploi en raison des les rigidités du marché du travail
l’absence d’une profitabilité marginale de l’investissement égale à travers le monde
les distorsions crées par les taxes préexistantes peuvent créer des distorsions
la prise en compte dans les équations des routines de comportement
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