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Christian de Perthuis décembre 2005
Economie du changement climatique (Dauphine & HEC)
Exercice sur l’internalisation des coûts sociaux des émissions
1. Représentation de l’économie :
L’économie est composée de deux entreprises A et B qui sont supposées fonctionner dans le
cadre d’un marché concurrentiel où le prix d’équilibre s’impose à elles.
Dans la situation initiale (avant intervention de l’Etat), chacune des deux entreprises émet 20
millions de tonnes de CO2 par an.
Les coûts marginaux de dépollution s’accroissent de façon linéaire en fonction de l’effort de
dépollution :
- Entreprise A : pour chaque million de tonnes supplémentaires d’émissions évitées, le
coût marginal est augmenté de deux euros ;
- Entreprise B : pour chaque million de tonnes supplémentaires d’émissions évitées, le
coût marginal est augmenté de huit euros.
On néglige les coûts de transaction et de mise en place des outils de politique publique.
 Question 1 :
A partir des informations précédentes :
- écrivez pour chaque entreprise l’équation rattachant son coût marginal de dépollution au
volume de ses émissions, puis tracez ces deux courbes sur un graphique ;
- pour chaque entreprise calculez le coût de total d’un objectif de division par deux des
émissions puis d’un objectif d’émission zéro ;
- à quelle condition les industriels seront-ils prêts à réduire leur pollution ?
2. Intervention de l’Etat :
Sous la pression de l’opinion publique, l’Etat décide de diviser par deux les émissions totales
de l’économie. Il peut suivre trois types de politique.
 Question 2.1 : intervention réglementaire
L’Etat décide d’imposer une norme contraignante ramenant de 20 à 10 millions de tonnes les
émissions de chaque entreprise.
- calculez le coût par industriel puis le coût global pour l’économie ;
- à quelles conditions cette mesure est-elle efficace sous l’angle écologique ?
- cette mesure est-elle efficace au plan économique ? (Aidez-vous du graphique tracé en 1.)

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 Question 2.2 : institution d’une taxe
L’Etat cherche à intervenir par l’institution d’une taxe proportionnelle aux émissions de CO2.
- quel sera l’effet d’une taxe supérieure à 160 €/T ? D’une taxe comprise entre 40 et 160 €/T ?
D’une taxe inférieure à 40 €/T ? (Une bonne lecture du graphique vous permet de répondre à
la question)
- calculez le montant de la taxe nécessaire pour diviser par deux les émissions de CO2 dans
l’économie. Visualisez le résultat obtenu sur le graphique ;
- Comparez le coût de dépollution à celui résultant de la mise en œuvre d’une réglementation.
Dressez le nouveau tableau des coûts pour les entreprises et pour la société. Introduisez et
discutez la notion de « double dividende » à propos de la taxe CO2.
- dans la pratique, les pouvoirs publics disposent-ils de l’information permettant de calculer a
priori le niveau optimal de la taxe ?
 Question 2.3 : institution d’un marché de permis
Face aux difficultés de mise en place d’une taxe, les pouvoirs publics décident de plafonner le
niveau des émissions de chaque entreprise à 10 millions de tonnes et d’autoriser les échanges
de permis entre les deux entreprises :
- calculez le prix d’équilibre et les échanges intervenant sur le marché des permis ;
- visualisez sur le graphique le marché des permis en montrant l’offre et la demande ;
- analysez les bénéfices retirés par chacune des deux entreprises du système ;
- Comparez le résultat obtenu à celui de la taxe calculée en 2.2.
 Question subsidiaire : synthèse
Avantages et inconvénients des trois modalités de l’intervention publique passées en revue.

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Corrigé de l’exercice
 Questions 1 :
- Le coût marginal est corrélé de façon linéaire aux émissions évitées (QAE et QBE). On obtient
les deux équations en remplaçant QAE et QBE par leur valeur en fonction de QA et QB :
CA = 2QAE = 2(20-QA) = -2QA + 40
CB = 8QBE = 8(20-QB) = -8QB + 160
Au point de pollution initial, QA = QB = 20 Mons de tonnes. A ce point, CA = CB = 0 puisqu’il
n’y a aucune émission évitée. En effet, tant que le coût marginal de réduction des émissions
est positif, les industriels on intérêt à accroître leurs émissions.
Courbes de coûts marginaux des deux entreprises
Coûts marginaux (€/T)
160
80
40
20
Emissions
0
Q1=10 Q0=20 Mons de T.
B1
A1
(I)
(II)
(IV)
(III)
- Le coût d’une réduction de moitié des émissions est figuré par l’aire colorée (I) pour A et
par la somme des deux aires (I) et (II) pour B. Le coût d’élimination totale des émissions
correspond à la somme des aires (I) et (III) pour A et (I), (II), (III) et (IV) pour B :
Tableau 1 : Coût de réduction des émissions
Division par 2
Emission Zéro
Mons € Mons €
Entreprise A 100 400
Entreprise B 400 1 600
TOTAL 500 2 000
- Les industriels ne réduiront leurs émissions que s’il y a une incitation externe qui va
« internaliser » le coût des émissions pour la collectivité.

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 Question 2 :
2.1 : l’intervention réglementaire
- Les coûts pour les industriels et l’économie sont ceux de la colonne 1 du tableau précédent.
On constate que l’opération est quatre fois plus coûteuse pour B que pour A.
- La méthode de la réglementation est efficace si les industriels peuvent s’adapter aux
nouvelles normes à des coûts raisonnables. Notamment, il est souhaitable que les
réglementations environnementales soient mises en place avec un calendrier connu à l’avance
et un niveau de contrainte croissant dans le temps. Sinon, soit la réglementation ne sera pas
appliquée, soit elle conduira à l’élimination des firmes de la branche.
- Economiquement, l’uniformité de la norme ne tient pas compte de la diversité des courbes
de coûts d’abattement. Tenir compte de cette diversité permettrait d’obtenir plus de
diminution d’émission pour un même coût de dépollution.
2.2 : Une taxe sur le CO2
- Si la taxe est supérieure à 160 €/T, les deux firmes ramèneront leurs émissions à zéro : tant
que le coût marginal de réduction des émissions est inférieur à la taxe, le calcul économique
conduit en effet l’entreprise à dépolluer.
Entre 40 et 160 €/T, l’entreprise A a totalement éliminé ses émissions ; l’entreprise B
dépollue jusqu’à ce que son coût marginal atteigne le montant le taxe.
En dessous de 40 €/T, les deux entreprises réduisent partiellement leurs émissions puis
choisissent de régler la taxe dès que leur coût marginal d’abattement devient supérieur à la
taxe.
- On résout le système suivant de quatre équations à quatre inconnues :
 QA + QB = 20 (objectif de division par deux des émissions).
 CA = CB (à l’optimum, les deux firmes égalisent leur coût marginal à la taxe)
 CA = -2QA + 40
 CB = -8QB + 160
Le niveau de la taxe obtenu est de 32 €/T.
Pour ce niveau de taxe, l’entreprise A réduit ses émissions jusqu’au point A, pour un coût
figuré par l’aire A1. Elle règle la taxe de 32 € sur les 4 premiers MT émis (aire A2).
L’entreprise B réduit ses émissions jusqu’au point B, pour un coût figuré par l’aire B1 puis
règle la taxe pour un montant figuré par l’aire B2.
Coûts marginaux (€/T) Coûts marginaux (€/T)
160 160
0
Q1A = 4 Q1=10 Q1B = 16 Q0=20 0 Q1A = 4 Q1=10 Q1B = 16 Q0=20
TAXE C02 = 32 €/T
A1
A2
B1
B2
32
A
B
Entreprise A
Entreprise B

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Les différents coûts peuvent désormais être récapitulés dans le tableau suivant :
Tableau 2 : Coût de réduction des émissions pour la taxe de 32 €/T
Coût de dépollution Paiment de la taxe carbone Coût total
Mons T. Mons € Mons T. Mons € Mons €
Entreprise A 16 256 4128 384
Entreprise B 4 64 16 512 576
TOTAL 20 320 20 640 960
Par rapport à l’institution d’une réglementation, le coût global de dépollution a été ramené de
500 Mons d’€ à 320 Mons d’€. L’entreprise A qui a des coûts marginaux de réduction quatre
fois plus faible réduit en effet quatre fois plus d’émissions que B. Elle supporte désormais un
coût de 256 Mons € contre seulement 100 Mons € pour la mise aux normes réglementaire.
La taxation conduit les entreprises à régler une taxe proportionnelle qui atteint 640 Mons d’€
sur les émissions qui n’ont pas été réduites. Ce coût supplémentaire n’est pas un coût pour la
société car il permet d’abonder les recettes fiscales, en venant se substituer à d’autres impôts
qui peuvent peser sur le travail ou le capital. Ce volet est interprété par certains auteurs
comme un « double dividende » : la taxe sur le CO2 permet à la fois de réduire les émissions
et de rendre la fiscalité plus efficiente.
Les pouvoirs publics tentent parfois de réduire le coût du versement de la taxe par les
industriels pour préserver leur compétitivité. Pour ce faire, ils peuvent soit modifier l’assiette
de la taxe en fonction du volume d’émission (les premières émissions sont gratuites puis leur
coût augmente), soit affecter le produit des taxes aux industriels qui ont fait des efforts de
dépollution. Le premier mécanisme est très complexe à mettre en place. Le second est par
exemple appliqué en France pour la gestion de l’eau via les redevances sur les rejets de
polluants qui sont affectées aux agences de bassin.
- Dans la réalité, les pouvoirs publics ne connaissent guère les courbes de coût marginal de
dépollution des entreprises. L’Etat peut donc très difficilement instituer une taxe
environnementale « optimale ». D’où l’intérêt des marchés de permis d’émission.
2.3 Mise en place d’un marché de permis d’émission
- Détermination du prix et des quantités à l’équilibre : pour ramener ses émissions au
niveau du quota de 10 MT, l’entreprise A atteint un coût marginal de dépollution de 20 €/T
alors que B est déjà 80 €/T. L’entreprise A aura intérêt à continuer de dépolluer au-delà de
son quota pour vendre à B, tant que le prix du permis sera supérieur à son coût marginal.
L’entreprise B aura intérêt à acheter des permis avant d’atteindre son quota, tant que le prix
du permis sera inférieur à son coût marginal. Au point d’équilibre du marché, les coûts
marginaux s’égalisent et le prix est égal au montant de la taxe optimale calculée en 2.2. Six
millions de T de CO2 sont vendues par l’entreprise A à l’entreprise B pour un montant global
de 192 Mons €. (Voir graphique ci-après).