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Christian de Perthuis
Economie du changement climatique (Dauphine & HEC)
décembre 2005
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
B1
(IV)
40
(II)
A1
20
(III)
(I)
0
Q1=10
Emissions
Q0=20
Mons de T.
- 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
Mons €
Entreprise A
100
Entreprise B
400
TOTAL
500
Emission Zéro
Mons €
400
1 600
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)
Entreprise A
160
A
Entreprise B
160
TAXE C02 = 32 €/T
B
32
A2
0
B2
A1
Q1A = 4
Q1=10
Q1B = 16
Q0=20
0
Q1A = 4
B1
Q1=10
Q1B = 16
Q0=20
4
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
4
128
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).
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Coûts marginaux (€/T)
Fonctionnement du marché
des permis d'émission
160
Quotas alloués
80
Quotas vendus par A
40
Quotas achetés par B
B1
A1
Prix des permis
32
20
Emissions
0
Q1A=4
Q1B=16
Q1=10
Q0=20
Mons de tonnes
- Intérêt pour l’entreprise acheteuse de quotas. En l’absence d’un système d’échange de
permis, le coût du contingentement des émissions pour B serait la somme des trois aires (I)
(II) et (III). Avec le marché, ce coût est ramené à (I) (coût de dépollution) plus le coût d’achat
des quotas (II). L’économie est donc figurée par l’aire (III). L’aire (IV) figure le coût
d’acquisition des quotas dans le cas d’une allocation payante des quotas. Cette aire, qui
correspond au paiement de la taxe dans le cas de l’utilisation de la fiscalité pour internaliser
les coûts environnementaux, peut s’interpréter comme un « coût d’opportunité » dans le cas
d’une allocation gratuite : en ne vendant pas les quotas, les industriels renoncent
effectivement à une recette. Dans la réalité, un tel coût d’opportunité n’influence cependant
pas les entrepreneurs d’une façon aussi directe qu’une taxe qu’ils doivent décaisser.
Coûts marginaux (€/T)
L'entreprise acheteuse
de quotas
160
BQ
80
(III)
BQ 1
32
(IV)
B1
(I)
(II)
Emissions
0
Q1=10
Q1B=16
Q0=20
Mons de tonnes
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- Intérêt pour l’entreprise acheteuse de quotas. En l’absence de mécanisme de marché,
l’entreprise A réduit ses émissions jusqu’au point Q1 = 10 et supporte un coût de réduction de
ses émissions figuré par l’aire (I). Avec le marché des permis d’émission, l’entreprise
continue de dépolluer jusqu’au point Q1A et vend des quotas pour une valeur représentée par
la somme des aires (II) et (III). Le gain net pour A est figuré par l’aire (III) qui représente le
profit que l’entreprise effectue grâce à la vente des quotas qui n’ont pas été utilisés pour
financer les réductions supplémentaires d’émissions. Ce montant, de 36 Mons € permet à A
de réduire ses coûts de dépollution par rapport au scénario d’institution d’une norme
réglementaire. L’aire (IV) s’interprète de la même façon que pour l’entreprise vendeuse de
quotas.
Coûts marginaux (€/T)
L'entreprise vendeuse
de quotas de CO2
40
A1
AQ
32
(III)
20
(II)
(IV)
0
Q1A=4
(I)
Q1=10
Emissions
Q0=20
Mons de tonnes
Le tableau ci-après montre l’équivalence entre une taxe optimale et un mécanisme de marché
pour réduire les coûts directs de la dépollution et leur avantage commun par rapport à une
norme. Le coût financier pour les firmes n’est en revanche pas le même dans le cas où les
entreprises reçoivent gratuitement leurs permis et où on néglige les coûts d’opportunité. C’est
la raison pour laquelle les entreprises préfèrent généralement des mécanismes de permis
négociables à des systèmes de taxe.
Tableau 3 : Coût de réduction des émission avec échanges de permis
Entreprise A
Entreprise B
TOTAL
Coût de dépollution
Mons T.
Mons €
16
256
4
64
20
320
Echanges de permis
Mons T.
Mons €
-6
-192
6
192
0
0
Coût total(*)
Mons €
64
256
320
(*) Allocation initiale gratuite ; non prise en compte des coûts d'opportunité.
Remarque : si on ajoute le coût d’opportunité de la conservation des quotas par les entreprises
dans le coût total (ou si on retient l’hypothèse d’une attribution payante des quotas) le coût
total de la réduction avec échanges de permis rejoint celui de la réduction par institution d’une
taxe proportionnelle sur le CO2.
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 Question de synthèse : comparaison des trois systèmes.
L’exercice met en relief quelques points importants concernant les trois outils de mesure de
politique publique :
- en ce qui concerne les normes réglementaires, l’exercice montre l’intérêt de la norme
pour l’entreprise ayant les meilleurs coûts marginaux de réduction. Ce point est
important sous l’angle du lien entre environnement et compétitivité, surtout si on
intègre la dimension internationale : des normes environnementales strictes peuvent
assurer dans certains cas des protections aux industries les plus performantes et
bloquer l’entrée à de nouveaux compétiteurs. C’est l’une des raisons de l’hostilité des
pays du Sud à l’établissement de telles normes dans les négociations internationales
sur le commerce à l’OMC.
- L’intérêt de la taxe environnementale dépend en grande partie de son insertion dans
le système fiscal global. Pour aller chercher le « double dividende », il faut notamment
que le produit de la taxe environnementale vienne bien se substituer et non s’ajouter à
d’autres impôts. Si la taxe est proportionnelle aux émissions, ce système apparaît
comme le plus coûteux financièrement pour les entreprises.
- L’impact du système de permis négociable dépend des modes d’attribution des
quotas et de leur restitution en cas d’arrêt de l’activité :
o Si les quotas sont alloués de façon payante, on est proche d’une logique d’une
taxe, le marché servant à révéler les coûts et le prix optimum de la taxe. Dans
la pratique, il est difficile et peu équitable de faire payer les quotas au moment
de l’installation initiale du mécanisme. En revanche, le traitement des
« nouveaux entrants » dans la gestion du dispositif en rythme de croisière est
important. Si ces nouveaux entrants ne payent pas les quotas, l’efficacité du
signal prix sera amoindrie ;
o De même, la question du coût d’opportunité des quotas renvoie au traitement
des interruptions d’activité. Si les quotas des sortants sont restitués, les
industriels n’ont pas d’incitations fortes à prendre en considération ce coût
d’opportunité lors de leurs choix d’investissement.
Si l’exercice a mis en relief l’intérêt des taxes et marchés de permis d’émission par rapport
aux outils réglementaires, il ne faut pas négliger les aspects pratiques : dans la réalité, il est
généralement plus simple pour les pouvoirs publics d’établir des normes (sinon de les faire
respecter !) que des outils économiques :
-
-
Le calcul de la taxe optimale implique une connaissance très fine des courbes de coût
de réduction des émissions des industriels de la part des pouvoirs publics. Dans la
réalité la mobilisation d’une telle information est difficile et coûteuse. Et ceci d’autant
plus qu’on s’attaquera à des secteurs où coexistent un grand nombre d’acteurs avec
des conditions très différentes d’exploitation.
Le système de permis négociable permet aux pouvoirs publics de fixer un objectif
environnemental en laissant ensuite le soin au marché de révéler les coûts de réduction
des émissions des différents protagonistes. Mais la mise en place d’un tel système,
puis son pilotage, s’avèrent complexes à l’usage. La maîtrise de cette complexité est
une condition essentielle pour contenir dans des limites raisonnables le coût des
transactions. Un autre point déterminant est la capacité de l’autorité publique à éviter
la constitution de positions dominantes ou de rentes de situation qui peuvent être
favorisées par la technicité et la nouveauté des mécanismes. D’où la nécessaire
transparence des outils de marché à mettre en place.
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Ajoutons que dans la réalité, la question pour les pouvoirs publics est plus de trouver la
bonne combinaison entre les différents outils plutôt que de choisir l’un à la place de l’autre.
Par exemple, les pays de l’Union européenne utilisent depuis janvier 2005 l’instrument du
marché des permis négociables pour réduire les émissions provenant des grandes installations
industrielles productrices et consommatrices d’énergie, en maniant d’autres outils pour
contenir les émissions dans les autres secteurs d’émission diffuse (principalement transports,
bâtiments et agriculture). Par ailleurs, taxation et permis négociables peuvent directement se
combiner comme le montrent les exemples du Royaume-Uni où les deux instruments ont été
mis en place de façon simultanée pour les industriels au début des années 2000, et de la Suède
où le marché des permis d’émission coexiste avec une taxe domestique sur le CO2. Enfin, la
mise en place de mécanisme de projets réducteurs d’émission générant des crédits d’émission
est un excellent moyen de porter le signal prix vers le secteur des émissions diffuses.
En conclusion, on peut retenir l’idée que les outils d’incitation économique sont plus
complexes et plus coûteux à mettre en place que les outils réglementaires, mais qu’ils peuvent
aboutir à de meilleurs résultats économiques et environnementaux. Le renforcement de
l’action contre les nuisances environnementales implique donc la mise en place d’autorités
publiques disposant d’expertises de haut niveau et de fortes capacités de pilotages.
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