Dissertationen zum Thema „Econonie de l'énergie“

Les objectifs de nos travaux de recherche sont multiples. Tout d’abord, ils balaient le champ de la théorie économique appliquée au secteur de l’énergie. De façon spécifique, il s’agit de revisiter les questions de régulation, de tarification et du bien être dans le contexte africain subsaharien où le secteur de l’énergie est en crise. Par la suite, nos recherches ouvrent un spectre sur les défis du continent que sont l’atteinte des objectifs du développement durable, l’économie mobile et l’innovation grâce à l’accès pour tous à l’électricité. Enfin, cette thèse s’articule au croisement de la recherche théorique et appliquée en se basant sur des études de cas réels au Bénin. En conséquence, la nécessité d’enrichir la recherche en Afrique de façon générale et au Bénin de façon spécifique constituent un éventail des défis et opportunités à l’issue de ces travaux
Our research objectives are multiple. Front of all, we cover literature review in the fields of energy and economics. Specifically, we revisit regulation, pricing and well-being theories in sub-Saharan context where electricity sector is in crisis for a while. Subsequently, our results open up a deeper reflexion spectrum concerning sustainable development, mobile banking and innovation through access for all to clean energy. Finally, this thesis is articulated at the crossraods of theorical and applied research based on real study cases in Benin. Consequently, there is a strong need to expand applied research in African, and in Benin specifically because it constitutes a large scope of challenges and opportunities path beyond this work

Cette thèse évalue l'efficacité de différentes formes de taxes, subventions et réglementations mises en place pour corriger les défaillances de marché qui s'opposent aux économies d'énergie. Elle mobilise plusieurs approches, selon un degré de complexité croissant. Dans un premier temps, un modèle microéconomique standard est développé pour comparer les performances statiques des différents instruments. Dans un deuxième temps, la représentation des comportements des consommateurs est approfondie dans un modèle de prospective de la consommation d'énergie pour le chauffage des ménages français, qui permet d'identifier les mécanismes dynamiques par lesquels les instruments peuvent corriger les principales défaillances de marché. Dans un troisième temps, une évaluation empirique des dispositifs de " certificats blancs " - obligations échangeables d'économies d'énergie imposées aux opérateurs énergétiques - est menée à partir d'une comparaison des expériences britannique, italienne et française, en intégrant les institutions dans l'analyse. Le croisement de ces différentes approches montre que : (i) les taxes sur l'énergie, qui encouragent à la fois l'investissement dans l'efficacité énergétique et la sobriété des comportements, sont particulièrement efficaces ; (ii) les réglementations sur l'efficacité énergétique ont un impact significatif sur la diffusion des technologies efficaces ; (iii) les subventions à l'efficacité énergétique génèrent un effet rebond important ; (iv) en fonction de l'environnement institutionnel dans lequel ils s'insèrent, les " certificats blancs " combinent les propriétés de ces instruments. Appliquée en France au secteur du bâtiment résidentiel, la combinaison la plus efficace de ces instruments ne permet pas d'atteindre les objectifs d'économies d'énergie définis dans le cadre du Grenelle de l'environnement

De nombreux petits mammifères survivent à l'hiver en économisant (réduction de l'activité, hypothermie) et/ou en conservant de l'énergie (réserves de graisse). Ce type d'adaptation, caractéristique des régions froides est rencontrée chez un des plus petits Primates, le Microcèbe (Microcebus murinus), endémique de l'Ouest et du Sud de Madagascar, région marquée par une longue saison sèche hivernale. L'engraissement automnal a été étudié chez des microcèbes captifs et sauvages. Au laboratoire, il est entraîné par les jours courts et met en jeu deux mécanismes distincts ; l'un impliquant une hyperphagie et l'autre une diminution de la dépense énergétique. Ces deux phénomènes sont reproduits par l'administration de mélatonine chez des animaux maintenus en jours longs. Une hypothyroi͏̈die provoquée par l'administration d'un inhibiteur des hormones thyroi͏̈diennes entraîne une prise de poids mais celle-ci ne met en jeu aucune variation de la prise alimentaire. Le transfert en jours courts est en effet associée à une diminution du taux de thyroxine plasmatique. Une importante économie semble être réalisée par une diminution du métabolisme de base et/ou par un abaissement de la profondeur des torpeurs journalières, en particulier quand la consommation alimentaire diminue spontanément après 2 ou 4 semaines d'hyperphagie. De plus, la restriction alimentaire entraîne des torpeurs plus profondes et plus longues que les torpeurs journalières quelle que soit la photopériode, ce qui permet au Microcébe de supporter des jeûnes prolongés. Ce travail montre également pour la première fois la présence de graisse brune chez cette espèce de Primate. La thermogenèse sans frisson intervient à la fois dans la résistance au froid et dans le réveil des torpeurs. . .

L'industrie d'exploration-production d'hydrocarbures a vécu une accélération technologique spectaculaire au début des années 1970. Les relations entre les acteurs de cette industrie se sont aussi profondément transformées depuis cette date. Cette thèse démontre qu'il existe un lien étroit entre l'accélération technologique et les transformations organisationnelles dans l'industrie d'exploration-production d'hydrocarbures. Dans une première partie, elle développe les acquis de la théorie économique en matière d'organisation industrielle. Dans une deuxième partie, elle les applique à trois types de relations : celles entre les États propriétaires de ressources d'hydrocarbures et les compagnies pétrolières internationales ; celles entre les compagnies pétrolières internationales et leurs sous-traitants, les sociétés prestataires de services parapétroliers ; celles enfin entre les compagnies pétrolières internationales elles-mêmes.

Plus d'un milliard de mètres carrés de logements devraient être construits dans les villes chinoises d'ici 2020. Dans le même temps, la demande de services énergétiques des ménages chinois va très vraisemblablement augmenter avec la progression continue des niveaux de vie. Le chauffage représente d'ores et déjà près de 40% de la consommation énergétique dans le résidentiel en Chine. La performance énergétique des bâtiments représente de ce fait un enjeu majeur pour les villes chinoises en matière de sécurité énergique et de lutte contre le changement climatique dans les décennies à venir. Plusieurs réglementations relatives à l'exigence de la performance thermique du logement sont entrées en vigueur successivement en Chine depuis les années 1990. Pourtant, les conséquences économiques et environnementales de leur application n'ont pas été examinées systématiquement dans une perspective de long terme. La thèse cherche à répondre à deux questions fondamentales : 1. Existe-t-il une trajectoire optimale d'évolution des normes relatives à la performance énergétique du bâtiment dans le contexte d'une urbanisation extrêmement rapide en Chine? 2. Si oui, quels sont des instruments politiques et économiques à mettre en place pour limiter la croissance de la demande énergétique et des émissions de CO2 dans ce secteur dans le contexte économique et institutionnel chinois ? En s'appuyant sur un exercice de modélisation prospective, nous examinons les différentes stratégies de maîtrise de la demande énergétique dans le bâtiment ainsi que leurs coûts économiques dans une ville chinoise à l'horizon 2030. Notre analyse quantitative dans la première partie de thèse montre que l'application des normes thermiques actuelles dans le bâtiment en Chine non seulement ne permet pas d'atteindre un niveau optimal du point de vue sociétal, mais serait aussi le choix le plus coûteux à long terme parmi les options techniques dont nous disposons aujourd'hui. Nous proposons donc que la réglementation thermique soit renforcée significativement. Plusieurs instruments économiques et politiques sont analysés dans la seconde partie des travaux de recherche. Nous élaborons trois modèles principaux permettant d'accompagner l'apprentissage des technologies plus efficaces et la transformation du secteur du bâtiment : 1). mise en place d'un financement carbone au travers de l'intégration du mécanisme du développement propre du Protocole Kyoto dans le secteur du bâtiment ; 2). flexibilité de la réglementation sur l'usage du sol dans l'élaboration du plan d'urbanisme de la ville ; 3). création d'une incitation économique pour faciliter le tiers-financement d'actions de maîtrise de l'énergie dans les bâtiments, notamment par l'implication des compagnies de chaleur. A cet égard, la réforme tarifaire du chauffage urbain doit être menée à bien.

La réalisation du marché intérieur de l’énergie constitue le moyen de diminuer le coût de l’énergie pour les consommateurs tout en assurant d’autres objectifs tels que la sécurité d’approvisionnement. Toutefois, les marchés européens du gaz et de l’électricité connaissent de nombreuses défaillances identifiées par la Commission dans son rapport résultant d’une enquête sectorielle lancée en 2005. Les directives de libéralisation ne suffisant pas, elle prône une application renforcée du droit de la concurrence, en particulier du droit du contrôle des concentrations. L’objet de cette étude est dès lors d’analyser l’utilisation de ces règles dans le cadre du processus de libéralisation des marchés énergétiques en Europe.Après une explication de la vague de concentrations ayant eu lieu dans le secteur énergétique sous l’impact de la libéralisation et du contexte qui l’entoure, on s’intéresse à l’utilisation des règles du contrôle des concentrations. Cette étude tente de mettre en exergue l’utilisation orientée de ses règles. Les Etats membres tout d’abord tendent à favoriser les opérations de concentrations se produisant entre des entreprises nationales tout en posant des obstacles aux opérations impliquant l’entrée sur leurs territoires d’acteurs étrangers.La Commission quant à elle favorise les concentrations de nature transfrontalière afin d’aider à la réalisation du marché intérieur et au développement de l’aspect concurrentiel de ce marché. Pour ce faire, elle a recours à un outil particulier : les remèdes. De tels rapprochements entre entreprises favorisant le marché intérieur, il n’est pas dans l’intérêt de la Commission de les interdire. Les remèdes permettent d’éliminer les effets négatifs qui pourraient résulter d’une opération de concentration. Cette étude propose une analyse des différents remèdes ayant été acceptés par la Commission afin de résoudre un problème de concurrence
The completion of the internal energy market is the way to reduce energy costs forconsumers while providing other objectives such as security of supply. However,European gas and electricity markets are experiencing many failures identified by theCommission in its report published in 2007. The Commission advocates a strongerapplication of competition law, in particular the rules of merger control because theliberalization directives was not enough. Therefore the purpose of this study istherefore to analyze the application of those rules in the process of liberalization ofenergy markets in Europe.After an explanation of the merger wave that occurred in the energy sector under theimpact of liberalization and the environment that surrounds it, we are interested in theapplication of the rules of merger control.In this scope we will see that the Commission encourages the concentration of crossbordernature to help build the internal market and to develop the competition. Torealize this objective, the Commission uses a particular tool: the remedies. Theremedies can eliminate the negative effects that could result from a merger. Thisstudy provides an analysis of the various remedies that have been accepted by theCommission to resolve the problems of competition

Cette thèse étudie le rôle de l'innovation et des structures industrielles dans l'industrie nucléaire. L'analyse de l'innovation est basée sur l'utilisation de données de brevets comme mesure de l'effort d'innovation. Nous étudions d'une part les déterminants de l'innovation et, d'autre part, son impact sur la performance économique et de sureté des réacteurs nucléaires existants et sur les coûts de construction. Nous montrons que la régulation de sureté nucléaire peut promouvoir l'innovation et permet d'améliorer la performance de sureté, mais dans le même temps contribue à l'augmentation des coûts de construction. L'analyse du rôle des structures industrielles permet d'étudier l'effet des opportunités d'effets d'apprentissage, à la fois pour la construction et l'exploitation des réacteurs, ainsi que l'effet de la libéralisation des marchés de l'électricité sur la performance d'exploitation. En particulier, nous montrons que la séparation entre les activités de production et de distribution d'électricité induit une importante amélioration de la disponibilité des réacteurs nucléaires.

La thèse discute des conséquences des changements majeurs du modèle de la demande de gaz décrits précédemment. L´exigence de flexibilité à court terme a été l´une des principales caractéristiques de la demande de gaz pour la production d´électricité. Ainsi, la capacité de l´industrie du gaz à fournir des services flexibles à court terme a été valorisée par le biais du marché de l´électricité. Cela signifie une augmentation de la valeur économique des services permettant d´adopter une position attentiste vis-à-vis de la consommation avant toute prise de décision. Différents secteurs de l´industrie du gaz ont été affectés par les variations de la demande, c´est le cas de la production des champs de gaz, du stockage et des mécanismes d´importation du gaz qui ont été incités à la flexibilité. L´introduction des outils de flexibilité, qu’impliquent les variations de la demande, dépend directement des services de réseau. Par conséquent la concrétisation de la valeur économique de la flexibilité de l´industrie gazière dépend des services de réseau.Le réseau de transports de gaz est un élément-clé de l´industrie gazière portant sur deux types de flexibilités physiques: la mobilité et l´aptitude au stockage. Les propriétés physiques du gaz naturel permettent la flexibilité par la gestion des différentiels de pression. Les différentiels de pression contrôlent les mouvements de gaz. Le réseau est de loin le principal mécanisme de transport de gaz et donc un élément majeur de la filière du gaz permettant le commerce de cette matière première. Cependant, le réseau peut aussi être l´une des parties les plus couteuses de l´industrie gazière et, une fois les investissements réalisés ils ne sont ni remboursables, ni récupérables par un autre moyen car ils n'ont pas d’autres utilisations, ce sont les coûts irrécupérables. Malgré cela, la spécificité de le utilisation des actifs des réseaux évolue au cours du développement du réseau.L´intervention des réseaux de transport dans la prestation de services de flexibilité du gaz est une condition obligatoire de la flexibilité du système gazier. Premièrement parce que les services de réseau sont complémentaires de tout autre instrument de flexibilité tels que le stockage souterrain, les infrastructures GNL et le commerce de gaz. Deuxièmement, parce que les services du réseau de transport gazier, tel le que stock en conduite, peuvent également être compétitifs vis à vis d´autres instruments de flexibilité dégroupé.Par conséquent, la régulation du réseau doit prendre en compte l´impact à court et à long terme des règles d´incitation. Compte tenu du fait que le développement du réseau dépend des exigences de flux prévisibles, des variations importantes de la demande de gaz et les changements de flux qui en découlent auront un impact sur l´activité d´exploitation des réseaux gaziers. D´un côté le développement du réseau dépend de la prévision des besoins de flux, et de l´autre, la flexibilité des infrastructures du réseau conditionne nécessairement celle de l´utilisation. Par conséquent, les variations de la demande, responsable de l´accroissement des exigences de flexibilité ainsi que des variations des flux de gaz qui en découlent doivent avoir un impact sur l´exploitation du réseau de gaz et sur l´incitation aux investissements d’infrastructure
This thesis discusses the consequences of the major changes in gas demand patterns. The requirement of short term flexibility has been one of the main features of electricity generation gas demand. As consequence, the capacity of gas industry to provide short term flexibility services has been valorized through electricity market. It means an increasing economic value to services allowing waiting and seeing before consumption decision. Different parts of the gas industry was impacted by the changes on demand, for instance gas fields productions, storage and gas importation mechanisms were incited to offer flexible provisions. The introduction of tools to provide flexibility required by demand depends on network services. It means the realization of the flexibility value of gas industry depends on gas network services. The gas transport network is the key part of gas industry, and it may provide two kinds of gas physical flexibility: mobility and storability. The physical properties of natural gas allow flexibility by means of pressure differential management. The change on pressures may compress natural gas and the pressures differences drive gas motions. The network has been, by far, the main mechanism to carry gas, thus an essential part of the gas industry chain to allow commodity trade. Network, however, may be one of the most expensive parts of gas industry, and, after the investment done, it becomes sunk costs. But the specificity of networks assets changes in the course of network development. The use of transport network in the provision of gas flexibility services is a necessary condition to provide flexibility in the gas system. First, because network services are complementary of any other flexibility tool, as underground storage, LNG infrastructures and gas trade. Second, because gas transport network services, as line-pack storage, may also be competitive to the others unbundled flexibility tools. Therefore, network regulation needs to take into account the short and the long term impact of the rules incentives. Given that network development depends on expected flow requirements, strong change on gas demand and the consequent changes on gas flows must impact gas network operation. On the one hand, network development depends on expected flow requirements, and on the other, provisions of flexibility depend necessarily on the flexible use of network infrastructures. Hence, changes on gas demand increasing flexibility requirements and the consequent changes on gas flow must impact gas network operation and must impact the incentive on infrastructures investment

The main idea of this thesis is to study three different issues, economic, political, or financial, related to three different public infrastructure sectors, transport, water and sewerage, and electricity, by using three different methodological approaches. In the first chapter, I make creative use of a non-parametric technique traditionally used to measure the relative efficiency of a set of similar firms, data envelopment analysis, to identify the most likely objective, economic vs. political, behind a specific policy. In the second chapter I empirically investigate the effects of the increasing private financial ownership of the water and sewerage utilities in England and Wales on key outcome variables such as leverage levels and consumer bills. Finally, in the third chapter, I evaluate an equity-aimed policy introduced in the electricity sector in Spain in 2009 by measuring the effect of its introduction on the probability of a household of being energy poor.Chapter One – Unbundling political and economic rationality: a non-parametric approach tested on transport infrastructure in SpainThis paper suggests a simple quantitative method to assess the extent to which public investment decisions are dominated by political or economic motivations. The true motivation can be identified by modeling each policy goal as the focus of the optimization anchoring a data envelopment analysis of the efficiency of the observed implementation. In other words, we rank performance based on how far observed behavior is under each possible goal, and the goal for which the distance is smaller reveals the specific motivation of the investment or any policy decision for that matter. Traditionally, data envelopment analysis is used to measure the relative efficiency of a set of firms having a similar productive structure. In this case, each firm corresponds to a different policy year, the policy being the determinant of the investment made.The approach is tested on Spain’s land transport infrastructure policy since it is argued by many observers to be driven more by political than economic concerns, resulting in a mismatch between capacity investment and traffic demand. History has shown that when the source of financing has been private, the network has been developed in areas with high demand, i.e. the Northern and Mediterranean corridors. When the source has been public, the network has been developed following a radial pattern, converging from a to Madrid. The method clearly shows that public investments in land transport infrastructure have generally been more consistent with a political objective – the centralization of economic power – than with an economic objective – maximizing mobility –.Chapter Two – On the effects of the private financial ownership of regulated utilities: lessons from the UK water sectorThis paper analyzes the quantitative impact of the growing role of non-traditional financial actors in the financing structure and consumer pricing of regulated private utilities. The focus is on the water sector in England and Wales, where the effect of the firms’ corporate financing and ownership strategies on key outcome variables may have been underestimated. The sector was privatized in 1989, year in which the 10 regional monopolies became 10 water and sewerage companies, listed and publicly traded on UK Stock Exchanges. Since then, six of the ten have been de-listed, bought-out by private equity – investment and infrastructure funds. I make use of this variation in ownership to measure the effect on leverage levels and consumer bills.I develop a theoretical framework allowing me to derive two hypotheses: first, the buyout of a company increases its leverage level, and second, the buyout of a company increases the consumer bill through higher leverage levels. The empirical analysis is based on two sequential steps: a staggered difference-in-differences estimation shows that private equity buyouts increase the leverage levels of water utilities. An instrumental variable and two-stage least squares estimation then show that these higher leverage levels increase the average consumer bills of bought-out utilities more than if they had not been bought-out. The estimated impact of the private equity buyouts in the sector in England and Wales on the annual average consumer bill ranges from 13.5 to 32.6 GBP, for a sample average bill of about 427 GBP.Chapter Three – Understanding the effectiveness of the electricity social rate in reducing energy poverty in SpainThis paper analyzes the causal impact of the introduction of a social subsidy, the bono social de electricidad, in Spain's electricity market in 2009. The measure was introduced following the surge in energy poverty, increasing particularly after the financial crisis. Using data from the family budget survey from 2006 to 2017, we evaluate the social policy in its fight against energy poverty.We proceed in two steps. First, we use a difference-in-differences approach to measure such a causal impact and to analyze how the introduction of the measure directly affected eligible households. We find that the introduction of the subsidy has reduced the likelihood of energy poverty for the eligible households. Therefore, the bono social de electricidad has reached its equity objective of increasing affordability of electricity. The second step aims at understanding how specifically the introduction of the subsidy affects consumers. We find that, in reaction to lower effective prices, households do not increase their consumption of electricity, resulting in lower total electricity expenditure. We are therefore able to show that this policy did not induce a change in the consumption behavior and that the increased affordability entirely resulted in a decrease of expenditure in electricity
Doctorat en Sciences économiques et de gestion
info:eu-repo/semantics/nonPublished

La crainte d'une perte de compétitivité industrielle est au cœur des débats sur de nouvelles politiques énergétiques et environnementales. Cette thèse étudie les effets d'une asymétrie des prix de l'énergie et des régulations environnementales entre pays sur la compétitivité de l'industrie manufacturière en Europe et dans le Monde. Dans un premier temps, les principaux déterminants de la compétitivité de deux industries grandes consommatrices d'énergie, la sidérurgie et l'industrie du papier, sont identifiés par des méthodes économétriques. Le rôle de l'énergie est ensuite quantifié et pondéré par rapport à ces déterminants. Notamment, l'évolution des exportations et de la production d'une industrie nationale ainsi que les changements de capacité des sites de production sont analysés. Dans un second temps, une hausse des prix de l'énergie, ou l'instauration d'une contrainte environnementale, n'affecte pas uniquement les secteurs grands consommateurs d'énergie mais aussi les industries en aval de la chaîne de production industrielle. L'échelle de l'étude est alors étendue à toute l'industrie manufacturière sur un périmètre mondial. L'objectif est d'appréhender les interdépendances énergétiques des secteurs industriels, en incluant les différences nationales et sectorielles, au travers d'une étude matricielle sur les tableaux entrées-sorties. La dépendance de l'industrie aux prix de l'énergie, et donc sa compétitivité, n'est pas seulement un enjeu national, mais une problématique européenne, voire mondiale.

Un nouveau market design a été conçu pour le marché énergétique grec durant la crise économique qui a surgi en 2008. La Grèce a en effet signé avec la Troïka des mémorandums d’accord conditionnant l'octroi de prêts d'argent à la mise en œuvre de réformes majeures de son secteur énergétique. Par ailleurs, l’énergie étant un secteur libéralisé au niveau européen, outre sa législation nationale et les règles adoptées par l'Union européenne en la matière, la Grèce a dû appliquer les mesures imposées par les mémorandums d'accord. Il en est résulté, d'une part, une restructuration du marché énergétique grec à travers la mise en œuvre de divers instruments afin d'y consolider la concurrence et, d'autre part, une métamorphose du rôle de l’État grec sur ce marché. La présente étude analyse dans quelle mesure les réformes ainsi adoptées, en application des mémorandums d'accord et des règles européennes, ont permis la transition d’un marché fermé à la concurrence caractérisé par la détention de droits monopolistiques par des opérateurs historiques à un marché concurrentiel européanisé au bénéfice des consommateurs et qui a contribué à la sortie du pays de la crise économique
A new market design is taking place during the economic crisis for the Greek energy market. Greece, in order to able to receive loans of money, signed memorandums of understanding with the Troika, which included major reforms in the energy sector. Energy is a liberalized sector at European level, and Greece in addition to European and national legislation, had to apply measures imposed by the memorandums of understanding. These measures, on the one hand, aim to restructure the energy market, with the use of various instruments to consolidate competition. On the other hand, they envisage a metamorphosis of the role of the Greek state in the energy market. In this study we analyze at which extent the introduced reforms achieve a transition from a market closed to competition with monopoly rights of incumbent operators, towards a competitive Europeanized market for the benefit of consumers while contributing to the exit of the country from the economic crisis

Cette thèse répond à un double objectif, elle s’est concentrée d’une part sur le rôle joué par l’énergie dans le développement industrielle et économique des pays et d’autres parts sur les retombées de son usage sur l’environnement et l’état de santé des individus. Nous avons élaboré et exploité une base de données relative à la région de Sfax, qui a été utilisée pour l’analyse empirique adaptée à chaque axe de recherche. Le cheminement suivi pour argumenter cette thèse nous a amené à constituer trois chapitres. Au niveau du premier chapitre, nous avons particulièrement apprécié le rôle que l’énergie a préoccupé dans le développement économique des nations. Suite à notre analyse empirique, deux résultats principaux sont annoncés, d’abord, la présence d’un effet de long terme entre la consommation de l’énergie et le développement économique dans la région de Sfax impliquant ainsi sa dépendance économique à l’énergie, ensuite, l’existence d’une relation de causalité unidirectionnelle partant de la consommation de l’énergie vers la croissance économique. Dans un deuxième chapitre, nous nous sommes intéressés à étudier l’impact de la consommation de l’énergie sur la détérioration de la qualité de l’environnement. Deux points sont mis en valeur. Premièrement, une corrélation est détectée entre la consommation de l’énergie et les polluants suivants : PM10, SO2 et NO2. Deuxièmement, la présence de l’O3 troposphérique dans l’air n’est pas subordonnée à la consommation de l’énergie mais plutôt aux réactions photochimiques impliquant le NO2 et l’oxygène sous l’effet des rayons solaires ultra-violets. Finalement, les facteurs météorologiques et surtout la température (T) et l’humidité relative (HR) agissent sur la dispersion des polluants et leur accumulation autour de leurs sources d’émissions. Le dernier chapitre s’est focalisé sur l’analyse de l’impact sanitaire de la pollution atmosphérique. Adapté au contexte de la région de Sfax, trois constats principaux sont détectés. Tout d’abord, les maladies cardiovasculaires sont affectées par les émissions de S02 tandis que les maladies respiratoires sont influencées par les émissions de SO2 et O3. Ensuite, une corrélation est justifiée entre l’O3 te le NO2 qui confirme la réaction chimique de piégeage de l’ozone déjà indiquée. Enfin, nous avons déduit que la vitesse de vent (VV) impacte la distribution des polluants principalement le NO2, le SO2 et les PM10. La température (T) affecte à son tour les admissions hospitalières pour motif cardiovasculaire
This thesis has a dual purpose; it focused on the one hand on the role of energy in the industrial and economic development of the country and on the other hand on the impact of its use on the environment and health status of individuals. We developed and operated a database on the Sfax region, which has been used for empirical analysis suited to each area of ​​research. The path followed to argue this thesis has led us to establish three chapters.At the first chapter, we particularly appreciated the role of energy in economic development of nations. Following our empirical analysis, two main results are announced, first, the presence of a long-term effect between energy consumption and economic development in the region of Sfax implying its economic dependence on energy. Then the existence of unidirectional causal relationship starting from energy consumption to economic growth. In the second chapter, we are interested in studying the impact of energy consumption on the deterioration of the environment quality. Two points are emphasized, first, a correlation is found between energy consumption and the following pollutants: PM10, SO2 and NO2. Secondly, the presence of tropospheric ozone (O3) in the air is not conditional on the energy consumption but rather to photochemical reactions involving NO2 and oxygen under the influence of solar ultraviolet radiation. Finally, weather factors, especially temperature (T) and relative humidity (RH) affect the dispersion of pollutants and their accumulation around their emission sources. The last chapter is focused on the analysis of the health impact of air pollution. Adapted to the region of Sfax, three main findings are detected. First, cardiovascular diseases are affected by S02 emissions and while respiratory diseases are influenced by emissions of SO2 and O3. Then, a correlation is justified between O3 NO2, confirming the chemical reaction of ozone scavenging already indicated. Finally, we concluded that the wind speed (VV) affects the distribution of pollutants mainly NO2, SO2 and PM10. Temperature (T) in turn affects hospital admissions for cardiovascular reasons

Vehicle-to-Anything (V2X) est un terme générique qui explique l'utilisation de batteries de véhicules électriques pour obtenir une valeur supplémentaire lors de périodes de non-utilisation. Les services V2X génèrent des revenus de la batterie grâce à la charge dynamique monodirectionnelle (V1X) ou bidirectionnelle (V2X) afin de fournir des avantages au réseau électrique, de réduire la consommation énergétique des bâtiments et des maisons ou de fournir une alimentation de secours aux charges. Une méta-analyse du potentiel économique donne des résultats contradictoires avec la littérature et indique que la gestion de la consommation électrique, l'adéquation des ressources et le report de l’investissement dans le réseau ont plus de valeur que d’arbitrage sur les marchés d’énergie et réserve secondaire. Bien que je convienne que le développement soit pour et par le marché, je souligne que V2X se développera dans les limites du contexte réglementaire; les régulateurs ont donc un rôle de catalyseur à jouer.Une question importante est de savoir dans quelle mesure une utilisation supplémentaire de la batterie du véhicule affectera la capacité de la batterie au cours de sa durée de vie. Il est donc essentiel de comprendre les subtilités de la dégradation de la batterie pour estimer les coûts. Les batteries Li-ion sont des systèmes électrochimiques compliqués qui présentent deux phénomènes de dégradation simultanés, le vieillissement calendaire et le vieillissement cyclique. Dans les applications véhiculaires, le vieillissement du calendrier a tendance à être l’effet dominant de dégradation de la durée de vie, ce qui réduit le temps, élément le plus important de la dégradation; par conséquent, le coût de la dégradation dépend fondamentalement du temps.Une affirmation centrale de cette thèse est que le coût marginal de V2X n’est ni nul ni négligeable comme l’a accepté la littérature économique, mais dépend fortement de la dégradation de la batterie. Nous proposons ici une théorie des coûts marginaux V2X qui repose sur deux principes: 1.) il existe un coût d’efficacité associé au chargement de la batterie, et 2.) le véritable coût de dégradation de V2X prend en compte le coût d’opportunité, c’est-à-dire, la dégradation au-delà de ce qu’aurait été l’utilisation normale du véhicule.Avoir un concept clair du coût marginal de V2X, permet de comptabiliser et d’équilibrer correctement tous les coûts réels: coût de l’électricité, coûts d’efficacité du système et dégradation de la batterie. Cela permettra d’élaborer des stratégies de charge optimales et d’informer correctement les offres du marché de l’énergie. Il en résulte une compréhension plus nuancée des coûts marginaux. L’impact de la batterie V2X sur la vie de la batterie pourrait être considéré comme un coût, un bénéfice ou nul. Je conclus que le V2X peut offrir une valeur économique supérieure à celle précédemment entendue et que cette valeur supplémentaire sera réalisée grâce à l'amélioration simultanée de l'efficacité de la charge et de la réduction de la dégradation de la batterie EV
Vehicle-to-Anything (V2X) is an umbrella term to explain the use of electric vehicle batteries to derive additional value during times of non-use. V2X services generate revenue from the battery asset through dynamic mono-directional (V1X) or bi-directional (V2X) charging to provide benefits to the electric grid, to reduce energy consumption of buildings and homes, or to provide back-up power to loads. A meta-analysis of economic potential gives results contradictory to the literature and indicates that Bill Management, Resource Adequacy, and Network Deferral are more valuable than Energy Arbitrage and Spinning Reserves. While I concur that development is of and by the market, I emphasize that V2X will develop within the constraints of the regulatory environment; therefore regulators have an enabling role to play.An important question is to what extent additional use of the vehicle battery will affect battery capacity over its lifetime, therefore understanding the intricacies of battery degradation is crucial to estimate costs. Li-ion batteries are complicated electrochemical systems which exhibit two concurrent degradation phenomena, Calendar Aging and Cycling Aging. In vehicular applications, Calendar Aging tends to be the dominating life degradation effect, which reduces to time being the most important component of degradation; therefore degradation cost is fundamentally time-dependent.A central claim of this dissertation is that gls{v2x} Marginal Cost is not zero nor negligible as the economic literature has accepted but is highly dependent on battery degradation. Herein, a gls{v2x} Marginal Cost Theory is proposed which is based on two main principles: 1.) there is an efficiency cost associated with charge operation, and 2.) the true gls{v2x} degradation cost takes opportunity cost into account, that is, only considers degradation beyond what would have been experienced by operating the vehicle normally.Having a clear concept of gls{v2x} Marginal Cost which can properly account for and balance all true costs: the cost of electricity, the system-efficiency costs, and battery degradation, will allow for development of optimal charge strategies and will properly inform energy market bids. This results in a more nuanced understanding of marginal costs as the resultant battery lifetime impact from gls{v2x} can be either be considered a cost, a benefit, or zero. I conclude that gls{v2x} may offer greater economic value than previously understood and that this additional value will be realized through the simultaneous improvement in charge efficiency and reduction of gls{ev} battery degradation

L'augmentation des prix de l'énergie due à la raréfaction des énergies fossiles et la prise en compte des impacts environnementaux rend inéluctable l'engagement des industriels dans une démarche de maitrise de leurs consommations énergétiques et leurs émissions. L'Industrie Diffuse (ID), par opposition aux IGCE, est de plus en plus importante sur le plan économique, énergétique et environnemental. Elle devient ainsi une cible prioritaire d'autant plus que l'on constate qu'elle a été peu traitée dans les analyses énergétiques malgré l'intérêt des politiques en matière d'efficacité énergétique et le nombre considérable d'articles et de livres sur l'énergie. Comment quantifier alors l'implication de l'ID dans la contrainte réglementaire liée au changement climatique ? Quelles technologies et politiques à mettre en œuvre pour contribuer aux objectifs fixés par les plans d'actions pour l'efficacité énergétique ?Le travail de cette thèse repose ainsi sur une optimisation technico-économique de la chaine énergétique, à partir du modèle " bottom-up " de TIMES, dans une approche prospective pertinente des conséquences énergétique et environnementale de politiques MDE dans l'ID. Ce modèle s'appuie notamment sur une représentation par usages à l'inverse des IGCE du fait de l'inadaptabilité de l'approche produit/procédé. Dans ce cadre, l'analyse de la valorisation de la chaleur perdue en sortie des procédés à travers le déploiement de PAC dans l'agroalimentaire a été réalisée.Le recours à la modélisation prospective permet notamment d'observer le profil technologique et le timing des investissements des PAC en réponse à des contraintes énergétiques ou de mesures incitatives dans le cadre de Certificat d'Économie d'Énergie ou de valorisation des émissions de CO2. Il peut mettre aussi en lumière, d'une part, une possibilité d'étude sur un ajustement incrémentiel d'une taxe sur les émissions par les autorités de régulation pour atteindre leurs objectifs environnemental et énergétique sur le court, moyen et long-terme. D'autre part, il constitue un bon outil d'aide à la décision en déterminant des coûts différenciés d'économies d'énergie dans le cadre d'investissements de technologies MDE pour un meilleur criblage sectoriel.

This thesis investigates relationships between the European Union Emission Trading Scheme (EU ETS) and energy markets. A special focus is given to fuel switching, the main shortterm abatement measure within the EU ETS. This consists in substituting Combined Cycle Gas Turbines (CCGTs) for hard-coal plants in off-peak power generation. Thereby coal plants run for shorter periods, which allows power producers to reduce their CO2 emissions. In Chapter 1, we outline different approaches explaining relationships between carbon and energy markets. We also review the literature relating to these issues. Next, we further describe the fuel switching process and, in particular, we analyze the influence of energy and environmental efficiency of thermal power plants (coal and gas) on fuel switching. In Chapter 2, we provide a theoretical analysis that shows how differences in the efficiency of CCGTs can rule interactions between gas and carbon prices. The main result shows that the allowance price becomes more sensitive to the gas price when the level of CO2 emissions increases. In Chapter 3, we examine interactions between carbon, coal, gas and electricity prices in an empirical study. Among the main results, we find that there is a significant link between carbon and gas prices in the long-run equilibrium.In Chapter 4, we analyze the cross-market price discovery process between gas and CO2 markets. We identified in previous chapters that there is a robust significant link between gas and CO2 markets. They are linked commodities, and their prices are affected by the same information. In an empirical analysis, we find that the carbon market is the leader in cross-market price discovery process.

This dissertation seeks to contribute to the policy discussion on how to design efficient and sustainable energy policies. In three self-contained chapters, it applies microeconomic theory and empirical analysis to identify three market failures in European energy markets and to evaluate specific policy measures that strive to overcome these failures in order to increase market efficiency and to enhance environmental or societal sustainability. Chapter 1 and 2 study European electricity markets, which play an important role in the transition towards a carbon-neutral energy future. Overcoming barriers to efficient electricity markets is a crucial step to keep the costs of this transition as low as possible to society. Both chapters focus on obstacles to electricity market efficiency that have recently been highlighted by the European Commission. On the supply side, subsidies for renewable electricity may distort production incentives and competition in wholesale electricity markets. Chapter 1 applies a theoretical model to study the effect of different subsidies on producer strategies and competition in wholesale electricity markets. On the demand side, the European Commission seeks to overcome the reluctance of residential electricity consumers to switch electricity supplier in order to ensure effective competition in the retail electricity market. Chapter 2 empirically quantifies different reasons for switching inertia using a structural discrete choice model and performs counterfactual analysis to study the effect of different policy measures that seek to overcome switching inertia. Chapter 3 looks at the building sector, which accounts for 40% of final energy consumption in Europe and is a major emitter of carbon emissions. In the residential housing market information asymmetries hamper incentives to invest in energy efficiency improvements of rental property. This chapter empirically analyzes the effect of a European policy that mandates the use of energy performance certificates aiming at establishing an efficient market for energy efficient dwellings.
Doctorat en Sciences économiques et de gestion
info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les systèmes de trigénération couplés à du stockage thermique (CCHP-TS) contribuent à la production distribuée d'énergie et à la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Néanmoins, il est important d'évaluer leur faisabilité technico-économique pour assurer une mise en oeuvre à long terme. Par ailleurs, la détermination et la caractérisation des variables influentes sont essentielles pour identifier les domaines d'application les plus viables. Potentiellement, cela peut stimuler l'intérêt des chefs de projet, des investisseurs et des décideurs politiques, encourageant ainsi l'adoption de cette technologie. Plusieurs auteurs suggèrent que les prix et les demandes en énergies (électricité, chaleur et froid) sont des variables importantes de la faisabilité technico-économique des systèmes CCHP-TS. Ils ont notamment utilisé le ratio Spark Spread (SS) qui est le rapport entre le coût de l'électricité du réseau et le combustible de cogénération. Cependant, seules quelques études évaluent l’influence combinée des prix et de la demande en énergies, avec certaines limites dans leur modèle, la technologie analysée ou même la résolution temporelle de la demande. Comme la littérature révèle que les prix de l'énergie et les niveaux de demandes sont des variables importantes, cette étude propose et analyse deux hypothèses : 1) Il existe un couplage entre les prix de l'énergie et la variabilité des demandes en énergies qui influe techniquement et économiquement sur la faisabilité des systèmes CCHP-TS; 2) Les prix de l'énergie (électricité et gaz naturel) doivent être considérés séparément plutôt que d’utiliser le ratio Spark Spread. Le travail est divisé en deux phases. La première est une analyse exploratoire visant à démontrer que le modèle utilisé de CCHP-TS est pertinent et sensible aux variables d'analyse (prix et demandes énergétiques). La seconde est une analyse de sensibilité rigoureuse qui permet de plus une comparaison de trois «approches» : Morris, Sobol et VARS. Les résultats indiquent que les prix de l'énergie et l’importance de la demande électrique sont les variables les plus importantes pour garantir la faisabilité d'un système CCHP-TS. L'ordre d’importance entre les prix de l'énergie diffère selon que l’indicateur de performance économique utilisé soit absolu (montant d'économies réalisées [en dollar(s) US]) ou relatif (pourcentage d'économies réalisées [%]). Dans les deux cas, le prix du carburant est la variable ayant un effet d'interaction avec les autres variables le plus importants. La méthodologie de la première phase intègre des outils tels que le plan d'expériences factoriel complet, l'outil de simulation et d'optimisation DER-CAM et une nouvelle combinaison de la méthode de clustering k-Means et d’une méthode d’aide à la décision multicritère (MCDM). Pour la deuxième phase, il s'agit principalement de l'utilisation des méthodes globales d'analyse de sensibilité et de l'adaptation d'un modèle CCHP-TS programmée en langage Python qui utilise la bibliothèque d'optimisation PYOMO et le solveur CPLEX. Dans cette deuxième phase, la mise en oeuvre des trois méthodes d’analyse de sensibilité a permis une identification des avantages et limites de chacune. L’analyse de la faisabilité techno-économique s’en trouve renforcée en utilisant leurs complémentarités
Trigeneration systems with thermal storage (CCHP-TS) contribute to the distributed generation of energy and the reduction of greenhouse gas emissions. Nevertheless, it is important to assess their techno-economic feasibility to ensure long-term implementation. Moreover, determining and characterizing the influential variables is essential to identify the most viable application fields. Potentially, this could foster the interest of project managers, investors, and policymakers, therefore encouraging the adoption of this technology. Several authors suggest that energy prices and loads are important variables for the techno-economic feasibility of CCHP-TS systems. Particularly they have explored the Spark Spread rate, a ratio between the cost of electricity from the grid and the CHP fuel. However, just a few studies are assessing the prices and loads together, with some limitations in their model, the technology analyzed, or even the resolution of the loads. As the literature reveals that energy prices and loads size are important variables, this study aims to analyze two hypotheses proposed: 1) There is a combination of energy prices and the size of the annual energy loads that makes techno-economically feasible a CCHP-TS system; 2) The energy prices (electricity and natural gas) should be considered separately instead of consolidating them into the spark spread rate (SS). The analysis is divided into two phases. The first one is an exploratory analysis aiming to demonstrate that the model for CCHP-TS is relevant and sensitive to the variables of analysis (energy prices and loads). The second is a rigorous sensitivity analysis and the comparison of three approaches: Morris, Sobol, and VARS. The results state that energy prices and the annual size of the electric load are the most relevant variables on the feasibility of a CCHP-TS system. The order of relevance between the energy prices relies on the measure used for the economic performance: either absolute (expressed in the amount of savings [in US dollar(s)]) or relative (expressed in the percentage of savings [%]). But in both cases, the price of the fuel is the variable with the largest interaction effects. The methodology of the first phase incorporates tools such as full factorial design of experiments (DoE), DER-CAM simulation and optimization tool, and a novel combination of k-Means clustering and multicriteria decision making (MCDM). For the second phase, it is mainly the use of global sensitivity analysis methods and the adaptation of a CCHP-TS model into the programming language Python, using the optimization library PYOMO and the solver CPLEX. In this second phase, the implementation of the three sensitivity analysis methods allowed identifying their advantages and limitations. Moreover, this complementarity thereby reinforced the techno-economic feasibility analysis

La création du groupe C40 Cities Climate Leadership (C40) en 2005 illustre bien le fait que l'échelle urbaine est dorénavant considérée comme comportant des leviers d'action importants afin d'atténuer les émissions de CO2. Il n'y a cependant toujours pas adéquation entre cette prise de conscience et le nombre d'outils de modélisation capables de quantifier cette marge de manœuvre de manière spatialement explicite et intégrée. Cette thèse vise à combler cette lacune. L'objet produit consiste en un modèle d'équilibre général spatialisé et multi-échelle, pensé de sorte à être relié à toute architecture de modélisation préexistante. Cette thèse s'articule autour de trois chapitres, i.e. la présentation du modèle, sa calibration et son application à la France et aux USA.Dans le premier chapitre, nous décrivons le modèle, baptisé GEMSE, dont l'objectif est d'étudier les interactions entre les dimensions agrégées et locales de l'activité économique tout en quantifiant les émissions de GES associées à la mobilité. Le modèle s'appuie sur l'Economie Urbaine et la Nouvelle Economie Géographique en vue de modéliser sur plusieurs échelles spatiales le développement économique de régions urbanisées en interaction.Dans le deuxième chapitre, nous décrivons les données et calibrons le modèle en utilisant, pour certains paramètres, des techniques d'économétrie spatiale. Nous proposons notamment une méthode pour spécifier la matrice de poids spatial, laquelle méthode est opérationnalisée en utilisant un outil numérique développé à ces fins, PyOKNN, indépendant de GEMSE. Appliqué au Grand Paris, l'outil identifie de façon tangible des éléments clés de sa structure spatiale, et génère pour les paramètres étudiés des valeurs similaires à celles de la littérature.Dans le troisième chapitre, nous appliquons le modèle à la France et aux Etats-Unis. Nous y analysons le scénario de référence, puis les impacts de deux politiques de transport. La première mesure – la baisse des limitation de vitesse des véhicules privés – stimule l'activité économique de manière pro-environnementale en réduisant le PIB dans un premier temps, mais en lui permettant ensuite d'atteindre des niveaux plus élevés, aboutissant à un jeu à somme positive. L'autre mesure simule la mise en place d'une taxe CO2 pour les véhicules privés dont les recettes servent à financer l'augmentation des vitesses des transports publics. Il en résulte qu'un prix de 100€ par tonne de CO2eq n'a qu'un faible effet incitatif car ne représente presque rien par kilomètre-voyageur. Ces deux mesures, le changement de norme ou le recyclage de la taxe, poussent à l'utilisation de modes de transport moins couteux et moins polluants qui stimule une croissance à plus faible intensité carbone.Dans l'ensemble, ces conclusions plaident en faveur de politiques qui internalisent les effets distorsifs, e.g. les changements dans les habitudes de mobilité, la réorientation des demandes, les déséquilibres du marché du travail via les délocalisations des personnes et des changements induits en matière d'économies d'échelle externes. Les résultats ne sont dans leur ampleur que peu généralisables dans l'espace et montrent la nécessité de considérer les spécificités locales et le cadre dans lequel elles s'insèrent en terme d'interactions
The creation of the C40 Cities Climate Leadership group (C40) in 2005 is a noteworthy example that the urban scale is considered as a major leeway to mitigate CO2 emissions. Nevertheless, the adequacy between this recent awareness and the number of modeling tools capable of quantifying this leeway in a spatially explicit integrated way is still missing. This thesis aims at bridging this gap. The outcome consists of a model that incorporates general equilibrium theory with an explicit representation of space at multiple scales. The model is designed as an autonomous numerical entity connectable to any pre-existing modeling architecture. This thesis hinges around three chapters, i.e. the presentation of the model, the calibration of the model and its application to France and the USA.In the first chapter, we describe our so-called GEMSE model whose aim is to investigate the interplays between aggregate and local dimensions of economic activity while quantifying GHG emissions associated to mobility. The model is based on Urban Economics and the New Economic Geography to model on multiple spatial scales the economic development of urban areas in interaction.In the second chapter, we describe the data and calibrate the model by using, for some parameters, spatial econometric techniques. Notably, we propose a new method to specify the spatial weight matrix, operationalized by using a numerical tool developed on purpose, namely PyOKNN, independent of GEMSE. Applied to Greater Paris, the tool identifies in a tangible way some key elements of its spatial structure, and yields values for the parameters under study that are similar to those of the literature.In the third chapter, we run simulations of our model for both France and the USA. We analyze the baseline case and the impacts of two transport policies on several relevant dimensions for the long-term development of urban areas. The first measure – the decrease in private vehicle speed limitation – stimulates economic activity in a pro-environmental fashion by contracting GDP in a first phase but then allowing it to reach higher levels, resulting in a positive sum game. The second measure is the implementation of a CO2 tax to private vehicles whose collected revenues are used to finance an increase in public transport speeds. The main policy insight is that setting a price of 100€ per tonne of CO2eq represents virtually nothing once converted per commuter-kilometer and deters only marginally the use of cars. These two measures, the change in speed limitation or the recycling of the tax, encourage the use of cheaper and less polluting modes of transport, which induces a low-carbon growth.Overall, these conclusions call for policy designs that internalize distortive effects, e.g. changes in mobility habits, the reorientation of demands, unbalances in labor markets via people’s relocations and firms’ improvements in terms of economies of scale. The results can rarely be generalized in terms of magnitude from one region to another, which shows the necessity to consider local specificities as well as the framework within which they interact

La Directive européenne et les politiques de prévention du changement climatique conduisentà un développement important des Énergies Renouvelables pour la production d'électricité. Cecontexte politique est en train d'induire l'insertion massive de production intermittente d'origineéolien dans les réseaux électriques. Pour répondre à la question des limites de l'intégration de l'éoliendans les réseaux électriques, nous nous appuyons sur l'étude des aspects technique et économiques.Dans ce cadre, cette thèse s'intéresse d'une part à l'étude de l'efficacité des dispositifs d'incitationéconomique du point de vue de leur efficacité à stimuler la croissance de l'énergie éolienne et d'autrepart, aux problématiques techniques de court et long terme liées à l'intermittence de l'éolien. Dans lecourt-terme, les problèmes du réseau électrique ainsi que les ajustements dans le marché del'électricité sont abordés. Dans le long terme, l'impact de l'éolien sur la sûreté de fonctionnement estévalué au moyen d'un algorithme de calcul du crédit de capacité de l'éolien
The development of Renewable Energy for electricity production has increased due to theEuropean policies and directives to prevent climate change. This political context is promoting amassive insertion of intermittent wind electricity production into electrical networks. There are stilldoubts about the limitations of integrating wind power into the electrical networks. For this reason,we focus on the study technical and economic aspects to approach these limitations. The firstpurpose of this research is to determine the effectiveness of the economical incentives policies inorder to stimulate growth in the wind power production. The second one is to evaluate the technicalproblems in the short and long term caused by the intermittency of wind power. In the short-term,the problems of power systems as well as the adjustments in the electricity market are discussed. Inthe long term, the impact of wind power reliability (in the network) is evaluated by using an algorithmto calculate the capacity credit of wind power

Le déploiement de ressources énergétiques distribuées, combiné à une gestion plus pro-active de la demande et à l'intégration de systèmes de gestion d'énergie, fait entrer l'exploitation des systèmes électriques et des marchés de l'électricité dans un nouveau paradigme. En partie liés à leur structure décentralisée, les marchés dits pair-à-pair ont gagné un intérêt considérable. Les marchés pair-à-pair reposent sur des négociations bilatérales entre les agents pour faire correspondre l'offre et la demande. De plus, ils peuvent cartographier l’ensemble des échanges possibles, ce qui permet de repenser ces interactions avec le réseau.Ces travaux de thèse traitent de trois défis majeurs dont la résolution est essentielle avant d'envisager le passage à des applications réelles : (i) le passage à l'échelle pour gérer un nombre croissant d'acteurs et de ressources distribués, (ii) le respect des contraintes du réseau électrique, et (iii) la résilience du marché à la présence d'agents stochastiques. Une analyse de complexité a permis de montrer que le passage à l’échelle des marchés pair-à-pair et le mécanisme de résolution peut être renforcé par trois améliorations réduisant les complexités algorithmiques et structurelles. Pour le respect des contraintes réseau, le manuscrit propose d’introduire des redevances qui seraient liées à l’utilisation du réseau électrique. Deux approches sont considérées pour déterminer ces redevances réseau. La première, exogène, exige que le gestionnaire de réseau les fournisse a priori avant le début des négociations. Dans la seconde, le gestionnaire de réseau actualise les redevances réseau de manière endogène à chaque itération pour mieux tenir compte de l'état actuel du réseau. Enfin, les prévisions de production et de consommation des agents stochastiques sont mieux prises en compte par la création d’un marché pair-à-pair de l'énergie et des capacités de réserve, pour corriger un éventuel déséquilibre de puissance due à des erreurs de prévision
The deployment of distributed energy resources, combined with a more proactive demand side management and energy management systems, is inducing a new paradigm in power system operation and electricity markets. Within a consumercentric market framework, peer-to-peer approaches have gained substantial interest. Peer-to-peer markets rely on multi-bilateral negotiation among all agents to match supply and demand. These markets can yield a complete mapping of exchanges onto the grid, hence allowing to rethink market–grid interactions.This thesis treats three main challenges which needs to be overcome before considering real world implementations: (i) scalability to host a growing number of distributed users and resources, (ii) compatibility with grid constraints, and (iii) resilience to stochastic power injections. After a complexity analysis, scalability of peer-topeer markets and the proposed negotiation mechanism to solve them is enhanced by three improvements reducing algorithmic and structural complexities. Feasibility of the peer-to-peer electricity market is eventually obtained with the use of network charges. Two approaches are proposed to handle these network charges. The first, exogenous, requires the system operator to provide them a priori before negotiations start. In the second, the system operator updates network charges endogenously at each iteration to better account for the current grid status. Finally, power forecasts of stochastic agents are taken in a more comprehensive way by the developpement of peer-to-peer market on both energy and capacities, used to restore power balance in case of misdipatch due to forecast errors

Le développement de la mobilité électrique est le principal compromis technologique qui peut permettre au secteur automobile de réduire drastiquement ses émissions de gaz à effet de serre et de polluants locaux. Du retrait des véhicules thermiques à l'intégration des véhicules électriques dans le système électrique, cette thèse étudie plusieurs aspects économiques de cette transition énergétique.Le premier chapitre étudie empiriquement les effets des politiques urbaines de restriction de circulation des véhicules les plus polluants, en analysant le comportement de vendeur de voitures sur les marchés locaux de l’occasion.Le deuxième chapitre étudie théoriquement les conditions optimales de l’électrification du parc automobile. Il donne notamment des recommandations quant à la coordination de politiques sectorielles. Le troisième poursuit en détaillant les interactions entre mobilité électrique et énergie photovoltaique. Il développe un cadre d’analyse mettant en évidence les conditions techniques et économiques de ces interactions donnant lieu à une synergie.Le quatrième chapitre discute des effets distributifs de la tarification de l’accès aux réseaux électriques en présence de développement conjoint de la mobilité électrique et sources de production d’électricité décentralisée
The development of electric mobility is the main technological compromise that will allow the automobile sector to drastically reduce its emissions of greenhouse gases and air pollutants. From the ban of thermal vehicles to the integration of electric vehicles in the power sector, this dissertation investigates several economic aspects of this transition.First, it empirically studies the impacts of urban policies that limit the access of most polluting vehicles by analyzing the behavior of car sellers on second-hand markets. Then, it theoretically precises the optimal conditions of the electrification of the automobile fleet how governments may plan support policies for electric vehicles that take into account their interaction with the power system.Third, it investigates the interaction between electric mobility and photovoltaic energy. It develops a systematic framework that enlightens technical and economic conditions of synergy.Fourth, it discusses the distributional effects from tariff design of power network with both distributed energy resources and electric mobility

Les caractéristiques de l'offre de gaz en Europe et les spécificités du marché gazier ont conduit les régulateurs à adopter des régulations asymétriques, prenant la forme de gas release et d'objectifs de pertes de parts de marché. Les expériences empiriques montrent, en accord avec la théorie économique, que ces mesures rendent des concurrents actifs sur le marché et ne découragent pas les investissements. En terme de concurrence, les effets sont plus mitigés. Certains effets positifs trouvent certainement leur cause dans la croissance de la consommation qui est parfois exponentielle ou le développement des infrastructures d'importation et de transport. Ces mesures peuvent cependant favoriser les comportements collusifs, les stratégies d'écrémage ou de « reverse cherry picking », ainsi que des entrées inefficaces, rendues possibles car le concurrent est protégé pour une période de temps donnée. Un gas release crée une relation commerciale entre l'opérateur historique et son concurrent, ainsi qu'un système de contraintes sur les capacités de chacun. Les stratégies de prix ou de quantités sont alors modifiées. Les prix d'équilibre sont plus volatils et peuvent s'éloigner nettement du « mark-u p » de concurrence. De même, les stratégies d'un modèle de COURNOT se complexifient. L'opérateur historique, si les quantités rétrocédées sont fortes et ses approvisionnements faibles, peut laisser augmenter volontairement ses coûts pour accroître ses profits. Cette stratégie d'augmentation des coûts des rivaux est d'autant plus possible que le prix de rétrocession est proche de ses coûts d'approvisionnement. Elle ne détériore pas le surplus des consommateurs mais diminue le bien-être. Le régulateur peut restaurer l'incitation à l'efficacité en fixant une proportion rétrocédée en fonction du niveau des approvisionnements observé. Cette proportion ne doit pas être trop faible pour faire bénéficier le marché de l'incitation à l'efficacité de l'opérateur historique et des ventes plus importantes des deux opérateurs. Dans un même temps, une proportion trop élevée accentue les possibilités d'augmentation des coûts des rivaux ou de collusion.

Notre thèse précise la nature de la relation entre la consommation énergétique et la croissance économique, cette dernière étant analysée à l’échelle des pays de l’Afrique Sub-Saharienne. Premièrement, nous réalisons une revue quantitative synthétisée de la relation entre la consommation d’énergie et la croissance économique pour les pays de l’Afrique Sub-Saharienne. La méta-analyse référence ainsi 50 travaux scientifiques publiés entre les années 1996 (date de la première publication) et 2016.Partant du résultat qu’aucun lien clair n’a été établi au niveau des variables influençant la relation énergie-croissance, la thèse s’oriente vers les fortes disparités régionales à l’œuvre en termes d’offre et demande par une analyse des mutations observées au niveau de ces deux variables des années 1950 à de nos jours. Précisément, nous analysons les dynamiques relatives à la demande, faisant de celle-ci une cause de l’offre et non l’inverse. Ces dynamiques permettent d’envisager de nouveaux design en termes de politiques énergétiques tout en dépassant les limites inhérentes au modèle passé à savoir une offre tournée, d’une part, vers le maintien et l’amélioration des réseaux on-grid sans réponse aux besoins des populations rurales et, d’autre part, vers les mini grids en faveur des populations rurales coûteux et procurant de faibles services énergétiques. Les technologies de production décentralisées restent toutefois coûteuses pour les populations, la soutenabilité économique restant aux solutions centralisées (on-grid).De ce fait, notre recherche doctorale s’interroge sur des tarifications spécifiques pouvant être mises en vigueur dont le but serait l’augmentation des revenus des ruraux, notamment issus des activités productives, ce qui garantiraient en retour le déploiement de l’électrification. Cette contribution se veut être un parallèle entre les instruments tarifaires développés par les compagnies d’électricité en ASS les dynamiques du non-accès à l’électricité, analysé au regard des ménages urbains et ruraux connectés au réseau on-grid. Nous montrons que le non-accès à l’électricité reste entretenu par la régressivité de la tarification on-grid mise en place et qu’elle profite davantage à certaines activités productives. Nous mettons en exergue les les limites inhérentes à l’accès, d’où ressortent que les conditions économiques des populations et en particulier leur niveau de pauvreté, bien plus que leur localisation
Energy demand in Sub-Saharan Africa has outpaced that in the North. The International Energy Agency (IEA) has forecasted the greatest increase in energy consumption to come from this area. The relationship between energy consumption and economic growth began to be studied in Sub-Saharan Africa in the late 90s, using the same method as for developed countries and with the same lack of consensus on the direction of causality. This thesis attempts to clarify this situation through a meta-analysis of fifty articles published since 1996 to 2016. This meta-analysis involves five analytical categories: type of publication, geographical area studied, econometrics method used, energy consumption indicators, and control variables. Each of these dimensions includes many disaggregated variables. Logistic regressions are run on the variables presented above for each of the four causality hypotheses. In research that studies single countries, the likelihood of finding for a given causality hypothesis is very sensitive to the econometric method implemented. Findings on a panel of countries are then presented; their methods assert the neutrality hypothesis.The energy sector in sub-Saharan Africa is in a state of flux. Based on an approach borrowed from industrial economics, using historical examples that point to three successive transformations of electricity market structure, our analysis differs from previous studies by looking at demand as a consequence of supply. Our results show, an extremely fragmented demand for energy in sub-Saharan African countries,within which a very dynamic unmet demand drives change in how supply is offered. New forms of energy provisioning introduced on the electricity market put into question the initial on-grid network model. The appearance of decentralized electricity production shows that there is a potential for going beyond current limitations and moving away from a supply structure focused on the maintenance and improvement of ongrid networks without consideration of the needs of rural populations on one hand, and on the other hand, the establishment of expensive mini-grids that provide inferior energy services to rural populations. New territorial linkages focus on mechanisms seen in energy demand.As a result, our doctoral research questions the energy access gap between urban and rural populations, that remains considerable, even considering households and businesses with potential access to the grid. Tariff schedules are thus the interface between the conditions for producing electricity, the end user and public energy-access policy. This article evaluates the contribution of electricity tariff schedules, a major access instrument, to the continued existence of the energy access gap, and looks at whether this gap is primarily between rural and urban populations. Using a panel set of random effects that are double controlled (1990-2012, 33 countries divided into 4 groups, 17 variables related to residential and commercial consumption, production and willingness to pay), the article shows the systematically regressive effect of tariff schedules on access for both residential and commercial consumption, their failure to provide reduced rates to enable access to the poor, their neglect of households passing the threshold of the first consumption block and their ineffective treatment of energy poverty in urban and rural households. For households with access to a centralised grid, we find that the criterion of location is less important than the economic conditions of the customers served

Les réseaux de capteurs sans fil (RCSF) sont très largement utilisés dans divers domaines d'applications civiles et militaires, comme la surveillance de champs de bataille, la détection de phénomène environnementaux, ou encore les bâtiments intelligents. Cependant, les réseaux de capteurs sans fil sont caractérisés par de fortes limitations au niveau de l'énergie disponible et des communications radio. Les travaux réalisés dans cette thèse visent à proposer des solutions garantissant une certaine qualité de service dans le contexte des réseaux de capteurs sans fil. La première partie concerne la couche liaison de données avec l'objectif d'augmenter la durée de vie du réseau. L'accès au médium sans fil est analysé et modélisé sous la forme d'un problème d'ordonnancement des liens de communication, tenant compte des collisions. Nous étudions alors la complexité de ce problème. Une approche distribuée et tolérante aux défaillances avec garantie de performance est proposée (SS-DD2EC) pour résoudre ce problème. La seconde partie de la thèse concerne le routage des messages à l'aide du protocle IPv6 Routing Protocol for Low-Power and Lossy Network (RPL). Tout d'abord, un comparatif entre les différentes métriques de routage existantes pour l'optimisation de l'énergie consommée a été mené. En plus de la durée de vie, les critères de fiabilité et de latence de bout-en-bout sont considérés pour évaluer ces métriques. Enfin, deux nouvelles métriques (R_MinMax et R_Delai) ont été proposées pour RPL permettant d'atteindre des gains significatifs par rapport à l'état de l'art. La première ne tient compte que des critères de consommation d'énergie et de fiabilité, alors que la seconde intègre en plus la latence de bout-en-bout
Wireless sensor networks (RCSF) is a technology that has a wide range of civil or military applications, including battlefield monitoring, environmental monitoring or smart city. However, WSN are characterized by high limitations in terms of energy (battery-operated nodes) and wireless links (low power and lossy links). The work done in this PhD thesis aims to provide solutions that guarantee a certain quality of service in the context of wireless sensor networks. The first part of this work concerns the medium access control layer with the aim of increasing the lifetime of the network. The access to the wireless medium is analyzed and modeled as a link scheduling problem, taking into account collisions. First, a study of the complexity of this problem is carried out, then a distributed and fault-tolerant approach with guaranteed performance is proposed (SS-DD2EC) to solve this problem. The second part is about message routing with the IPv6 Routing Protocol for Low Power and Lossy Network (RPL). First of all, a comparison between the various existing routing metrics for the optimization of the energy consumed has been carried out. In addition of lifetime, the reliability and end-to-end latency criteria are considered for evaluating these metrics. Then, two new RPL metrics (R_MinMax and R_Delai) were proposed, achieving significant gains over the state of the art. The first one only considers the energy consumption and reliability, while the second one takes also into account the end-to-end latency

Cette thèse étudie les conditions d'efficacité d'un portefeuille de politiques pour réduire les émissions de gaz à effet de serre du secteur électrique. Il est montré qu'en présence d'incertitude, le prix du carbone issu d'un marché de permis d'émissions peut ne pas entraîner suffisamment de réductions d'émission, justifiant l'ajout d'une politique au marché de permis, par exemple une subvention renouvelable. Dans le cadre d'une transition vers une production électrique décarbonée, l'accumulation du capital électrique génère des effets dynamiques complexes. Il est montré que l'utilisation naïve du signal-prix du carbone ou de critères statiques pour évaluer les investissements peut alors conduire à un sous-investissement en capital vert. L'effet d'une modification à la marge du portefeuille de politiques actuel est également étudié. Il est montré en particulier que si on suppose une seule technologie de production fossile à taux d'émission constant, contrainte par un plafond d'émissions - donc toutes les réductions d'émissions proviennent des renouvelables - augmenter à la marge le tarif d'achat renouvelable réduit le prix de l'électricité perçu par le consommateur, et ce paradoxalement même si la taxe à la consommation nécessaire pour financer le tarif augmente. Cette thèse réalise enfin une évaluation qualitative du portefeuille actuel de politiques climat-énergie en France. Cet examen montre que les multiples défaillances du prix du carbone justifient l'utilisation d'une combinaison de politiques, même si le portefeuille cible varie en fonction des hypothèses sur les trajectoires du prix du carbone.