Cette thèse a pour objectif d'intégrer une représentation économique des comportements des ménages dans un cadre de modélisation technologique de la dynamique des consommations énergétiques du secteur résidentiel français, et d'en analyser les implications dans le cadre d'exercices prospectifs de long terme (2030-2050). Les travaux réalisés ont permis de mettre en relief des écarts importants entre les consommations réelles de chauffage résidentiel et l'estimation qui en est faite par des modèles dits d'ingénieur (thermique du bâtiment). Ces écarts sont en grande partie dus à l'élasticité de la demande de confort thermique au prix de celui-ci, dont la modélisation permet d'intégrer à la fois les concepts d'élasticité au prix des énergies et d'effet rebond (augmentation du niveau de service après une amélioration de la performance énergétique de l'équipement fournissant celui-ci). Concernant le chauffage individuel, les conséquences de cette adaptation, couplée à certaines malfaçons techniques, sont à la fois une réduction importante du gisement technique d'économie d'énergie et le constat que le gisement d'économies d'énergie associé à la diffusion de pratiques quotidiennes de sobriété énergétique est déjà largement exploité. Ceci implique que l'atteinte d'une division par 4 des émissions de gaz à effet de serre (GES) à l'horizon 2050 dans le secteur résidentiel français ne peut être réalisée uniquement au travers de la diffusion de technologies efficaces et de gestes de sobriété énergétique mais nécessite aussi une baisse significative du contenu carbone moyen du chauffage par une forte pénétration du bois énergie. Le deuxième volet abordé est celui de la représentation de l'hétérogénéité des variables manipulées dans un modèle technico-économique, et de ses implications à la fois sur l'estimation d'une consommation énergétique à un instant donné et sur sa dynamique. Il apparait que la présence d'hétérogénéités biaise l'estimation de la consommation énergétique des usages thermiques sans que la magnitude totale de ce biais puisse être estimée à partir des données disponibles. D'autre part, l'analyse des variables utilisées pour représenter le marché de la rénovation thermique des logements dans les modèles technico-économiques montre que plusieurs sources d'hétérogénéité de ce marché sont généralement omises. Les conséquences de l'ajout d'hétérogénéité dans ces modèles sont une moindre réduction des consommations énergétiques et émissions de GES dans un contexte favorable à la pénétration de technologies énergétiquement efficaces et peu émettrices de GES. Enfin, le modèle de dynamique des consommations énergétiques du parc résidentiel français développé au cours de la thèse (BEUS) a été appliqué à différents exercices prospectifs. En particulier, une tarification progressive de l'électricité a été simulée, dont les résultats révèlent un report des usages thermiques de l'électricité vers des énergies majoritairement plus carbonées. Ceci allant à contre-sens de la trajectoire recherchée de réduction du contenu carbone moyen des énergies de chauffage, un élargissement de ce tarif à toutes les énergies a été étudié et simulé, ainsi que l'équivalent fiscal de cet instrument : un bonus-malus à la consommation d'énergie durable. Les simulations réalisées, dans un environnement régulatoire et des conditions de mise en œuvre simplifiées, indiquent qu'ils permettraient d'accélérer la transition du parc résidentiel actuel vers un niveau plus faible de consommation d'énergie et d'émissions de GES.

Cette thèse porte sur les instruments de politique publique permettant de réduire les émissions de CO2 liées à l’usage des véhicules particuliers. La mise en place de ces instruments est légitime et nécessaire compte tenu de la contribution de ces véhicules au changement climatique (17% des émissions de CO2 en France en 2010). Dans le cadre d’une modélisation théorique en équilibre partiel et statique du marché automobile, les travaux considèrent deux leviers de réduction d’émissions : l’amélioration de la performance énergétique des véhicules et la diminution des distances parcourues. Dans un premier Chapitre consacré à l’analyse côté offre du système automobile, la question de recherche est de déterminer si, d’une part, une coopération entre acteurs de la filière automobile conduit à la production de véhicules plus économes en carburant qu’en l’absence de coopération, et d’autre part, si cette coopération est un substitut ou non à l’intervention publique. L’impact de la demande de véhicules économes en carburant sur les décisions d’investissement et de coopération des producteurs est démontré, ce qui justifie la mise en place d'outils de politique publique stimulant la demande. Aussi, le deuxième Chapitre est consacré à l’analyse de la demande de véhicules et de kilomètres. L’accent est mis sur l’interdépendance entre ces deux demandes, qui est à l’origine du phénomène bien connu d’effet rebond. Il est question d’étudier l’impact de cet effet rebond sur l’efficacité des taxes différenciées à l’achat et des taxes à l’usage des véhicules. Enfin, l’ambition du dernier Chapitre est tenir compte des effets de ces instruments sur l’utilité des ménages et le profit pour la filière automobile. L’objectif plus large est de déterminer si les décideurs publiques sont à mêmes de lutter contre les émissions de CO2 des véhicules tout en augmentant le bien-être de la population et la croissance économique. / This Thesis analyses public economic policies enabling to reduce CO2 emissions from car use. Implementing these tools is legitimate and necessary because of the high contribution of passenger vehicles to climate change (17% of CO2 emissions in France in 2010). Within a partial and static equilibrium model of the car market, the present research considers two distinct levers to cut CO2 emissions from car use: the improvements of passenger vehicles energy-efficiency, and a reduction in miles driven. In the first Chapter dedicated to an analysis of the supply-side of the automotive system, the research question consists in investigating on the one hand whether a cooperation among actors of the automotive sector leads to the production of vehicles that are less fuel-consuming than without the cooperation; and on the other hand whether this cooperation could be a substitute to a policy intervention. The impact of the demand for low fuel-consuming vehicles on the producers’ decision to invest and to cooperate is demonstrated; this justifies the implementation of policy tools stimulating demand. Hence, the second Chapter is dedicated to an analysis of the demand for vehicles and kilometres. Emphasis is placed on the interdependency between car choice and car use, which is at the root of the well-known phenomenon of rebound effect. The aim is to study the impact of that rebound effect on the efficiency of differentiated car purchase taxes and car use taxes. Lastly, the ambition of the last Chapter is to take the impacts of the latter pricing tools on households’ utility and automotive sector’s profit into account. More generally, the purpose is to investigate whether public decision-makers are able to mitigate CO2 emissions from car use while improving households’ well-being and economic growth.