Cette thèse propose des apports méthodologiques, techniques et macroéconomiques sur la transition énergétique pour atténuer les changements climatiques. La première partie apporte un éclairage théorique sur modèles empiriques du système énergie-économie-environnement. Ces modèles présentent des incertitudes autour des valeurs de paramètres, des mécanismes structurels et de la pertinence des échelles du modèle. L'étude du rôle de l'analyse prospective et de ses outils montre un traitement insuffisant de l'incertitude structurelle contenue dans les modèles. Par conséquent, nous étudions en profondeur les outils appliqués d'analyse prospective pour révéler la vision prospective qu'ils incarnent à travers trois axes: les interdépendances qu'ils incorporent, les mécanismes de transformation et la représentation de la transition. Tout d'abord, les interdépendances qu'ils comprennent se manifestent en termes de schémas comptables, boucle de rétroaction entre énergie et croissance économique, et la représentation de la valeur ajoutée et des niveaux d'activité par rapport aux technologies. Puis, les forces de transformation sont discutées: le moteur de la croissance économique ainsi que la source de l'évolution des tendances de la demande et le progrès technique. Enfin, nous commentons la manière habituelle dont la transition est représentée, c'est-à-dire comme une trajectoire à l'équilibre pour la dynamique technologique, les choix économiques ainsi que la représentation des marchés. Nous concluons que cette spécification de la transition est inhérente à la fonction de production traditionnelle pour représenter les choix à la fois techniques et économiques. Cela entraîne une discussion sur le statut de l'équilibre macro-économique dans l'outil Imaclim, qui est un modèle walrasien d'équilibre général avec une transition en déséquilibre. Suite à cette analyse méthodologique, nous donnons des exemples de travaux empiriques menés avec le modèle Imaclim-R. Premièrement, nous examinons à l'échelle mondiale l'inclusion de technologies dans le modèle Imaclim-R Monde pour évaluer le potentiel, les limites et l'impact sur le calendrier de l'action des options pour la bioénergie et des politiques d'efficacité énergétique. Nous expliquons techniquement comment les technologies de la bioénergie sont inclus dans le modèle pour faire la lumière sur la complémentarité entre bioénergie et CCS et évaluer les impacts macroéconomiques temporels de l'atténuation du changement climatique. En outre, nous analysons la représentation de l'efficacité énergétique avec une analyse détaillée des mécanismes par lesquels elle influe sur la croissance et interagit avec le calendrier de l'atténuation climatique. Nous présentons ensuite le rôle du modèle Imaclim-R France pour impliquer les parties prenantes autour de la création de scénarios participatifs. Ensuite, nous discutons des impacts technologiques et macroéconomiques de ces scénarios. En particulier, nous examinons les conséquences pour les besoins d'investissement et de montrer que la taxe carbone peut être réduite avec un signal politique fort / This dissertation discusses methodological, technical and macroeconomic insights on the energy transition for climate mitigation. The first part deals with the theoretical analysis of empirical models of the energy-economy-environment system. Model present uncertainties in terms of parameter values, structural mechanisms and the pertinence of the model scales. The study of the role of forward-looking analysis and its tools show an insufficient treatment of the structural uncertainty contained within the models. Therefore, we study in depth the applied tools of forward-looking analysis to elicit the forward-looking vision they embody through three axes. the interdependences they include, the transformation mechanisms and the transition representation. First, the interdependences they include manifest in terms of accounting schemes, feedback loop between energy and economic growth, value added, and the representation of activity levels in relation to technologies. Then, the transformation drivers are discussed: the economic growth engine as well as the source of the evolution of demand patterns and technical progress. Finally, we comment on the widely spread way of the representation the transition as a pathway in equilibrium for the technology dynamics, the economic choices as well as the markets representation. We conclude that this specification of the transition is inherent to traditional production function to represent both technical and economic choices. This brings about a discussion on the status of the macroeconomic equilibrium in the Imaclim tool, which is Walrasian CGE model with a transition in disequilibrium. The second part regroups empirical studies of the macroeconomic impacts of climate change mitigation. First, we examine at the global level the inclusion of technologies in the Imaclim-R World model to assess the potential, limitations and the impact on the timing of action of bioenergy options and energy efficiency policies. We explain technically how bioenergy technologies are included within the model to shed light on the complementarity of bioenergy and CCS and assess their impact of the temporal macroeconomic impacts of climate mitigation. Also, we present the representation of energy efficiency with a detailed analysis of the mechanisms through which it impacts growth and assess the interplay with the timing of climate mitigation. Second, we present a study to design energy transition scenarios at the French level with stakeholder involvement and discuss the macroeconomic impacts, in particular on investment. We present the role of the Imaclim-R France model to involve stakeholders around participative scenario creation. Then, we discuss the technological and macroeconomic impacts of these scenarios. In particular, we examine the consequences for investment needs and show that the carbon tax can be reduced with a strong political signal

L'appel croissant à la mise en œuvre d'une politique climatique ambitieuse et globale devrait détério-rer les perspectives économiques des pays dépendants du pétrole. Cette thèse étudie les impacts économiques de cette transition bas-carbone ainsi que les stratégies d'atténuation possibles pour le premier exportateur de pétrole: le Royaume d'Arabie Saoudite (AS). Nous proposons une applica-tion utilisant un modèle intégré économie-énergie-environnement qui prend en compte les spécifici-tés de l’économie saoudienne comme l’ancrage de son taux de change ou encore les prix d’énergies administrés.Premièrement, en utilisant une représentation agrégée de l’économie saoudienne, nous montrons qu’un prix du pétrole plus faible résultant de la transition bas-carbone mondiale résulte en un taux de croissance marginalement bas, des excédents commerciaux significativement réduits et à un chô-mage plus élevé. Nous analysons la portée des outils dont dispose l’AS pour atténuer les impacts des politiques climatiques sur son économie. Nous estimons que l'alignement des prix de l'énergie saou-diens sur les références internationales ainsi que l’augmentation des gains d'efficacité énergétique fournissent à l’AS des sources de revenus supplémentaires. Ce cadre de modélisation permet de tes-ter des scénarios prospectifs tout en contrôlant leurs spécifications macroéconomiques.Ensuite, nous mettons en perspective ces spécifications dans un cadre multisectoriel afin d'étudier les stratégies de diversification émanant des contributions prévues déterminées au niveau national (INDC) ainsi que son programme stratégique Vision 2030. Nous concluons que la diversification économique dans les secteurs à faible intensité énergétique (industrie manufacturière, tourisme et services financiers) en augmentant les exportations et la substitution des importations, en plus de réformer l'impôt sur les sociétés offre une perspective positive par rapport à une expansion continue des industries à forte intensité énergétique (minéraux, pétrochimie et ciment). En effet, nous mon-trons que la diversification dans les secteurs à faible intensité énergétique génère une croissance plus forte et un chômage plus faible. En outre, dans le cadre de ce scénario de diversification écono-mique, l’AS dépasse ses engagements climatiques en termes de réduction des émissions de CO2. Néanmoins, l’expansion des secteurs à forte intensité énergétique résulte en une meilleure perspec-tive de la dette publique puisque le gouvernement tire des revenus plus élevés de ses participations dans les industries lourdes. Enfin, nous concluons que dans nos deux scénarios, l’AS n’atteint que partiellement ses ambitions de transition vers une économie moins dépendante du pétrole dans le cadre du programme Vision 2030, ce qui suggère que de nouvelles réformes doivent être envisagées.Cette thèse contribue à la littérature sur l’implémentation d’une politique climatique et ses consé-quences économiques pour les pays exportateurs pétrole. Notre travail fournit des estimations sur les réformes économiques à entreprendre comme stratégies d'atténuation et pourrait donc être adapté pour couvrir d'autres pays et sources d’énergie. / The increasing call for implementing a global and ambitious climate policy is expected to deteriorate economic outlook of oil-dependent countries. Our research work investigates the impact of this global low-carbon transition and the potential mitigation strategies for the largest oil exporter: The Kingdom of Saudi Arabia (KSA). We propose an application using an integrated economy-energy-environment modelling framework taking into account salient features of the Saudi economy such as the currency peg and the regulated domestic energy prices.First, using an aggregated representation of the KSA economy, we show that a weaker oil price re-sulting from the global low-carbon transition is associated with a marginally lower growth, large trade surplus accumulation loss, and higher unemployment for the KSA. We analyse what scope the KSA has to mitigate climate policy impacts. We reveal that aligning domestic energy prices with international references and achieving energy efficiency gains increases economic efficiency while improving public budget prospects. This modelling framework allows to investigate scenarios while controlling the modelling macroeconomic specifications.We refine these outlooks in a mulstisector framework that further allows investigating diversifica-tion opportunities within the Saudi Intended Nationally Determined Contribution (INDC) and its Vision 2030 program. We conclude that economic diversification into non energy-intensive sectors (manufacture, tourism, and financial services) through increasing exports and import substitution, in addition to targeting fiscal adjustments of the corporate tax, provide a positive outlook compared with a continuous expansion of energy-intensive activities (minerals, petrochemical, and cement). Indeed, we show that diversification in non-energy intensive sector generates higher growth, and lower unemployment. In addition, under our designed economic diversification plan, the KSA ex-ceeds its climate pledges in terms of targeted CO2 abatement. Nevertheless, the continuous expan-sion of energy-intensive industries is associated with a better outlook for the public debt since the government derives higher revenues from its participation in energy-intensive industries. Finally, we conclude that in our two scenarios, the KSA only partially succeeds in its transition toward a less oil-dependent economy as part of the Vision 2030 program, suggesting that further reforms are to be considered.This thesis contributes to the literature on climate policy implementation and associated economic consequences for fossil-fuel exporters. It provides insights on economic reforms as mitigation strate-gies and could be thus adapted to cover additional countries and fuels.

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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.