En France, les études sur les déterminants des investissements économiseurs d’énergie dans le résidentiel sont encore relativement rares même si ce secteur représente un gisement important d’économies d’énergie.Dans cette thèse, l’objectif est d’isoler les déterminants de l’investissement en efficacité énergétique dans le secteur résidentiel afin de fournir des recommandations de politiques publiques. Nous souhaitons étudier l’effet des politiques actuelles mais aussi potentielles qui visent à stimuler l’adoption d’équipements économiseurs d’énergie. Cette thèse est divisée en quatre chapitres. Dans un premier chapitre, l’objectif principal est d’analyser les dépenses en rénovation des ménages en faisant une distinction entre les travaux en efficacité énergétiques (d’isolation et de remplacement deséquipements) et les travaux en réparation en utilisant une approche économétrique. Dans un deuxième chapitre, nous cherchons à comprendre la décision d’investir en efficacité énergétique lorsqu’il existe des incitations divergentes (cas du propriétaire / locataire). Dans un troisième chapitre, nous étudions la décision d’investir dans des équipements économiseurs d’énergie dans un équilibre général en tenant compte de l’irréversibilité et de l’incertitude sur les prix de l’énergie et sur le rendement du revenu. Finalement, le quatrième chapitre évalue, à l’aide d’un modèle de simulation, l’effet des politiques publiques sur la décision d’investir. Nous modélisons la consommation d’énergie et les émissions de gaz à effet de serre, la décision d’investir dans des rénovations en efficacité énergétique et la dynamique du parc de logements. / In France, studies on energy-saving investments for residential buildings are still relatively rare even if this sector exhibits a high potential for energy-savings. In this PhD dissertation, the aim is to isolate the determinants of energy efficient investments in the residential sector in France in order to provide some policy recommendations. We also want to study the effect of current and potential public policies designed to trigger retrofit investments.The dissertation consists in four chapters. In the first essay, our main objective is to analyze household’s expenditures in renovation works by distinguishing energy efficiency works (insulation works and equipment replacement works) and reparation works using an econometric approach. In the second essay, we seek to understand the home renovation decision of households in a theoretical model in which there exist split incentives (landlord/tenant case). In the third essay, we study the decision to invest in energy efficiency by taking into account irreversibility and uncertainties on energy prices and on income return in a general equilibrium framework. Finally, the fourth essay assesses the effect of public policy on the decision to invest using an empirical approach.We model energy consumption and GHG emissions, the decision to invest in energy-saving renovations and the dynamics of the housing stock.

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En France, les études sur les déterminants des investissements économiseurs d'énergie dans le résidentiel sont encore relativement rares même si ce secteur représente un gisement important d'économies d'énergie.Dans cette thèse, l'objectif est d'isoler les déterminants de l'investissement en efficacité énergétique dans le secteur résidentiel afin de fournir des recommandations de politiques publiques. Nous souhaitons étudier l'effet des politiques actuelles mais aussi potentielles qui visent à stimuler l'adoption d'équipements économiseurs d'énergie. Cette thèse est divisée en quatre chapitres. Dans un premier chapitre, l'objectif principal est d'analyser les dépenses en rénovation des ménages en faisant une distinction entre les travaux en efficacité énergétiques (d'isolation et de remplacement deséquipements) et les travaux en réparation en utilisant une approche économétrique. Dans un deuxième chapitre, nous cherchons à comprendre la décision d'investir en efficacité énergétique lorsqu'il existe des incitations divergentes (cas du propriétaire / locataire). Dans un troisième chapitre, nous étudions la décision d'investir dans des équipements économiseurs d'énergie dans un équilibre général en tenant compte de l'irréversibilité et de l'incertitude sur les prix de l'énergie et sur le rendement du revenu. Finalement, le quatrième chapitre évalue, à l'aide d'un modèle de simulation, l'effet des politiques publiques sur la décision d'investir. Nous modélisons la consommation d'énergie et les émissions de gaz à effet de serre, la décision d'investir dans des rénovations en efficacité énergétique et la dynamique du parc de logements.

Nous abordons dans cette thèse un problème important en simulation multi-agent pour l'étude des systèmes complexes: celui d'assembler de multiples expertises par une approche multi-niveau. Alors que les approches existantes considèrent habituellement la vue d'un seul expert principal sur le système, nous proposons d'utiliser une approche multi-niveau pour intégrer plusieurs expertises sous la forme d'agents de différents niveaux d'abstraction. Nous montrons qu'il est ainsi possible de rester proche des concepts manipulés par les différents experts (ce qui permet de faciliter le processus de validation dans leurs domaines respectifs) et de combiner les différents niveaux de ces concepts, de manière à ce que chaque expert puisse comprendre les dynamiques des éléments liés à son domaine. Nous proposons le méta-modèle SIMLAB basé sur une représentation unifiée des concepts par des agents pouvant s'influencer les uns les autres dans différents axes et différents niveaux. Ce travail est concrétisé dans le cadre de l'étude de l'activité humaine en relation avec la consommation électrique. Il s'agit là d'un exemple typique de système complexe nécessitant de multiples expertises issues de différents domaines tels que l'ergonomie, l'énergétique, la sociologie, la thermique, ... Dans ce contexte, nous présentons ensuite la mise en oeuvre de notre approche dans la plate-forme SMACH de simulation des comportements humains et nous décrivons un ensemble d'expérimentations illustrant les différentes caractéristiques de notre approche. Nous montrons enfin la capacité de SIMLAB à reproduire et à étendre en simulation une étude réalisée sur le terrain de gestion de la demande énergétique. / The purpose of this work is to tackle a key problem in the study of complex systems when using multi-agent simulation: how to assemble several domains of expertise with a multi-level approach. While existing approaches usually consider the viewpoint of a unique main expert, we propose to use a multi-level model to integrate the multiple domains of expertise embodied in agents located at different abstraction levels. In this work, we show that it is possible to both stay close to the concepts manipulated by the experts (for the sake of the validation process in the domain of each expert) and combine the levels of those concepts. That way, each expert can easily understand the dynamics of the components related to their domain.We present SIMLAB, our meta-model based on a unified representation of the concepts using agents. Each agent can influence the others on different axes and levels. This work is materialised in a study of human activity in relation to electrical consumption. It is a typical example of complex system which requires many domains of expertise such as psychology, energetics, sociology, heat science, … In this context, we present the implementation of our approach in SMACH, a simulation platform of human behaviours. We Then describe several experiments to illustrate the characteristics of our approach. Finally, we show how SIMLAB can reproduce and extend in silico a field study of energy demand management.

Les préférences des ménages français pour les travaux de rénovation énergétique dans le logement ont été peu étudiées jusqu’à présent. Or, elles sont la clé d’une politique énergétique efficace et réaliste pour le secteur résidentiel, tant au niveau des aides proposées, qu’au niveau des objectifs à réaliser. Les ménages sont-ils intéressés par des travaux à fort potentiel d’économie d’énergie ? Combien sont-ils prêt à payer et est-ce que c’est suffisant pour couvrir les coûts réels ? Combien de ménages n’ont pas le choix de leur mode de chauffage et quel est leur profil ?La thèse s'attache à répondre à ces questions de façon empirique à l’aide de modèles de choix discrets. Il s’agit, dans un premier temps, d’analyser les contraintes techniques, sociodémographiques et spatiales que rencontrent les ménages et qui entravent les choix énergétiques dans le logement. Une méthodologie de détection des ménages contraints a été proposée, puis appliquée au choix du chauffage en 2006 et 2013. Dans un deuxième temps, les préférences des ménages pour les équipements de chauffage et les travaux de rénovation ont été analysées. Cette deuxième partie utilise une enquête expérimentale qui a été réalisée spécialement pour ce travail de recherche auprès de 2000 ménages. Ce travail a permis de comprendre les préférences des ménages, leur hétérogénéité, et d’en déduire les consentements à payer, les taux d’actualisation implicites et les différents effets économiques. / Little research has been done to date on French households’ preferences for energy retrofits in the dwelling. However, the economic role of these choices is crucial for implementing an effective and realistic energy policy in the residential sector, both in terms of proposed aid and targets. Are households interested in retrofits with high energy-savings potential? How much are they willing to pay and is it sufficient to cover the up-front costs? How many households have no choice of heating system, and what is their profile?This work sets out to answer these questions empirically using discrete choice models. It starts by analyzing the technical, socio-demographic and spatial constraints that face households and create barriers to domestic energy choices. A method to detect household constraint is devised and applied to the choice of space heating system in 2006 and 2013. The second stage analyzes household preferences for heating equipment and retrofits. This second part is based on a discrete choice experiment specially carried out for this research among 2,000 households. This work sheds light on households’ preferences and heterogeneity, as well as their willingness to pay, the implicit discount rate and other economic impacts.

Le secteur résidentiel en Algérie consomme 25 % de l'énergie finale et émet en moyenne 21 % des gaz à effet de serre. Or, il existe un important gisement d'économie d'énergie dans ce secteur. Ce constat a conduit à rechercher la manière de rendre le secteur du logement plus efficient en termes de consommation d'énergie et d'émission de CO2. Cette thèse vise à développer différentes méthodes d'analyse quantitative dédiées à l'amélioration performantielle du secteur résidentiel à l'horizon 2050 . Il s'agit, en clair, d'infléchir les consommations d'énergie et de stabiliser les émissions de CO2. La comparaison entre la France et l'Algérie doit mettre de mettre en lumière les différences, tant dans les dynamiques des structures de parcs que dans celles induites par les différentiels climatiques.Ce travail s'inscrit dans une démarche prospective. Il s'appuie sur les principes de l'exercice prospectif développés par Jacques Arcade et Michel Godet, et il s'inspire pleinement de nombreux travaux de recherche (ETHEL, CLIP…). Il a pour ambition de développer un modèle de prospective énergétique bottom-up, capable de mesurer différentes trajectoires de l'évolution des consommations d'énergie dans le secteur résidentiel et les émissions qui en découleraient à l'horizon 2050.Ce modèle s'articule à partir des données du scénario central de la démographie et du parc de logements de l'Office national des statistiques algérien, ainsi que les hypothèses argumentées relatives aux évolutions démographiques des ménages. La poursuite des tendances actuelles, en termes de consommations d'énergie et d'émissions à l'horizon 2050, permet de tracer un scénario de référence sur lequel la thèse s'appuie pour identifier les actions à mettre en œuvre afin d'y apporter d'éventuelles solutions. En se basant en effet sur un ensemble de leviers technologiques, notre modèle peut établir des scénarios volontaristes dans lesquels l'on suppose plusieurs trajectoires de l'évolution du couple consommations/émissions.Outre l'intérêt scientifique de ce travail, le développement de ce modèle peut constituer un outil d'aide à la mise en oeuvre d'une politique énergétique portant sur l'amélioration de l'efficacité énergétique dans le secteur du logement ; les scénarios réalisés peuvent en outre constituer une feuille de route pour de nouvelles stratégies énergétiques. / The residential sector in Algeria consumes 25 % of the final energy and emits about 21% of greenhouse gas emissions. However, there is a significant potential of energy saving in this sector. This leads to looking for ways to make the sector of housing more efficient in terms of energy consumption and CO2 emissions. This thesis aims to develop different methods of quantitative analysis dedicated to improving the performance of the résidential sector in 2050. In other words, the objective is to reduce energy consumption and stabilize CO2 emissions. The comparison between France and Algeria should help to clarify the differences in both dynamic structures housing stock as well as in those induced by climate differentials.This research work fits into a prospective approach. It is based on the principles of prospective exercise developed by Jacques Arcade, Michel Godet, and it is influenced by numerous research works (ETHEL, CLIP). It has the ambition to develop a model of bottom-up energy prospective capable of measuring various trajectories of the evolution of energy consumption in the residential sector and resulting emissions by 2050.This model is based on the data of the central scenario of demography and the housing stock of the Algerian National office of Statistics, and on the well-argued assumptions concerning the démographic evolution of households. The continuation of current trends in terms of energy consumption at the approach of 2050 allows us to draw up a reference scenario on which the thesis is based to identify the actions to be implemented to identify possible solutions. Indeed, by basing itself on a set of technological levers, our model can establish voluntaris scenarios in which several trajectories of the evolution of the consumption/emissions pair can be envisaged.Besides the scientific interest of this work, the developement of this model can establish a help tool for the implementation of an energy policy concerning the improvement of the energy efficiency in the sector of housing ; moreover, the scenarios undertaken could constitute a road map for new energy strategies.

Cette thèse de doctorat cherche à mieux comprendre certaines caractéristiques du marché de la performance énergétique des bâtiments dans le secteur résidentiel et à évaluer l'efficacité de trois interventions publiques visant à encourager la rénovation énergétique : Diagnostic de performance énergétique (DPE), crédit d'impôt pour le développement durable (CIDD) et taxation de l'énergie. Le premier chapitre de la thèse passe en revue la littérature sur la certification de la performance énergétique des bâtiments et conclut que les ménages la valorisent lorsqu'ils achètent ou louent un logement. Le deuxième chapitre présente une analyse théorique de l'impact du DPE et démontre que le DPE peut réduire ou augmenter la consommation d'énergie en fonction de l'horizon temporel et de l'hétérogénéité de la demande d'énergie dans la population. Le troisième chapitre développe une simulation basée sur le modèle susmentionné et suggère que le DPE doit être combiné avec d'autres interventions publiques pour être efficace. S'appuyant sur des données de panel françaises, le quatrième chapitre analyse économétriquement l'impact d'une augmentation du CIDD et montre qu’elle stimule significativement les dépenses pour les investissements éligibles. Le dernier chapitre analyse économétriquement comment les prix de l'énergie influent sur les décisions des ménages en rénovation énergétique et ne trouve pas de preuve statistique de l'effet d'une hausse des prix de l’énergie. / This PhD dissertation aims at better understanding some features of the market for building energy performance in the residential sector and at evaluating the effectiveness of three policy interventions to encourage energy retrofit: Energy Performance Certificates (EPCs), tax credit for energy retrofit, and energy taxation. The first chapter of the thesis surveys the literature on building energy performance certification: there is strong evidence that households value building energy performance when buying or renting a dwelling. The second chapter provides a theoretical analysis of the impact of EPCs and shows that EPCs can decrease or increase energy consumption depending on the time horizon and the heterogeneity of energy demand in the population. The third chapter develops a simulation based on the aforementioned model and suggests that EPCs need to be supplemented by other policy instruments to reduce energy consumption. Relying on French micro-panel data, the fourth chapter econometrically analyzes the impact of a tax credit rate increase for energy retrofit and finds that it can substantially boost expenditures for investments targeted by the tax credit. The last chapter econometrically analyzes how energy prices affect households’ decisions to invest in building energy performance and does not find any statistical evidence of an effect of an increase in energy fuel price.

Cette thèse porte sur La question du financement de la transition énergétique bas-carbone et le rôle du secteur financier et bancaire dans la réussite des objectifs climatiques internationaux. Les enjeux de la transition énergétique pour le secteur financier sont triples. Il faut d’abord comprendre la nécessité d’adopter une analyse différenciée de la consommation énergétique des ménages, en particulier celle liée à leur logement, dans la recherche d’adéquation des objectifs macroéconomiques avec ceux des arbitrages financiers et économiques individuels. Le premier chapitre conduit une analyse par typologie des dépenses énergétiques des ménages et propose une segmentation des comportements microéconomiques des acteurs et du marché de la transition énergétique dans le logement. Il faut ensuite trouver une manière de valoriser les investissements privés dans la transition énergétique, encore aujourd’hui difficiles à massifier notamment lorsqu’il est question de la performance énergétique du logement. Le chapitre 2 s’emploie à déployer un modèle issu d’une technique d’optimisation par les fonctions frontières, pour rendre compte de la présence d’une valeur verte sur un marché local du logement privé en France. Enfin il s’agit d’intégrer les multiples risques liés au changement climatique au sein de la cartographie des risques finaux (spécifiques, systématiques et systémiques) qui pèsent sur les institutions financières, dans l’évaluation de leur activité (la gestion des flux financiers) mais aussi dans l’évaluation du profil de risque de leur bilan. Les intermédiaires financiers mais également les institutions qui les régulent ont un rôle clé à jouer dans l’établissement d’une valeur sociale du carbone endogène aux marchés financiers (chapitre 3). / This thesis deals with the main challenges that we need to address to foster the private financing of a low-carbon energy transition. A massive amount of investment in low carbon assets is needed and most of the effort must come from final energy consumers such as households. Their ability as well as the ability of the financial intermediation institutions (that is banks in Europe) to valorise low-carbon investments and risk profile is the key for a successful low-carbon energy transition in France and in every industrialized country. These researches focus more particularly on the housing sector which represents 44% of the final energy consumption and 21% of the total greenhouses gases emissions in France. The first chapter of this thesis takes the viewpoint that only a disaggregated approach can actually permit macroeconomic and nationwide objectives to reduce final energy consumption match microeconomic arbitrages regarding energy spending in the private residential housing sector. Using segmentation and decision tree growing econometric techniques, the chapter proposes a typology of energy spending and a segmentation analysis and of the energy transition “market” in the housing sector. The second chapter uses frontier functions estimation technique on a local French private housing market to determine if selling prices contain a “Green Property Value”. An empirical analysis is then conducted to determine if this value can offset the upfront cost of energy retrofit. The last chapter takes the prism of the financial institutions. It attempts a first evaluation of the impact and exposition to climate related risks, those are physical, transition, liability and systemic risks, on the banking system and its prudential regulation framework.