Three essays on energy prices and the energy transition

par Aurélien Saussay

Thèse de doctorat en Economie de l'environnement

Sous la direction de Philippe Quirion.

Soutenue le 07-12-2018

à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de École doctorale de l'École des hautes études en sciences sociales , en partenariat avec École des hautes études en sciences sociales (Paris) (établissement de préparation de la thèse) .

Le président du jury était Valérie Mignon.

Le jury était composé de Valérie Mignon, Antoine Dechezleprêtre, Jean-Charles Hourcade, Thomas Sterner, Eric Strobl.

  • Titre traduit

    Trois essais sur les prix de l'énergie et la transition énergétique


  • Résumé

    Cette thèse tire parti de la remarquable volatilité des prix de l'énergie, tant temporelle que géographique, au cours des deux dernières décennies pour identifier les impacts de l'augmentation du prix des énergies fossiles sur les agents économiques. L'une des principales sources de cette volatilité, la révolution des gaz de schistes aux Etats-Unis, est tout d’abord examinée, avant d'analyser deux sujets de politiques économiques en lien avec la mise en place de la taxation du carbone : le risque de relocalisation de l'investissement industriel résultant d'une dégradation de la compétitivité, et les impacts redistributifs de l'augmentation des prix de l'essence pour les ménages.Le premier chapitre réalise une analyse statistique détaillée d'une base de données originale de 40 000 puits de gaz de schistes américains afin de calibrer un modèle technico-économique de la profitabilité de l'extraction du gaz de schistes, et conclut que la révolution des gaz de schistes n'est pas reproductible en Europe continentale. Le second chapitre combine une base de données de 70 000 transactions de fusions et acquisitions industrielles recouvrant 41 pays sur une période de 20 ans avec un indice des prix de l'énergie industriels, pour identifier l'impact des prix relatifs de l'énergie sur la localisation de l'investissement industriel. Les résultats impliquent que les firmes tendent à entreprendre plus d'investissements transfrontaliers lorsque les prix domestiques de l'énergie augmentent relativement aux prix étrangers, ce qui confirme l’hypothèse de Pollution Haven. Des simulations contrefactuelles démontrent toutefois que la magnitude de cet effet reste limitée. Le troisième chapitre introduit un modèle dynamique simple de la consommation d'essence des ménages, appliquant le cadre des habitudes rationnelles à la représentation de la dimension intertemporelle de la demande d'essence. Ce modèle est ensuite estimé sur un micropanel de ménages issu du PSID entre 1999 et 2015, en combinaison avec des prix localisés de l'essence. Ces estimations démontrent que la consommation d'essence des ménages est sujette à la formation d'habitude et aux anticipations, et résultent en une élasticité de long terme de -0,88. Des micro-simulations complémentaires suggèrent également l'existence d'interactions entre l'hétérogénéité des comportements dynamiques et la régressivité de l'augmentation du prix de l'essence.Les résultats de cette thèse renforcent la nécessité des politiques économiques compensatoires visant à améliorer l'acceptabilité de la taxation du carbone par les agents économiques, et fournit des outils qui peuvent contribuer à leur conception et leur calibration.


  • Résumé

    This thesis takes advantage of the remarkable volatility of energy prices across both time and space over the past two decades to identify the impacts of increased fossil fuel energy prices on economic agents. It first examines one of the main sources of this renewed energy price volatility, the U.S. shale gas revolution, before turning to the analysis of two policy issues related to the implementation of carbon pricing: the risk of industrial investment relocation as a consequence of degraded competitiveness, and the distributional impacts of increased gasoline prices for households. The first chapter performs a detailed statistical analysis of an original dataset of 40,000 U.S. shale gas wells to calibrate a techno-economic model of shale gas extraction profitability, and finds that the shale gas revolution is not transferrable to continental Europe. The second chapter combines a database of 70,000 industrial M&A transactions covering 20 years and 41 countries with a sectoral industrial energy price index to identify the impact of relative energy prices on industrial investment location. Findings imply that firms tend to engage in more cross-border investments when their domestic energy prices increase in relative terms against foreign prices, which broadly supports the pollution haven hypothesis. Counterfactual policy simulations show that this effect is limited though. The third chapter develops a simple dynamic model of household gasoline consumption, using the rational habits framework to capture the intertemporal dimension of gasoline demand. This model is then estimated on PSID household-level data between 1999 and 2015 using localized gasoline prices. Estimation results show that households exhibit habits formation and forward-looking behavior in their gasoline consumption, and find a -0.88 long term price elasticity. Micro-simulations also find suggestive evidence of interactions between dynamic heterogeneity and the regressivity of gasoline price increases. The findings of this thesis strengthen the case for compensatory policies aimed at improving carbon pricing acceptance by economic agents, and provide tools that can contribute to their design and calibration.


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