Technology Choices under Emissions Policy and Technology Diffusion constraints : the case of Passenger Vehicles

par Juan Vera Molina

Thèse de doctorat en Sciences économiques

Sous la direction de Franck Lecocq.

Le président du jury était Yannick Perez.

Le jury était composé de Yannick Perez, Florence Charue-Duboc, Vincent Frigant, Céline Guivarch, Virginie Boutueil.

Les rapporteurs étaient Florence Charue-Duboc, Vincent Frigant.

  • Titre traduit

    Choix des technologies sous contraintes politiques sur les émissions et diffusion des technologies : le cas des véhicules légers


  • Résumé

    Les instruments politiques sur les émissions de véhicules passagers visent à réduire les externalités négatives sur l'environnement causées par l'usage des véhicules. Des réglementations sur les émissions de CO2 ont été mises en place en Europe, aux États-Unis, en Chine et ailleurs. La cible réglementaire basée sur la moyenne des émissions des véhicules vendus par un constructeur devient plus contraignante au fil du temps. Cette thèse analyse comment les constructeurs automobiles anticipent et préparent leurs futurs portefeuilles de technologies afin de respecter les futurs objectifs politiques. Pour conduire cette analyse, cette thèse développe un modèle d'optimisation des choix technologiques sous la contrainte de diffusion technologique.Avec ce cadre de modélisation basé sur la limitation de la vitesse à laquelle une technologie peut se diffuser dans un marché, cette thèse étudie trois questions politiques. Dans un premier temps, nous analysons comment le type d'anticipation du futur peut modifier les choix technologiques faits à court et à long termes. Nous montrons qu'une anticipation du futur focalisée sur les objectifs de court terme peut empêcher l'atteinte de la cible à long terme. Respecter la cible à court terme n'est une condition ni nécessaire ni suffisante pour permettre le niveau d'émissions requis par la cible à long terme. De plus si l'anticipation du futur n'est pas parfaite, les choix technologiques vont être verrouillés dans des technologies à faible potentiel d'abattement créant ainsi une dépendance au sentier qui limite l'abattement potentiel à long terme.Dans un deuxième temps, nous nous intéressons à évaluer quantitativement comment l'indexation sur la masse des véhicules de la réglementation CO2 change les critères optimaux de choix. Nous montrons qu'il n'existe pas de différence significative dans le coût social de la mobilité entre les deux mécanismes de réglementation CO2 avec et sans indexation sur la masse pour une même cible d'émissions. Cependant les choix technologiques entre ces mécanismes sont différents, la réglementation CO2 indexée à la masse ne développe en aucun cas les technologies d'allègement.Dans un troisième temps, nous étudions comment les choix technologiques changent quand des politiques à objectifs multiples se superposent. Nous centrons notre analyse sur deux externalités associées à la mobilité: les émissions CO2 et la pollution de l'air locale. Nous montrons trois types d'impacts de la superposition de politiques. Premièrement, une politique technologiquement spécifique tel que le Mandat de Véhicule à Zéro Émission en combinaison avec la réglementation CO2 provoque le développement de technologies vertes coûteuses et empêche les technologies sales et peu coûteuses de disparaître. Dans le cas de l'application de la réglementation CO2 seule nous n'observons pas ce comportement. Deuxièmement, la superposition de politiques peut mener à un coût élevé quand les technologies adaptées à chacune des politiques sont très différentes. Troisièmement, nous trouvons un effet ambigu de la superposition de politiques relative à l'application d'une politique seule sur la performance environnementale.


  • Résumé

    Policy instruments on passenger vehicle emissions aim at reducing negative environmental externalities from vehicles use. To regulate CO2 emissions, fuel economy standards have been put in place in Europe and in the US, among others. These standards are made more stringent over time. This thesis analyzes how automotive firms anticipate and prepare their future technology portfolio to comply with expected future standards. To do so, we develop a model of optimal technology choice that captures technology diffusion constraints.With this framework, this thesis investigates three policy questions. First, we ask how the form of anticipation can affect near- and long-term technology choices. We find that focusing solely on near-term objectives can lead to failure to comply with a long-term target. In fact, meeting the near-term target is not a necessary nor a sufficient condition to satisfy long-term compliance. Moreover, when there is partial anticipation, as in a myopic view of the future, technology choices will be stuck with low abatement technologies creating a path dependency that limits long-term abatement potential.Second, we ask how much indexing fuel economy standard to mass (as in Europe or China) changes the optimal technology. We show that, for the same emission target, there is no significant difference in the social cost of mobility for an average vehicle with and without mass index. Thus a heavier vehicle fleet has the same cost than a lighter one. However, the technology choices are different, and mass indexed fuel economy standards lead to sidestepping lightweight technologies despite being cost effective from a CO2 emissions abatement point of view.Third, we ask how technology choices change when policies with multiple objectives overlap. We focus on two externalities associated with mobility: CO2 emissions and local air pollution. We show three type of effects of overlapping policies. First, a technology specific policy such as the Zero Emission Vehicle Mandate in combination with a fuel economy standard induces carmakers to develop more expensive green technologies and prevents cheap, dirty technologies from disappearing compared to the case of a fuel economy standard alone. Second, the combination of policies can lead to very high costs when technologies adapted to each policy are very different. Third, we find an ambiguous effect of overlapping policies relative to single-objective policy in terms of emissions performance.


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