Promoting renewable energy : subsidies, diffusion, network pricing, and market impacts

par Cyril Martin De Lagarde

Thèse de doctorat en Sciences Economiques

Sous la direction de Anna Creti-Bettoni.

Soutenue le 21-12-2018

à Paris Sciences et Lettres (ComUE) , dans le cadre de Ecole doctorale SDOSE (Paris) , en partenariat avec Laboratoire d’Economie de Dauphine (Paris) (laboratoire) et de Université Paris Dauphine-PSL (1968-....) (établissement de préparation de la thèse) .

Le président du jury était Patrice Geoffron.

Le jury était composé de Anna Creti-Bettoni, Patrice Geoffron, Valérie Mignon, Stef Proost, Frédéric Lantz.

Les rapporteurs étaient Valérie Mignon, Stef Proost.

mots clés

• Énergies renouvelables
• Réseaux électriques
• Marchés de l'électricité
• Subventions
• Diffusion
• Autoconsommation
• Énergies renouvelables
• Changements climatiques -- Adaptation
• Réseaux électriques (énergie)

Titre traduit

Promouvoir les énergies renouvelables : subventions, diffusion, tarification des réseaux, et impacts sur les marchés

Résumé

Cette thèse s'intéresse à différents aspects relatifs à l'économie des énergies renouvelables (EnR) électriques. Celles-ci ont été choisies par de nombreux pays, désireux de réduire leur empreinte carbone, dans le cadre de la lutte contre le changement climatique.N'étant la plupart du temps pas compétitives face aux moyens de production conventionnels, les EnR nécessitent des subventions publiques, à la fois nationales et locales, pour être rentables. J'analyse l'efficacité de ces aides dans le cas du photovoltaïque chez les particuliers français, en tenant compte des phénomènes de communication, qui participent fortement à la diffusion. Je montre combien ces derniers peuvent être un levier supplémentaire dans le développement des EnR.Ensuite, j'étudie l'impact des schémas régionaux de raccordement au réseau des EnR, dans le cas de l'éolien terrestre en France. Ces schémas introduisent une différenciation spatiale des frais de raccordement. Cela permet de réorienter les investissements vers les régions dans lesquelles le réseau est moins contraint, ce que je quantifie.Les réseaux jouent également un rôle dans le développement des EnR via leur tarification. Celle-ci est essentielle dans le cas de l'autoconsommation, qui fait peser des risques sur l'équilibre budgétaire du gestionnaire de réseau. Ainsi, je détermine notamment les prix à l'optimum économique de second rang dans le cas d'un tarif binôme énergie-puissance.Enfin, j'analyse l'impact de la production renouvelable sur les prix de gros de l'électricité en Allemagne. Je montre que les EnR induisent une baisse des prix différenciée en fonction de l'équilibre offre-demande. Ceci pénalise les centrales de pointe nécessaires à la sécurité d'approvisionnement, ainsi que les EnR de demain, qui devront se passer de subventions.

mots clés

• Renewable energy
• Electricity networks
• Electricity markets
• Subsidies
• Diffusion
• Self-Consumption

Résumé

This thesis deals with several aspects of the economics of electric renewable energy sources (RES). These have been chosen by many countries, willing to reduce their carbon footprint, in order to fight climate change.As RES are usually not competitive against conventional power plants, they rely on national and local subsidies in order to be profitable. I analyse the efficiency of such support schemes in the case of solar photovoltaics for residential households in France. Communication phenomena also take a huge part in the diffusion process. My work shows in how far these are an additional driver of RES development.Then, I study the impact of regional network connection schemes for renewables in France, in the field of onshore wind energy. These schemes introduce a spatial differentiation of network connection charges. They enable to reallocate investments in regions in which the electricity network is less constrained, and I quantify this reallocation.Electricity networks also play a role in the development of RES through their tarification. The latter is fundamental in the case of self-consumption (or "prosumption"), that puts the budget balance of the network operator at risk. Thus, I derive second-best prices in the case of a two-part energy-capacity tariff.Finally, I analyse the impact of renewable generation on electricity wholesale prices in Germany. I show that RES induce a decrease in prices, which depends on the supply-demand equilibrium. This penalises peaking power plants that are necessary to the security of supply, as well as future renewables, which shall progressively become profitable without subsidies.