LE SOLEIL POUR UN DEVELOPPEMENT DURABLE
Quelles politiques économiques pour le développement du solaire?

Le cas de l'électricité
Jean-Baptiste LESOURD
GREQAM-CNRS
Universités d'Aix-Marseille et Ecole des Hautes Etudes en Sciences Sociales
1995

Résumé: Une analyse succincte des politiques des grands pays industrialisés montre que, si l'on s'intéresse à la production d'électricité solaire, la filière photovoltaïque semble actuellement avoir le vent en poupe. Trois pays, au sein du groupe des pays industrialisés membres de l'OCDE, semblent en tête des efforts de recherche et de développement dans le domaine de l'énergie solaire et, en particulier, dans celui de la production d'électricité solaire: les EtatsUnis, le Japon et l'Allemagne, dont nous analysons brièvement les expériences dans cet article.
Zusammentassung: Eine knappe Analyse der Politik der grossen industrialisierten Länder zeigt, dass wenn man sich für die solare Elektrizitätserzeugung interessiert, die photovoltaische Alternative gegenwärtig den Wind im Rücken zu haben scheint. Drei Länder in der Gruppe der industrialisierten Länder, welche Mitglied der OECD sind, scheinen an der Spitze der Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen im Gebiet der Solarenergie zu sein, insbesondere in demjenigen der solaren Elektrizitätserzeugung: die USA, Japan und Deutschland. Die Erfahrungen dieser drei Länder sind in diesem Artikel kurz analysiert.
Summary: A succinct analysis of policies of the large industrial nations shows that, for the production of solar electricity, the photovoltaic sector seems favored. Three countries in the group of industrialized members of the OECD, the United States, Japan and Germany, are seen as leading research and development efforts on solar energy, particularly for the production of electrieity. Related experience is summarized in this article.


1. INTRODUCTION

L'utilisation intensive d'énergies provenant de combustibles fossiles, sur laquelle est fondée la croissance d'un certain nombre de pays depuis la Révolution Industrielle du XIXe siècle, pose un certain nombre de problèmes de long et de très long terme. Le premier de ces problèmes est qu'il s'agit de ressources naturelles épuisables par nature, sur lesquelles on ne peut espérer fonder une croissance durable de long ou de très long terme. Le second problème est que l'utilisation de ces énergies est susceptible de provoquer des nuisances et des dégradations de l'environnement à long terme (pluies acides, effet de serre, etc.) qui sont typiquement des externalités négatives. Il en est de même d'autres sources d'énergie, telle que l'énergie nucléaire, qui reposent sur des ressources naturelles épuisables comme l'uranium, et dont l'utilisation présente de graves risques industriels, qui sont aussi des risques pour l'environnement.

Dans ces conditions, il y a actuellement, parmi les économistes, un regain de faveur pour les thèses néomalthusiennes, et aussi un certain nombre de travaux visant à analyser ce que pourrait être une croissance durable, fondée sur l'utilisation de ressources naturelles et d'énergies renouvelables et non susceptibles de causer des dommages à l'environnement.

L'énergie solaire est l'une de ces énergies renouvelables; il s agit de surcroît d'une forme d'énergie dont l'utilisation est peu susceptible de causer des dommages à l'environnement.

L'énergie solaire peut être mise en oeuvre dans le cadre de diverses filières technologiques. Deux de ces filières au moins permettent de produire de l'électricité à une échelle plus ou moins importante. La première est la filière thermodynamique, dans laquelle on concentre la chaleur du rayonnement solaire pour l'utiliser ensuite dans une centrale thermique classique. La seconde filière technologique permettant de produire de l'électricité à partir du rayonnement solaire est la filière photovoltaïque, dans laquelle on produit directement de l'énergie électrique à partir du rayonnement solaire en utilisant l'effet photo-électrique. Bien que la filière thermodynamique ait donné lieu à un certain nombre de réalisations concrètes, comme la construction de centrales solaires thermodynamiques (du type LUZ) en Californie, il semble bien que cette filière, qui repose sur la technologie des miroirs, donne lieu à des installations dont la maintenance est coûteuse. 

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Par ailleurs, la technologie des miroirs plans ou courbes est connue depuis longtemps, et on ne peut guère espérer d'innovations scientifiques et techniques majeures dans ce domaine, susceptibles de diminuer fortement les coûts. A première vue, il ne semble pas en être de même des filières photovoltaïques qui, techniquement, sont fondées notamment sur l'utilisation de capteurs à base de silicium ou d'autres matériaux sur lesquels un certain nombre d'innovations sont encore possibles, et dont on peut espérer une baisse des coûts à plus ou moins long terme. Cette baisse, du reste, n'est que la continuation d'un mouvement déjà observé par le passé.

Dans cet article nous nous proposons d'étudier les fondements économiques possibles des politiques énergétiques et de l'environnement susceptibles d'encourager le développement de l'énergie solaire, en nous intéressant, pour illustrer notre propos, au cas de la production d'électricité solaire, et notamment à l'exemple de la production photovoltaïque.

2. LES INSTRUMENTS ÉCONOMIQUES

Une technologie comme celle de l'électricité d'origine solaire peut être considérée comme ayant un impact positif sur l'environnement, puisqu'elle vient se substituer à des technologies directement polluantes (comme celle de la production d'électricité par voie thermique classique) ou à des technologies faisant courir des risques graves et irréversibles à l'environnement (comme celle de la production d'électricité par voie thermique nucléaire). Il en résulte que la production d'électricité par voie photovoltaïque crée indirectement des externalités positives, en ce sens que cette production vient diminuer les pollutions dues à l'usage des énergies fossiles dans les filières de production d'électricité par voie thermique classique, et les risques majeurs pour l'environnement (et pour la santé et la sécurité humaines) dus à la production d'énergie électrique par voie thermique nucléaire.

Au niveau théorique, le concept d'externalité, introduit historiquement par A. Marshall (1890), peut être défini dans le cadre d'économie utilitariste, laquelle s'intègre elle-même dans le cadre plus général de la philosophie utilitariste anglo-saxonne. On sait que l'économie utilitariste fut, à ses débuts, formulée par les classiques anglais, et en particulier par Adam Smith (1774). Elle se présente comme une vision de l'économie d'échanges qui repose sur le postulat de l'individualisme méthodologique: la société est un ensemble d'individus a priori égoïstes, qui maximisent chacun leur satisfaction. Cependant. un ordre social, dans lequel ces individus se rendent des services en échangeant des biens les uns avec les autres contre d'autres biens, émerge de ces égoïsmes individuels. Le marché, système par lequel se réalisent ces échanges, est donc capable de coordonner collectivement les actions d'agents économiques individuellement égoïstes de manière à ce qu'ils se rendent mutuellement des services en échange d'une contrepartie. C'est le mécanisme de la main invisible d'Adam Smith. Ce mécanisme suppose que l'échange soit un processus mutuellement bénéfique aux deux parties, et c'est pourquoi des agents économiques, même mus par des motivations égoïstes, vont s'engager dans des processus d'échange.

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Au cours des XIXe et XXe siècles, un certain nombre d'économistes ont approfondi et formalisé mathématiquement ces théories. Pour ce faire, on a introduit le concept d'équilibre général d'une économie de production et d'échanges; on entend par là un état de l'économie dans lequel tous les agents économiques, personnes physiques et personnes morales (entreprises en particulier), atteignent une satisfaction maximale compte tenu des contraintes (budgétaires en particulier) auxquelles ils sont soumis, avec équilibre (égalité de l'offre et de la demande) sur tous les marchés. En particulier, on a pu démontrer que, sous certaines conditions, un tel état d'équilibre général équivaut à ce que l'on appelle un optimum social, ou optimum de Pareto [1]. On appelle optimum de Pareto un état de la société tel qu'aucun agent économique ne puisse y accroître sa satisfaction sans qu'au moins un autre agent ne soit amené à faire décroître la sienne.

Cette notion d'optimum de Pareto fixe en quelque sorte la limite en deçà de laquelle l'échange est mutuellement bénéfique. Elle revêt une portée normative et même éthique, et une portée économique qui sont toutes deux fondamentales. En effet, d'une part l'optimum de Pareto est un état tel qu'aucun agent ne peut accroître sa satisfaction sinon au détriment d'un autre agent, ce qui donne à cet état une portée normative certaine: l'économie d'échange (et, en général, de production) ainsi décrite n'est certes pas une société altruiste, mais c'est une société dans laquelle règne une justice sociale minimale, bien que compatible avec des inégalités importantes dans les revenus des agents économiques. D'autre part, et du point de vue économique cette fois, cet état d'optimum social est un état dans lequel on atteint une répartition efficace des ressources rares, c'est-à-dire des ressources qui ont un prix. En effet, si une ressource n'était pas utilisée totalement (et était donc gaspillée) par un agent alors qu'elle pourrait être utile à un autre agent, on ne serait pas, alors, dans un état d'optimum de Pareto.

On peut démontrer, et cela a été fait avec une très grande rigueur mathématique par des théoriciens comme Debreu et Arrow, que, sous un certain nombre de conditions, un état d'optimum de Pareto équivaut à un état d'équilibre général d'une économie d'échange et de production. Toutefois, ces conclusions sont remises en cause dans le cas où il existe des externalités: dans ce cas, en effet, une économie d'échange même avec équilibre général sur tous les marchés n'est pas un optimum de Pareto.

R. Coase, prix Nobel d'économie, imaginait en 1960 dans le cas d'une nuisance (externalité négative due à un acte de production) la parabole qui suit: une société hypothétique est composée de deux agriculteurs, un éleveur de vaches et un cultivateur de blé, dont les champs sont contigus. En l'absence de clôture, les vaches de l'éleveur peuvent aller sur le terrain du cultivateur de blé, endommageant ses cultures, ce qui constitue une externalité négative typique. Coase décrit alors plusieurs situations juridiques qui conduisent à des répartitions différentes des droits d'usage ou de propriété sur les terres mais qui, en présence de cette externalité négative, conduisent à une situation qui n'est pas optimale au sens de Pareto.

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Tout d'abord, supposons que l'éleveur, aux termes de la législation et de la réglementation auxquelles il est soumis, se trouve dans une première situation juridique où il a le droit de laisser ses vaches aller sur la terre du cultivateur de blé voisin. Nous ne sommes pas à un optimum de Pareto car l'agriculteur peut alors accroître son bénéfice en entrant en négociations avec l'éleveur, en lui proposant le rachat du droit d'usage partiel que ce dernier a sur sa terre. L'éleveur acceptera cette transaction, sachant qu'il sera alors obligé de réduire son troupeau, si l'indemnité de rachat que lui propose l'agriculteur est supérieure ou égale au montant d'un capital lui assurant un intérêt égal au profit qu'il va perdre du fait de la réduction de son troupeau. L'agriculteur procédera alors à la pose d'une clôture; il aura intérêt à la transaction si l'indemnité qu'il verse, majorée de la pose de la clôture, est inférieure au coût des dégâts qu'il économise alors. Il faut également, dans ce modèle très simplifié, que les coûts de transaction (frais de notaire et d'avocat) et les coûts d'information (coût du calcul des dégâts, de l'indemnité et du prix de la clôture) soient négligeables par rapport au bénéfice supplémentaire résultant, pour le cultivateur, de la transaction. En tout état de cause l'état initial avant transaction n'est pas un optimum de Pareto puisque - sous réserve que les divers coûts de transaction et d'information soient négligeables - le cultivateur a, en s'engageant dans cette transaction, accru sa satisfaction mesurée par son profit sans que l'éleveur diminue la sienne (puisqu'il est indemnisé de la perte qu'il subit).

Une seconde situation juridique à laquelle se réfère Coase est celle dans laquelle l'éleveur de vaches est légalement tenu d'indemniser le cultivateur pour les dégâts qu'il lui cause: dans le cas d'externalités négatives ou de pollutions, c'est le principe du pollueur-payeur. Ces dégâts étant par hypothèse supérieurs au bénéfice supplémentaire qu'il obtiendrait en l'absence de cette obligation, et en l'absence de clôture, par rapport au cas où existe une clôture, l'éleveur a avantage à poser la clôture, si toutefois le coût de celle-ci est inférieur au bénéfice qui en résulte du fait de l'économie sur l'indemnisation en question. Ici encore il faut que les coûts d'information et de transaction qui pourraient résulter de cette opération soient négligeables. Comme dans le cas de la situation juridique antérieure, on n'est pas, avant la pose de la clôture, dans un optimum de Pareto, puisque l'éleveur, s'il s'engage dans cette pose, améliore sa satisfaction en diminuant ses coûts sans que la satisfaction du cultivateur soit diminuée pour autant.

On peut d'ailleurs imaginer deux variantes de cette seconde situation juridique dans lesquelles l'éleveur est soumis à un certain nombre de contraintes qui visent à l'obliger à poser une clôture et donc à ne plus causer d'externalités négatives au cultivateur. Dans une première variante, on impose à notre éleveur une taxe, dite taxe pigovienne (du nom de l'économiste anglais A. C. Pigou, qui proposa ce type de taxe en 1920), dans le cas où il ne s'acquitterait pas de ses obligations de pollueur-payeur. 

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Or, si cette taxe est fixée au coût marginal des dommages qu'il inflige au cultivateur, ce coût marginal étant croissant en fonction de la taille du troupeau, l'éleveur a intérêt à poser la clôture, puisqu'alors le coût de la clôture sera toujours inférieur a l'indemnité, qui elle-même est toujours inférieure à la taxe.

Une autre variante, enfin, est celle de la norme technique, c'est-à-dire, ici, la pose d'une clôture obligatoire. Cette variante aboutit également à la même situation finale que dans toutes les autres situations juridiques que nous venons d'examiner, et cette situation correspond, comme nous l'avons vu, à un optimum de Pareto. On voit que cet optimum social est indépendant des situations juridiques examinées, et en particulier de la répartition des droits d'usage ou de propriété qui se dégage des deux situations juridiques que nous venons de décrire, comme des trois variantes de la seconde situation, dans laquelle le cultivateur a des droits d'usage complets sur sa terre, qui sont protégés des dommages que pourrait lui causer l'éleveur, par divers mécanismes plus ou moins contraignants pour ce dernier. Ce résultat constitue ce qu'il est convenu d'appeler le théorème de Coase.

Il existe donc un certain nombre de possibilités, toutes équivalentes du moins en théorie et dans le cas d'école étudié par Coase, d'intégrer une externalité négative au marché, en d'autres termes d'internalisercette externalité. On voit bien, dans la première situation juridique que nous avons considérée, que le fait qu'il y ait transaction entre l'éleveur et le cultivateur au sujet de cette externalité permet de parvenir à un optimum de Pareto. Or, la transaction en question est en réalité un marché dont l'objet est le fait, de la part de l'éleveur, de diminuer la nuisance due à sa production.

Dans la réalité des politiques de l'environnement, on observe rarement des cas aussi simples que les cas d'école théoriques que nous venons de présenter. Tout d'abord, dans des cas d'externalités négatives comme la pollution atmosphérique, il n'existe pas de technique d'exclusion semblable à la clôture, et il y a lieu d'établir des normes définissant une qualité acceptable du milieu, par exemple l'atmosphère. De telles normes sont, en effet, l'équivalent de la clôture qui joue un rôle central dans la parabole de Coase; elles ont, comme dans cette parabole, pour finalité de définir la quantité résiduelle d'externalités négatives qu'impliquerait l'intervention individuelle de tous les récepteurs - représentés par l'Etat ou par une agence de protection dc l'environnement en raison des coûts de transaction dans la mesure où les externalités en question sont très diffuses au niveau de la réception. Ensuite, les externalités réelles sont très souvent diffuses quant à leurs récepteurs, et souvent quant à leurs émetteurs, alors que les externalités discutées dans les exemples qui précèdent sont aisément individualisables, ce qui veut dire qu'il peut y avoir de très nombreux récepteurs et, souvent, de nombreux émetteurs. 

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Or, la négociation discutée par Coase, dans le cas idéal d'un émetteur et d'un récepteur, deviendrait inopérante dans le cas de très nombreux récepteurs car, pour chacun d'eux, le dommage étant individuellement petit, les coûts de transaction et d'information pourraient être supérieurs aux gains retirés de la réduction de l'externalité. La même situation peut être observée du côté des émetteurs s'ils sont également nombreux. Aussi, dans la pratique, il est fréquent que les récepteurs ou victimes se groupent, ou soient représentés par une agence chargée de la protection de l'environnement, et entrent en négociation avec les industriels potentiellement émetteurs, également groupés. Cette forme de négociation collective est indispensable pour rendre négligeables les coûts de transaction et d'information. On parle à son propos de négociations de branches dans la mesure où les émetteurs se regroupent par branches industrielles homogènes qui aboutissent à des accords ou contrats de branche. Ce type d'approche contractuelle par des négociations "administration - branches industrielles" semble être un outil très efficace dans la mise en oeuvre des politiques de l'environnement, et il est effectivement utilisé dans des pays aussi divers que le Japon, l'Allemagne et la France (Glachant, 1993; Salanié et Thomas, 1994).

Par ailleurs, dans des situations d'externalités diffuses du côté des récepteurs, l'approche "pollueur-payeur" telle qu'elle est ici présentée ne semble pas praticable, de sorte qu'elle est souvent remplacée par une taxe payée à l'Etat ou à une agence publique de protection de l'environnement. Il est cependant possible de mettre en place des marchés de droits à polluer même dans le cas d'externalités diffuses.

De plus, il est clair que tout ce que nous avons dit des externalités négatives s'applique aussi aux externalités positives, ou, ce qui revient au même, à des efforts de réduction d'externalités négatives. En général, en effet, la production d'externalités positives ou la réduction d'externalités négatives, qui est aussi une production utilisant des ressources rares, ne conduisent pas à un optimum de Pareto parce que la production n'est pas récompensée de ses efforts si elle n'est pas vendue sur un marché. On pourrait améliorer à la fois la satisfaction de la production d'externalités positives et celle du récepteur de telles externalités en créant un marché portant sur des services représentés par ces externalités, donc ce n'est pas un optimum de Pareto si elles existent.

Dans ces conditions, les externalités positives se traitent a priori exactement comme les externalités négatives, au signe près, une subvention remplaçant une taxation.

Dans le cas, plus complexc (mais aussi plus réaliste) que celui d'école traité par Coase, où existent plusieurs émetteurs d'externalités, l'une des approches retenues (par exemple en matière de pollution atmosphérique ou de pollution des eaux [2]) est de taxer les pollueurs et de redistribuer la taxe aux industriels ayant investi dans le domaine de la dépollution. Cette approche s'apparente à l'utilisation de marchés de droits à polluer comme aux Etats-Unis dans le cadre du Clean Air Act, dont la dernière version date de 1990.

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Schématiquement, on peut décrire le fonctionnement de ce type de marché de la manière suivante. Tout d'abord, dans le cas de la pollution atmosphérique, qui est une externalité négative diffuse, on définit, dans une zone géographique donnée, un plafond d'émissions par voie de réglementation qui, nous l'avons vu, est l'une des possibilités dans le cas de pollutions diffuses. Dans ces conditions, chaque industriel se voit attribuer également un plafond individuel d'émissions. Le marché est alimenté par des crédits pour dépollution, donc des possibilités de vendre des droits de pollution venant d'industriels n'atteignant pas leur quota d'externalité polluante ou ayant fait des investissements dans le domaine de la dépollution, ou encore utilisant des procédés non polluants (ce qui est précisément le cas de la production d'électricité solaire). Au contraire, les industriels dépassant leur plafond de droits à polluer, ou développant de nouvelles capacités de production par des procédés polluants, doivent obligatoirement acheter des droits de polluer.

Le marché des droits à polluer tel qu'il existe aux EtatsUnis est donc un mécanisme de répartition des droits résiduels à polluer des émetteurs d'externalités seulement, le montant global des externalités négatives reçues étant, du côté de la réception, défini par la fixation d'une norme administrative (plafond global d'émissions dans une zone géographique donnée). Tel qu'il se présente, ce mécanisme permet, d'une part de récompenser les industriels ayant fait un effort de dépollution ou de développement de technologies non polluantes, et d'autre part de pénaliser les pollueurs. Le mécanisme est en fait proche dans son principe de celui utilisant la taxation des pollueurs à raison de leurs émissions avec redistribution du produit de la taxe sous forme de subvention, système utilisé par les Agences de l'eau en France.

Il y a néanmoins dans ces systèmes de taxation-subvention un intermédiaire qui soumet à un processus administratif d'évaluation les projets de dépollution, alors que, à première vue du moins, la pratique des droits de polluer est davantage décentralisée. Une analyse plus approfondie montre que les crédits sur le marché des droits de polluer ne sont accordés aux Etats-Unis qu'après validation par un processus administratif sous la responsabilité de l'Agence pour la Protection de l'Environnement au niveau de l'Etat fédéral, ou d'agences analogues au niveau de certains des Etats de l'Union. Par exemple l'obtention de crédits pour dépollution susceptibles d'être offerts par des compagnies d'électricité ayant développé des centrales photovoltaïques est soumise à un tel processus administratif. Il apparaît donc que le système des droits à polluer américain est plus proche qu'on pourrait le penser à première vue du système de taxation-subvention utilisé par les Agences de l'eau françaises.

Finalement, dans le cas d'externalités négatives, c'est-à-dire les nuisances comme dans le cas d'externalités positives ou de réductions de nuisances, on constate qu'il existe plusieurs types de politiques que nous allons successivement développer dans le cas particulier qui nous occupe, à savoir le cas de l'énergie solaire. Il s'agit;

- de la réglementation ou fixation de normes;
- de la taxation;
- des accords bilatéraux;
- de l'utilisation de marchés de droits de polluer.
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3. APPLICATION À L'ÉLECTRICITÉ D'ORIGINE SOLAIRE

Le problème du développement de l'électricité d'origine solaire a une certaine spécificité, mais, du point de vue des politiques de l'environnement, le problème doit être examiné sous l'angle global d'une politique optimale de l'énergie et en particulier d'une politique de l'offre. A vrai dire le problème se pose même sur un plan international et c'est une question qui a effectivement fait l'objet de nombreuses discussions dans le cadre d'organisations internationales (ONU, UE) ou de conférences internationales comme la Conférence de Rio (1993). Au niveau national, qui représente le premier niveau pertinent d'analyse, nous allons tout d'abord discuter des diverses possibilités et perspectives qui s'ouvrent aux politiques susceptibles de soutenir le développement de l'énergie solaire photovoltaïque.

En l'absence même d'intégration des problèmes spécifiques à cette forme d'énergie dans des politiques globales de l'énergie et dc l'environnement, un certain nombre de mesures propres à l'énergie solaire photovoltaïque peuvent être prises. Il s'agit, en particulier, de l'aide à la recherche de base, à la recherche appliquée et au développement des technologies dans ce domaine.

Le soutien à la recherche de base et à certaines recherches appliquées se justifie dans la mesure où il contribue à acquérir des connaissances scientifiques qui sont diffusées dans l'ensemble du tissu industriel concerné, ce qui représente des externalités positives typiques indépendamment des politiques globales de l'énergie et de l'environnement. L'aide à la recherche appliquée et au développement, lorsque ces actions conduisent à des produits susceptibles d'être effectivement vendus sur le marché ou à l'amélioration de produits existants, trouve davantage son sens dans le cas où elle s'intègre dans une politique plus globale. Cette aide permet, en effet, d'abaisser les coûts d'investissement en recherche et développement qui se répercutent sur les coûts globaux et sur les prix. Dans la mesure où il s'agit d'énergies nouvelles, en concurrence avec des énergies déjà connues depuis longtemps et pour lesquels ces coûts sont, sinon complètement amortis du moins faibles, cela contribue à éliminer un handicap concurrentiel.

Ces aides à la recherche et au développement peuvent d'ailleurs être mises en place dans le cadre de contrats bilatéraux entre des agences publiques spécialisées et l'ensemble des opérateurs industriels présents sur les marchés avec fixation d'objectifs d'abaissement des coûts à certaines échéances (par exemple, abaissement du coût d'investissement relatif au kW-crête installé dans le cas de l'énergie solaire photovoltaïque).

On voit donc que ces mesures spécifiques en faveur d'énergies comme l'électricité photovoltaïque peuvent utiliser en concurrence pratiquement tous les outils de politiques de l'environnement que nous venons de décrire: subventions aux externalités positives, négociations d'accords bilatéraux avec les branches industrielles concernées et fixations de normes ou d'objectifs de coûts qui sont en fait des objectifs techniques. 

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Dans les principaux pays présents sur le marché de l'électricité
photovoltaïque (Etats- Unis, Japon, Allemagne en particulier), tous ces instruments sont effectivement utilisés.

L''intégration des énergies nouvelles comme l'électricité solaire existe également dans tous ces pays. L'une des expériences en ce domaine les plus complètes et les plus cohérentes du point de vue théorique est celle des Etats-Unis puisque, dans ce pays, le développement de capacités de production d'électricité d'origine solaire peut s'intégrer, en en bénéficiant, dans les marchés de droits à polluer prévus par le Clean Air Act, et en particulier dans celui de 1990. Cette possibilité de bénéficier du marché des droits à polluer s'ajoute aux aides à la recherche et au développement prévues par ailleurs. Dans la section suivante, nous analysons en détail cette expérience américaine.

4. EXEMPLES DE RÉALISATIONS: LES ÉTATS-UNIS, L'ALLEMAGNE ET LE JAPON

Si l'on prend pour exemple l'énergie solaire photovoltaïque, en 1992 ces trois pays réalisaient à eux seuls plus de 90% de la production mondiale de modules photovoltaïques: les EtatsUnis avec 18.2 MW-crête (30.8%), le Japon avec 18,8 MW- crête (31.8%) et l'Europe (de l'Union européenne telle quelle était conçue à cette époque) avec 16.6 MW-crête (28,1%) pour une production mondiale totale de 59.1 MW-crête. Il est intéressant de discuter de quelques réalisations en termes de politiques de l'énergie au Japon, aux Etats-Unis et en Allemagne (pays européen l'un des plus avancés en ce domaine). Comme le montre B. Chabot (1994) l'énergie photovoltaïque joue, parmi les énergies renouvelables, un rôle prépondérant depuis quelques années. Pour l'ensemble des pays de l'Agence Internationale de l'Energie et la France, en 1991, l'effort public de recherche était de 198 M$ pour un total de 593 M$ pour l'ensemble des énergies renouvelables, soit 33,4%. Avec la biomasse (107 MS, soit 15%), l'énergie éolienne (93M$, soit 16%) et la géothermie (91 M$, soit 15%), filières qui, comme la filière photovoltaïque, semblent proches de la rentabilité, l'énergie photovoltaïque comptait pour 82,4 % du total des efforts de recherche de ces pays (AIE et France). Mais trois pays se partagent plus des deux tiers de cet effort, à savoir les Etats-Unis, le Japon, et l'Allemagne. Sept autres viennent ensuite (l'Italie, les Pays-Bas, le Royaume-Uni, la Suisse, l'Espagne, le Danemark ct la Suède), qui, avec les trois premiers, réalisent plus de 90% de l'effort total des pays de l'AIE, plus la France (cette dernière apparaît quantitativement très en retard dans le domaine de la recherche sur les énergies renouvelables).

Il paraît donc justifié d'analyser des exemples de réalisations dans le domaine de l'énergie photovoltaïque aux EtatsUnis, au Japon et en Allemagne, compte tenu de la prépondérance de ces trois pays dans l'effort de recherche et de développement des pays de l'AIE et de la France. Les Etats-Unis sont, malgré des fluctuations importantes de leur effort au cours de la décennie 1980-90, en tête avec un budget de recherche du Department of Energy (Département Fédéral d'Energie, DOE) de 78 M$ en 1994, en très forte croissance depuis 1991 (avec un accroissement de 74% puisque ce budget était, en 1991, de 44.6 M$ seulement). 

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Pour un budget total concernant la recherche et le développement sur les énergies renouvelables de 275 M$, les recherches concernant la filière photovoltaïque jouent, aux Etats-Unis, un rôle prépondérant, avec 28.4% environ de ce budget. Encore s'agit-il du budget fédéral seulement; un certain nombre d'Etats (la Californie par exemple) ont également, à leur niveau, des programmes importants de recherche et de développement.

Les objectifs des programmes de recherche du DOE ont fait l'objet d'une concertation avec les industriels concernés, et le National Photovoltaics Program se propose "d'aider l'industrie photovoltaïque américaine à développer des technologies photovoltaïques sur une grande échelle à un niveau de coût concurrentiel pour produire de l'électricité, avec une part significative de l'offre nationale d'énergie [...]". (Annan et Rannels, 1991). L'objectif de long terme (2020-30) est de réduire le coût de l'électricité à 0,05-0,06 $1990/kwh et de porter la puissance installée entre 10'000 et 50'000 MWe. A plus court terme, c'est à dire vers les années 1995-2000, il s'agit de réduire les coûts à 0,12-0,20 $1990/kWh et d'amener la puissance installée à 200-1000 MW.

Cette politique de soutien à la recherche et au développement de l'électricité solaire, et en particulier à celle d'origine photovoltaïque, s'intègre de surcroît dans une politique globale de l'environnement définie par le "Clean Air Act" tel qu'il a été révisé pour la dernière fois en 1990. En effet, dans le cadre des marchés des droits à polluer ou des crédits pour dépollution (ERCS, Emission Reduction Credits), susceptibles d'alimenter une offre, les projets d'investissement dans le domaine de l'énergie solaire permettent depuis 1992 de bénéficier de tels crédits, ce qui représente un soutien supplémentaire à de tels projets. Toutefois, le marché des droits à polluer, tel qu'il existe aux Etats-Unis et en particulier en Californie, souffre de divers problèmes (P. Kulkarni, 1993).

Tout d'abord, ce marché est étroit et peu efficient en raison du faible nombre de transactions et du manque d'information qui se traduit par des fluctuations importantes (notamment pour les oxydes d'azote, NOx; le prix d'un crédit pour une tonne de polluant a varié, à Los Angeles, de 450 $/tonne/an à 4500 $/tonne/an entre 1989 et 1992). De plus, il s'agit d'un marché sur lequel existent des coûts de transaction élevés, un projet devant être certifié par une autorité administrative locale (Air Quality Management District, AQMD) pour l'obtention de crédits de dépollution. Ces coûts de transaction élevés sont évidemment un handicap pour l'énergie solaire dans la mesure où les projets de centrales solaires, ou de centrales mixtes solaire - thermodynamique - gaz naturel (filière LUZ) sont en général relativement petits. P. Kulkarni (1993) cite l'exemple d'une centrale LUZ de 80 MWe, qui fonctionne à 25 % au gaz naturel, n'émettant que 15,3 tonnes de NOx par an, alors qu'une centrale de charbon de même puissance émettrait environ 611 tonnes de NOx par an, d'où une réduction des émissions estimée à environ 600 tonnes de NOx/an. Or, le coût d'un tel projet, en 1995, pourrait, hors crédits pour dépollution, être estimé à 309 M$. 

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D'après les agences locales de protection de l'environnement (ACMD de Californie du Sud par exemple), les crédits pour dépollution pourraient, en 1995, être compris entre 2.5 et 12.5 M$, soit entre 0.8% et 3.2% du coût de l'investissement.

Deux autres exemples de politiques énergétiques avec des programmes importants de recherche et de développement de l'énergie solaire, et en particulier de l'énergie solaire photovoltaïque, sont à relever: ceux d'Allemagne et du Japon. Ces deux pays ont en commun certains traits caractéristiques. En ce qui concerne l'importance macroéconomique générale de la recherche, il s'agit de deux pays qui se placent actuellement en tête des pays membres de l'OCDE (si l'on mesure cette importance par le ratio, dépenses nationales en recherche et développement/PIB, ces ratios sont respectivement de 2.8% pour le Japon et de 2.7% pour l'Allemagne en 1992, chiffres qui ne sont atteints ou dépassés que par les Etats-Unis avec 2.7%). Il s'agit par ailleurs de deux pays dans lesquels les problèmes de protection de l'environnement ont fortement préoccupé l'opinion publique, ce qui a orienté les politiques de la recherche et du développement dans le domaine énergétique vers des programmes importants concernant les énergies renouvelables et non polluantes. Enfin, il s'agit de pays dans lesquels des entreprises (Sonyo et Kyoara au Japon, Siemens en Allemagne, entre autres) sont de gros producteurs à l'échelle nationale de produits photovoltaïques. Les budgets publics de recherche et de développement concernant la filière photovoltaïque sont du même ordre de grandeur dans les deux pays: 109 milliards de DM (environ 60 milliards de dollars) pour l'Allemagne (1991) et 8'000 milliards de Yen (environ 80 milliards de dollars) pour le Japon (Programme Sunshine). Il faut du reste remarquer, comme pour les Etats-Unis, que ces budgets ont été en forte croissance absolue et relative depuis 1980. En Allemagne, le programme fédéral de recherche et de développement concernant l'énergie solaire est géré par le Ministère fédéral pour la Recherche et la Technologie (Bundesministerium für Forschung und Technologie, BMFT). La filière photovoltaïque bénéficie actuellement d'une forte priorité au sein des programmes concernant l'énergie solaire de ce ministère. Les recherches théoriques concernent les cellules photosensibles (en silicium cristallin et en silicium amorphe) et les recherches plus appliquées, leur production en grandes séries. Des projets de démonstration ou pilotes peuvent également être financés dans le cadre de ces programmes. De petites centrales électriques connectées au réseau, d'une puissance installée allant de 300 à 600 kW-crête, ont pu être construites au cours de ces dernières années dans le cadre d'opérations de démonstration.

A ces programmes de recherche et de développement s'ajoutent les programmes spécifiques d'un certain nombre de "Länder". En outre, des subventions ont pu être accordées aux industriels pour des investissements de production d'énergies renouvelables (solaire et éolienne).

D'importance comparable, peut être plus ambitieux car il se propose de développer des énergies renouvelables susceptibles de contribuer de manière non négligeable à l'approvisionnement en énergie du Japon, est le projet Sunshine développé par ce pays. 

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Il s'agit d'un projet de long terme devant se poursuivre, dans l'état actuel des choses, jusqu'à l'an 2000, l'objectif ultime àcette date étant d'abaisser le coût en capital des modules à 100-200 Yen/Watt-crête (environ 1$/Watt-crête) ainsi que le coût du kWh électrique produit à 11 yen/kWh(environ 0,07 $/kWh). Des subventions à la recherche thermique ainsi qu'à la recherche appliquée et au développement sont accordées à des centres tant universitaires qu'industriels. Des projets de démonstration (petites centrales électriques photovoltaïques de puissance installée de l'ordre de 200 kW-crête, voitures solaires) ont également été subventionnés.

Ce programme japonais s'articule avec une politique de l'environnement d'ensemble reposant sur des normes d'émissions polluantes très strictes et impliquant un certain nombre d'actions dc recherche et de développement des énergies renouvelables (énergies géothermique et solaire, la filière photovoltaïque jouant un rôle important au sein de ce programme).

Si les Etats-Unis, l'Allemagne et le Japon sont les trois pays membres de l'OCDE dont les programmes de recherche et de développement dans le domaine de l'énergie solaire, et en particulier dans les domaines liés à la production d'électricité solaire, sont les plus importants, il existe un certain nombre d'autres pays dont les programmes de recherche sont également plus au moins importants (Danemark, France, Espagne, Italie, Pays-Bas, Royaume-Uni, Suède, Suisse...). 

Nous n'examinerons pas leur cas ici.

CONCLUSION

La production d'énergie solaire, caractérisée par des effets externes positifs, peut être encouragée par diverses méthodes d'internalisation, et en particulier par le soutien à la recherche et au développement. L'introduction sur le marché de ces techniques, une fois développées, peut être facilitée par l'attribution de crédits dans le cadre de négociations des droits de polluer comme c'est le cas aux Etats-Unis lors de la construction de centrales solaires.

Une analyse succincte des politiques des grands pays industrialisés montre que si l'on s'intéresse à la production d'électricité solaire, la filière photovoltaïque semble actuellement avoir le vent en poupe. Trois pays, au sein du groupe des pays industrialisés membres dc l'OCDE, semblent en tête des efforts de recherche et de développement dans le domaine de l'énergie solaire et en particulier dans celui de la production d'électricité solaire: les Etats-Unis, le Japon et l'Allemagne, dont nous avons analysé brièvement les expériences.
 

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NOTES
1. Du nom de l'économiste italien Vilfredo Pareto qui introduisit ce concept; Pareto professa (1893-1911) à l'Université de Lausanne, où il succéda au Français Léon Walras, l'un des pères du concept d'équilibre général, qui fut titulaire de la chaire d'Economie Politique de 1870 à 1892.
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2. C'est l'approche retenue, par exemple, par les Agences de l'eau en France.
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