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Programme GICC 2004 –
« Climat et développement : Conciliation des entre contraintes environnementales et politiques nationales de développement dans les PED »
Sandrine Mathy, Jean-Charles Hourcade, Céline Guivarch, André Pereira, Hélène Ollivier
Séminaire Gestion et Impacts du Changement Climatique - Paris – 27 et 28 Mai 2008
Description du projet (1)• Constat:
– limites du système cap and trade du protocole de Kyoto• un marché carbone non adapté aux pays en développement• un accord impossible sur des principes d’équité
– renforcement des liens entre trajectoires de développement et politiques climatiques
– renforcement des effets pervers des trajectoires de développement par les impacts environnementaux
Mise en œuvre de synergies, des effets leviers entre politiques de développement des PED et politiques climatiques
• But du projet: Evaluer le potentiel de mise en œuvre de ces stratégies et déterminer par rapport à un système « prix unique » les modalités de politiques climatiques incitant les PED à prendre des engagements de réduction de leurs émissions de GES selon leurs spécificités
Plan
• Etudes de cas– Pré-requis modélisation: Imaclim-R– Impacts et mécaniques macroéconomiques d’un prix du
carbone dans les PED– Les énergies de biomasse: une opportunité pour le Brésil de
lier énergie, environnement et développement– Le charbon en Inde: quand le climat impose une contrainte
incontournable
• Propositions d’architecture pour « l’après Kyoto »
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon –Architecture post Kyoto
Imaclim-R, une architecture récursive et modulaire succession d'équilibres statiques liés par des relations dynamiques
Evolution des paramètres(coef. tech., capacités, etc.)
Modèles Bottom-up (formes réduites)Moteur de croissance
Signaux prix, investissement disponible, ...
Equilibre statique t Equilibre statique t+1
Temps
Évolutions des contraintes
Équilibre statique sous contraintes de court-terme
Dém
ogra
phie
Elec
tric
ité,
Car
bura
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foss
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Tran
spor
ts
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon – Architecture post Kyoto
Caractéristiques fondamentales du modèle Imaclim-R
Un effort pour décrire les choix technologiques et les contraintes techniques
Un portefeuille de technologies explicite pour les éléments cruciaux du système énergétiqueUne représentation des contraintes physiques portant sur l’offre et la demande d’énergie (épuisement de ressources, formation endogène des prix du pétrole, asymptotes techniques…)
Représentation de phases transitoires de déséquilibre endogène avec sur- ou sous-capacités productives (chocs prix énergie, inadaptation des équipements installés, représentation de sources de frictions, rigidités…)
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon – Architecture post Kyoto
Impacts et mécaniques macroéconomiques d’une contrainte carbone dans les PED
• 2 scénarios de stabilisation des émissions de GES 450ppm et 550ppm avec prix unique du carbone croissant linéairement.
• Prix du carbone = prix d’équilibre d’un marché mondial hypothétique du carbone, où la répartition des droits à polluer par pays est effectuée de telle façon qu'aucun pays n'a intérêt àimporter ou à exporter du carbone
• Aucun traitement spécifique aux contextes de l’Inde et du Brésil
• Scénarios non « réalistes »– mais permettent de révéler la séquence des gains et des pertes à
l’échelle nationale, qui découleraient de cette règle simple, – ce qui permet de cerner la forme et l’ampleur de la compensation
directe ou indirecte qui sera à prévoir pour emporter l’adhésion du Brésil et de l’Inde
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon – Architecture post Kyoto
-8,00%
-7,00%
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-3,00%
-2,00%
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1,00%
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3,00%
2001 2008 2015 2022 2029 2036 2043 2050 2057 2064 2071 2078 2085 2092 2099
realGDP IND realGDP BRE
550 ppm
Contrastes et paradoxes dans les profils de gains et de pertes de revenu
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2002 2009 2016 2023 2030 2037 2044 2051 2058 2065 2072 2079 2086 2093 2100
realGDP IND realGDP BRE
Pertes de PIB de l'Inde (vert) et du Brésil (bleu)
450 ppm
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon – Architecture post Kyoto
Contrastes et paradoxes dans les profils de gains et de pertes de revenu (3)
• Existence de différentes phases : – fortes pertes pendant période de transition– existence d’une période de gains importants dans le sc.
450ppm, et non dans le sc. 550ppm• Jeu combiné de paramètres centraux :
– allégement de la contrainte d’importation en pétrole et en gaz
– la part de l’énergie dans le budget des ménages– l’évolution des termes de l’échange– l’évolution des besoins d’investissement affectés au secteur
énergétique
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon – Architecture post Kyoto
Graphique 2.a - Prix mondiaux Petróle, Gaz et Charbon Scenario 550 ppm - (US$/tep)
0
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1
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1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93
charbonpetrolegaz
Evolution prix mondiaux charbon, pétrole et gaz 550 ppm
Politique climatique et réduction de la dépendance pétrolière et gazière (1)
- évolution des prix du pétrole modérée par rapport au scénario de référence- peu d'impact sur les prix du gaz. - parts de marché gaz croît par rapport au charbon et au pétrole
Coal to Liquid
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon – Architecture post Kyoto
Graphique 2.b - Prix mondiaux Petróle, Gaz et Charbon Scenario 450 ppm - (US$/tep)
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1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93
charbonpetrolegaz
Evolution prix mondiaux charbon, pétrole et gaz 450 ppm
Baisse relative du prix du pétrole et du gaz par rapport au sc. de référence→ baisse de la facture énergétique pour les ménages et les entreprises brésiliennes et indiennes→ réévaluation à la hausse des termes de l’échange et réduction des importations du Brésil et de l’Inde.
Politique climatique et réduction de la dépendance pétrolière et gazière (2)
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon – Architecture post Kyoto
Evolution de la facture énergétique des ménages (1)
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BRE_REF INDE_REF BRE_550 INDE_550 BRE_450 INDE_450
Brésil
Inde
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon – Architecture post Kyoto
Evolution de la facture énergétique des ménages (1)
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BRE_REF INDE_REF BRE_550 INDE_550 BRE_450 INDE_450
Période 1:- faible niveau du prix du carbone - inertie des équipements
450 ppm : hausse de l’ordre de 1% pour le Brésil, 5 fois plus en IndeLa différence provient des caractéristiques de l’offre énergétique des pays
Brésil
Inde
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon – Architecture post Kyoto
Evolution de la facture énergétique des ménages (1)
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BRE_REF INDE_REF BRE_550 INDE_550 BRE_450 INDE_450
Période 2:décroissance relative des dépenses énergétiques = deux effets qui l’emportent sur l’effet de la taxe grâce :- au progrès technique - au changement de mode de consommation énergétique
Brésil
Inde
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon – Architecture post Kyoto
Evolution de la facture énergétique des ménages (1)
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BRE_REF INDE_REF BRE_550 INDE_550 BRE_450 INDE_450
Saturation de la baisse:Les gains dus au progrès technique sont compensés par la hausse la mobilité
Brésil
Inde
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon – Architecture post Kyoto
Evolution de la facture énergétique des ménages (1)
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BRE_REF INDE_REF BRE_550 INDE_550 BRE_450 INDE_450
Politiques d’infrastructures et d’équipement des ménages exigés par un scénario volontariste. L’effet rebond a donc des vertus technologiques
Brésil
Inde
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon – Architecture post Kyoto
Influence des termes de l’échange et du coût énergétique de la production
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0,85
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2001 2007 2013 2019 2025 2031 2037 2043 2049 2055 2061 2067 2073 2079 2085 2091 2097
mer IND 450 mer BRE 450 mer IND 550mer BRE 550 mer IND REF mer BRE REF
Evolution des termes de l’échange
Dans les scénarios de référence: Phase de croissance économique élevée (hausse rapide des coûts de main d’œuvre par rapport aux pays développés) : baisse des termes de l’échange expliquée parforts besoins d’importations en équipements et biens de consommation
REF Brésil
REF Inde
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon – Architecture post Kyoto
Influence des termes de l’échange et du coût énergétique de la production
0,6
0,65
0,7
0,75
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mer IND 450 mer BRE 450 mer IND 550mer BRE 550 mer IND REF mer BRE REF
Evolution des termes de l’échange
Dans les scénarios de référence: En fin de période, fin de la phase de rattrapage d’où la remontée significative des termes de l’échange
REF Brésil
REF Inde
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon – Architecture post Kyoto
Influence des termes de l’échange et du coût énergétique de la production
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mer IND 450 mer BRE 450 mer IND 550mer BRE 550 mer IND REF mer BRE REF
Evolution des termes de l’échange
Sc. 450 et 550 ppm: forte dégradation des termes de l’échangeen raison de la hausse du coût énergétique de la production de biens non énergétiques
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon – Architecture post Kyoto
Influence des termes de l’échange et du coût énergétique de la production
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0,8
0,85
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mer IND 450 mer BRE 450 mer IND 550mer BRE 550 mer IND REF mer BRE REF
Evolution des termes de l’échange
Sc. 450 et 550 ppm:gains d’efficacité énergétiquebaisse des prix des énergies fossiles → baisse des coûts énergétiques à long terme.
→ Réévaluation → hausse pouvoir d’achat indien et brésilien sur marchés internationaux
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon – Architecture post Kyoto
Impacts et mécaniques macroéconomiques d’une contrainte carbone dans les PED
• Conclusion• A court et moyen termes: impact d’une taxe carbone négatif et
produisent des pertes nettes pour les économies brésilienne et indienne.
• A long terme : l’effet rebond et le progrès technique induit permettent une amélioration générale des caractéristiques macroéconomiques. le coût à supporter pour les économies
Est faible à long terme le prix du carbone est élevé (800$/tC en 2050) et lorsque le PIB/hab sera plus élevé, mais important à court et moyen terme (pour assurer la transition qui correspond à la phase de développement économique des PED).
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone– Brésil et biomasse – Inde et charbon –Architecture post Kyoto
Énergies de biomasse : opportunité pour le Brésil de lier énergie, environnement et développement ?
CONTEXTE et JUSTIFICATION de l’étude• Émissions de GES
– faible niveau des émissions énergétiques (hydro + éthanol)– provenant principalement de la déforestation et du changement d’usage du sol
• Intégration du Brésil au sein d’un accord international sur la base de : – la prise en compte de la déforestation – du rêve d’expansion de l’éthanol comme réponse aux émissions des carburants
fossiles, aux enjeux de sécurité énergétique et comme moteur de développement économique
Évaluation de l’intérêt pour le Brésil à rejoindre un accord international: quel impact économique pour le Brésil d’une valorisation internationale de l’éthanol de canne à sucre?Hypothèse: Prise de marché de l’éthanol brésilien sur le marchéinternational des carburants automobiles de 5% en 2030.
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone– Brésil et biomasse – Inde et charbon –Architecture post Kyoto
Résultats (1): impact sur le PIB
• Evolution des termes de l'échange• Baisse de la facture énergétique et l'industrie des ménages, elle-
même en partie liée à la baisse des prix du pétrole et du gaz
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REF x REF 450 x REF 450_Bio5 xREF
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon –Architecture post Kyoto
L’Inde et la question du charbon : quand le climat impose une contrainte incontournable ?
METHODOLOGIE• Scénario de référence:
Définir un scénario de référence réaliste prenant en compte les sous-optimalités du système technico-économique indien
• Scénario alternatifDouble dividende de politiques sans-regret dans le secteur électrique
• Séquestration géologique comme variable d’ajustement ?
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon –Architecture post Kyoto
Un paradoxe apparent
Entre les forts taux de croissance des scénarios de référence donnés par les modèles
et1. les déséquilibres du système économique et énergétique indien
(shortage structurel, importantes subventions à la consommation d’électricité, gaspillage, fort niveau de pertes en T&D, forte croissance des importations de pétrole)
2. les forts taux de découplage entre croissance du PIB et croissance de la consommation énergétique
→ Réalisme des scénarios de référence indien existant?
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon –Architecture post Kyoto
Un découplage PIB/cons. énergie futur optimiste par rapport aux tendances passées
Période Taux de croissance de la consommation
d’énergie primaire
Taux de croissance de la consommation
d’électricité
Taux de croissance
du PIB
Elasticité de la conso.
d’énergie au PIB
1975-95 1,4
1995-05 0,9
WEO 2006 Scénario de
référence (AIE, 2006)
2004-2030 2,6% 3,8% 5,1% 0,51
WEO 2006 Scénario
alternatif (AIE, 2006)
2004-2030 2,0% 3,3% 5,1% 0,39
IEO (DOE, 2006)
2004-2030 2,8% 3,9% 5,7% 0,49
Tendances passées
(Enerdata)
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon –Architecture post Kyoto
Un découplage PIB/cons. énergie futur optimiste par rapport aux tendances passées
Période Taux de croissance de la consommation
d’énergie primaire
Taux de croissance de la consommation
d’électricité
Taux de croissance
du PIB
Elasticité de la conso.
d’énergie au PIB
1975-95 1,4
1995-05 0,9
WEO 2006 Scénario de
référence (AIE, 2006)
2004-2030 2,6% 3,8% 5,1% 0,51
WEO 2006 Scénario
alternatif (AIE, 2006)
2004-2030 2,0% 3,3% 5,1% 0,39
IEO (DOE, 2006)
2004-2030 2,8% 3,9% 5,7% 0,49
Tendances passées
(Enerdata)
Enjeu majeur: compréhension des mécanismes à l’œuvre dans chgts structurels
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon –Architecture post Kyoto
Un scénario de référence contraint et instable avec d’importantes implications environnementales
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2001 2006 2011 2016 2021 2026 2031 2036 2041 20460%
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5%
6%
7%
8%
Oil price ($/bl) Growth rate (%)
Une forte vulnérabilité envers le peak-oil
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon –Architecture post Kyoto
Un scénario de référence contraint et instable avec d’importantes implications environnementales
Emissions sectorielles de CO2 (MtCO2)
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1500
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2500
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3500
4000
4500
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Mill
ions
of t
ons
of C
O2
Residential
Transports
Industry
Power sector
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon –Architecture post Kyoto
Double dividende de politiques sans regret dans le secteur électrique
• réforme tarifaire– Rationalisation des consommations du secteur
agricole (gaspillage:-50%)– Suppression des subventions (élasticité prix de la
demande = -0,65)• Subventions économisées:
– Diminution des pertes en T&D– Investissement dans capacités additionnelles
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon –Architecture post Kyoto
Résultats (1)
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon –Architecture post Kyoto
Résultats (2)
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon –Architecture post Kyoto
Résultats (2)
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REFALT
Emissions totales de CO2 (MtCO2)
Intensité énergétique
0
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3
4
5
6
2001 2006 2011 2016 2021 2026 2031 2036 2041 2046
GtC
O2
Réductions d’émissions de CO2 pas suffisantes!!La séquestration peut-elle constituer une variable d’ajustement ?
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon –Architecture post Kyoto
Des réductions d’émissions de GES compatibles avec un Facteur 2 mondialHypothèses de pénétration: toutes les nouvelles centrales thermiques à partir de 2015
0
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2
3
4
5
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46
GtC
O2
REF ALT ALT+CCS
Coût macroéconomique >> coût techniqueTrouver mécanismes de financements internationaux pour
- sous réserve de mise en œuvre de P&M « sans regret »- financer le surcoût de la séquestration géologique
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon –Architecture post Kyoto
La mise en œuvre des synergies est-elle suffisante pour constituer une incitation à des engagements « forts » des pays:– Brésil: oui car les coûts à mettre en œuvre pour réduire les émissions de
GES peuvent être compensés par les bénéfices issus de la valorisation de l’éthanol de canne à sucre sur le marché mondial.
– Inde: mesures d’amélioration de l’efficacité énergétique • impacts positifs (peak-oil, croissance), • mais impact limité sur les niveaux d’émission• aller plus loin dans les réductions d’émissions de GES nécessitera des coûts
importants• sauf si investissements précoces dans des infrastructures
→Architecture→Centrée autour d’un prix du carbone comme signal de long terme→Souple s’adaptant à l’hétérogénéité du monde réel→Mécanismes de financement des infrastructures
Architecture post-Kyoto: conclusion
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon –Architecture post Kyoto
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon –Architecture post Kyoto
Evolution de la facture énergétique des ménages (2)
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14%
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18%
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1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 101
BRE_REF INDE_REF BRE_550 INDE_550 BRE_450 INDE_450
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0,00%
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2001 2008 2015 2022 2029 2036 2043 2050 2057 2064 2071 2078 2085 2092 2099
realGDP IND realGDP BRE
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2,00%
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2002 2009 2016 2023 2030 2037 2044 2051 2058 2065 2072 2079 2086 2093 2100
realGDP IND realGDP BRE
550 ppm
450 ppm
Allégement de la facture énergétique- Significatif dans le sc.550ppm- Important dans le sc. 450ppmCohérence avec évolution PIBs?
PIB
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon –Architecture post Kyoto
Evolution de la facture énergétique des ménages (2)
0%
2%
4%
6%
8%
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12%
14%
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18%
20%
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 101
BRE_REF INDE_REF BRE_550 INDE_550 BRE_450 INDE_450
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-3,00%
-2,00%
-1,00%
0,00%
1,00%
2,00%
3,00%
2001 2008 2015 2022 2029 2036 2043 2050 2057 2064 2071 2078 2085 2092 2099
realGDP IND realGDP BRE
-8,00%
-7,00%
-6,00%
-5,00%
-4,00%
-3,00%
-2,00%
-1,00%
0,00%
1,00%
2,00%
3,00%
2002 2009 2016 2023 2030 2037 2044 2051 2058 2065 2072 2079 2086 2093 2100
realGDP IND realGDP BRE
550 ppm
450 ppm
PIB
OK
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon –Architecture post Kyoto
Evolution de la facture énergétique des ménages (2)
0%
2%
4%
6%
8%
10%
12%
14%
16%
18%
20%
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 101
BRE_REF INDE_REF BRE_550 INDE_550 BRE_450 INDE_450
-8,00%
-7,00%
-6,00%
-5,00%
-4,00%
-3,00%
-2,00%
-1,00%
0,00%
1,00%
2,00%
3,00%
2001 2008 2015 2022 2029 2036 2043 2050 2057 2064 2071 2078 2085 2092 2099
realGDP IND realGDP BRE
-8,00%
-7,00%
-6,00%
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-3,00%
-2,00%
-1,00%
0,00%
1,00%
2,00%
3,00%
2002 2009 2016 2023 2030 2037 2044 2051 2058 2065 2072 2079 2086 2093 2100
realGDP IND realGDP BRE
550 ppm
450 ppm
PIB
OK
???
Imaclim-R - Impacts macroéconomiques prix carbone – Brésil et biomasse – Inde et charbon –Architecture post Kyoto
Evolution de la facture énergétique des ménages (3)
L’augmentation de la facture énergétique dans les transports est la responsable des pertes sur le PIB
Cenário 450 vis-à-vis Referência
-6,00%
-4,00%
-2,00%
0,00%
2,00%
4,00%
6,00%
8,00%
10,00%
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 101
Parte despesas transporte Famílias GDP
Parte despesas energéticas Famílias Parte despesas energéticas Indústria
Scénario 450ppm par rapport au scénario de référence