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Cette thèse a pour objectif d'évaluer l'efficacité des dispositifs publics qui visent à inciter les agents à rénover leur logement afin d'en réduire la consommation énergétique. Il s'agit de combiner les deux dimensions clés de l'évaluation ex-post de l'intervention : la dimension récapitulative qui revient à déterminer l'efficacité des mesures mises en œuvre et la dimension formative qui vise à comprendre les résultats obtenus et à identifier les voies d'amélioration. Cela nécessite dans un premier temps de réaliser une analyse détaillée des facteurs qui sont à l'origine du faible niveau d'investissements, qualifié de déficit d'efficacité énergétique (" energy efficiency gap "). Ce déficit est dû à la présence de défaillances de marchés, aux conséquences de la rationalité limitée des ménages, ainsi qu'aux difficultés de coordination entre agents en particulier dans le cadre de la copropriété. Dans un deuxième temps il convient d'analyser le déficit d'efficacité énergétique en comparant les prescriptions qui peuvent être issues des calculs utilisés en économie publique concernant les investissements à réaliser, avec les données issues des études de terrain sur les investissements effectifs. Cette analyse permet de bien identifier les critères de décisions des ménages et ainsi de comprendre comment les barrières à l'efficacité énergétique se manifestent. L'identification des différentes barrières permet alors, dans un troisième temps, de voir si les dispositifs d'incitations aujourd'hui en application en France permettent de lever tous les obstacles aux investissements d'amélioration énergétique. Il apparaît que la multitude de dispositifs mis en oeuvre ne peut suffire à réduire fortement le déficit d'efficacité énergétique. D'une part, certaines barrières ne sont pas levées car aucun outil approprié n'existe. D'autre part, certains facteurs de blocages ne sont que partiellement traités car l'utilisation pratique des outils diffèrent de leur conception théorique. Finalement, l'analyse des programmes de réhabilitation thermique des logements qui ont été engagés sur le territoire grenoblois permet de déterminer l'efficacité des dispositifs additionnels c'est à dire d'évaluer dans quelle mesure ces interventions " renforcées " permettent de lever les barrières qui n'ont pu l'être avec les dispositifs nationaux. La mise en perspective de ces quatre analyses successives - des causes du déficit ; de sa manifestation ; des instruments nationaux ; des programmes mis en œuvre à l'échelle locale - aboutit à la conclusion d'un nécessaire renforcement des mesures non financières pour l'accompagnement des agents afin d'amorcer la dynamique d'investissement et ainsi créer les conditions de l'efficacité des instruments économiques plus généraux. This PhD dissertation focuses on energy efficiency policies in housing. It aims at evaluating the effectiveness of public incentives designed to increase household's investment in energy efficiency of their dwelling. To reach this objective this research combines the two key dimensions of ex-post evaluation, i.e. summary and formative dimensions. The first one aims at knowing the effectiveness of public policies whereas the other one targets to understand what the public policies' consequences are and to identify ways for improvement. To reach this purpose, the research follows four steps. Firstly, it requires a detailed analysis to understand the origins of the energy efficiency gap. This gap can be explained by markets failures, consequences of bounded rationality and coordination problem between stakeholders, especially in multi-family dwellings. Secondly, the argument progresses by drawing a parallel between results from normative analysis and from observations of actual level of investments in thermal retrofit actions. It aims at identifying investment households' criteria and then at understanding how barriers to energy efficiency raise. Thirdly, thanks to the inventory of these various energy efficiency barriers it becomes possible to examine if the incentives currently implemented in France can remove them all. It appears that the national policy does not significantly reduce the energy efficiency gap. On the one hand, some barriers remain because no tool has been proposed to overcome them. On the other hand, some barriers are only partially eliminated because the practical use of tools differs from their theoretical design. Finally, using the analysis of retrofitting programs implemented on the Grenoble area this research assesses the effectiveness of additional incentives. The objective is to know to what extent these "reinforced" policies remove barriers still existing after national tools implementation. From these four successive analyses - causes, appearance of the energy efficiency gap, national tools, programs implemented at the local level - we conclude to a necessary strengthening of non-financial measures which support agents to initiate an investment dynamic and in the meanwhile to an increase of the reliability of economic tools, such as taxes or subventions.

Cette thèse a pour objectif d'évaluer l'efficacité des dispositifs publics qui visent à inciter les agents à rénover leur logement afin d'en réduire la consommation énergétique. Il s'agit de combiner les deux dimensions clés de l'évaluation ex-post de l'intervention : la dimension récapitulative qui revient à déterminer l'efficacité des mesures mises en œuvre et la dimension formative qui vise à comprendre les résultats obtenus et à identifier les voies d'amélioration. Cela nécessite dans un premier temps de réaliser une analyse détaillée des facteurs qui sont à l'origine du faible niveau d'investissements, qualifié de déficit d'efficacité énergétique (" energy efficiency gap "). Ce déficit est dû à la présence de défaillances de marchés, aux conséquences de la rationalité limitée des ménages, ainsi qu'aux difficultés de coordination entre agents en particulier dans le cadre de la copropriété. Dans un deuxième temps il convient d'analyser le déficit d'efficacité énergétique en comparant les prescriptions qui peuvent être issues des calculs utilisés en économie publique concernant les investissements à réaliser, avec les données issues des études de terrain sur les investissements effectifs. Cette analyse permet de bien identifier les critères de décisions des ménages et ainsi de comprendre comment les barrières à l'efficacité énergétique se manifestent. L'identification des différentes barrières permet alors, dans un troisième temps, de voir si les dispositifs d'incitations aujourd'hui en application en France permettent de lever tous les obstacles aux investissements d'amélioration énergétique. Il apparaît que la multitude de dispositifs mis en oeuvre ne peut suffire à réduire fortement le déficit d'efficacité énergétique. D'une part, certaines barrières ne sont pas levées car aucun outil approprié n'existe. D'autre part, certains facteurs de blocages ne sont que partiellement traités car l'utilisation pratique des outils diffèrent de leur conception théorique. Finalement, l'analyse des programmes de réhabilitation thermique des logements qui ont été engagés sur le territoire grenoblois permet de déterminer l'efficacité des dispositifs additionnels c'est à dire d'évaluer dans quelle mesure ces interventions " renforcées " permettent de lever les barrières qui n'ont pu l'être avec les dispositifs nationaux. La mise en perspective de ces quatre analyses successives - des causes du déficit ; de sa manifestation ; des instruments nationaux ; des programmes mis en œuvre à l'échelle locale - aboutit à la conclusion d'un nécessaire renforcement des mesures non financières pour l'accompagnement des agents afin d'amorcer la dynamique d'investissement et ainsi créer les conditions de l'efficacité des instruments économiques plus généraux. This PhD dissertation focuses on energy efficiency policies in housing. It aims at evaluating the effectiveness of public incentives designed to increase household's investment in energy efficiency of their dwelling. To reach this objective this research combines the two key dimensions of ex-post evaluation, i.e. summary and formative dimensions. The first one aims at knowing the effectiveness of public policies whereas the other one targets to understand what the public policies' consequences are and to identify ways for improvement. To reach this purpose, the research follows four steps. Firstly, it requires a detailed analysis to understand the origins of the energy efficiency gap. This gap can be explained by markets failures, consequences of bounded rationality and coordination problem between stakeholders, especially in multi-family dwellings. Secondly, the argument progresses by drawing a parallel between results from normative analysis and from observations of actual level of investments in thermal retrofit actions. It aims at identifying investment households' criteria and then at understanding how barriers to energy efficiency raise. Thirdly, thanks to the inventory of these various energy efficiency barriers it becomes possible to examine if the incentives currently implemented in France can remove them all. It appears that the national policy does not significantly reduce the energy efficiency gap. On the one hand, some barriers remain because no tool has been proposed to overcome them. On the other hand, some barriers are only partially eliminated because the practical use of tools differs from their theoretical design. Finally, using the analysis of retrofitting programs implemented on the Grenoble area this research assesses the effectiveness of additional incentives. The objective is to know to what extent these "reinforced" policies remove barriers still existing after national tools implementation. From these four successive analyses - causes, appearance of the energy efficiency gap, national tools, programs implemented at the local level - we conclude to a necessary strengthening of non-financial measures which support agents to initiate an investment dynamic and in the meanwhile to an increase of the reliability of economic tools, such as taxes or subventions.

Pour une grande majorité des économistes, la taxe carbone, légitimée par ses fondements théoriques, devait se situer au coeur des politiques de lutte contre le changement climatique. Cependant, comme le notait déjà en 2015 l'économiste de l'environnement Jean-Charles Hourcade, « le passage de la théorie à la pratique est un exercice difficile en matière de taxe carbone ». Nous verrons dans un premier temps pourquoi et comment l’économie du bien-être en est venue à considérer l’efficacité comme unique critère et comment la taxe carbone est devenue une mesure phare pour les économistes de l’environnement. Nous verrons ensuite les difficultés que ceux-ci rencontrent lorsqu’ils essaient de concilier les fondamentaux aux exigences des réalités sociales et politiques au moment de la mise en place de la mesure. Enfin, nous verrons comment des approches normatives qui avaient pu sembler reléguées au second rang de la discipline, mobilisent ces évènements pour montrer l’insuffisance du critère d’efficacité et la nécessité de tenir compte de critères éthiques dans le choix des instruments des politiques publiques. For a large majority of economists, the carbon tax, legitimized by its theoretical foundations, should be at the heart of policies to combat climate change. However, as environmental economist Jean-Charles Hourcade already noted in 2015, “the transition from theory to practice is a difficult exercise when it comes to carbon taxes”. We will first see why and how well-being economics came to consider efficiency as the sole criterion and how the carbon tax became a flagship measure for environmental economists. We will then see the difficulties they encounter when they try to reconcile the fundamentals with the demands of social and political realities at the time of implementing the measure. Finally, we will see how normative approaches which may have seemed relegated to the second rank of the discipline, mobilize these events to show the insufficiency of the criterion of effectiveness and the need to take into account ethical criteria in the choice of public policy instruments. .

Pour une grande majorité des économistes, la taxe carbone, légitimée par ses fondements théoriques, devait se situer au coeur des politiques de lutte contre le changement climatique. Cependant, comme le notait déjà en 2015 l'économiste de l'environnement Jean-Charles Hourcade, « le passage de la théorie à la pratique est un exercice difficile en matière de taxe carbone ». Nous verrons dans un premier temps pourquoi et comment l’économie du bien-être en est venue à considérer l’efficacité comme unique critère et comment la taxe carbone est devenue une mesure phare pour les économistes de l’environnement. Nous verrons ensuite les difficultés que ceux-ci rencontrent lorsqu’ils essaient de concilier les fondamentaux aux exigences des réalités sociales et politiques au moment de la mise en place de la mesure. Enfin, nous verrons comment des approches normatives qui avaient pu sembler reléguées au second rang de la discipline, mobilisent ces évènements pour montrer l’insuffisance du critère d’efficacité et la nécessité de tenir compte de critères éthiques dans le choix des instruments des politiques publiques. For a large majority of economists, the carbon tax, legitimized by its theoretical foundations, should be at the heart of policies to combat climate change. However, as environmental economist Jean-Charles Hourcade already noted in 2015, “the transition from theory to practice is a difficult exercise when it comes to carbon taxes”. We will first see why and how well-being economics came to consider efficiency as the sole criterion and how the carbon tax became a flagship measure for environmental economists. We will then see the difficulties they encounter when they try to reconcile the fundamentals with the demands of social and political realities at the time of implementing the measure. Finally, we will see how normative approaches which may have seemed relegated to the second rank of the discipline, mobilize these events to show the insufficiency of the criterion of effectiveness and the need to take into account ethical criteria in the choice of public policy instruments. .

Les opérations de maintenance des routes en conditions hivernales sur réseaux routiers constituent un enjeu important pour maintenir l’offre de mobilité en situation dégradée. Elles génèrent des coûts d’exploitation directs et indirects élevés, liés en particulier à l’utilisation intensive de fondants routiers. Par ailleurs, leur impact environnemental doit être pris en considération. Nous étudions ici une structure de chaussée non soumise à ce type d’astreinte, grâce à la présence d’une couche de liaison drainante dans laquelle circule un fluide chaud, permettant ainsi d’éviter le dépôt de neige ou la formation de glace en surface. Dans le cadre d’une démarche en faveur de l’emploi d’énergie renouvelable, un tel dispositif pourrait permettre de récupérer l’énergie thermique disponible en surface de chaussée en période chaude, de l’acheminer vers un lieu de stockage (ex : géothermie) et de l’utiliser en période froide. Nous étudions ici la fonction d’échangeur de chaleur entre le fluide et la chaussée, la fonction de stockage externe à la chaussée n’étant pas abordée hormis dans la revue bibliographique. La structure de chaussée considérée comporte trois couches d’enrobés. La couche de roulement et la couche de base sont constituées de matériaux classiquement utilisés dans les chaussées, à base de liants hydrocarbonés. Le matériau de la couche de liaison possède une porosité supérieure à 20%. La structure de chaussée est supposée avoir un dévers de l’ordre de 2%. Une chaussée expérimentale instrumentée a été mise en oeuvre pour recueillir des grandeurs thermo-physiques de la chaussée. Un modèle thermo-hydrique 2D est d2veloppé numériquement pour calculer la distribution de température dans le corps de chaussée lorsque l’on injecte un fluide à température d’entrée donnée, en haut de dévers. Les paramètres du modèle sont identifiés à partir des données expérimentales recueillies sous diverses sollicitations climatiques. On analyse dans un premier temps la sensibilité de la distribution de température en surface de chaussée aux différents paramètres du modèle (conductivité hydraulique, dévers, conductivités thermiques, chaleurs massiques), afin d’optimiser les procédures nécessaires au contrôle sous contraintes de températures positives en tout point. Dans une deuxième partie, des données expérimentales recueillies durant une période estivale d’un mois ont servi à valider le modèle thermique 1D. Une maquette de laboratoire a également permis d’identifier des paramètres en milieu saturé et non saturé. La dernière partie de thèse est consacrée au calcul des quantités énergétiques récupérables pendant la période estivale à l’aide des données de la réglEmentation thermique RT2012. Elles sont comparées aux quantités énergétiques de chauffage nécessaires pendant la période hivernale en s’appuyant sur des données de la RT2012 et des données de la Direction Interdépartementale des Routes Massif (DIR MC) ; l’objectif final étant de déterminer les performances énergétiques du système. Winter maintenance operations for road networks are an important issue for maintaining the mobility in degraded situations, but generate high direct and indirect exploitation costs, particularly related to the intensive use of road de-icing and environmental impact. We study a road structure free of this penalty, thanks to a bonding drainage asphalt layer, circulated by a hot fluid, to prevent the deposition of snow or ice formation on the road surface. As part of an integrated vision of promoting the use of renewable energy, such device could be used to recuperate the thermal energy available in the road surface during the hot period, to transport it to a storage location (e.g. geothermal) and use it during cold period. We study here the heat exchanger function between the fluid and the road, the external storage function to the road being not addressed. The considered pavement structure has three asphalt layers.The bearing layer and the base layer are formed of conventional materials with hydrocarbon-based binders. The material of the bonding layer has a porosity of 20% and based on the use of a binder resistant to a prolonged circulation of the coolant. The road structure is assumed to have a slope of about 2 to 3%. An instrumented experimental road is implemented to collect data on the thermo-hydraulic response of the pavement structure. A thermo-hydraulic 2D model is designed to simulate the temperature field in the road structure when the fluid is injected at the upslope side of the road with a target temperature. This model is calibrated from experimental data collected on the experimental road subjected to meteorological solicitations. Initially, the sensibility of the distribution of the surface temperature of the road toward various model parameters (hydraulic conductivity, transversal slope, thermal conductivities, heat capacities) is analysed, in order to study the optimization of control procedures allowing to keep positive the road surface temperature at any point (e.g. determination of the minimum fluid injection temperature, under given meteorological data). In a second time, pavement thermal parameters is identified using control optimal method in order to validated unidimensionnel thermal model applied on July experimental data. In third time, hydraulic model is validated experimentaly using a laboratory mockup in saturated and unsaturated conditions. In a fourth time, thermo-hydraulic bidimensionnal model is validated numerically using mesured data of experimental pavement. Finally, harvest energy in summer period using thermal reglementation RT2012 data and heating energy in winter period using RT2012 and Massif Interdepartmental Road Direction (DIR MC) are calculated in order to evaluate system performance.

Les opérations de maintenance des routes en conditions hivernales sur réseaux routiers constituent un enjeu important pour maintenir l’offre de mobilité en situation dégradée. Elles génèrent des coûts d’exploitation directs et indirects élevés, liés en particulier à l’utilisation intensive de fondants routiers. Par ailleurs, leur impact environnemental doit être pris en considération. Nous étudions ici une structure de chaussée non soumise à ce type d’astreinte, grâce à la présence d’une couche de liaison drainante dans laquelle circule un fluide chaud, permettant ainsi d’éviter le dépôt de neige ou la formation de glace en surface. Dans le cadre d’une démarche en faveur de l’emploi d’énergie renouvelable, un tel dispositif pourrait permettre de récupérer l’énergie thermique disponible en surface de chaussée en période chaude, de l’acheminer vers un lieu de stockage (ex : géothermie) et de l’utiliser en période froide. Nous étudions ici la fonction d’échangeur de chaleur entre le fluide et la chaussée, la fonction de stockage externe à la chaussée n’étant pas abordée hormis dans la revue bibliographique. La structure de chaussée considérée comporte trois couches d’enrobés. La couche de roulement et la couche de base sont constituées de matériaux classiquement utilisés dans les chaussées, à base de liants hydrocarbonés. Le matériau de la couche de liaison possède une porosité supérieure à 20%. La structure de chaussée est supposée avoir un dévers de l’ordre de 2%. Une chaussée expérimentale instrumentée a été mise en oeuvre pour recueillir des grandeurs thermo-physiques de la chaussée. Un modèle thermo-hydrique 2D est d2veloppé numériquement pour calculer la distribution de température dans le corps de chaussée lorsque l’on injecte un fluide à température d’entrée donnée, en haut de dévers. Les paramètres du modèle sont identifiés à partir des données expérimentales recueillies sous diverses sollicitations climatiques. On analyse dans un premier temps la sensibilité de la distribution de température en surface de chaussée aux différents paramètres du modèle (conductivité hydraulique, dévers, conductivités thermiques, chaleurs massiques), afin d’optimiser les procédures nécessaires au contrôle sous contraintes de températures positives en tout point. Dans une deuxième partie, des données expérimentales recueillies durant une période estivale d’un mois ont servi à valider le modèle thermique 1D. Une maquette de laboratoire a également permis d’identifier des paramètres en milieu saturé et non saturé. La dernière partie de thèse est consacrée au calcul des quantités énergétiques récupérables pendant la période estivale à l’aide des données de la réglEmentation thermique RT2012. Elles sont comparées aux quantités énergétiques de chauffage nécessaires pendant la période hivernale en s’appuyant sur des données de la RT2012 et des données de la Direction Interdépartementale des Routes Massif (DIR MC) ; l’objectif final étant de déterminer les performances énergétiques du système. Winter maintenance operations for road networks are an important issue for maintaining the mobility in degraded situations, but generate high direct and indirect exploitation costs, particularly related to the intensive use of road de-icing and environmental impact. We study a road structure free of this penalty, thanks to a bonding drainage asphalt layer, circulated by a hot fluid, to prevent the deposition of snow or ice formation on the road surface. As part of an integrated vision of promoting the use of renewable energy, such device could be used to recuperate the thermal energy available in the road surface during the hot period, to transport it to a storage location (e.g. geothermal) and use it during cold period. We study here the heat exchanger function between the fluid and the road, the external storage function to the road being not addressed. The considered pavement structure has three asphalt layers.The bearing layer and the base layer are formed of conventional materials with hydrocarbon-based binders. The material of the bonding layer has a porosity of 20% and based on the use of a binder resistant to a prolonged circulation of the coolant. The road structure is assumed to have a slope of about 2 to 3%. An instrumented experimental road is implemented to collect data on the thermo-hydraulic response of the pavement structure. A thermo-hydraulic 2D model is designed to simulate the temperature field in the road structure when the fluid is injected at the upslope side of the road with a target temperature. This model is calibrated from experimental data collected on the experimental road subjected to meteorological solicitations. Initially, the sensibility of the distribution of the surface temperature of the road toward various model parameters (hydraulic conductivity, transversal slope, thermal conductivities, heat capacities) is analysed, in order to study the optimization of control procedures allowing to keep positive the road surface temperature at any point (e.g. determination of the minimum fluid injection temperature, under given meteorological data). In a second time, pavement thermal parameters is identified using control optimal method in order to validated unidimensionnel thermal model applied on July experimental data. In third time, hydraulic model is validated experimentaly using a laboratory mockup in saturated and unsaturated conditions. In a fourth time, thermo-hydraulic bidimensionnal model is validated numerically using mesured data of experimental pavement. Finally, harvest energy in summer period using thermal reglementation RT2012 data and heating energy in winter period using RT2012 and Massif Interdepartmental Road Direction (DIR MC) are calculated in order to evaluate system performance.

Rural areas have the main resources of renewable energy in France. Energy networks are less dense there than in urban areas and some energy vectors, like gas, are often missing. However, as urban energy systems have been widely studied, the specificities of rural energy demand remain little-known, especially for the residential sector. Recent works highlight new challenges related to decentralization of the French energy system and the need for fine knowledge of demand and supply, on both spatial and time scales.This research work pursues two objectives. First, it commits to identify the specificities of rural housing energy consumption. Then, it aims at analyzing the potential response of local renewable energy sources to the residential demand in a mixed urban-rural territory, in a 100 % RES process – equilibrium between annual energy demand and supply on the territory. Therefore, a bottom-up model is developed to rebuild the hourly housing consumption of a territory. The load profiles of Pays Yon et Vie (Vendée) are calculated at town scale for year 2015, in order to compare hourly demand based on the type of area in the territory.Prospective scenarios are elaborated at horizon 2050 to compare the effects of trend evolution with a voluntarist energy transition of the residential park. The renewable energy potential of the territory is estimated and a production model is developed to rebuild the hourly local renewable electricity supply. For each scenario, the optimum supply mix is identified, that maximizes the dynamic cover of the demand, in a 100 % RES perspective.The analysis highlights the possibility of reaching significant dynamic cover rates of the residential demand by local renewable sources. Several challenges are identified related to both seasonal and daily variations of electric balance in the various areas of the territory. ; Les territoires ruraux disposent du principal gisement d’énergie renouvelable en France. Les réseaux énergétiques y sont moins denses que dans les zones urbaines et ...

Rural areas have the main resources of renewable energy in France. Energy networks are less dense there than in urban areas and some energy vectors, like gas, are often missing. However, as urban energy systems have been widely studied, the specificities of rural energy demand remain little-known, especially for the residential sector. Recent works highlight new challenges related to decentralization of the French energy system and the need for fine knowledge of demand and supply, on both spatial and time scales.This research work pursues two objectives. First, it commits to identify the specificities of rural housing energy consumption. Then, it aims at analyzing the potential response of local renewable energy sources to the residential demand in a mixed urban-rural territory, in a 100 % RES process – equilibrium between annual energy demand and supply on the territory. Therefore, a bottom-up model is developed to rebuild the hourly housing consumption of a territory. The load profiles of Pays Yon et Vie (Vendée) are calculated at town scale for year 2015, in order to compare hourly demand based on the type of area in the territory.Prospective scenarios are elaborated at horizon 2050 to compare the effects of trend evolution with a voluntarist energy transition of the residential park. The renewable energy potential of the territory is estimated and a production model is developed to rebuild the hourly local renewable electricity supply. For each scenario, the optimum supply mix is identified, that maximizes the dynamic cover of the demand, in a 100 % RES perspective.The analysis highlights the possibility of reaching significant dynamic cover rates of the residential demand by local renewable sources. Several challenges are identified related to both seasonal and daily variations of electric balance in the various areas of the territory. ; Les territoires ruraux disposent du principal gisement d’énergie renouvelable en France. Les réseaux énergétiques y sont moins denses que dans les zones urbaines et ...