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Three essays on Swiss household energy demand
Cette thèse est composée de trois chapitres qui examinent différents aspects de la demande d’énergie des ménages en Suisse. Ils abordent successivement les besoins énergétiques globaux des ménages, la source principale d’énergie utilisée à l'intérieur du logement - l'électricité, et enfin, la principale raison de la consommation d'énergie à l'extérieur du logement - les déplacements en voiture. Les analyses empiriques des déterminants de la demande d'énergie dans chaque chapitre, en particulier l'accent mis sur les prix de l'énergie et/ou le revenu des ménages, ainsi que leur étude pour différents groupes de consommateurs, ont pour objectif de mieux comprendre les comportements et les décisions des ménages, et ainsi de fournir des intrants concrets pour les politiques visant à réduire la demande d'énergie des ménages.
Le premier chapitre de cette dissertation se focalise sur les interactions entre les besoins d’énergie directe et d’énergie grise afin d'évaluer les impacts nets des politiques énergétiques standards se concentrant exclusivement sur l'utilisation d’énergie directe. En utilisant un système d'équations et des méthodes de variable instrumentale, les analyses empiriques montrent que les demandes d'énergie directe et d'énergie grise sont complémentaires. En outre, nous constatons que le revenu a un effet positif non-linéaire sur chaque domaine énergétique, effet qui est particulièrement prononcé pour l'énergie grise. Ces résultats mettent en évidence le fait que la croissance économique pourrait entraîner une augmentation de la demande d’énergie mondiale à travers une augmentation de la consommation de biens et services non-énergétiques. Ainsi, les décideurs politiques pourraient cibler plus activement la consommation directe d'énergie en raison de la possibilité de retombées positives sur l'énergie grise. Au vu de la proportion substantielle de l’énergie grise dans la demande totale d'énergie, cela pourrait être couplé à des interventions spécifiques à ce domaine énergétique.
Le deuxième chapitre de cette thèse aborde la question de l'hétérogénéité des élasticités prix et revenu de la demande d'électricité des ménages suisses. En particulier, l'accent est mis sur les segments de consommateurs ayant une intensité de consommation d'électricité différente. Les élasticités de prix et de revenu sont analysées en utilisant une approche de régression quantile adaptée aux données de panel. Même si nos résultats montrent une demande d'électricité inélastique par rapport au prix dans tous les groupes de consommation, une différence intéressante peut être observée entre les utilisateurs frugaux et les utilisateurs intensifs d’électricité. Les ménages du premier quartile conditionnel et de la médiane réagissent de manière significative aux variations de prix, tandis que ceux du quantile inférieur et des quantiles supérieurs présentent des élasticités-prix non-significatives. En outre, l’analyse de nos données montre des effets de revenu non-significatifs dans tous les groupes de ménages précédents.
Le troisième, et dernier, chapitre examine la présence d’hétérogénéité dans le domaine de la demande de déplacements en voiture des ménages. Des élasticités-prix sont estimées pour divers segments de conducteurs en fonction de leurs caractéristiques sociodémographiques, des caractéristiques de leurs véhicules, ainsi que de leur intensité de conduite. Nos résultats montrent une élasticité-prix de la demande de déplacements en voiture plus élevée que les estimations précédentes pour la Suisse pour le court terme, ainsi que l’existence d’hétérogénéité dans la sensibilité au prix pour différents groupes de ménages. Des modèles à effet fixe avec des termes d'interaction indiquent que les ménages composés de plusieurs membres sont significativement plus élastiques au prix que les ménages simples. Une régression quantile avec des effets aléatoires corrélés montre que seuls les conducteurs les plus intensifs présentent une élasticité-prix statistiquement significative. Les résultats de ce chapitre, ainsi que ceux du chapitre précédent soulignent l'importance de la prise en compte de l’existence d’hétérogénéité pour l'efficacité et l'équité des politiques énergétiques. Ils révèlent notamment qu'en plus des taxes sur l'énergie, des interventions non-tarifaires conçues sur mesure pourraient cibler des segments spécifiques de ménages afin de fournir des incitations supplémentaires à réduire la demande d'énergie et/ou d'éviter de pénaliser certains groupes de consommateurs spécifiques.
ABSTRACT :
This dissertation consists of three chapters examining different aspects of Swiss household energy demand. They consecutively address overall household energy requirements, the major energy carrier that households use within their homes – electricity, and finally, the main reason for energy consumption outside the dwelling – car travel. The empirical analyses of the determinants of energy demand in each chapter, in particular the focus on energy prices and/or household income, as well as their study for different groups of consumers, strive to gain a better insight into the energy-related behaviors and decisions of households, and thereby to provide evidence-based inputs for policies targeting reductions in household energy demand.
The first chapter of this thesis analyzes the interactions between direct and embodied energy requirements of Swiss households in order to assess the net impacts of standard energy policies focusing exclusively on direct energy use. By using a system of equations and instrumental variable methods, the empirical analyses provide evidence of complementarity between direct and embodied energy demand. In addition, we find that income has a positive non-linear effect on each energy domain, which is particularly important for embodied energy. These results highlight a concern that economic growth could bring about an increasing global energy demand through the consumption of non-energy commodities. However, policymakers could more actively target direct energy consumption caused by the possibility of positive spillovers to embodied energy. Given the substantial proportion of non-energy goods in total energy demand, this could be coupled with interventions specific to embodied energy use.
The second chapter of this dissertation addresses the question of heterogeneity in the price and income elasticities of Swiss households electricity demand. In particular, the focus is on segments of consumers with different intensity of electricity consumption. Price and income elasticities are analyzed by using a quantile regression approach adapted for panel data. While findings show a price-inelastic electricity demand across all groups, an interesting pattern of variation emerges between frugal and intensive users. Households in the first conditional quartile and at the median react significantly to price variations, whereas those at the lowest quantile and upper quantiles exhibit insignificant price elasticities. In contrast, we find insignificant income effects across all the previous household groups.
The third, final chapter examines heterogeneity in the field of household car travel demand. Price elasticities are estimated for various groups of drivers based on their socio-demographic characteristics, on the features of their vehicles, as well as on their driving intensity. Results show higher short-term gasoline price elasticity of driving demand compared with previous estimations for Switzerland, as well as heterogeneity in price sensitivity across segments of households. Fixed effect models including interaction terms indicate that multiple-member households are significantly more price-elastic compared to households comprising a single member. Quantile regression with correlated random effects shows that only the most intensive drivers exhibit a statistically significant price elasticity. The results from this and the previous chapter emphasize the importance of heterogeneous responses for the efficiency and equity of energy-related policies. These findings reveal that, in addition to energy taxes, non-price measures could be tailored to specific household segments in order to provide supplementary incentives to reduce energy demand and/or avoid penalizing some specific consumer groups.
Interactions in Swiss households’ energy demand: A holistic approach
Interactions in Swiss Households’ Energy Demand: A Holistic Approach
This article explores the interactions between direct and embodied energy requirements of households in Switzerland in order to assess the net impacts of standard energy policies focusing exclusively on direct energy use. For this purpose, we estimate direct and embodied energy demand of Swiss households by combining consumption data of a national expenditure survey with corresponding data on energy intensity mainly from life-cycle analysis. We find strong evidence of complementarity between direct and grey energy by first estimating model parameters in a system of equations setup. In particular, the analysis of various socio-economic and psychological determinants allows us to identify a non-linear relationship between energy demand and income, which suggests that energy possesses certain “luxury features” that go beyond staple resources. An additional indication that households in Switzerland use direct and indirect energy in a complementary manner is provided by the coefficient of cross-equation correlation of residuals in our system. Finally, we analyze the causal relationship between both energy domains by the method of instrumental variables and find indicative evidence of a positive causal effect of embodied on direct energy demand, but not the other way round. From a policy perspective, our findings are important as they suggest that the wide-spread policies targeting direct energy consumption are unlikely to cause a substantial shift in household energy demand from the direct to the indirect domain.