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Research unit
SFOE
Project number
SI/501106
Project title
Energy efficiency, bounded rationality and energy-related financial literacy in the Swiss household sector

Texts for this project

 GermanFrenchItalianEnglish
Key words
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Final report
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CategoryText
Key words
(English)
energy efficiency, technological change, households, energy literacy
Short description
(English)
Improving energy efficiency in Swiss homes may yield significant reductions in energy
consumption and help meet energy policy goals. In this project, we will estimate
econometrically the size of the potential energy saving due to an increase in energy efficiency in the residential sector. Moreover, we will also perform an analysis of the influence of energy policy measures and technological change on energy consumption and energy efficiency.
Publications / Results
(German)
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Publications / Results
(English)
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Publications / Results
(French)
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Final report
(German)

Einleitung

Mehr als 60% des Endenergieverbrauchs der Schweiz wird durch Energie aus fossilen Brennstoffen gedeckt. Im Jahr 2014 entfielen beinahe 30% des gesamten Endenergieverbrauchs in der Schweiz auf den Haushaltssektor, wobei rund 58% des Haushaltsendenergieverbrauchs aus fossilen Brennstoffen (BFE, 2015) gewonnen wurden. Die Erhöhung der Energieeffizienz im Haushaltssektor ist essentiell, um den gesamten fossilen Energieverbrauch und die damit verbundenen CO2-Emissionen in der Schweiz zu verringern, und um die energiepolitischen Ziele der Schweizer Energiestrategie 2050 zu erreichen.

Auch wenn erhebliche Anstrengungen unternommen werden müssen, um den Verbrauch von Brennstoffen im Haushaltssektor zu verringern, so gibt es doch auch ein bedeutendes Potenzial für Effizienzsteigerungen im Stromverbrauch. In der Schweiz wird Elektrizität hauptsächlich aus Wasserkraft (60%) und Kernkraft (40%) erzeugt. Nach dem Atomunfall in Fukushima Daiichi im Jahr 2011 beschloss der Bundesrat den Ausstieg aus der Kernenergie. Die Energiestrategie 2050 hat sich zum Ziel gesetzt, erstens den Stromverbrauch zu senken, indem das Effizienzniveau im Stromverbrauch erhöht wird, und zweitens den Anteil erneuerbarer Energien wie Wind- und Solarenergie an der Stromerzeugung zu erhöhen. In diesem Zusammenhang scheint der Haushaltssektor ein grosses Potenzial für Effizienzgewinne zu bieten und könnte einen wichtigen Beitrag zur Senkung des gesamten Endenergieverbrauchs leisten.

Ein wichtiges Element zur Senkung des Stromverbrauchs in Haushalten ist die Förderung von energieeffizienter Beleuchtung und Haushaltsgeräten. Eine tiefe Adoptionsquote von energieeffizienter Technologien hängt häufig mit der sogenannten ‘Energieeffizienzlücke’ (engl. energy-efficiency gap) zusammen. Das heisst mit der gängigen Beobachtung, dass Entscheidungsträger nicht das energieeffizienteste Haushaltsgerät wählen, selbst wenn dieses Haushaltsgerät aus individueller Sicht die kostengünstigste Wahlmöglichkeit (Minimierung der Betriebskosten über die Lebenszeit) darstellt. Die wissenschaftliche Literatur liefert mehrere Erklärungen für diese Lücke. Eine davon könnte mit der Tatsache zusammenhängen, dass Konsumenten beschränkt rational (engl. boundedly rational) sind. Tatsächlich ist die Auswahl des Gerätes mit den geringsten Lebenszeitkosten eine anspruchsvolle Aufgabe. Um finanziell rationale Entscheidungen treffen zu können, muss man die gesamten Kosten von Haushaltsgeräten über deren gesamte Lebensdauer vergleichen. Dies erfordert Wissen über den Kaufpreis, den Stromverbrauch, die erwartete Nutzungshäufigkeit, die aktuellen und zukünftigen Strompreise usw., sowie die Kompetenz, informierte energiebezogene Investitionen tätigen zu können (engl. energy-related investment literacy), welche die Verarbeitung und Verknüpfung der oben genannten Informationen umfasst.

Vor diesem Hintergrund ist es wichtig, dass die politischen Entscheidungsträger das tatsächliche Potenzial von Stromeinsparungen im Schweizer Haushaltssektor kennen. Das Energieeffizienzniveau von Haushalten kann einerseits mit einem Bottom-up-Ansatz ermittelt werden, indem eine Effizienzanalyse von Gebäuden vor Ort durchgeführt wird. Bei einem solchen ökonomisch-ingenieurtechnischen Ansatz werden Verhaltensaspekte bei der Energienutzung jedoch nicht berücksichtigt. In dieser Studie schätzen wir daher das Stromeffizienz-Niveau von Haushalten mit mathematischen und statistischen Methoden unter Berücksichtigung des gesamten Stromverbrauchs sowie Faktoren wie Grösse und Eigenschaften des Hauses/der Wohnung, Haushaltszusammensetzung, Anzahl und Art der genutzten Haushaltsgeräte, Anzahl der konsumierten Energiedienstleistungen, sozioökonomische und demografische Variablen sowie energiebezogenes Verhalten und Kompetenzen. Mit diesem Ansatz kann ein ‘faires’ Benchmarking der Schweizer Haushalte hinsichtlich ihres Stromverbrauchs durchgeführt werden. Zudem geht die vorliegende Studie auch der Frage nach, wie Informationen zum künftigen Energieverbrauch auf Produkten dargestellt werden sollten, damit Konsumenten das kosteneffizienteste Gerät leichter identifizieren können. Darüber hinaus untersuchen wir, ob und in welchem Ausmass kognitive Fähigkeiten sowie die Kompetenz, informierte energiebezogene Finanzentscheidungen treffen zu können (engl. energy-related financial literacy), die Konsumenten bei der Auswahl eines kosteneffizienten Geräts unterstützen.

Ziele und Inhalte der Kapitel

Die Hauptziele dieser Studie sind: (1) einen systematischen Überblick über die Beziehung zwischen Energienachfrage, der Produktion von Energiedienstleistungen, Inputpreisen und Energieeffizienz basierend auf der mikroökonomischen Produktionstheorie und der Haushaltsproduktionstheorie zu liefern; (2) das Niveau der der Stromnutzungseffizienz durch die Schätzung einer Stromnachfragegrenzfunktion (engl. electricity demand frontier function) unter Zuhilfenahme von ökonometrischer Methoden und Paneldaten basierend auf einer Stichprobe von Schweizer Haushalten zu ermitteln; (3) die energiebezogene Investitionskompetenz von Schweizer Haushalten zu messen und deren Rolle für die Energieeffizienz von Haushalten zu untersuchen; und (4) zu untersuchen, wie Informationen über den künftigen Energieverbrauch auf Produkten dargestellt werden sollten, damit Verbraucher dasjenige Haushaltsgerät, welches die Gesamtkosten über die Lebensdauer minimiert, leichter identifizieren können.

Der Bericht besteht aus zwei einleitenden Kapiteln, gefolgt von drei Kapiteln, die unterschiedliche empirische Analysen präsentieren. Das erste Kapitel bietet eine theoretische Einführung zur Effizienzmessung und zur Haushaltsproduktionstheorie. Das zweite Kapitel erläutert die dieser Studie zugrunde liegende grosse Haushaltsumfrage. Die beiden Kapitel 3 und 5 sind in sich geschlossene Artikel, die in internationalen wissenschaftlichen Zeitschriften veröffentlicht wurden. Kapitel 4 erweitert die in Kapitel 3 vorgestellte Analyse, durch den Einbezug der gesamten Daten aus der Haushaltsumfrage sowie durch eine Aufschlüsselung der Wachstumsrate der Stromnachfrage. Da einige dieser Kapitel in sich geschlossene Artikel sind und unabhängig voneinander gelesen werden können, kann es in den Kapiteln zu Wiederholungen einiger Konzepte kommen.

Im Kapitel 1 stellen wir eine systematische Analyse der Beziehung zwischen Energienachfrage, Energieeffizienz und technologischem Wandel vor. Die Konzepte der Produktionseffizienz, der Energieeffizienz, des technologischen Wandels und der Energieeffizienzlücke (engl. energy efficiency gap) werden im Rahmen der Haushaltsproduktionstheorie diskutiert. Wir präsentieren die mathematische Herleitung der Haushaltsproduktionstheorie. Zudem wird in diesem Kapitel auch die mathematische Aufschlüsselung der Wachstumsrate von Energieverbrauch und Energieproduktivität erläutert.

Kapitel 2 vermittelt einen Überblick über die Entwicklung und Umsetzung der grossen Online-Umfrage, die wir in Zusammenarbeit mit neun Schweizer Stromversorgungsunternehmen durchgeführt haben, um Daten für unsere empirische Analyse zu erheben. In diesem Kapitel beschreiben wir die Organisation der Stichprobenentnahme, den Prozess der Datenerhebung sowie die Struktur des Fragebogens. Die erhobene Stichprobe wird mit einigen öffentlich verfügbaren Bevölkerungsstatistiken aus den neun Regionen verglichen, um die Repräsentativität unseres Haushaltsdatensatzes abschätzen zu können. Zudem präsentieren wir in diesem Kapitel (aggregierte) deskriptive Statistiken für alle 8’378 Haushalte aus unserer Stichprobe.

In Kapitel 3 schätzen wir das Niveau der kurzfristigen (engl. transient) und strukturellen (engl. persistent) Stromnutzungseffizienz in Schweizer Haushalten mittels dem neu entwickelten ‘generalized true random effects model’ (GTREM). Aus einem unbalancierten Panel-Datensatz (2010–2014) von 1994 Schweizer Haushalten, der eine Teilmenge unseres in dieser Studie erhobenen Datensatzes bildet, schätzen wir eine Elektrizitätsnachfrage-Grenzfunktion (engl. electricity demand frontier function). Wir beschränken die Analyse in diesem Kapitel auf diese Untergruppe, da Informationen zur energiebezogenen Investitionskompetenz nicht für alle Haushalte verfügbar sind (bei den Kunden einiger Versorgungsunternehmen wurden diese Informationen nicht erhoben). Zudem analysieren wir, ob die Energie- und Investitionskompetenz einen Einfluss auf den Stromverbrauch von Haushalten haben. Die Ergebnisse zeigen signifikante Ineffizienzen in der Stromnutzung von Schweizer Haushalten: sowohl kurzfristige Ineffizienzen (11%) als auch strukturelle Ineffizienzen (22%). Wir stellen fest, dass die hohe strukturelle Ineffizienz auf strukturelle Probleme in den Haushalten und systematische Verhaltensdefizite im Haushaltsstromverbrauch hinweist. Diese empirisch beobachteten Unterschiede zwischen kurzfristiger und struktureller Effizienz weisen darauf hin, wie wichtig es ist, zwischen diesen beiden Komponenten zu unterscheiden.

Kapitel 4 erweitert die Analyse aus Kapitel 3 basierend auf Stromverbrauchsdaten aus den Versorgungsgebieten aller neun Stromunternehmen. Während Kapitel 3 sich auf die Rolle der Energie- und Investitionskompetenz konzentriert und daher nur Informationen von sechs der Stromversorgungsunternehmen aus unserer Umfrage verwendet werden, wird in diesem Kapitel eine Effizienzanalyse für die gesamte Stichprobe durchgeführt. Die durchschnittliche strukturelle Ineffizienz liegt bei etwa 22%, während die kurzfristige Ineffizienz bei etwa 14% liegt. Diese Ergebnisse sind vergleichbar mit den Ergebnissen aus Kapitel 3, die mit einer Teilmenge der Daten geschätzt wurden. Weiter analysieren wir in diesem Kapitel die Rolle von einigen nachfrageseitigen Effizienz-Massnahmen, die in den neun Versorgungsgebieten in den letzten 5 Jahren durchgeführt wurden, und schlüsseln zudem die Wachstumsrate der Stromnachfrage auf.

In Kapitel 5 untersuchen wir den Einfluss der Energie- und Investitionskompetenz auf die Wahrscheinlichkeit, dass Individuen sich beim Kauf für ein energieeffizientes Gerät entscheiden. Diese zusätzliche Analyse basiert auf zwei online durchgeführten randomisiert-kontrollierten Studien (engl. Randomized controlled trials oder RCT), die in den Fragebogen der grossen Haushaltsbefragung dieser Studie integriert wurden. Anhand einer Serie von rekursiven bivariaten Probitmodellen und drei Stichproben von 583, 877 und 1’375 Schweizer Haushalten von drei Stromversorgern können wir aufzeigen, dass die Bereitstellung von Informationen über den Energieverbrauch von Haushaltsgeräten in monetären Einheiten (jährliche Stromkosten in CHF) anstatt in physikalischen Einheiten (jährlicher Stromverbrauch in kWh) dieWahrscheinlichkeit erhöht, dass ein Teilnehmer der Studie eine Investitionsanalyse durchführt, und somit das (kosten-) effizienteste Gerät auswählt. Darüber hinaus zeigen unsere ökonometrischen Ergebnisse, dass Personen mit einem höheren Niveau an Energie- und insbesondere Investitionskompetenz eher eine Optimierung durchführen als sich auf eine Entscheidungs-Heuristik zu verlassen.

Hauptergebnisse und energiepolitische Schlussfolgerungen

Die Ergebnisse dieser Studie bestätigen ein erhebliches Potenzial für Stromeinsparungen im Schweizer Haushaltssektor. Darüber hinaus zeigt die empirische Analyse, dass das Niveau der kurzfristigen und strukturellen Ineffizienz unterschiedlich hoch ist. Weiter können wir empirisch aufzeigen, dass sich die Kompetenz, informierte energiebezogener Investitionsentscheidungen treffen zu können, sowie energiesparendes Verhalten positiv auf die Energieeffizienz von Haushalten auswirken. Dieses Potential zu nutzen ist entscheidend, um das Reduktionsziel zu erreichen, das der Bundesrat im Rahmen der Energiestrategie 2050 festgelegt hat.

Wir finden zudem bei Schweizer Haushalten ein tiefes Niveau der energiebezogenen Investitionskompetenz. Mehr als zwei Drittel der Schweizer Konsumenten scheinen sich eher auf einfache Entscheidungsfindungs-Heuristiken als auf einen Vergleich der Lebenszeitkosten verschiedener Geräte zu stützen, wenn sie eine Kaufentscheidung treffen. Dies ist ein weiterer Hinweis dafür, dass Individuen nur begrenzt rational (engl. boundedly rational) sind und dass sie deshalb das finanzielle Einsparpotenzial von Energieeffizienzinvestitionen nicht ohne weitere Unterstützung ausschöpfen werden.

Aus energiepolitischer Sicht deuten die Ergebnisse dieser Studie darauf hin, dass eine Verbesserung der Energieeffizienz auf drei Wegen erreicht werden könnte: Erstens durch die Verpflichtung der Hersteller von Haushaltsgeräten, Informationen über den zukünftigen Energieverbrauch des Produkts in monetärer Form bereitzustellen. Dieser Ansatz könnte dem Beispiel des in den USA verwendeten EnergyGuide-Labels folgen, welches erfordert, dass auf den Energielabels bestimmter Geräten eine Schätzung der jährlichen Betriebskosten angezeigt wird (US-FTC, 2017). Eine zweite Strategie wäre, die Konsumenten über den Energieverbrauch verschiedener Geräte sowie Ansätze, um das kosteneffizienteste Gerät zu ermitteln, aufzuklären. Dies könnte zum Beispiel anhand von Broschüren und Kursen zur Energiekompetenz an Schulen stattfinden. Als dritter Ansatz scheinen politische Massnahmen, die das energiebezogene Wissen von Verbrauchern, und die Fähigkeit, komplexe (Investitions-)Berechnungen durchzuführen fördern, wichtig zu sein. Sie bilden eine Voraussetzung dafür, dass Verbraucher rationale und informierte energiebezogene Entscheidungen treffen können. Schliesslich könnten Entscheidungshilfen wie ein Online-Rechner, der die Kosten von Geräten über die gesamte Lebensdauer berechnet, im Einzelhandel, über mobile Anwendungen oder über eine vom Bund geförderte Webseite bereitgestellt werden. Hierbei betonen wir nochmals die klare Unterscheidung zwischen der kurzfristigen und der strukturellen Energieeffizienz der Haushalte, da diese Unterscheidung dazu beitragen kann, die entsprechenden politischen Massnahmen auszuwählen. Zum Beispiel werden energiepolitische Massnahmen, die versuchen, Energiesparverhalten zu fördern (z.B. eine Informationskampagne) oder versuchen, das Niveau der Energiekompetenz zu erhöhen (z.B. Verteilen von Informationsmaterial an Haushalte), vor allem das kurzfristige Effizienzniveau beeinflussen. Hingegen könnten politische Massnahmen, die versuchen, die energiebezogene Investitionskompetenz der Haushalte zu verbessern (wie kurze Kurse zur Schulung von Verbrauchern bei der Bewertung von Investitionen oder Webseiten und Mobile-Apps, die bei der Berechnung der Gesamtkosten über die gesamte Lebensdauer der Geräte helfen) Auswirkungen auf die Kaufprozess von Geräten haben und somit auch auf das Niveau der strukturellen Effizienz. Die Umsetzung dieser oben genannten politischen Massnahmen zusammen mit der einer Subvention von Energieberatungen in Haushalten sowie anderen politischen Instrumenten, etwa basierend auf Nudges und sozialen Normen, kann dazu beitragen, die Effizienz der Stromnutzung in Haushalten zu erhöhen. Aufgrund der inhärenten begrenzten Rationalität (engl. bounded rationality) der Verbraucher könnte die Wirkung einer ökologischen Steuer, die darauf abzielt, externe Kosten zu internalisieren, untergraben werden. Selbst wenn eine Energie- oder CO2-Steuer den Strom teurer machen würde – und daher Investitionen in Energieeffizienz rentabler wären – würden begrenzt rationale Verbraucher diese Investitionen voraussichtlich nicht tätigen, da sie bei der Kaufentscheidung eines Haushaltsgerätes (kognitiv) nicht in der Lage wären, zukünftige Kosteneinsparungen zu berücksichtigen. Darüber hinaus kann die beschränkte Rationalität von Verbrauchern (engl. boundedly rational consumer) auch die Einführung effizienzbezogener Vorschriften und Normen rechtfertigen.

Final report
(English)

Introduction

 

More than 60% of the energy end-use consumption in Switzerland originates from fossil fuels. In 2014, the residential sector consumed nearly 30% of the total final energy consumption in Switzerland and about 58% of the energy end-use consumption of households was based on fossil fuels (BFE, 2015). Improving the energy efficiency in the residential sector is therefore one of the strategies to reduce total fossil energy consumption and related CO2-emissions in Switzerland, in order to eventually meet the energy policy goals established in the Swiss Energy Strategy 2050.

 

While a major effort needs to be made for reducing the consumption of heating fuels, there is also a potential for enhanced efficiency in the electricity consumption of Swiss households. In Switzerland, electricity is primarily produced by hydro-power plants (60%) and nuclear power plants (40%). In 2011, after the Fukushima Daiichi nuclear accident, the Swiss federal council decided to abandon nuclear energy. One important goal of the Energy Strategy 2050 is to reduce electricity consumption by improving the level of efficiency in the use of electricity and to increase the share of electricity produced with new renewable sources of energy, such as wind and solar. In this context, the residential sector seems to offer a great potential for efficiency gains and could make an important contribution to a reduction of total end-use electricity consumption.

 

One important avenue in reducing residential electricity consumption is to foster the adoption of energy efficient lighting and household appliances. A low adoption of energy-efficient technologies is often related to the ‘energy-efficiency gap’, i.e. the frequent observation that individual decision-makers do not choose the most energy-efficient appliance, even if this appliance is also the most cost-efficient choice from the individual’s point of view (minimizing lifetime operating costs). The literature offers several explanation for this gap. One of them could be related to the presence of boundedly rational consumers. In fact, the identification of the least lifetime cost and energy-efficient appliance is a challenging task. To make economically rational decisions, individuals need to compare the lifetime costs of electrical appliances. This necessitates knowledge of the purchase price of an appliance, its electricity consumption, expected frequency of use, current and future electricity prices etc., and also a certain level of energy related investment literacy to process all this information.

 

Against this background, it is important for policy makers to have information on the potential for electricity savings in the Swiss residential sector. The level of energy efficiency of households can be measured with a bottom-up approach, by making an on-site efficiency analysis of buildings. However, with such an economic-engineering approach, the behavioral aspects in energy use are not accounted for. In this project, we therefore estimate a household’s level of efficiency in the use of electricity with mathematical and statistical methods, accounting for total electricity consumption and factors such as size and characteristics of the residence, household composition, number and type of appliances, number of energy-services consumed, as well as socio-economic and demographic variables and energy-related behavior and literacy. With this approach a ‘fair’ benchmarking of Swiss households with respect to their electricity consumption can be performed. The research presented here also examines the question as to how information on future energy consumption should be displayed on products in order to enable consumers to identify the appliance that minimizes lifetime cost. Furthermore, we investigate whether and to what extent cognitive abilities as well as energy-related financial literacy support consumers in identifying a cost-efficient appliance.

 

Goals and contents of the chapters

 

The main objectives of this project are to: (1) provide a systematic overview based on the microeconomics of production and on the household production theory of the relation between energy demand, production of energy services, input prices and energy efficiency; (2) measure the level of efficiency in the use of electricity through the estimation using econometric methods of an electricity demand frontier function for a sample of Swiss households using panel data; (3) investigate the level of energy-related investment literacy among Swiss households and its role for energy efficiency; and (4) study how information on future energy consumption should be displayed on products in order to enable consumers to identify the appliance that minimizes lifetime cost.

 

The report consists of two introductory chapters followed by three chapters that present several empirical analyses. The first chapter provides a theoretical background to efficiency measurement and the household production theory. The second chapter introduces the underlying household survey. Chapters 3 and 5 are self-contained already published articles in international scientific journals. Chapter 4 extends the analysis presented in Chapter 3 in that it includes data from all utilities and provides a decomposition of the growth rate of electricity demand. As some of these chapters are self-contained and can be read independently of each other, a repetition of some concepts across the chapters could not be avoided.

 

In Chapter 1 we present a systematic analysis of the relation between energy demand, energy efficiency and technological change. The concepts of productive efficiency, energy efficiency, technological change and energy efficiency gap are discussed within the framework of the household production theory. We also present details on the basic mathematical framework of the household production theory. Finally, the mathematical decomposition of the growth rate of energy demand and energy productivity is also presented.

 

Chapter 2 provides an overview of the development and implementation of the online survey that we organized in cooperation with nine Swiss utilities to collect data for our empirical analysis. We inform about the organization of the sampling, the process of data collection as well as the general structure of the questionnaire. The collected sample is compared to some of the publicly available population statistics from the nine regions to give an idea of the representativeness of the collected data. We also provide (aggregate) descriptive statistics for all 8,378 households from our survey sample.

 

In Chapter 3 we estimate the level of transient and persistent efficiency in the use of electricity in Swiss households using the newly developed generalized true random effects model (GTREM). An unbalanced panel dataset of 1994 Swiss households from 2010 to 2014, which is a subset of our dataset collected via the household survey, is used to estimate an electricity demand frontier function. We restrict the analysis to this subset because information on energy-related investment literacy is not available for all utilities. We further investigate whether energy and investment literacy have an influence on the household electricity consumption. The results show significant inefficiencies in the use of electricity among Swiss households, both transient (11%) and persistent (22%). We note that the high persistent inefficiency is indicative of structural problems faced by households and systematic behavioral shortcomings in residential electricity consumption. This observed differences between the transient and persistent level of efficiency point out how important it is to distinguish between the two concepts.

 

Chapter 4 extends the analysis in Chapter 3 to include electricity consumption data from service regions of all utilities in our survey. While Chapter 3 focuses on the role of energy and investment literacy using

data from six utilities, this chapter performs efficiency analysis on the full sample. The mean persistent inefficiency is found to be around 22% whereas the transient inefficiency is seen to be around 14%. These values are very similar to the one obtained with a subset of data and presented in Chapter 3. We also analyze the role of some of the demand-side measures that were in place in these regions over the last 5 years and provide a decomposition of the growth rate of electricity demand.

 

Chapter 5 provides an analysis of the influence of energy and investment literacy on the probability to purchase energy-efficient appliances. This additional analysis is based on two online randomized controlled trials (RCTs) that have been included in the questionnaire of the large household survey. Using a series of recursive bi-variate probit models and three samples of 583, 877 and 1,375 Swiss households from three participating utilities, we show that displaying information on energy consumption of electrical appliances in monetary terms (yearly energy cost in CHF), rather than in physical units (yearly energy consumption in kWh), increases the probability that an individual performs an investment analysis and hence chooses the most (cost-)efficient appliance. In addition, our econometric results suggest that individuals with a higher level of energy and, in particular, investment literacy are more likely to perform an optimization rather than relying on a decision-making heuristic.

 

Main results and policy implications

 

The results of the project thus confirm a considerable potential for electricity savings in the Swiss residential sector. Further, the empirical analysis show that the level of persistent and transient efficiencies is different. Moreover, a positive effect of energy-related investment literacy and energy-saving behavior in reducing household electricity consumption could be identified. Tapping this potential will be crucial for reaching the reduction target defined by the Swiss federal council as part of the Energy Strategy 2050.

 

The level of energy-related investment literacy is found to be low among Swiss households. More than two thirds of Swiss consumers seem to rely on the use of simple decision-making heuristics rather than an assessment of the lifetime energy costs of various appliances before making a purchase decision. This provides further evidence that individuals tend to be boundedly rational and might not tap the financial savings potential of energy efficiency investments without further support.

 

From an energy policy point of view, the results suggest that an improvement in energy efficiency could be reached in three ways. First, with an obligation for the producers of electrical appliances to provide information on the future energy consumption of the product in the form of a monetary estimate. This could follow the example of the EnergyGuide label used in the United States that requires that on certain appliances an estimate of the annual operating energy cost is displayed (US-FTC, 2017). A second strategy would be to educate consumers about the energy consumption of different appliances and how to identify the most efficient appliances by means of brochures and energy literacy courses at schools. As a third strategy, policy measures that enhance an individual’s energy-related knowledge and the ability to make complex (investment) calculations seems to be one important prerequisite to empower consumers to make rational and informed energy-related choices. Finally, decision support tools such as lifetime-cost-calculators could be provided in stores, mobile applications or through a web page promoted by the government.

 

The clear distinction between the persistent and transient inefficiencies faced by households are again emphasized, as it may help to channel the relevant policy measures. For instance, energy policy measures that try to promote energy saving behavior (such as an information campaign) or try to increase the level of energy literacy (such as distribution of information leaflets and booklets among households) will probably have an impact on the level of transient efficiency. On the other hand, policy measures that try to improve the level of financial literacy (such as short courses training individuals in assessing investments or web-pages and mobile-apps that help to calculate the lifetime cost of appliances) could have an impact on the buying process of appliances, and therefore, on the level of persistent efficiency. Implementing these policy measures together with the promotion through subsidies of in-home energy audits and other measures, e.g., based on nudges and social norms may help in achieving improvements in the level of efficiency in the use of electricity. Nonetheless, the inherent bounded rationality within consumers could undermine the impact of an ecological tax aiming to internalize external costs, i.e. even if an energy or CO2-tax made electricity more costly - and hence investments in energy efficiency more viable - boundedly rational consumers would probably not make these investments because they would still not be (cognitively) able to take future cost savings into account when choosing an appliance. Moreover, the presence of bounded rational consumers could also justify instruments such as efficiency-related regulations and standards for electrical appliances.

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Final report
(French)

Introduction

Plus de 60% de la consommation finale d’énergie de la Suisse est couverte par de l’énergie provenant de combustibles fossiles. En 2014, le secteur des ménages était à l’origine de près de 30% de l’ensemble de la consommation finale d’énergie en Suisse, dont environ 58% provenait de combustibles fossiles (BFE, 2015). Il est essentiel d’accroître l’efficacité énergétique des ménages pour réduire la consommation globale d’énergies fossiles et les émissions de CO2 qu’elles génèrent en Suisse, et atteindre les objectifs de politique énergétique visés avec la Stratégie énergétique 2050.

Même si des efforts conséquents doivent être consentis pour réduire la consommation de combustibles dans le secteur des ménages, il existe toutefois aussi un important potentiel d’amélioration de l’efficacité en matière de consommation électrique. En Suisse, l’électricité provient principalement des centrales hydrauliques (60%) et nucléaires (40%). En 2011, après l’accident nucléaire à Fukushima Daiichi, le Conseil fédéral a décidé d’abandonner l’énergie nucléaire. La Stratégie énergétique 2050 a fixé comme objectif, en premier lieu, de réduire la consommation d’électricité en optant pour une consommation électrique plus efficace, et, deuxièmement, d’accroître la proportion d’énergies renouvelables, comme l’éolien ou le solaire, dans la production d’électricité. Dans ce contexte, le secteur des ménages semble présenter un grand potentiel de gain en efficacité et pourrait contribuer significativement à faire reculer la consommation finale d’énergie dans son ensemble.

Pour faire baisser la consommation électrique des ménages, il est important de promouvoir des luminaires et des appareils ménagers efficients sur le plan énergétique. Souvent, un taux d’acceptation bas des technologies efficaces énergétiquement dépend de ce que l’on appelle l’écart d’efficacité énergétique (energy-efficiency gap en anglais). On observe couramment que les personnes qui prennent la décision d’acheter ne choisissent pas l’appareil ménager le plus efficace énergétiquement, même si de leur perspective individuelle celui-ci représente le choix le plus économique (minimisation des coûts de fonctionnement sur tout le cycle de vie). La littérature scientifique fournit plusieurs explications à cet écart. L'une d'entre elles pourrait être liée au fait que les consommateurs font preuve de rationalité limitée (boundedly rational en anglais). En effet, choisir l’appareil offrant les coûts les plus bas sur tout son cycle de vie est une tâche ardue. Pour pouvoir prendre une décision rationnelle sur un enjeu financier, il faut comparer l’ensemble des coûts des appareils ménagers sur tout leur cycle de vie. Cela nécessite une connaissance du prix d'achat, de la consommation d'électricité, de la fréquence d'utilisation prévue, des prix actuels et futurs de l'électricité, etc., ainsi que la capacité à faire des investissements éclairés en matière d’énergie (energy-related investment literacy), ce qui englobe le traitement et la corrélation de toutes ces informations.

Dans ce contexte, il est important que les décideurs politiques connaissent le véritable potentiel des économies d'électricité dans le secteur suisse des ménages. Le niveau d'efficacité énergétique des ménages peut être déterminé à l'aide d'une approche ascendante en effectuant une analyse d'efficacité sur site des bâtiments. Cependant, une telle approche d'ingénierie économique ne prend pas en compte les aspects comportementaux de l'utilisation de l'énergie. Dans la présente étude, nous estimons donc les niveaux d’efficacité énergétique des ménages en recourant à des méthodes mathématiques et statistiques tenant compte de la consommation totale d’électricité et de facteurs tels que la taille et les caractéristiques de la maison / de l’appartement, la composition du ménage, le nombre et le type d’appareils ménagers utilisés, le nombre de prestations énergétiques consommées, les variables démographiques et les comportements et compétences relatifs à l’énergie. Cette approche permet de réaliser un étalonnage «équitable» des ménages suisses en fonction de leur consommation d’électricité. En outre, la présente étude investigue la façon dont les informations concernant la consommation future d’énergie devraient être présentées sur les produits afin que les consommateurs puissent identifier aisément l’appareil le plus efficient en termes de coûts. De plus, nous étudions si et dans quelle mesure les capacités cognitives et la capacité à prendre des décisions financières éclairées dans le domaine de l’énergie (energy-related financial literacy) aident les consommateurs à choisir un appareil efficient en termes de coûts.

Objectifs et contenu du chapitre

Les objectifs principaux de la présente étude sont:

  1. Fournir un aperçu systématique de la relation entre la demande d'énergie, la production de services énergétiques, les prix des intrants et l'efficacité énergétique sur la base de la théorie de la production microéconomique et de la théorie de la production des ménages ;

  2. Déterminer le niveau d'efficacité de l'utilisation de l'électricité en estimant une fonction frontière de la demande d'électricité avec des méthodes économétriques et des données de panel basées sur un échantillon de ménages suisses;

  3. Dans les ménages suisses; mesurer l’expertise en matière d'investissements énergétiques et étudier son rôle dans l'efficacité énergétique; et

  4. Examiner la façon dont les informations concernant la consommation future d’énergie devraient être présentées sur les produits afin que les consommateurs puissent identifier plus aisément l’appareil dont les coûts totaux sont les moindres sur tout son cycle de vie.

Le rapport se compose de deux chapitres introductifs, suivis de trois chapitres présentant différentes analyses empiriques. Le premier chapitre fournit une introduction théorique sur la mesure de l'efficacité et sur la théorie de la production domestique. Le deuxième chapitre décrit la vaste enquête auprès des ménages sur laquelle repose la présente étude. Les chapitres 3 et 5 sont des articles autonomes publiés dans des revues scientifiques internationales. Le chapitre 4 étend l'analyse présentée au chapitre 3 en incluant toutes les données de l'enquête auprès des ménages et en séquençant le taux de croissance de la demande en électricité. Puisque certains de ces chapitres sont des articles autonomes et peuvent être lus indépendamment les uns des autres, il est possible que certains concepts se répètent.

Au chapitre 1, nous présentons une analyse systématique de la relation entre la demande d'énergie, l'efficacité énergétique et le changement technologique. Les concepts d'efficacité de production, d'efficacité énergétique, de changement technologique et d'écart d'efficacité énergétique sont discutés dans le cadre de la théorie de la production domestique. Nous présentons l’origine mathématique de la théorie de la production domestique. En outre, ce chapitre explique également la ventilation mathématique du taux de croissance de la consommation d'énergie et de la productivité énergétique.

Le chapitre 2 donne un aperçu du développement et de la mise en œuvre de la vaste enquête en ligne que nous avons menée en collaboration avec neuf entreprises suisses d’approvisionnement en électricité afin de recueillir des données pour notre analyse empirique. Dans ce chapitre, nous décrivons l'organisation de l'échantillonnage, le processus de collecte des données et la structure du questionnaire. L'échantillon recueilli est comparé à certaines statistiques sur la population accessibles au public et provenant des neuf régions concernées, afin d'estimer la représentativité de notre corpus de données sur les ménages. En outre, nous présentons des statistiques descriptives (agrégées) pour l'ensemble des 8378 ménages de notre échantillon.

Dans le chapitre 3, nous estimons le niveau d'efficacité de l'utilisation de l'électricité à court terme (transitoire) et structurelle (persistante) dans les ménages suisses en utilisant le «modèle généralisé d'effets aléatoires réels» (generalized true random effects model ou GTREM) récemment développé. Nous estimons une fonction frontière de la demande d'électricité, à partir d'un jeu de données d’un panel non compensé (2010-2014) de 1994 ménages suisses, qui est un sous-ensemble de l’échantillon que nous avons recueilli pour la présente étude. Dans ce chapitre, nous limitons l'analyse à ce sous-groupe car les informations sur l'expertise en matière d'investissements liés à l'énergie ne sont pas disponibles pour tous les ménages (certaines entreprises d’approvisionnement n’ont pas collecté cette information auprès de leurs clients). En outre, nous analysons si l'expertise en matière d'énergie et d'investissements a un impact sur la consommation d'électricité des ménages. Les résultats montrent des inefficiences significatives dans l'utilisation de l'électricité par les ménages suisses: à la fois à court terme (11%) et au niveau structurel (22%). Nous notons que le niveau élevé d'inefficacité structurelle indique également des problèmes structurels dans les ménages et des déficits comportementaux systématiques dans la consommation d'électricité de ces derniers. Ces différences observées empiriquement entre l'efficacité à court terme et l'efficacité structurelle soulignent à quel point il est important de distinguer ces deux composantes.

Le chapitre 4 étend l’analyse menée au chapitre 3 sur la base des données relatives à la consommation électrique dans les zones de desserte de l’ensemble des neuf compagnies d’électricité. Tandis que le chapitre 3 se concentre sur le rôle de l'expertise en matière d'énergie et d'investissements, et n'utilise donc que des informations provenant de six des entreprises d'électricité de notre enquête, ce chapitre analyse l'efficacité de l'ensemble de l'échantillon. L'inefficacité structurelle moyenne est d'environ 22%, tandis que l'inefficacité à court terme est d'environ 14%. Ces résultats sont similaires aux résultats du chapitre 3, qui ont été estimés avec un sous-ensemble de données. En outre, dans ce chapitre, nous analysons le rôle de certaines mesures d'efficacité du côté de la demande qui ont été mises en œuvre dans les neuf zones de desserte au cours des cinq dernières années. Nous décomposons également le taux de croissance de la demande en électricité.

Au chapitre 5, nous examinons l'impact de l'expertise en matière d'énergie et d'investissements sur la probabilité que les individus choisissent un appareil écoénergétique lorsqu'ils achètent. Cette analyse supplémentaire est basée sur deux essais contrôlés aléatoires en ligne (ECA) (randomized controlled trials ou RCT) intégrés dans le questionnaire joint à la vaste enquête auprès des ménages de la présente étude. En utilisant une série de modèles probit bivariés récursifs et trois échantillons de 583, 877 et 1375 ménages suisses de trois entreprises d’approvisionnement en électricité, nous sommes en mesure de démontrer que fournir des informations sur la consommation d'énergie des appareils ménagers en unités monétaires (coût annuel de l'électricité en CHF) plutôt qu'en unités physiques (consommation annuelle d'électricité en kWh) augmente la probabilité qu'un participant à l'étude effectue une analyse d'investissement et sélectionne l’appareil le plus efficient en termes de coûts. De plus, nos résultats économétriques indiquent que les personnes ayant une expertise plus élevée en matière d’énergie et, en particulier, en matière d’investissements ont tendance à choisir l’optimisation plutôt qu'à compter sur une heuristique décisionnelle.

Résultats principaux et conclusions relatives à la politique énergétique

Les résultats de cette étude confirment un potentiel considérable d'économies d'électricité dans le secteur des ménages suisse. En outre, l'analyse empirique montre que les niveaux d'inefficacité à court terme et structurelle diffèrent. Nous sommes également en mesure de démontrer que la capacité à prendre des décisions éclairées en matière d'investissements liés à l'énergie et le comportement face à l’économie d'énergie ont un effet positif sur l'efficacité énergétique des ménages. L'exploitation de ce potentiel est décisive pour atteindre l'objectif de réduction fixé par le Conseil fédéral dans le cadre de la stratégie énergétique 2050.

Nous constatons également chez les ménages suisses un faible niveau d'expertise en matière d'investissement liés à l'énergie. Plus des deux tiers des consommateurs suisses semblent s'appuyer sur de simples heuristiques décisionnelles plutôt que de comparer le coût du cycle de vie de divers appareils lorsqu’ils décident d’un achat. C'est une indication supplémentaire que les individus ne font preuve que d’une rationalité limitée et qu'ils n'épuiseront pas le potentiel d'économies financières des investissements dans l'efficacité énergétique sans y être aidés.

Du point de vue de la politique énergétique, les résultats de cette étude suggèrent que l'efficacité énergétique pourrait être améliorée de trois manières: premièrement, en contraignant les fabricants d'appareils ménagers à fournir en termes monétaires des informations quant à la consommation d’énergie future du produit. Cette approche pourrait suivre l'exemple du label EnergyGuide utilisé aux États-Unis, qui exige une estimation des coûts de fonctionnement annuels à afficher sur les étiquettes énergétiques de certains appareils (US-FTC, 2017). Une deuxième stratégie consisterait à éduquer les consommateurs quant à la consommation d'énergie de divers appareils et aux démarches pour trouver l'appareil le plus rentable. Par exemple, cela pourrait se faire au travers de brochures et de cours de compétences énergétique dans les écoles. En troisième lieu, il semble que les mesures politiques favorisant les connaissances des consommateurs dans le domaine de l’énergie et leur capacité à effectuer des calculs (d’investissements) complexes revêtent une grande importance. Elles sont une condition préalable pour que les consommateurs prennent des décisions rationnelles et éclairées en matière d'énergie. Enfin, des outils d’aide à la décision, tels qu'un calculateur en ligne qui calcule le coût du cycle de vie des appareils, pourraient être fournis dans le commerce de détail, par le biais d'applications mobiles ou d'un site web parrainé par la Confédération.

Là encore, nous insistons sur la distinction claire entre l'efficacité énergétique à court terme et l'efficacité énergétique structurelle des ménages, car cette distinction peut aider à choisir les mesures politiques appropriées. Par exemple, les mesures de politique énergétique qui cherchent à promouvoir les comportements écoénergétiques (p. ex. une campagne d'information) ou à accroître le niveau d’expertise en matière d’énergie (p. ex. en distribuant des informations aux ménages) affecteront surtout l'efficacité à court terme. En revanche, celles qui entendent améliorer l’expertise des ménages dans les investissements liés à l'énergie (comme des cours pour former les consommateurs à l'évaluation des investissements ou des sites web et des applications mobiles permettant de calculer le coût total du cycle de vie d’un appareil) agiront sur le processus d'achat d'appareils et donc aussi sur le niveau d'efficacité structurelle.

La mise en œuvre de ces mesures, ainsi que la subvention de conseils énergétiques dans les ménages et d'autres instruments politiques reposant en partie sur des coups de pouce et des normes sociales, peuvent contribuer à accroître l'efficacité de l'utilisation de l'électricité par les ménages. Dans ce contexte, la rationalité intrinsèquement limitée des consommateurs pourrait compromettre l'impact d'une taxe environnementale visant à internaliser les coûts externes. Même si une taxe sur l'énergie ou le CO2 rendait l'électricité plus chère – augmentant ainsi la rentabilité des investissements dans l'efficacité énergétique – les consommateurs faisant preuve d’une rationalité limitée n’investiraient probablement pas, car ils seraient (cognitivement) incapables de tenir compte des futures économies réalisables lors de l’achat d’un appareil ménager. En outre, la rationalité limitée des consommateurs peut également justifier l’introduction de prescriptions et de normes en matière d’efficacité.