14 janvier 2008 24ème séminaire Repères Hugo Pillu et Gilles Koleda ERASME 1 Innovation dans le...

14 janvier 2008 24ème séminaire Repères

Hugo Pillu et Gilles Koleda ERASME

1

Innovation dans le secteur de l’énergie

Innovations induites et dépôts de brevets sur les

nouvelles technologies pour l’énergie

Hugo Pillu et Gilles KolédaERASME (Ecole Centrale Paris)

[email protected]



2

Contexte : actualité et importance de l’innovation dans le secteur de l’énergie

Répondre aux besoins énergétiques futurs :– En développant de nouvelles sources d’énergies

(innovation de produit)

– En augmentant l’efficience des technologies énergétiques (innovation de process)



3

Contexte : actualité et importance de l’innovation dans le secteur de l’énergie

Après une décennie de quasi-stagnation, hausse du prix de l’énergie depuis quelques années,

Par ailleurs, contrainte environnementale de plus en plus forte pesant sur les énergies fossiles,

1

2

60

70

80

90

100

110

120

130

140

1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004

Evolution constatée des émissions mondiales du seul CO2 provenant des combustibles fossiles,

en millions de tonnes de carbone.



4

Plan de la présentation

Innovation dans le secteur énergétique

Les déterminants de l’innovation :• Progrès technique induit• Le stock de connaissances

Estimations

Conclusion et futures recherches

1

2

3

4



5

Qu’entend-t-on par innovation dans le secteur de l’énergie ?

Prise en compte de deux groupes d’innovations :

Innovation approximée par les dépôts de brevets,

1

2

• énergie solaire

• énergie éolienne

• fuel cells

• waste heat recovery

• heat exchange

• pompe à chaleur

• continuous casting



6

Notre apport

Évaluation et Séparation des déterminants de l’innovation. Distinction entre des déterminants agissant sur l’offre et la demande :

• Offre : opportunités technologiques (technology push)

• Demande : prix de marché (demand pull)



7

Progrès technique induit

“A change in the relative prices of the factors of production is itself a spur to innovation, and to invention of a particular kind directed to economizing the use of a factor which has become relatively expensive”

Sir John Hicks



8

Effets d’une hausse du prix de l’énergie

Facteur énergie

Autres facteurs

Substitution

Innovation

Droite d’iso-coût étant donnés les prix des facteurs

Enveloppe des possibilités techniques offertes par les capacités d’innovation actuelles

Hausse du prix de l’énergie relativement aux autres facteurs

A plus long terme, orientation de l’innovation permettant d’économiser l’énergie



9

Flux d’innovations dans les domaines énergétiques

00.00050.001

0.00150.002

0.00250.003

0.00350.004

1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002

0

20

40

60

80

100

120

140

Heat pump prix

00.002

0.0040.006

0.0080.01

0.0120.014

1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002020

4060

80100

120140

Solar prix

0

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 20020204060

80100120140

cont. Casting prix

0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 20020

2040

6080

100120

140

Wind prix



10

Stock de connaissances

Difficulté d’utiliser les dépenses de R&D comme proxy.

Recours aux données de citations de brevets. Méthodologie :

– Caballero et Jaffe (1993), Hall, Jaffe et Trajtenberg (2000)

– Popp (2002) dans le domaine de l’énergie (US)

Utilisation de la base de données PATSTAT de l’OEB

1

2

3



11

Bref aperçu de l’intérêt des données de citations de brevets

Obligation de citer les brevets constituant l’état de l’art dans le domaine technologique dans lequel s’inscrit une invention.

Ces données permettent de mesurer la productivité d’une cohorte de brevets : i,CTD.

On va considérer que plus une cohorte de brevets est citée et plus elle contient des inventions ouvrant des opportunités technologiques intéressantes.

Le flux de connaissances dépend de la productivité d’une cohorte et du nombre de publications de brevets de celle-ci :

ni,CTD x i,CTD

1

2

3

4



12

Le modèle de citations de brevets

)exp1(expprobcit

nn

citprobcit

)CTDCTG()CTDCTG(CTGCTD,iiCTG,CTD,i

CTG,iCTD,i

CTG,CTD,iCTG,CTD,i

21

i=1,…,7 (technologies énergétiques)

CTG = Citing year (1976-2005)

CTD = Cited year (1976-2001)

La probabilité qu’un brevet du domaine technologique i déposé l’année CTG cite un brevet publié l’année CTD est :

1 : paramètre d’obsolescence

2 : paramètre de diffusion



13

Le modèle de citations de brevets

CTG

1976-1980 1

1982-1983 1

1984-1985 1.18147 **

1986-1987 1.12261 **

1988-1989 0.82141 **

1990-1991 0.88179 **

1992-1993 1.16939 **

1994-1995 1.70264 **

1996-1997 2.00097 **

1998-1999 2.25616 **

2000-2001 1.86284 **

2002-2003 1.83146 **

2004-2005 1.66569 **

i

Cc 0.40629 **

He 0.83412 **

Hp 0.70360 **

We 0.56235 **

Fc 0.76977 **

Se 1

Wi 1.03459 **

0.07394 **

0.30739 **



14

Productivité des cohortestechnologies de procédés

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001

cont. Casting Heat Exchange Waste Heat Heat pump



15

Productivité des cohortestechnologies de produits

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001

Fuel Cells Solar Wind



16

Productivité des cohortestechnologies de produits

SOLAR

00.0020.0040.0060.0080.01

0.0120.014

0

0.5

1

1.5

2

dépot productivité



17

Le stock de connaissances

1

0,i0,i0,i

1t,i1CTD,iCTD,it,i

g

nKnow

Know)1(nKnow

i = 1,…,7 (technologies énergétiques)

CTD = Cited year (1976-2001)

= t = 1976-2001

Le Stock de connaissances disponibles pour le secteur i l’année t est :

1 : paramètre obsolescence

g : taux de croissance du flux



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Flux d’opportunités pour trois technologies

FLUX STOCK

0

1

2

3

4

5

6

1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000

Heat pump Waste Heat Solar



19

Stock de connaissances pour trois technologies

0.5

1

1.5

2

2.5

1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000

Heat pump Waste Heat Solar



20

Models

i1,i1,EfrCTG

fr

cst)Knowlog()Pxlog(n

nlog CTG,i

)1(

frCTG

fr

ii1,i1,EifrCTG

fr

n

nlog)1(cst)Knowlog()Pxlog(

n

nlog CTG,iCTG,i

Spécification du modèle

Le modèle général est de type :

E : (1, 2) deux séries de prix en fonction du groupe technologique

La prise en compte d’un délai d’ajustement de l’innovation aboutit au modèle suivant:

Le délai est :1



21

Résultats : Modèle Général

Modèle 1.1 Modèle 1.2 Modèle 2.1 Modèle 2.2

PRIXPROCESS

PRODUIT

0.062226

0.589543

-0.413464

1.53324 **

2.41895 **

0.78699 *

KNOW 1.35951 ** 1.38515 **

R2 0.666453 0.667134 0.754881 0.752267

* Significatif à 10%

** Significatif à 5%



22

Résultats : Modèles avec délais

Cc He Hp We Fc Se WiDélais 3.8 n/a 0.8 2.6 1.5 0.9 0.6

Modèle 3.1 Modèle 3.2

PRIXPROCESS

PRODUIT

2.66653 **

2.50147 **

2.87732 **

KNOW 1.34726 ** 1.34112 **

R2 0.777573 0.776026



23

Flux d’innovations dans les domaines énergétiques

00.00050.001

0.00150.002

0.00250.003

0.00350.004

1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002

0

20

40

60

80

100

120

140

Heat pump prix

00.002

0.0040.006

0.0080.01

0.0120.014

1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002020

4060

80100

120140

Solar prix

0

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 20020204060

80100120140

cont. Casting prix

0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 20020

2040

6080

100120

140

Wind prix



24

Conclusion

• Effet significatif des deux déterminants de l’innovation : – Le progrès technique est induit par les prix (validation pour

l’énergie de l’hypothèse Hicksienne)

– Importance également des opportunités technologiques

• La hausse récente des prix de l’énergie devrait aboutir à l’avènement de nouvelle technologies, permettant d’économiser l’énergie fossile, pour autant qu’elle soit concomitante d’opportunités technologiques.



25

Recherche en cours

• Extension à de nouvelles technologies,

• Distinction géographique des contributions aux opportunités technologiques,

• Extension de l’étude aux principaux pays dépositaires de brevets

• Mesure de l’importance des effet de substitution et d’innovation par simulation du modèle NEMESIS



26



27

Annexe

• Global Patstat

• Résultat avec un stock de connaissances construits avec les données de L’AIE



28

APPLN_ID: INT

APPLN_AUTH: CHAR(2)APPLN_NR: CHAR(15)APPLN_KIND: CHAR(2)APPLN_FILING_DATE: DATEIPR_TYPE: CHAR(2)APPLN_TITLE_LG: CHAR(2)APPLN_ABSTR_LG: CHAR(2)INTERNAT_APPLN_ID: INT

TLS201_APPLN

APPLN_ID: INTPRIOR_APPLN_ID: INT

PRIOR_APPLN_SEQ_NR: SMALLINT

TLS204_APPLN_PRIOR

APPLN_ID: INTPARENT_APPLN_ID: INT

CONTN_TYPE: CHAR(3)

TLS216_APPLN_CONTN

APPLN_ID: INTTECH_REL_APPLN_ID: INT

TLS205_TECH_REL

APPLN_ID: INT

APPLN_TITLE: VARCHAR(3000)

TLS202_APPLN_TITLE

APPLN_ID: INT

APPLN_ABSTRACT: VARCHAR(10000)

TLS203_APPLN_ABSTR

PERSON_ID: INT

PERSON_NAME: VARCHAR(300)PERSON_ADDRESS: VARCHAR(500)PERSON_CTRY_CODE CHAR(2)DOC_STD_NAME_ID: INT

TLS206_PERSON

PERSON_ID: INTAPPLN_ID: INT

APPLT_SEQ_NR: SMALLINTINVT_SEQ-NR: SMALLINT

TLS207_PERS_APPLN

DOC_STD_NAME_ID: INT

DOC_STD_NAME: VARCHAR(30)

TLS208_DOC_STD_NMS

PAT_PUBLN_ID: INT

PUBLN_AUTH: CHAR(2)PUBLN_NR: CHAR(15)PUBLN_KIND: CHAR(2)APPLN_ID: INTPUBLN_DATE: DATEPUBLN_LG: CHAR(2)

TLS211_PAT_PUBLN

PAT_PUBLN_ID: INTCITN_ID: SMALLINTCITN_CATEG: CHAR(1)

TLS215_CITN_CATEG

NPL_PUBLN_ID: INT

NPL_BIBLIO: VARCHAR(3000)

TLS214_NPL_PUBLN

APPLN_ID: INTNAT_CLASS_SYMBOL: CHAR(15)

TLS210_APPLN_N_CLS

APPLN_ID: INTIPC_CLASS_SYMBOL: CHAR(15)

IPC_VERSION: DATEIPC_VALUE: CHAR(1)IPC_POSITION: CHAR(1)IPC_GENER_AUTH CHAR(2)

TLS209_APPLN_IPC

PAT_PUBLN_ID: INTCITN_ID: SMALLINT

CITED_PAT_PUBLN_ID: INTNPL_PUBLN_ID: INTPAT_CITN_SEQ_NR: SMALLINTNPL_CITN_SEQ_NR: SMALLINTCITN_ORIGIN CHAR(5)

TLS212_CITATION



29

Results

1.71.7(1- λ)/ λ

0.367348 [.000]0.364324 [.000]λ

0.860981 [.003]0.271246 [.233]Déréglementation

1.32628 [.089]1.59869 [.049]Price

Process TechnologysSupply Technology FR

Nos anciennes estimations (1)

32.3(1- λ)/ λ

0.254252 [.008]0.321305 [.001]λ

1.38739 [.019]1.81006 [.014]Price

Process TechnologiesSupply TechnologiesUS



30

Nos anciennes estimations (2)

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