Innovation in low carbon technologies and efficiency of climate policies

Les énergies renouvelables (ENR) jouent un rôle central pour décarboner les systèmes énergétiques et lutter contre le réchauffement climatique. Du fait de défaillances de marché, des politiques publiques visant à soutenir ces technologies sont nécessaires. Cette thèse vise à évaluer l’efficacité des politiques climatiques de soutien à l’innovation et à la diffusion dans les ENR. Cet objectif général se décline en trois problématiques qui sont abordées dans trois différents chapitres.Deux types de politique de soutien aux ENR sont généralement distinguées: les politiques de soutien à l'innovation (dites techno-push) et les politiques de soutien à la diffusion (dites demand-pull). Un débat existe dans la littérature académique pour définir la répartition optimale entre soutien demand-pull et soutien techno-push. En effet, il existerait un fort déséquilibre entre les dépenses publiques accordées aux deux types de politiques. Ce constat pose la question de la pérennité du processus de changement technologique en cours et de la nécessité, ou non, d’un redéploiement par l’innovation. Cette thèse vise à éclairer ce débat en se basant sur une revue des études empiriques. Cette revue de la littérature montre que l'effet des politiques sur l’innovation et la diffusion varie selon le type de politique et selon le niveau de maturité des ENR. Les politiques indifférenciées quant aux technologies ciblées (certificats verts par exemple), stimulent l’innovation dans les technologies matures et proches de la compétitivité alors que les prix garantis (tarifs d’achat par exemple) sont plus appropriés pour les technologies plus coûteuses.Les résultats de notre revue de la littérature font également ressortir un manque d’études sur l’effet des spillovers de connaissances sur les performances en innovation des pays dans les ENR. Le chapitre deux vise à combler cette lacune en étudiant, au niveau national, la relation entre la performance relative en innovation dans les énergies éoliennes et solaires photovoltaïques (PV) et la performance relative en innovation dans leur(s) principale(s) technologie(s) complémentaire(s). Les résultats montrent que les innovations dans le domaine des transports, de la mécanique et du bâtiment jouent un rôle crucial pour le développement de l'énergie éolienne. Les innovations en matière d'optique, de revêtement et de chimie sont essentielles pour le solaire PV. Ce chapitre aboutit à l’identification de pays qui auraient un fort intérêt à innover davantage dans les ENR du fait de leur spécialisation dans les technologies complémentaires (en particulier la France dans les énergies éoliennes et la Belgique dans les énergies solaires PV).Par ailleurs, la littérature empirique existante semble se heurter à des difficultés à modéliser et à prendre en compte les interactions entre les politiques publiques, la performance en innovation et la performance à l’export, alors que dans un objectif de croissance verte ces enjeux sont cruciaux pour les pays. L’objectif du chapitre trois est de contribuer à combler cette lacune en utilisant des modèles PVAR (Panel Vector Autoregressive). Nos résultats montrent que les dépenses publiques de RD semblent être plus appropriées que les politiques de diffusion pour améliorer les performances à l'exportation pour les deux technologies (éolien et solaire PV). Pour les technologies éoliennes et solaires PV nous concluons également à l’absence de cercle vertueux entre les performances relatives en innovation et à l’export. Nous constatons néanmoins quelques résultats différents entre les deux technologies, qui pourraient être expliqués par les différences de barrières à l'entrée et sur les coûts irrécupérables.Renewable energies (REN) are essential to decarbonize energy systems and tackle climate change. Due to market failures, governments implement public policies to support these technologies. This thesis aims at assessing the effectiveness of climate policies supporting innovation and diffusion in REN. From this general objective, we define three problematics addressed in three different chapters.Generally, we distinguish two types of climate policies: those supporting innovation (techno-push) and those supporting diffusion (demand-pull). There is a debate in the academic literature about the optimal distribution between demand-pull and techno-push support. Indeed, there would be a strong imbalance between public spending on the two types of policies. This observation raises the question of the sustainability of the ongoing technological change and the need, or not, for redeployment through innovation. This thesis will aim to fuel this debate with a review of empirical studies. This literature review shows that the effect of policies on innovation and diffusion varies according to the type of policy and the level of maturity of REN. The undifferentiated policies (e.g. green certificates) stimulate innovation in mature and near-competitive technologies, while guaranteed prices (e.g. feed-in tariffs) are more appropriate for more expensive technologies.The results of our literature review also highlight a lack of studies on the effect of knowledge spillovers on the innovation performance of countries in REN. The chapter two aims at filling this gap by investigating, at the national level, the relations between the relative innovation performance in wind and solar photovoltaic (PV) energy and the relative innovation performance in their main complementary technologies. Our results show that innovations in transport, mechanical and building technologies play a crucial role in the development of wind energy. Innovations in optics, coatings and chemistry are essential for solar PV. This chapter leads to the identification of countries that would have a strong interest to innovate further in REN because of their specialization in complementary technologies (in particular France in wind energy and Belgium in solar PV).Moreover, the existing empirical literature seems to face difficulties to model and to take into account the interactions between public policies, innovation performance and export performance in REN, whereas in a green growth context these issues are crucial at the country level. The objective of the third chapter is to fill this gap using PVAR (Panel Vector Auto Regressive) models. Our results show that public RD expenditures seems to be more appropriate than demand-pull policies to improve export performance for both technologies (wind and solar PV). We also conclude that there is no virtuous circle between relative innovation and export performance for both technologies. Nevertheless, we find some different results between them, which could be explained by the different barriers to entry and sunk costs