Энергетические инновации имеют проблему коммерциализации

Для любой новой технологии путь инноваций характеризуется рисками, неудачами, переориентациями и рывками вперед. Усовершенствованные конструкции и радикально отличающиеся продукты проходят этапы, включающие создание прототипов, модификацию и демонстрацию, чтобы отточить концепцию с учетом технической, экономической и нормативной реальности, которая сама по себе постоянно меняется. Не все технологии оказываются технически эффективными в коммерческом масштабе, но для тех, которые это делают, дальнейшие улучшения во многом зависят от их внедрения. На этом этапе рыночные и стоимостные барьеры могут заменить технические проблемы.

Чтобы отслеживать энергетические технологии, проходящие этот путь, и выявлять любые ограничения, Руководство ETP по технологиям чистой энергии включает в себя отдельные докоммерческие технологические разработки и компоненты. Из почти 400 таких проектов и компонентов около 40% перешли на более высокую ступень зрелости по нашему масштабу с 2020 года, будь то от проверки концепции к крупномасштабному прототипированию, от крупномасштабного прототипирования к демонстрации или от демонстрации к коммерческой доступности.

Однако, если посмотреть на те, которые уже достигли коммерческой доступности в 2020 году (так называемый уровень технологической готовности (TRL) 9 по шкале), только 20% с тех пор продвинулись дальше. Как только технология достигает TRL 9, мы оцениваем, растет ли ее внедрение на ключевых рынках, а затем получает ли она впоследствии широкое распространение во многих регионах под действием рыночных сил. В результате число технологий, которые доступны, но остаются неиспользованными, растет и достигло примерно 115, что составляет почти одну пятую всех технологий, представленных сегодня в Руководстве. Из них почти 80 уже достигли TRL 9 более 5 лет назад, и около половины связаны с водородом, улавливанием и хранением углерода или эффективностью и электрификацией зданий. Это сигнализирует о несоответствии между темпами развития технологий и способностью компаний и домохозяйств их внедрять.

Руководство ETP по технологиям чистой энергии — это интерактивный инструмент данных с открытым исходным кодом, который отслеживает основные инновационные события в области энергетических технологий, такие как обновления TRL, новые прототипы или прогресс в демонстрационных проектах. Он лежит в основе многих направлений работы, ориентированных на технологии, в первую очередь доклада «Состояние энергетических инноваций», обзора «Основные аспекты инноваций» и «19 гонок МЭА за первенство в области энергетических инноваций». Эти инструменты интерпретируют ошеломляющее множество объявлений об энергетических технологиях по всему миру и помогают политикам и инвесторам определить приоритеты и возможности. Область охвата охватывает всю энергетическую систему, охватывая крупномасштабные, массовые и цифровые технологии в десяти технологических областях, как это определено в недавно обновленной системе классификации энергетических технологий МЭА.

Каждый год статус технологий в Руководстве обновляется технологическими аналитиками МЭА и экспертами его программ технологического сотрудничества. Новые технологии добавляются, чтобы отразить меняющуюся технологическую среду и последний анализ МЭА. В этом году среди дополнений были технологии, связанные с ядерным делением, геотермальной энергией и термоядерной энергией, в результате чего общее количество заявок достигло 640.

Требуется время, чтобы разработать и коммерциализировать новый продукт энергетического оборудования, особенно тот, который представляет собой значительный отход от статус-кво. Лишь 3% технологий, отслеживаемых в нашем Руководстве, поднялись на две ступени зрелости за 5 лет. Еще больше терпения требуется при переходе от первых в своем роде коммерческих версий к раннему внедрению на рынок, а затем к широкому внедрению – пользователи, регулирующие органы и финансисты должны приобретать опыт и уверенность в продукте, который на начальном этапе зачастую значительно дороже, чем альтернативы, и может иметь ключевые характеристики – такие как низкие выбросы – которые не очень ценятся покупателями.

Надежный рыночный спрос, который выражается в контрактах на поставку, является ключевым фактором, стимулирующим инновации на этапах масштабирования и внедрения. Для CO₂ технологий улавливания, хранения и управления метаном, их внедрение задерживается из-за фрагментированных рынков и отсутствия у загрязнителей стимулов выбирать более чистые альтернативы, несмотря на все более разнообразный набор доступных и эффективных технологий. Разработчики технологий, позволяющих поставлять жидкое топливо на основе водорода и биологического происхождения с низким уровнем выбросов для транспорта (автомобильного, авиационного и судоходного), столкнулись с аналогичными проблемами, но могут обнаружить, что перспективы становятся более радужными, поскольку покупатели стремятся оградить себя от волатильности рынка ископаемого топлива после энергетического кризиса.

Для некоторых технологий узкие места в большей степени встроены в систему. Внедрение проверенных технологий для повышения устойчивости электросетей часто замедляется из-за нормативно-правовой базы, призванной гарантировать отсутствие рисков, связанных с доступностью энергосистемы, но которая приводит к закреплению старых, менее гибких и менее отзывчивых технологий. В секторе зданий совместимость инфраструктуры и длительные сроки инвестиций в сочетании с региональной политикой или предпочтениями, а также несогласованными стимулами между арендодателями и арендаторами блокируют спрос на проверенные технологии и материалы для ограждающих конструкций зданий или использование новейших аккумулирующих тепло в тепловых сетях. Социальная поддержка новой технологии также влияет на то, насколько быстро она переходит от TRL 9 к устойчивому развертыванию. Перспективы малых модульных ядерных реакторов деления, которые находятся на пороге коммерческой доступности, будут определяться тем, будут ли сообщества приветствовать новые установки.

Инновации не заканчиваются с коммерциализацией на уровне 9. Период, когда потребительский спрос стимулирует инвестиции, изучение и адаптацию продукта для конечных пользователей, так же важен, как и предыдущие этапы исследований и разработок. Именно тогда процессы оптимизируются и затраты падают быстрее всего. Государственная политика имеет решающее значение для того, чтобы сгладить путь, по которому первые в своем роде версии технологий перейдут к устойчивому спросу и прибыльности. Не все технологии могут и должны добиться этого – для некоторых то, что когда-то было многообещающим решением проблемы, вытесняется более эффективным подходом, или проблема сама по себе исчезает – но для других несоответствие между поддержкой НИОКР и рыночным спросом может быть фатальным.

Стартапы, поддерживаемые венчурным капиталом, не могут позволить себе приостанавливать свое развитие на долгие годы, пока регулирование или налоговые льготы не заставят покупателей переключиться. Но до тех пор, пока такой спрос не появится, нет никаких шансов на продвижение вниз по кривой затрат к паритету затрат с традиционными игроками, у которых за плечами десятилетия усовершенствований и эффекта масштаба. Политика, включающая государственные закупки, выплаты по результатам или налоговые льготы, может дополнять работу по разработке технологий на более ранних стадиях и быть разработана заранее, тем самым обеспечивая сигнал спроса на инновации в частном секторе. Примеры этих инструментов от широкого круга правительств включены в «Исследование инновационной политики» МЭА наряду с другими примерами творческих подходов к инновационной политике.

Хотя первоначальная разработка финансировалась государством, часто в государственных лабораториях, литий-ионные батареи во многом обязаны своим последующим успехом исследователям из частного сектора, реагирующим на четкие сигналы спроса со стороны правительств, стремящихся развернуть электромобили. Модульность и технологичность технологии способствовали быстрым инновационным циклам, что привело к благотворному циклу увеличения развертывания, снижения затрат, консолидации разработок, инвестиций и стимулов для совершенствования технологий. Эта динамика стимулировала технический прогресс еще долгое время после достижения TRL 9: плотность энергии увеличилась, безопасность повысилась, а зарядка стала еще быстрее.

Масштабирование и внедрение литий-ионных батарей также позволило более широко использовать некоторые сопутствующие технологии, включая электромобили, инфраструктуру зарядки и современные сетевые решения, такие как виртуальные электростанции. В совокупности эти технологии с батарейным питанием составляют почти половину всех технологий, отмеченных в Руководстве, которые получили широкомасштабное внедрение за последние 5 лет.

Быстрое распространение литий-ионных аккумуляторов также создало рыночные стимулы для государственных и частных исследований и разработок, направленных на другие химические элементы аккумуляторов, которые могли бы снизить зависимость от важнейших минералов, предложить революционные улучшения в производительности или открыть новые области применения для конечного использования. После недавних событий в «Руководстве» теперь есть четырнадцать химических продуктов для аккумуляторов, что почти в три раза больше, чем в 2020 году, и многие из них имеют многообещающие перспективы коммерциализации в ближайшем будущем. Аналогичным образом, данные о патентах показывают, что успешное внедрение ускорило инновации, поскольку доля энергетических патентов на батареи увеличилась вдвое в период с 2020 по 2023 год.