Difusión de las tecnologías energéticas: la influencia de los rendimientos crecientes

AutorStéphane Isoard
CargoIPTS

Asunto: La reciente publicación del Libro Verde sobre Innovación de la Comisión Europea ha puesto de relieve algunos conceptos propios de la corriente de pensamiento de la teoría económica evolutiva. El programa Joule III también dedica particular atención al análisis de la dinámica de las tecnologías energéticas y sus consecuencias medioambientales y económicas. Los recientes avances en las técnicas matemáticas y construcción de modelos hacen ahora posible formalizar este enfoque y permiten la evaluación cuantitativa de la teoría.

Relevancia: Desde la perspectiva de los rendimientos crecientes, la más eficiente de las tecnologías no tiene garantías de prevalecer en el mercado, ni siquiera de sobrevivir en él. Por lo tanto, la política de I+D puede necesitar hacer más hincapié en la vigilancia tecnológica y en preservar la diversidad tecnológica. En sistemas tecnológicos competitivos, las instituciones públicas pueden jugar un papel en la promoción de tecnologías social y medioambientalmente atractivas cuando las alternativas son seriamente imperfectas, asegurando de este modo el proceso tecnológico más beneficioso.

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Introducción

Los principales modelos económicos se basan a menudo en supuestos que asumen la perfecta competencia en los mercados, caracterizando la tecnología como un producto gratuito y asumiendo un comportamiento maximizador de los agentes. Algunas disciplinas emergentes, como la Economía de la Innovación Evolutiva, la Economía Industrial y la Sociología de la Tecnología han desarrollado en los últimos años paradigmas alternativos de los procesos de difusión tecnológica. La Teoría Económica Evolutiva, generada principalmente a partir de las ideas de Schumpeter, se ha centrado particularmente en la integración de los componentes dinámicos del cambio tecnológico dentro de la difusión de las tecnologías: la incertidumbre tecnológica, las externalidades, la diversidad y los mecanismos de selección de mercados son conceptos recientemente introducidos y formalizados.

El tema de los rendimientos quizás merece especial atención. En el marco de la teoría económica convencional, se asumen los rendimientos decrecientes en función de los factores de producción y los rendimientos constantes en función de la escala de producción, para asegurar la unidad, estabilidad y posibilidades de predicción del equilibrio económico, obtenido como solución a un problema de optimización. Esto, sin embargo, a menudo imposibilita la explicación del fenómeno de "locking-in" en sistemas tecnológicos que compiten entre sí. La integración de las dinámicas del cambio tecnológico con la teoría económica evolutiva puede aportar una nueva visión de estos procesos de difusión tecnológica. La presencia de rendimientos crecientes (en función de la escala de producción, la toma de decisiones, etc.) puede interpretarse como consecuencia de los efectos de aprendizaje que hacen endógeno el cambio tecnológico y conducen a la irreversibilidad de la decisión y a fenómenos que acaban dependiendo del camino que se haya tomado. Este enfoque puede ser útil para explicar la difusión de algunas tecnologías energéticas y las correspondientes trayectorias que han seguido. Señalaremos algunos ejemplos, como la competencia entre tecnologías de motores como fuente de energía para automóviles y la competencia entre diferentes tecnologías de reactores nucleares. Este análisis debería suministrar nuevas ideas de interés para la ejecución de políticas de I+D en el sector energético.

El marco de los rendimientos crecientes

Las tecnologías individuales pueden presentar rendimientos crecientes en función de la escala de producción y de la toma de decisiones que nos llevó a ellas. Los primeros están relacionados con el descenso de los costes unitarios debidos al incremento de producción (aprender haciendo), mientras que los últimos reflejan el hecho de que, cuantas más tecnologías se adoptan, más se aprende sobre ellas (aprender usando) y más razones hay para posteriores adopciones de las mismas. Los rendimientos crecientes conducen a procesos que se auto-refuerzan, lo cual significa que una tecnología que se impone tiende no sólo a permanecer en cabeza, sino también a consolidar su posición como líder. Mientras tanto las tecnologías competidoras encuentran una dificultad cada vez mayor para introducirse o sobrevivir en el mercado. Los procesos de auto-refuerzo positivo y negativo caracterizan la presencia de los rendimientos crecientes. Cuando las tecnologías que presentan rendimientos crecientes compiten, aparecen pequeños acontecimientos que pueden proporcionar a una de ellas una ventaja inicial, favoreciendo su adopción. Así, gracias a estos sucesos tempranos que inducen más mejoras en una tecnología que en las otras, ésta puede atraer una mayor proporción de usuarios potenciales y, finalmente, blindar el mercado. Estos 'pequeños sucesos', que quizás afecten a las alternativas tecnológicas, pueden ser estrategias de empresarios individuales, experiencias previas de promotores de tecnología, circunstancias políticas o simplemente la oportunidad de los contratos. Son típicamente desconocidos para los usuarios antes del comienzo de la competencia, y por tanto no se hacen endógenos en sus decisiones estratégicas.

Esta realimentación positiva puede ser una fuente de inestabilidad en la economía. Aumenta las situaciones fortuitas que históricamente podrían haberse acumulado y a lo largo del tiempo determinar qué tecnología competitiva surgirá y finalmente blindará el mercado. Por lo tanto, los sistemas tecnológicos competitivos se caracterizan por la multiplicidad de sus posibles resultados.

La teoría económica evolutiva, que tiene en cuenta el impacto de los rendimientos crecientes, proporciona un modelo de la economía como sistema complejo. Desde esta perspectiva, no es determinista ni predecible, sino dependiente de los procesos y en constante evolución. Por lo tanto, la economía a la que nos estamos refiriendo es, en parte, el resultado de su propia trayectoria histórica. Crea e impone procesos dependientes de esta trayectoria de forma que, al final, la estructura del mercado se selecciona por medio de un proceso que es al menos parcialmente aleatorio. Además, la tecnología que se impone no es necesariamente la más eficiente. Sucesos ocurridos en las primeras fases pueden cerrar el mercado en un estado tecnológico inferior. Tecnologías que mejoran despacio al principio, pero que tienen un enorme potencial a largo plazo, pueden quedar bloqueadas. Finalmente, una vez que una estructura tecnológica ha prevalecido y se beneficia de sus rendimientos crecientes, es difícil cambiarla (la subvención necesaria para cambiar de una trayectoria tecnológica a otra crece con el grado de locking-in del proceso). Por lo tanto, una empresa que haya hecho una elección de tecnología equivocada debe cambiar su estrategia por otra en la que trate de anticiparse a la siguiente vía tecnológica, la nueva ola de innovación, y de posicionarse tecnológica y cooperativamente para explotarla (por ejemplo, estableciendo alianzas con otros actores).

Hasta el momento, hemos subrayado los tres conceptos teóricos que caracterizan los sistemas tecnológicos competitivos con rendimientos crecientes: la imposibilidad de predecir los resultados, la posible eficiencia no óptima de la trayectoria seleccionada y la inercia estructural para cambiar a otra trayectoria (quizás más eficiente). Un modelo que integra los fenómenos de locking-in causados por sucesos históricos aleatorios, inducidos por efectos de aprendizaje y rendimientos crecientes, que conduce a la dependencia de la trayectoria y a la irreversibilidad, puede ser adecuado para describir la difusión de las tecnologías competitivas.

Figura 1: Función de adopción

(Gráfico Omitido)

Construcción de modelos para los procesos de difusión dependientes de la trayectoria.

Vamos a presentar aquí un ejemplo simplificado del modo en que se pueden construir modelos de los sistemas de tecnología competitiva con el fin de explicar las cuotas de adopción a largo plazo en tales procesos dinámicos. Debe prestarse especial atención a los dos conceptos siguientes: (1) el hecho de que la elección entre tecnologías alternativas puede verse afectada por la tasa de adopción previa al momento de la elección, y (2) el hecho de que pequeños sucesos - posiblemente aleatorios - pueden influenciar las adopciones.

Figura 2: Función de adopción

(Gráfico Omitido)

Pongamos el caso de un mercado donde un inversor típico tiene que escoger entre K tecnologías posibles en un momento dado. La adopción individual de una determinada tecnología se realiza con una probabilidad que es función de las actuales cuotas de mercado de dichas tecnologías. Los rendimientos crecientes, al adoptar una determinada tecnología, se caracterizan entonces por un efecto más que proporcional del incremento de la cuota de mercado sobre la probabilidad de ser elegida y adoptada. La probabilidad de adoptar una tecnología determinada en cualquier momento no es necesariamente igual a su cuota de mercado. Depende más bien de una función de adopción que organiza las cuotas de mercado en probabilidades de selección. Las características de esta función de adopción determinan por completo los diferentes resultados (las tecnologías que pueden blindar el mercado, o las que pueden sobrevivir en él) que se supone van a surgir. Para este sencillo problema de elecciones secuenciales discretas, demostraremos cómo diferentes sucesos, al principio del proceso, pueden seleccionar dinámicamente estructuras finales completamente diferentes.

La función q1 en la Figura 1 representa una función de adopción cuando hay dos tecnologías energéticas competidoras (por ejemplo, renovable 1 y 2). Cuando la probabilidad de adopción es mayor que la cuota de mercado, existen rendimientos crecientes en función de la adopción, la tecnología tiende a bloquear el mercado, y viceversa. El resultado total depende de la acumulación de sucesos aleatorios que ocurren durante la fase de puesta en marcha del proceso. Por otro lado, algunas funciones pueden tener, a largo plazo, un equilibrio estable único. La función q2 en la Figura 2 conducirá a las dos tecnologías energéticas competidoras a compartir el mercado por igual, al 50%. Por consiguiente, resulta que la tecnología puede bloquear o ser eliminada del mercado si y solo si (1) hasta una cierta cuota de mercado x existen rendimientos crecientes (confróntese la función q1) o al menos retorno positivo (confróntese la función q3) y (2) por x, existen retornos decrecientes (confróntese la función q1) o al menos retorno negativo (confróntese la función q3). Por lo tanto, el proceso de difusión puede depender de la trayectoria, ya que la probabilidad de adopción de tecnologías distintas no es igual a sus cuotas de mercado.

La Figura 3 representa los resultados obtenidos con este modelo, con una función de adopción de tipo q3. Muestra la dependencia del camino de las diferentes trayectorias tecnológicas simuladas. La tecnología estudiada bloquea o es eliminada del mercado en función de los sucesos aleatorios históricos que seleccionan el proceso de difusión. Esto recalca las propiedades dinámicas y realistas de tales modelos. La obvia no-linearidad de los procesos de difusión de tecnologías competitivas hace que este modelo que integra y simula pautas realistas parezca particularmente interesante.

La difusión de tecnologías energéticas

Examinaremos ahora cuatro ejemplos históricos de fenómenos de locking-in relativos a tecnologías energéticas. Estos ejemplos destacan la relevancia de tal modelo, con dinámica dependiente del proceso y una multiplicidad de posibles resultados, para describir la aparición de una estructura tecnológica en sistemas tecnológicos competitivos.

El primer ejemplo se refiere a la competencia de tecnologías de motores como fuente de energía para automóviles. En los años 1890, había varias tecnologías alternativas potenciales: el motor de vapor, el motor de gasolina y el motor eléctrico. El motor de gasolina era considerado como una opción inferior ya que era ruidoso, sucio e inseguro. Además, requería desarrollos técnicos complicados en un área tecnológica nueva. Pero una serie de pequeños sucesos al comienzo, que influenciaron a algunos promotores clave, dieron al motor de gasolina la oportunidad de liderar y eventualmente blindar el mercado en 1920. Tanto los rendimientos crecientes en función de la escala de producción como en función del proceso de adopción pueden haber actuado y pueden invocarse para explicar el modo en que el motor de gasolina consiguió su posición dominante. El ejemplo muestra la imposibilidad de predecir la tecnología ganadora y la no-superioridad de la trayectoria elegida. Se ha argumentado ampliamente que si el motor de vapor se hubiera desarrollado hasta el mismo punto que el de gasolina, habría sido superior desde el punto de vista técnico y ambiental. Obviamente, la rigidez estructural mantiene a la opción 'inferior' en posición dominante, en parte debido a la difusión mundial del motor de gasolina. Este bloqueo tecnológico, organizativo e infraestructural hace preciso un enorme esfuerzo con el fin de iniciar otras vías tecnológicas hoy en día, por ejemplo, una que incluya los coches eléctricos. También refuerza las dificultades que encuentran las autoridades y la necesidad de promover la difusión de las tecnologías.

Otro ejemplo que puede mostrar el locking-in a través de rendimientos crecientes y efectos de aprendizaje es el de la competencia entre las tecnologías de reactores nucleares en los años 50 y 60. Al principio de la competencia se inventariaron cuatro opciones: reactores refrigerados por agua ligera, agua pesada, gas y sodio líquido. De hecho, la industria nuclear de EE.UU. se blindó hacia el agua ligera muy rápidamente. Entre los factores que pudieron influir estuvieron el papel de la Marina de los EE.UU. en los contratos de construcción del primer reactor, el deseo del Consejo Nacional de Seguridad de conseguir un reactor a cualquier precio, el programa Euratom y consideraciones políticas: todos actuaron en conjunto desde el principio en favor del reactor de agua ligera. La experiencia en la construcción indujo efectos de aprendizaje que a su vez dieron el liderazgo a esta tecnología y finalmente iniciaron el fenómeno de locking-in. La trayectoria seleccionada era impredecible y los rendimientos crecientes en función de la adopción y en función de la escala de producción, así como la inercia estructural de este tipo de producción, reforzaron el liderazgo de la tecnología de agua ligera. Todavía está en discusión si alguna otra trayectoria tecnológica podría haber sido superior a largo plazo.

El tercer ejemplo se refiere a la competencia entre las tecnologías de electricidad fotovoltaicas: los paneles de silicio cristalino y los de silicio amorfo. Los primeros desarrollos para proporcionar un sistema eléctrico a los satélites de la NASA y el interés de la industria electrónica para proporcionar los componentes de silicio cristalino actuaron en favor de la primera tecnología. Los rendimientos crecientes en función de la escala de producción indujeron efectos de aprendizaje que mantuvieron su avance e iniciaron el locking-in. La trayectoria seleccionada es aún impredecible. Podemos argumentar que, debido a la todavía limitada contribución de la energía solar a la producción de electricidad, la estructura aparecida sigue siendo más flexible que las otras apuntadas anteriormente. Una investigación intensiva en semiconductores alternativos puede ser capaz de moderar este liderazgo.

Figura 3

(Gráfico Omitido)

Finalmente, el análisis de la conducta institucional puede ser también relevante para describir fenómenos de locking-in y fenómenos dependientes de la trayectoria. Por ejemplo, diferentes puntos de vista entre los políticos sobre electricidad han dado como resultado estructuras tecnológicas finales completamente diferentes. Mientras que en Francia la electricidad se considera un servicio público, lo que lleva a un sector eléctrico público dedicado a la tecnología nuclear, en otros países se considera como un bien de consumo, lo que conduce a estructuras de mercado diversificadas y efectos de aprendizaje. En Francia, decisiones públicas tempranas blindaron el mercado a la tecnología nuclear e iniciaron la dependencia de la trayectoria. La inercia estructural caracteriza de nuevo esta trayectoria tecnológica. La misma situación se produjo en el caso del proceso de decisión que rodeó a los proyectos de gas natural licuado (GNL). Las especificidades culturales de los países y los diferentes comportamientos de aversión al riesgo de los actores indujeron decisiones institucionales con fuertes contrastes.

Implicaciones políticas

En los casos de rendimientos crecientes, existen argumentos tanto a favor como en contra de permitir que un producto o una empresa domine un mercado. Un producto blindado puede proporcionar ventajas a los consumidores pero, al mismo tiempo, puede obstruir el progreso tecnológico disminuyendo los incentivos para que otras empresas desarrollen alternativas. Dejar a la tecnología más eficiente ganar el mercado por sí misma, en base a las 'fuerzas del mercado' solamente, puede defenderse en el caso de rendimientos constantes y decrecientes. En los sectores de la economía basados en la tecnología, donde dominan los rendimientos crecientes, el mecanismo de la libre competencia no garantiza que la mejor tecnología gane con éxito una cuota de mercado, ni incluso que sobreviva. En estas circunstancias, el fomento y mantenimiento de incentivos para producir y procesar innovación mediante I+D parece crucial. Se debe dedicar especial atención a los sectores de alta tecnología. Pueden ser relevantes los incentivos a empresas para emprender "joint ventures", para compartir los enormes gastos de la I+D, para intercambiar o poner en común conocimientos técnicos y experiencias. Por lo tanto, la diversidad tecnológica proporciona la oportunidad de seleccionar el camino tecnológico socialmente deseable.

Los modelos de rendimientos crecientes sugieren también que la política debe prestar particular atención a elegir el momento más propicio para iniciar una nueva investigación: los mercados que ya están blindados, o cercanos a estarlo, son de menor interés para la política de programas de apoyo. Una política efectiva debe concentrarse en fomentar el desarrollo de tecnologías prometedoras, pero menos atractivas, que pueden convertirse, a largo plazo, en la alternativa tecnológica superior.

Los primeros usuarios actúan e imponen externalidades sobre los posteriores, contribuyendo a la selección de la estructura tecnológica definitiva. Hace falta una especial atención a estos hechos con el fin de maximizar los beneficios sociales (de los productores y consumidores) de estas diferentes trayectorias tecnológicas. En sistemas tecnológicos competitivos, las tecnologías social y ambientalmente atractivas pueden necesitar estímulo de las instituciones públicas cuando las tecnologías alternativas son claramente imperfectas en términos de externalidades negativas. Por ejemplo, las energías renovables pueden no ser todavía competitivas y atractivas para los productores a nivel micro-económico, pero promocionando estas tecnologías, las políticas públicas tienden a optimizar el bienestar social. Esto lleva, a largo plazo, a hacerlas competitivas y evita además enfrentarse a restricciones medioambientales. Estas externalidades, relacionadas con las emisiones de CO2, se pueden gestionar y el objetivo medioambiental se puede conseguir parcialmente iniciando una trayectoria tecnológica socialmente más beneficiosa. La vigilancia tecnológica es por tanto muy recomendable con el fin de observar los signos de aparición de nuevas trayectorias tecnológicas. Para evitar tener que enfrentarse a la inercia estructural si se ha tomado ya una trayectoria inferior es necesario integrar previsiones a largo plazo, externalidades, etc. y actuar con prontitud.

Por otro lado, las tecnologías subvencionadas y patrocinadas están valoradas y estratégicamente manipuladas. Los fondos públicos para I+D pueden usarse para otros propósitos por empresas oportunistas. Los resultados de la I+D privada y pública pueden también fracasar a la hora de introducirse en el mercado, si compiten con un producto ya comercializado de la compañía que realizó la investigación. Además, los argumentos contra una política de "esperar y ver" (iniciando trayectorias tecnológicas) asumen que las instituciones públicas conocen a priori qué tipo de rendimientos (crecientes, decrecientes, constantes) se producen en los sectores y las tecnologías. Las instituciones se enfrentan a varias tecnologías por las cuales tienen que apostar. Además, puede ser duro iniciar una trayectoria en un mercado, antes de que esté totalmente definida. Por consiguiente, la posibilidad de locking-in en una trayectoria tecnológica inferior permanece, incluso en un mercado regulado.

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Palabras clave

Rendimientos crecientes, difusión de nuevas tecnologías, teoría económica evolutiva, política de I+D, cambio tecnológico

Referencias

Argote L. y Epple D., Learning Curves in Manufacturing, Science, vol. 247, p. 920-924 (1990).

Arthur W.B., Increasing Returns and the New World of Business, Harvard Business Review, Julio-Agosto 1996.

Arthur W.B., Competing technologies and lock-in by historical small events: the dynamics of allocation under increasing returns, International Institute for Applied Systems Analysis Paper WP-83-92, Laxenburg, Austria, 1983.

Arthur W.B., Ermoliev Yu. y Kaniovski Yu., Path-dependent processes and the emergence of macro-structure, European Journal of Operational Research, vol. 30, p. 294-303 (1987).

Dosi G., Ermoliev Yu. y Kaniovski Yu., Generalized urn schemes and technological dynamics, Journal of Mathematical Economics, 23, p. 1-19 (1994).

Dosi G., Freeman C., Nelson R., Silverberg G. y Soete L. (eds.), Technical Change and Economic Theory, Pinter Publishers (1988).

Marchetti C., Nuclear Energy and its Future, International Institute for Applied Systems Analysis, Laxenburg, Austria (1993).

Marchetti C., Society as a Learning System: Discovery, invention and innovation cycles revisted, Technological Forecasting and Social Change, 18, p. 267-282 (1980).

Nakicenovic N. y Grübler A. (eds), Diffusion of Technologies and Social Behavior, International Institute for Applied Systems Analysis, Springer-Verlag (1991).

Nelson R.R. y Winter S.G., An Evolutionary theory of Economic Change, Harvard University Press (1982).

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Stéphane Isoard, IPTS, tel.: +34-5-4488366, fax: +34-5-4488359 correo electrónico: stephane.isoardjrc.es

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CV

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Stéphane ISOARD tiene el título de máster en Modelos Económicos y un post-máster (DEA) por la Universidad de París I Panthéon-Sorbonne en Economía Matemática y Econometría. Antes de ingresar en el IPTS, realizó estudios de evaluación de la política energética pública y de implementación de modelos macro-económicos, dentro del grupo de investigación ERASME (Ecole Centrale, París) relacionado con los proyectos del Commissariat Général du Plan. Actualmente está realizando una tesis doctoral sobre Modelos de Difusión de Nuevas Tecnologías Energéticas (particularmente energías renovables) e investigando en el análisis cuantitativo de la política de I+D energética.

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