Is innovation always profitable ? An analysis of technologies, trends and R&D investments in the energy sector

The utilities sector is going to face an important transformation over the next years, thanks to new emerging disruptive trends favoured by continuous technological development, that will enable new business models and modify the traditional boundaries of the industry. First of all, this work tries to identify the key technologies that are responsible for the upcoming transformation of the energy industry, assessing their disruptive potential, to improve the knowledge for the public and private sector that should benefit from this transition. A sample of ten reports dealing with innovation in the utilities sector and published over the last 2 years by important consulting companies, has been selected to identify the key digital and electric technologies responsible of this industry transformation. Many of these technological applications are enabled by new digital disruptive trends, considered by many people the technologies of the 4th industrial revolution. In particular, a focus on Blockchain and Big Data analytics technologies is provided, describing their main applications and benefits also for the environment and consumers, contributing to the development of the so-called Smart cities. Then, a more empirical and quantitative approach is adopted to study the innovation topic in the electric utilities sector. The aim is to assess the relationship between innovation, proxied by research and development investments, and financial performance, measured as return on asset (ROA). First of all, a review of the literature is done examining in this case many scientific Journal articles, to describe theoretically innovation from a general perspective, its drivers and its impact on performance. Then, the focus is shifted to the energy industry and the main hypotheses are developed according to the characteristics of the utilities sector and of the players operating in it. Data on worldwide electric utilities, covering the period 2009-2018, are drawn from Bureau van Dijk database (Orbis). Descriptive analyses are performed to understand the innovative behaviour of utilities operating in the electric industry: large firms issue a larger number of patents and a larger percentage of them tends to invest in R&D, while small and young companies tend to invest more compared to their total turnover. Furthermore, companies having worse performance compared to the average of the industry invest more in R&D 1 year later, and companies investing in innovation issue a higher number of patents 2 years later, suggesting a positive relation between innovation input and output in the energy sector. Later, an econometric analysis to verify the impact of R&D on financial performance is performed implementing an Heteroskedasticity corrected model (GLS), assessing also the moderating impact of size, age and type of business (production, transmission, distribution) of electric utilities on their ability to profit from innovation. The first general result reveals that R&D investments in the energy sector have a negative effect on financial performance of utilities after 3 years. This finding contradicts many existing studies and calls into question the convenience of adopting internal innovation strategies as a form to innovate, instead of adopting open innovation approach or external R&D alliances or acquisitions. However, analysing more in detail this relation, a second interesting result emerges, which shows that utilities operating in the distribution and transmission stages of the value chain improve their ROA respectively after 3 and 2 years, while companies operating in the production segment get it worse. This field has been liberalized, causing a higher number of competitors that makes more difficult appropriating of R&D returns. Another interesting finding is that old firms, which compose the majority of the sample, improve their financial performance through their investments until a specific threshold, after which they gain declining returns. They exploit their experience and stock of knowledge to perform incremental innovations of existing technologies and profit from them until they reach their saturation, after which they don’t provide competitive advantage anymore. Young utilities instead find difficulties in reaping the benefits from R&D due to their less experience and worse relationships with owners of complementary assets; or maybe, exploiting their less specialized and more flexibly deployable resources, they tend to invest into more disruptive and emerging technologies that will provide higher benefits in the long term.

Il settore energetico è destinato a subire un’importante trasformazione durante i prossimi anni, grazie alla nascita e diffusione di nuovi importanti trend favoriti dal continuo progresso tecnologico, che modificherà i tradizionali confini esistenti tra produttori, distributori e consumatori dell’energia e che favorirà la creazione di nuovi modelli di business. Questo lavoro prima di tutto identifica le principali tecnologie che sono responsabili di questi cambiamenti, cercando di determinare il loro potenziale distruttivo con lo scopo di aumentare la consapevolezza verso queste da parte delle aziende e delle istituzioni, che dovranno cercare di sfruttare e favorire questa transizione. Per identificare tutte le tecnologie è stato selezionato un campione di dieci report pubblicati da importanti aziende di consulenza negli ultimi due anni che trattano il tema dell’innovazione nel settore energetico nella maniera più sistematica possibile. Molte di queste applicazioni sono di possibile implementazione grazie ai nuovi trend digitali (Iot, Big Data, Blockchain, Robotica, ecc.) considerati le tecnologie della quarta rivoluzione industriale. In particolare, viene fornita una più dettagliata descrizione delle tecnologie Blockchain e Big Data Analytics, principali responsabili della decentralizzazione e digitalizzazione del settore energetico, offrendo inoltre una descrizione anche delle principali applicazioni e dei benefici che esse creano per la società grazie allo sviluppo delle cosiddette Smart City. Successivamente, è stato adottato un approccio più quantitativo per studiare il tema dell’innovazione nel settore delle utilities. In particolare, lo scopo è quello di analizzare l’impatto dell’innovazione, misurata tramite gli investimenti in Ricerca e sviluppo delle imprese, sulle loro performance finanziarie misurate tramite il ROA. Prima di tutto viene revisionata la letteratura esaminando inizialmente in un’ottica generale numerosi studi scientifici che descrivono le diverse dimensioni dell’innovazione, i driver che spingono le aziende ad investire o meno, e quali sono i suoi impatti sulle performance. L’attenzione si sposta poi maggiormente sul settore energetico e in base alle sue caratteristiche e a quelle delle utilities che lo popolano, sono state sviluppate delle ipotesi che vengono poi testate nel modello empirico. I dati delle utilities di ogni paese che operano nel settore elettrico e riguardanti l’arco temporale 2009-2018 sono stati raccolti dal database Bureau van Dijk (Orbis). Le analisi descrittive eseguite sul campione mostrano come si comportano le diverse utilities riguardo l’innovazione: sono soprattutto le grandi aziende ad investire in ricerca e sviluppo e a rilasciare un numero maggiore di brevetti, mentre piccole e giovani aziende tendono ad investire un ammontare maggiore in proporzione ai loro ricavi. Emerge inoltre che gli investimenti in ricerca e sviluppo sono effettuati principalmente da quelle aziende che riportano performance minori rispetto alla media del settore durante l’anno precedente, e che le aziende che investono in innovazione sono anche quelle a rilasciare un maggior numero di brevetti due anni dopo, suggerendo una relazione positiva tra input e performance innovativa. L’analisi econometrica per verificare l’impatto degli investimenti in ricerca e sviluppo sulle performance finanziarie è eseguita applicando un modello empirico lineare corretto da Eteroschedasticità (GLS), valutando inoltre come la dimensione, età e ruolo dell’azienda nella value chain dell’elettricità influenzano questa relazione. Il primo risultato rivela che in generale gli investimenti in R&S nel settore elettrico hanno un effetto negativo sulle performance delle utilities dopo 3 anni. Questo risultato contraddice gran parte della letteratura esistente e mette in dubbio la convenienza di adottare strategie interne di innovazione, piuttosto che adottare per esempio forme di open innovation, reperendo le tecnologie all’esterno o privilegiando R&D partnerships e acquisizioni. Tuttavia, analizzando più in dettaglio questa relazione, emerge un secondo risultato interessante, che mostra che le utilities che operano nella distribuzione e trasmissione dell’energia elettrica migliorano le proprie performance tramite gli investimenti in R&S rispettivamente dopo 3 e 2 anni, mentre sono quelle operanti nella produzione a diminuirle. Quest’ultimo settore è stato liberalizzato in diversi paesi, causando un forte aumento della competizione che rende più difficile appropriarsi dei rendimenti degli investimenti. Un altro risultato interessante è come le aziende vecchie, che costituiscono la grande maggioranza del campione, tramite la ricerca e sviluppo migliorino le proprie performance fino ad un certo ammontare dei propri investimenti, dopo il quale iniziano a registrare rendimenti decrescenti. Queste imprese possono contare sulla loro maggiore esperienza e conoscenza per effettuare innovazione incrementali di tecnologie esistenti, migliorandone le performance e traendone profitto fino a che esse non raggiungono la propria saturazione, dopo la quale non offrono più vantaggio competitivo. Le imprese più giovani invece trovano difficoltà nel beneficiare dai propri investimenti in R&S, data la loro minore esperienza e minore potere contrattuale nei confronti dei proprietari di attività complementari necessarie per l’attività di innovazione; inoltre, questa tipologia di aziende, sfruttando le proprie risorse meno specializzate e più flessibili, tende ad investire principalmente in tecnologie più emergenti e con maggiore potenziale distruttivo che daranno maggiori benefici nel lungo termine.