Czy elektromobilność to jeszcze okazja czy już stracona szansa?
Szybki rozwój elektromobilności w Chinach widzimy jako bezpowrotnie utraconą szasnę, z której Europejczycy nie umieli skorzystać. Kiedy przyjrzymy się bliżej wynalazkom, które mają rozpędzać elektromobilność w przyszłości, można jednak odnieść wrażenie, że Chiny niekoniecznie utrzymają swoją pozycję. Możliwe, że w przyszłości to nie napędy i baterie będą najważniejsze dla samochodów elektrycznych, ale oprogramowanie do zarządzania nimi, transfer danych między pojazdem, a infrastrukturą i algorytmy predykcyjne sztucznej inteligencji. Jeśli to prawda, powinniśmy oczekiwać kolejnej zmiany na pozycji lidera.
W ostatnich miesiącach Europę grzeją głównie tematy współpracy z USA, wojna w Ukrainie i liczne krajowe wybory, w tym w Polsce, sprawy klimatu przypomną o sobie najpóźniej wczesnym latem, kiedy temperatura znów stanie się nie do zniesienia. Razem z falą upałów wróci dyskusja o ich przyczynie i jak jej zaradzić. W czasie tegorocznego Polskiego Kongresu Klimatycznego zostałem zapytany o rolę jaką w zielonej transformacji mogą odegrać innowacje. Przyjąłem wizjonerską perspektywę i z optymizmem dzieliłem się możliwościami jakie niosą ze sobą nadchodzące zmiany.
Zielona transformacja ma być przyczyną, a nie barierą dla wzrostu gospodarczego w Europie.
Jednak tak na prawdę jestem rozczarowany i myślę, że my jako Polacy i Europejczycy przespaliśmy już swoją szansę. Mieliśmy rzadką okazję uciec do przodu USA i Chinom. Zamiast tego utknęliśmy w martwym punkcie, związaliśmy się w sporach i zaplątaliśmy w gąszczu dezinformacji. Nawet jeśli jesteśmy jeszcze w stanie przyspieszyć, to będziemy znów gonić. Perspektywy dla Europejczyków są więc takie, że w porównaniu z Amerykanami i Chińczykami, nasz poziom życia ulegnie pogorszeniu. Oczywiście, że na naszą sytuacją składa się wiele czynników, ale większości nie jesteśmy w stanie łatwo zaradzić. Za to zielone technologie, które miały się stać kołem zamachowym europejskiego wzrostu gospodarczego, samodzielnie zasypaliśmy w popiele.
Europejskie spowolnienie, to nie jest tylko historia ostatnich kilku lat. Dane MFW (https://www.imf.org/external/datamapper/NGDP_RPCH@WEO/USA/EU/CHN). Od lat 80-tych wzrost PKB w UE jest ściśle skorelowany z amerykańskim, z tym zastrzeżeniem, że od 45 lat tylko w trzech latach gospodarka Unii rozwijała się szybciej niż USA. To znaczy, że powoli, ale efektem kuli śnieżnej, amerykańska gospodarka oddala się od naszej z roku na rok. Przez dwadzieścia lat od kiedy Polska dołączyła do Unii w 2004 roku, PKB Unii urosło o 67%, a USA aż o 137%. Jednak oba wyniki wypadają blado, kiedy zestawi się je z wynikiem gospodarki Chin w tym samym okresie, która urosła aż dziewięciokrotnie (899%). Projekcje wzrostu na ten rok są podobne: Chiny +4,5%, USA +2,2%, a UE +1,6%. Oczywiście, Chiny urosły tak szybko, bo to też tzw. efekt niskiej bazy i kiedy porównuje się ten wzrost w liczbach bezwzględnych, okazuje się, że Chiny prześcignęły USA „o włos”. Za to bez względu na sposób porównania widać, że Unia Europejska zostaje za nimi daleko w tyle.
Elektromobilność jest spoiwem, który łączy elastyczny popyt na energię, z produkcją ze źródeł odnawialnych.
W zielonej transformacji widziałem przede wszystkim olbrzymią szansę gospodarczą dla naszego regionu. Konsensus sprzed lat zakładał, że USA będą rozwijać technologie cyfrowe, głównie dlatego, że nie wiążą sobie rąk ograniczeniami w dostępie i gromadzeniu danych. Chiny będą rozwijać produkcję podzespołów (np. półprzewodników, baterii), gównie dlatego, że zagwarantowały sobie dostęp do niezbędnych zasobów. Europa miała skupić się na wytwarzaniu z nich gotowych i wysoko zaawansowanych produktów końcowych i ekosystemu, w którym one ze sobą będą współpracować, czy gotowych samochodów i jednolitych standardów łączności.
Dziś już wiemy, że Amerykanie odbili nam obszar związany ze standardem komunikacji, a Chińczycy weszli na rynek nowoczesnych samochodów elektrycznych. Te zawansowane technicznie produkty miały być źródłem wysokiej marży niezbędnej, żeby finansować wysoki poziom życia w Europie. Transformacja energetyczna miała być dla nas źródłem, a nie barierą wzrostu. Elektromobilność jest kluczową częścią tej transformacji i niezbędnym ogniwem łączenia ze sobą dynamicznego popytu i podaży energii ze źródeł odnawialnych. Jednak poza samym wskazaniem kierunku, zrobiliśmy zdecydowanie za mało, żeby utrzymać rolę lidera.
Innowacyjność, której nam brakuje
Jesienią Komisja Europejska opublikowała dokument „Przyszłość europejskiej konkurencyjności”, czyli tzw. raport Draghiego. Raport jest dość obszerny, ma ponad 300 stron, więc dość szczegółowo nie tylko wskazuje na to co Europę hamuje, ale też tłumaczy trzy kierunki w jakich powinniśmy się rozpędzić na przyszłość:
powinniśmy wręcz przyspieszyć transformację energetyczną – trzeba zwiększyć finansowanie, żeby nie utracić dynamiki, to nie jest moment, żeby odpuścić tempo,
powinniśmy wdrażać więcej innowacji – relatywnie sporo wydajemy na badania i naukę, ale tylko 30% rezultatów udaje się przekuć w produkty lub usługi i sprzedawać klientom; powinniśmy też budować wewnętrzny popyt na własne rozwiązania (tak jak Chiny od lat skutecznie realizują strategię “Made in China 2025” ).
rozwijając się, musimy zadbać o własne bezpieczeństwo – jednym z zagrożeń jest nasza zależność od importu paliw kopanych z krajów, które nie podzielają naszych demokratycznych wartości. Polityka zagraniczna Unii jest zakładnikiem importu ropy, gazu i węgla.
Do 2030 roku musimy zbudować ponad 2x więcej stacji ładowania, w czasie o 50% krótszym niż dotąd.
Elektromobilność jak żadna inna wpisuje się dosłownie w każdy z tych kierunków. A mimo to ją przespaliśmy. Chodzi zarówno o branżę automotive, operatorów publicznej infrastruktury do ładowania, producentów baterii i oprogramowanie do zarządzania energią. Cytując za raportem, najtańszy samochód w pełni elektryczny w Unii jest o 92% droższy od najtańszego samochodu z napędem spalinowym, podczas kiedy w Chinach najtańsze BEVy są tańsze o ok 8%. Przez ostatnią dekadę zbudowaliśmy w całej Unii ledwie 660 tys. punktów ładowania (w Polsce ok 11. tys.), a szacuje się, że przez następne pięć lat powinno ich powstać jeszcze ponad 1,5 mln, czyli sporo ponad dwa razy więcej, ale w połowę czasu. Pamiętajmy jednak, że te zbudowane stacje ładowania wyczerpały już pulę łatwo dostępnych mocy przyłączeniowych. Stawianie kolejnych punktów będzie wolniejsze, a przecież już teraz było wystarczająco trudne. Ciężko będzie utrzymać tempo rozwoju elektromobilności w Europie, nie mówiąc o tym, że przyspieszenie będzie kosztować znacznie więcej wysiłku. Potrzebujemy prawdziwego przełomu, a im dłużej zwlekamy, tym bardziej odjeżdżają nam konkurenci. Osobiście nie tryskam już optymizmem.
Cykl rozwoju nowych technologii i ich komercjalizacji to kilka lat. Jest krótszy, kiedy chodzi o rozwiązania cyfrowe, a odpowiednio dłuższy, kiedy chodzi o produkty fizyczne. Rozwiązania z których możemy się spodziewać do 2030 roku, już są widoczne na horyzoncie, i zasadniczo nie pojawi się tu nic nowego. Innowacje jutra są echem dzisiejszych badań i wynalazków. Obserwowanie tego co migocze na horyzoncie polega na podglądaniu aktualnych publikacji naukowych i wniosków patentowych.
Technologie, które wejdą na rynek do 2030 roku są już znane – wnioski patentowe i badania naukowe są dostępne publicznie.
Na potrzeby tego artykułu sprawdziłem jak dużo rezultatów badań w obszarze elektromobilności publikuje się na świecie i gdzie. Każdy artykuł naukowy można wyszukać dzięki usłudze Google Scholar (scholar.google.com), a patenty można podglądać dzięki Google Patents (patents.google.com). Natomiast ja, pisząc ten artykuł, posłużyłem się bazą Scopus do artykułów, a bazą WIPO do patentów. Obie pozwalają łatwiej grupować i porównywać wyniki, ale artykuły i patenty są te same. Przy pomocy Chata GPT stworzyłem zapytanie (Fraza jaką wpisałem w wyszukiwarce Scopus to: TITLE-ABS-KEY (emobility OR „e-mobility” OR electromobility OR „electric vehicle” OR ev OR bev OR „charging station” OR „battery management system” OR „EV infrastructure” OR „vehicle to grid” OR „smart charging” OR evse ); Ponieważ abstrakty artykułów naukowych tłumaczy się na angielski, wyniki wyszukiwania po angielsku są zasadniczo wiarygodne, choć nie będą w 100% precyzyjne.), dzięki któremu wyszukałem publikacje naukowe w obszarze elektromobilności, zarówno w dziedzinie automotive i infrastruktury do ładowania. Ograniczyłem wyniki tylko do artykułów naukowych (np. wykluczyłem referaty na konferencjach) i tylko do okresu 2019-2024. Wciąż otrzymałem prawie 138 tys. wyników.
Chiny od dawna są liderem publikacji naukowych związanych z elektromobilnością.
Rynek badań w dziedzinie elektromobilności zdominowali naukowcy z Chin. Publikują aż o połowę więcej artykułów niż łącznie w Unii i Wielkiej Brytanii. Natomiast zaskoczyło mnie jak relatywnie niewiele o elektromobilności publikują Amerykanie. Opieram się tylko na zestawieniu ilościowym więc nie będą wyciągał wniosków o jakości tych publikacji, ale wciąż zwraca uwagę, że na temat elektromobilności nawet w Indiach publikuje się więcej niż w USA (Indie na wykresie są w części “reszta świata”). Podobnie w Arabii Saudyjskiej na ten temat drukuje się więcej niż w Niemczech, które mają wzorową kulturę publikacji badań naukowych, nawet tych prowadzonych przez korporacje (Arabia Saudyjska również jest w części “reszta świata”). W każdym razie publikuje się na ten temat dużo, w każdym roku pula artykułów rośnie szybciej i o kilkadziesiąt tysięcy kolejnych. Bez wsparcia AI człowiek nie jest w stanie tego przeczytać przez całe życie. Przy czym sądzę, że w tym roku to tempo się utrzyma, bo temat jest bardzo modny i badaczom przybywa ciekawych zagadnień.
Mój ulubiony coroczny raport o innowacjach na świecie, Global Innovation Index, wyróżnia trzy miary innowacyjności: jak dużo nakładów na innowację kładziemy (tzw. input), jakie osiągamy rezultaty (tzw. output), oraz jaki osiągamy stosunek nakładów do wyników (tzw. ratio). Dzięki temu można mówić o tym, że zarówno USA, Chiny i Szwajcaria, oraz Szwecja, Izrael i Singapur wszystkie są bardzo innowacyjne. Każdy kraj na swój sposób (Polska, bez względu na ujęcie, należy raczej do średniaków). Jedne gospodarki (raczej małe) mają wyjątkową zdolność zamieniania niewielkich nakładów na porównywalnie większe zyski, a inne zalewają rynek pieniędzmi (duże i rozwinięte), licząc, że to zaowocuje licznymi innowacjami bez względu na efektywność.
Ponieważ artykuły naukowe (output) są najczęściej zwieńczeniem badań naukowych (input), zaryzykowałbym tezę, że w Ameryce przeprowadza się relatywnie mniej eksperymentów i obserwacji w obszarze elektromobilności niż w innych regionach. Tym bardziej zaskoczyło mnie, kiedy odkryłem jak diametralnie inaczej wygląda podsumowanie zgłoszonych patentów. Mimo, że publikacje naukowe i patenty to różne kategorie, to obie należą do tzw. innovation output i nie spodziewałem się, że odkryję aż taką różnicę.
Chiny, Europa i USA odpowiadają za 85% światowych wynalazków w obszarze elektromobilności.
Statystyki patentów wprawiają w osłupienie
W wyszukiwarce patentów Światowej Organizacji Własności Intelektualnej (WIPO) każdy może bezpłatnie wyszukać odpowiednie zgłoszenia i przyznane już patenty. Znów przy pomocy Chata GPT ułożyłem frazę odpowiednią dla patentów z obszaru elektromobilności (Fraza jaką wpisałem w wyszukiwarce WIPO to: (emobility OR „e-mobility” OR electromobility OR „electric vehicle” OR EV OR BEV OR „charging station” OR „battery management system” OR „EV infrastructure” OR „vehicle to grid” OR „smart charging” OR „EVSE” ) wybierając przy tym ustawienie “Any Field”, na stronie wyszukiwarki: https://patentscope.wipo.int/search/en/search.jsf; Ponieważ abstrakty patentów tłumaczy się na angielski, wyniki wyszukiwania po angielsku są zasadniczo wiarygodne, choć nie będą w 100% precyzyjne.) i odnalazłem blisko 785 tys. rezultatów. Prawie 85% z nich to zgłoszenia z czterech regionów: USA, Chin, UE (łącznie z Wlk. Brytanią) oraz zgłoszeń globalnych. Wyniki są dla mnie zdumiewające.
To wcale nie Chiny, a USA zdominowały elektromobilność w liczbie zgłoszonych patentów. Zgłoszeń przez amerykański urząd patentowy było więcej niż w pozostałych trzech regionach łącznie. W zasadzie co drugi patent dotyczący elektromobilności na świecie został zgłoszony w USA.
Raport Draghiego o konkurencyjności Unii Europejskiej zwraca uwagę na dokładnie te same kryteria: publikacje naukowe i liczbę zgłoszonych patentów. To zwyczajowa praktyka w ocenie innowacyjności gospodarek. Kiedy zestawi się udział wszystkich amerykańskich publikacji na świecie (13%) z udziałem publikacji w obszarze elektromobilności (8%), widać, że amerykanie publikują w tym temacie znacząco mniej. Z kolei, jeśli porównamy ogólny udział amerykańskich patentów (21%) z patentami w obszarze elektromobilności (48%) to widać, że amerykanie patentują znacząco więcej. Ta odwrotna proporcjonalność publikacji naukowych do liczby patentów może dowodzić tym większej determinacji amerykańskich wynalazców, żeby zdominować rosnącą branżę. Niestety takiej determinacji nie widać wśród Europejczyków, mimo że wiele sobie po elektromobilności obiecywaliśmy.
USA zgłosiła prawie połowę wszystkich patentów związanych z elektromobilnością na świecie.
To prawda, że wiele z amerykańskich zgłoszeń należy do firm z azjatyckim kapitałem, jak Hyundai, Kia, Toyota czy Samsung. To efekt globalizacji i atrakcyjnego dla wynalazców rynku w USA. Na szczycie listy firm z największą liczbą zgłoszeń są też takie, które bardziej znamy z branży technologii komunikacyjnych jak Apple, Intel czy Qualcomm. W top10 jest jeszcze Ford, i to jedyna marka samochodowa na szycie. To ostatnie było dla mnie równie zaskakujące co fakt, że amerykanie aż w takim stopniu zdominowali wynalazki w obszarze elektromobilności. Wyniki zmusiły mnie więc do nawet głębszych porównań.
Dokąd zmierza elektromobilność?
Wnioski patentowe składa się odpowiednio klasyfikując technologie, których dotyczą. Mogłem dzięki temu łatwiej porównać liczbę wniosków w podziale na kategorie. Kiedy zestawi się ze sobą technologie i kraje, rysują się pewne strategiczne kierunki i przebija się specyfika regionów.
W elektromobilności Amerykanie postawili na półprzewodniki, łączność i zarządzanie danymi.
Chiny stawiają na samochody. Ok. 35% wszystkich wniosków dotyczy pojazdów i napędów. Nominalnie takich patentów z Chin jest nawet o kilka tysięcy więcej niż wniosków zgłoszonych w USA w tej kategorii, czyli to tutaj Chińczycy koncentrują swoje wysiłki. Kolejne dwie kategorie to baterie i ogniwa paliwowe, oraz zarządzanie energią. Natomiast wbrew potocznemu myśleniu o bateriach z Chin, to jest jednak kategoria, w której więcej patentuje się w Europie, ale i tak dominują wynalazcy z USA. Baterie, tuż za półprzewodnikami i układami scalonymi to dwie absolutnie królewskie kategorie patentów złożonych w Ameryce. Nie mam wątpliwości, że elektromobilność dla amerykanów to przede wszystkim baterie i procesory, a napędy samochodowe są w tym zestawieniu drugorzędne.
To co dodatkowo wyróżnia amerykańskie wynalazki to olbrzymi udział wniosków związanych z łącznością sieci bezprzewodowych oraz transmisją i przetwarzaniem danych. Elektromobilność w USA rozwija się w bardzo bliskiej zależności od pojazdów autonomicznych.
Nieco zdumiewa, że w Ameryce zgłoszenia z obszaru elektromobilności bardzo często dotyczą kategorii pojazdów autonomicznych, a w Chinach nie ma ani jednego takiego łączonego zgłoszenia. To może wynikać z lokalnych przepisów. Nie w każdym kraju i nie wszystkie wynalazki podlegają ochronie patentowej. Nie dziwi mnie, że właśnie w Chinach zgłoszono sporo patentów w obszarze wyposażenia elektrycznych motocykli i rowerów, i innych pojazdów, ale fakt, że w Europie nie myślimy o akcesoriach do tych środków transportu może rozczarować miłośników jednośladów.
Amerykanie chcą stworzyć elektryczną kopię silników spalinowych: wydłużyć zasięgi i przyspieszyć ładowanie.
Dwie ciekawostki, które zwróciły jeszcze moją uwagę to fakt, że tylko w Chinach pojawiły się zgłoszenia w kategorii zarządzania i informatyki biznesowej, szczególnie mi bliskiej zawodowo, oraz że tylko w Europie pojawiły się zgłoszenia w kategorii nowych materiałów i nanoelektroniki.
Trzeba mieć na uwadze, że to porównanie jest wynikiem bardzo konkretnego zapytania w wyszukiwarce WIPO. Zgłoszenia, o których piszę mają w treści słowa lub skróty związane z elektromobilnością. Te puste kategorie, jeśli bez związku z elektromobilnością wciąż mogą pękać w szwach od zgłoszeń. Ja skupiłem się tylko na tym wąskim wątku.
Nie ma możliwości, żeby rozsądnie podsumować kilkaset tysięcy zgłoszeń patentowych w szczegółach, ale moim oczom rzuciło się kilka powtarzających się fraz jak “smart charging”, “wireless charging”, “EV communication controller”, “power management method”, “charging speed”, czy “range extending method”.
Pokuszę się o podsumowanie, że o ile Chińczycy zamierzają wciąż skupiać się na zaawansowanych pojazdach, co nie wróży dobrze europejskiej branży automotive, to Amerykanie „podkradli” nam fenomenalny kierunek, który mogliśmy rozwijać nawet bez dostępu do zasobów naturalnych. USA stawiają na wydłużenie zasięgów przez optymalizację zużycia energii i na szybkość ładowania. W skrócie, odnoszę wrażenie, że Amerykanie chcą z samochodów elektrycznych zrobić funkcjonalne kopie tych z napędem spalinowym: szybkie tankowanie i długie zasięgi. W rezultacie może się okazać, że nadjeżdżające elektryki będą potrzebować mniejszych baterii, więc będą i tańsze, i lżejsze.
A co z Europą?
W zestawieniu Europy z Chinami liczba wniosków jest porównywalna i kategorie zgłoszeń są rozłożone podobnie. To jednak znaczy, że nie powinniśmy liczyć na zatrzymanie chińskiej ekspansji, a co najwyżej jakieś okopanie się na pozycjach. Brakuje nam też wciąż przewagi konkurencyjnej. Tym razem to Ameryka daje nam przykład jak zwyciężać mamy. Jestem przekonany, że Amerykanie znaleźli już i podążają ścieżką, której tak bardzo potrzebowaliśmy w Europie. Możliwe, że tych dróg jest więcej i jeszcze swoją znajdziemy. Możliwe, że będzie nią masowy recykling baterii i zamknięcie obiegu pierwiastków, do których nie mamy dziś dostępu na równi z Chinami czy USA. Ale tego nie widać jeszcze tak wyraźnie w liczbach.
Pamiętajmy też, że same wnioski patentowe to jeszcze nie są produkty, a z wielu z tych wniosków nie tylko nie będzie patentów, ale też z wielu tych patentów nie będzie produktów. Kilkaset tysięcy wynalazków to kosmiczna liczba, ale tylko część z nich trafi do klientów. Natomiast ścieżka innowacji do salonów wiedzie przez urzędy patentowe. Jeśli jakiejś technologii nie ma już w zgłoszeniu, nie spodziewam się, że trafi do regularnej oferty przed 2030 rokiem.
Innowacyjne gospodarki oparte są o łańcuchy wartości: setki wynalazków składają się na pojedyncze produkty.
Zwyczajowo przywykliśmy widzieć urządzenia, pojazdy czy nawet aplikacje jako jednorodne rozwiązania. W praktyce, oferty, które wybieramy są zwieńczeniem skomplikowanych globalnych łańcuchów wartości. Wynalazcy prowadzą badania, ale ich komercjalizacją zajmują się marketerzy i sprzedawcy. Pojedynczy patent nie wywoła rewolucji, więc jeszcze nic straconego, jeśli chodzi o szanse Europejczyków. Wspomniane wcześniej Intel i Qualcomm to nie są przecież firmy, które kiedykolwiek staną się producentami samochodów lub ładowarek. “Intel Inside” to i tak dla wielu przedsiębiorców szczyt marzeń tego jak bardzo widoczna może być ich marka.
Z tysięcy technologii, które dziś dojrzewają, powstaną złożone łańcuchy wartości i to one, a nie pojedyncze wynalazki, będą ze sobą konkurować. Dlatego tak ważna jest ta statystyka oparta o duże liczby. W sumie, te liczne patenty staną się źródłem marży nieporównanie większej niż jakiekolwiek zyski z produkcji, montażu czy magazynowania. Europejscy producenci wciąż będą produkować i sprzedawać gotowe samochody, ale technologie do nich będą kupować już od amerykańskich gigantów. Szykuje się nam scenariusz, w którym, tak jak dziś Polska dla zachodnich marek, cała Europa stanie się jedynie montownią rozwiązań opracowanych za oceanem. To dlatego w raporcie Draghiego tak mocno akcentowana jest innowacyjność i zdolność do jej komercjalizacji. Póki co, obawiam się, że jako Europejczycy przegapiamy szansę, którą sami przed sobą stworzyliśmy.
Kuba Jedliński zajmuje się komercyjnym wdrażaniem innowacji i tą ścieżką trafił do branży elektromobilności. W przeszłości kierował m.in. operacjami w pełni elektrycznego carsharingu innogy go! i obszarem elektromobilności w korporacji energetycznej E.ON. Skończył studia Doctor of Business Administration w Instytucie Nauk Ekonomicznych PAN i pracę dyplomową pisze o kosztach biu
Szanowni Państwo,