L’innovation dans les technologies de l’énergie bas-carbone est entravée, d’une part, par les externalités sur l’environnement et, d’autre part, par les externalités de connaissance. Ces défaillances de marché nécessitent d’être corrigées par l’intervention des pouvoirs publics. L’objectif de cette thèse est d’établir les conditions d’un soutien efficace à l’innovation dans les technologies de l’énergie bas-carbone. Le travail de recherche mène des analyses théoriques sur le traitement de ces défaillances de marché en conjonction avec des évaluations empiriques des politiques de soutien à l’innovation dans ces technologies mises en place jusqu’à présent. Cette thèse se structure en cinq chapitres. Le Chapitre 1 interroge la nécessité de mettre en place des politiques spécifiquement dédiées à l’innovation dans les technologies de l’énergie bas-carbone, en opposition à un soutien à l’innovation de la part des pouvoirs publics ne discriminant pas ces technologies des autres. La revue des instruments économiques mis en place jusqu’à présent est ensuite proposée et indique la prédominance du soutien à l’innovation dans ces technologies par la demande, plutôt que par l’offre. Le Chapitre 2 resserre l’analyse sur les instruments de soutien par la demande. Un modèle micro-fondé de diffusion est utilisé en vue de mener une analyse contrefactuelle évaluant les effets de ces instruments sur la diffusion de la technologie éolienne dans six pays européens. Le Chapitre 3 développe une méthode économétrique de mesure de la connaissance produite dans les technologies de l’énergie bas-carbone. L’utilisation d’un modèle à facteur latent commun permet d’estimer un indice de qualité des inventions brevetées entre 1980 et 2010, dans quinze types de technologies et dans six pays innovateurs. Le Chapitre 4 revisite la question du design optimal du système de brevet quand il s’adresse à une invention de procédé dont la rémunération dépend des politiques de tarification des externalités sur l’environnement. Le Chapitre 5 résume nos résultats et en déduit les principaux messages. / Innovation in low-carbon energy technologies (LCETs) is impeded by externalities on the environment on the one hand, and on knowledge on the other hand. These market failures need to be addressed through public policies. The purpose of this thesis is to investigate the conditions for effectiveness of policies aiming at supporting innovation in LCETs. It does so by having recourse to theoretical analyses in conjunction with empirical assessments. The thesis is structured into five chapters. Chapter 1 questions the need to implement innovation policies specifically dedicated to LCETs — as opposed to neutral innovation policies that do not discriminate between these technologies and other technologies. A review of the economic instruments that have been implemented is proposed and indicates the predominance of a demand-pull approach — over a supply-push approach — to support innovation in LCETs. Chapter 2 evaluates the effects of demand-pull support instruments by conducting a counterfactual analysis to determine the extent to which the diffusion of wind power in six European countries is imputable to these instruments. Chapter 3 develops an econometrical method aiming at providing a robust measure of the produced knowledge that pertains to LCETs. A common latent factor model is used to estimate the quality of inventions that have been patented by six countries between 1980 and 2010 in fifteen low-carbon energy technologies. Chapter 4 revisits the question of the optimal design of a patent system when specifically dedicated to a process invention, whose reward depends on the pricing of environmental externalities. Chapter 5 summarizes our results and articulates key issues and messages.