Inte för första gången är de globala energimarknaderna i kaos. De internationellt handlade gaspriserna mer än fyrdubblades 2021. I deras spår har många energileverantörer gått i konkurs och hushållens räkningar över hela Europa kommer att skjuta i höjden. Energipriserna driver upp levnadskostnaderna och inflationen, men detta är också ett ögonblick för att inse det gamla talesättet:"slösa aldrig en bra kris."

Några av orsakerna till skyhöga energiräkningar är oundvikliga – det finns lite som de flesta regeringar kan göra åt själva grossistpriset på gasen. Fossila bränsleföretag gör enorma investeringar som tar år att mogna, häckningsperioder med måttliga priser följt av utbudspress när priserna stiger. Gaspriserna mjuknade under det föregående decenniet och pandemins ankomst 2020 dämpade efterfrågan.

Regioner utan inhemsk gastillförsel eller som har tömt merparten av sina gasreserver under de senaste decennierna får mycket av sin gas genom att importera den. Europeiska periferiländer, inklusive Storbritannien och många delar av Medelhavet, antog att de kunde förlita sig på globala leveranser av flytande naturgas. Men tankfartyg från de stora gasproducenterna som Qatar kan vända sig till Europa eller Asien beroende på vem som betalar det högsta priset. Nu är det tumult och den asiatiska efterfrågan dominerar.

Effekten på energiräkningen förstärks i Storbritannien och andra länder i Europa där elektriciteten organiseras genom grossistmarknader (där generatorer bjuder på att arbeta om priset är rätt) och där de flesta hem är beroende av gas för uppvärmning. Den genomsnittliga energiräkningen för hemmet i Storbritannien, som steg till över 1 200 pund (1 630 USD) 2021, förutspås öka med cirka 50 % 2022. Upp till hälften av ökningen kommer inte från gasen du förbränner, utan från gasens inverkan på elpriserna.

Så varför märks en gaspriskris lika starkt i elräkningarna? När allt kommer omkring genererar gas mindre än hälften av elen – under 40 % i Storbritannien och bara cirka 20 % i EU. Förnybar energi genererar över en fjärdedel av Storbritanniens energi, kärnkraft och import ytterligare en fjärdedel. Kostnaden för att generera energi från vind- och solenergi har sjunkit under det senaste decenniet globalt och sjunkit med över 40 % för landbaserad vindkraft och mycket mer för sol- och havsvind.

De senaste statliga kontrakten till fast pris som erbjöds för vindkraft till havs i Storbritannien – knappast den billigaste av förnybara energikällor – var under 5p per kilowattimme (kWh). Det är mindre än en fjärdedel av den typiska hushållstaxan (vad de flesta betalar för el hemma) som konsumenterna kommer att möta 2022. Hushållen betalar för sin el flera gånger vad det nu kostar att generera och överföra den från den renaste energin källor i stor skala.

Utformningen av elsystem har inte lyckats komma ikapp revolutionen inom förnybar energi. Konkurrenskraftiga elmarknader, etablerade i många länder för att försöka minimera kostnaderna, drabbas faktiskt av de största prisökningarna. Detta beror inte på att regeringar på andra håll använder skatter för att subventionera el (även om vissa gör det), utan för att på grossistmarknaderna för el är det den dyraste producenten som sätter priset.

Eftersom förnybar energi och kärnkraft alltid kommer att fungera när de kan, är det fossila bränslen – och för närvarande otvetydigt gas, plus kostnaden för skatter på CO₂-föroreningar – som sätter priset nästan hela tiden, eftersom vissa gasanläggningar behövs det mesta av tid, och de kommer inte att fungera om inte elpriset är tillräckligt högt för att täcka deras driftskostnader. Det är lite som att behöva betala högsäsongspriset för varje tågresa du tar.

Om förnybar energi nu är så mycket billigare, varför kan inte konsumenterna köpa el direkt från dem och slippa betala gas- och kolkostnaderna?

En ny guldålder

Energimarknader är inte utformade för att effektivt hantera källor som förnybar energi som kostar mycket att bygga men mycket mindre än fossila bränslen att driva. Regeringar erbjuder långtidskontrakt till fasta priser till producenter för deras produktion av förnybar energi. Detta har varit den största drivkraften för investeringar, medan konkurrenskraftiga auktioner av dessa kontrakt, till företag som är intresserade av att bygga förnybar energi, har sänkt byggkostnaderna mest.

Däremot kan hushåll och andra småkonsumenter sällan köpa avtal till fasta priser mer än ett eller två år framåt, med tanke på osäkerheten i grossistpriserna tillsammans med regeringar som uppmuntrar konkurrenskraftiga byten mellan leverantörer. Elen som genereras från avtal om förnybara energikällor matas in i resten av systemet, vilket balanserar den rörliga produktionen från förnybar energi genom att generera mer eller mindre från konventionella källor. Det lägger till cirka 1p per kWh till kostnaden för förnybar el i Storbritannien och Europa. Även med hänsyn till detta blir klyftan mellan billiga förnybara energikällor och dyr slutlig el omedveten.

För ett decennium sedan förutspådde många energiexperter en "gasens guldålder". Länder kommer sannolikt att fortsätta att bränna gas under några år. Men med strävan att minska utsläppen och tillkomsten av billiga förnybara energikällor kommer el sannolikt att dominera energisystemet i framtiden, driva värmepumpar, elfordon och mer. Denna elektricitets guldålder kan inte komma så länge elpriset bestäms av fossila bränslen och deras koldioxidkostnader.

Hur skulle elmarknader som är lämpliga för förnybar energi se ut? I forskning som jag ledde med kollegor om elpriser föreslog vi en pool för grön kraft som skulle samla långsiktiga kontrakt med förnybara energiproducenter och sälja kraften vidare till konsumenterna. Priset skulle huvudsakligen fastställas av de faktiska investeringskostnaderna för generatorer, snarare än gasdrivna grossistmarknader.

När det inte finns tillräckligt med förnybar energi som genereras eller lagras – som på kalla och lugna vinterdagar – skulle grönkraftspoolen köpa el från grossistmarknaden under begränsade perioder och kvantiteter. För att minimera dessa kostnader (och utsläpp) kan kontrakt ge rabatter till kunder som kan använda elektricitet utanför rusningstid, eller de med tvåvägsanslutningar till elfordon som kan sälja tillbaka ström till nätet.

Det kommer inte att hända över en natt. Det kommer inte att minska räkningarna i morgon. Men ny el behöver en ny marknad – en som sänker energikostnaderna samtidigt som energisystemet minskar koldioxidutsläppen.