Zunehmend Wasserstoffpatente auf Umwelttechnologien – Europa und Japan an der Spitze

10. Januar 2023

Hydrogen patents for a clean energy future

Laut einer neuen gemeinsamen Studie des Europäischen Patentamts (EPA) und der Internationalen Energieagentur (IEA) über Patente auf Wasserstofftechnologien verlagern sich die Innovationen im Bereich Wasserstoff auf emissionsarme Lösungen, wobei die Europäische Union und Japan führend sind und die Vereinigten Staaten an Boden verlieren.

Der Bericht nutzt globale Patentdaten für eine umfassende, aktuelle Analyse der Innovationen im Bereich der Wasserstofftechnologien. Die erste Studie dieser Art deckt das gesamte Spektrum an Wasserstofftechnologien ab, von der Wasserstoffversorgung über die Speicherung, Verteilung und Umwandlung bis hin zu den Endanwendungen.

Das Potenzial von Wasserstoff zu nutzen, ist ein wesentlicher Bestandteil der europäischen Strategie zur Erreichung der Klimaneutralität bis 2050", sagte EPA-Präsident António Campinos. „Jedoch sind noch dringend Innovationen bei einer Vielzahl von Technologien erforderlich, wenn Wasserstoff eine wichtige Rolle bei der Verringerung der CO2-Emissionen und der Bewältigung des Klimawandels spielen soll. Der Bericht zeigt, dass es über Länder und Industriesektoren hinweg ermutigende Verhaltensmuster hin zu einer Transformation gibt und Europa einen großen Beitrag zur Entstehung neuer Wasserstofftechnologien leistet. Außerdem wird der Beitrag von Start-ups bei Wasserstoffinnovationen hervorgehoben, die auf Patente vertrauen, um ihre Erfindungen auf den Markt zu bringen."

Wasserstoff aus emissionsarmen Quellen kann eine wichtige Rolle beim Übergang zu sauberer Energie spielen und hat das Potenzial, fossile Brennstoffe in Branchen zu ersetzen, in denen es nur wenige saubere Alternativen gibt, wie z. B. im Fernverkehr und der Düngemittelproduktion ", sagte IEA-Exekutivdirektor Fatih Birol. „Diese Studie zeigt, dass die Innovatoren auf den Bedarf an wettbewerbsfähigen Wasserstoffversorgungsketten reagieren, aber sie zeigt auch Bereiche auf - insbesondere bei den Endverbrauchern -, in denen weitere Anstrengungen erforderlich sind. Wir werden weiterhin Regierungen dabei unterstützen, Innovationen für sichere, widerstandsfähige und nachhaltige saubere Energietechnologien voranzutreiben."

Abbildung 1

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Europa und Japan liegen vorn

Die Studie zeigt die wichtigsten Trends im Bereich der Wasserstofftechnologien von 2011 bis 2020, gemessen an den internationalen Patentfamilien (IPFs), von denen jede eine hochwertige Erfindung darstellt, für die Patentanmeldungen bei zwei oder mehr Patentämtern weltweit eingereicht wurden. Der Bericht macht deutlich, dass weltweit die EU-Staaten und Japan bei der Patentierung von Wasserstoff führend sind und 28 % bzw. 24 % aller in diesem Zeitraum eingereichten IPFs auf sich vereinen. Beide Regionen konnten in den letzten zehn Jahren ebenfalls ein erhebliches Wachstum vorweisen. Innerhalb der EU führen Deutschland (11 % der weltweiten IPFs), Frankreich (6 %) und die Niederlande (3 %). Dagegen verzeichnen die USA im selben Zeitraum mit 20 % aller wasserstoffbezogenen IPFs als einziger großer Spitzenanmelder einen Rückgang bei den internationalen Wasserstoffpatentanmeldungen. Die internationale Patentaktivität im Bereich der Wasserstofftechnologien aus Südkorea und China bleiben auf einem niedrigeren Niveau, zeigen aber einen aufsteigenden Trend. Neben diesen fünf führenden Innovationsregionen gibt es noch weitere Länder, in denen in erheblichem Umfang Wasserstoffpatente angemeldet werden, darunter das Vereinigte Königreich, die Schweiz und Kanada.

Abbildung 2

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Innovationen für den Kampf gegen den Klimawandel

Die meisten Wasserstoffpatente insgesamt entfielen im Zeitraum 2011-2020 auf Technologien zur Wasserstofferzeugung. Zudem stellt der Bericht fest, dass in allen Segmenten der Wasserstoff-Wertschöpfungskette emissionsarme Innovationen mehr als doppelt so viele internationale Patentfamilien generierten als etablierte Technologien. Während die Wasserstoffproduktion derzeit fast ausschließlich auf fossilen Rohstoffen basiert, zeigen die Patentdaten eine massive Verlagerung hin zu alternativen, emissionsarmen Methoden wie der Elektrolyse. Auf Technologien, die dem Klimaschutz dienen sollen, entfielen im Jahr 2020 fast 80 % aller auf Wasserstofferzeugung bezogener IPFs, wobei das Wachstum vor allem auf einen starken Innovationsanstieg im Bereich der Elektrolyse zurückzuführen ist. Die innovativsten Regionen konkurrieren nun darum, die erste Phase der industriellen Einführung bei sich durchzuführen, wobei die Daten darauf hindeuten, dass Europa als Standort für Investitionen in neue Produktionskapazitäten für Elektrolyseure an Vorsprung gewinnt.

Unter den vielen potenziellen Endanwendungen von Wasserstoff steht der Automobilsektor seit Langem im Mittelpunkt der Innovationstätigkeit. Patentanmeldungen nehmen in diesem Sektor weiter zu, vor allem von japanischen Firmen. Die gleiche Dynamik ist bei anderen Endanwendungen noch nicht zu erkennen, obwohl Politik und Medien in den letzten Jahren das Potenzial von Wasserstoff bei der Dekarbonisierung des Fernverkehrs, des Luftverkehrs, der Stromerzeugung und des Heizens hervorgehoben haben. Dies gibt Anlass zur Sorge über die Netto-Null-Emissionszusagen der Länder, die ohne den Einsatz fossiler Brennstoffe in diesen Sektoren zu reduzieren nicht erreicht werden können. Ein Lichtblick ist die Nutzung von Wasserstoff zur Dekarbonisierung der Stahlproduktion, für die in jüngster Zeit ein Anstieg der Patentanmeldungen zu beobachten ist - möglicherweise als Reaktion auf den Konsens nach dem Pariser Abkommen, dass der Sektor radikale Lösungen zur raschen Senkung der Emissionen benötigt, der sich hoffentlich in den kommenden Jahren fortsetzen wird.

Chemie- und Automobilunternehmen melden die meisten Wasserstoffpatente an

Auf der Rangliste der wichtigsten Patentanmelder steht die europäische Chemieindustrie bei Innovationen in den etablierten Wasserstofftechnologien ganz oben. Die langjährige Erfahrung in diesem Sektor hat ihnen auch einen Vorsprung bei klimarelevanten Technologien wie Elektrolyse und Brennstoffzellen verschafft. Automobilunternehmen sind ebenfalls aktiv - nicht nur in der Fahrzeugtechnik. Dahinter rangieren Universitäten und öffentliche Forschungsinstitute, die 13 % aller wasserstoffbezogenen internationalen Patente im Zeitraum 2011-2020 anmeldeten, wobei französische und koreanische Einrichtungen die Rangliste anführen und sich auf emissionsarme Wasserstofferzeugungsmethoden wie die Elektrolyse konzentrieren

Wasserstoff-Start-ups mit Patenten locken Finanzmittel an

Die Studie zeigt auch, dass mehr als die Hälfte der 10 Mrd. USD an Risikokapitalinvestitionen in Wasserstoffunternehmen im Zeitraum 2011-2020 an Start-ups mit Patenten ging, obwohl diese weniger als ein Drittel aller Start-ups im Datensatz ausmachen. Eine Patentanmeldung ist ein guter Indikator dafür, ob ein Start-up auch zukünftig Finanzmittel anzieht: Mehr als 80 % der Investitionen in der Endphase von Wasserstoff-Start-ups im Zeitraum 2011-2020 flossen an Unternehmen, die bereits ein Patent in Bereichen wie Elektrolyse, Brennstoffzellen oder emissionsarme Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff aus Gas angemeldet hatten. 

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