Die meisten Patente auf Wasserstofftechnologien stammen aus der EU. Hoch ist die Dynamik im Bereich von Elektrolyse, Fahrzeugantrieben und Stahl – zu niedrig bislang allerdings bei Luftfahrt und Heizen.
Herausforderung mit hoher Dynamik an Patentanmeldungen: die Erzeugung von Wasserstoff mithilfe fluktuierender erneuerbarer Energien
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Bis zum Jahr 2045 sollen Wirtschaft und Gesellschaft ohne fossile Energieträger auskommen. Auf EU-Ebene soll dieses Ziel bis zum Jahr 2050 erreicht werden. Dass klimaneutral erzeugter Wasserstoff dabei eine tragende Säule sein wird, ist ausgemacht. Bis der Energieträger allerdings tatsächlich konkurrenzfähig ist, bleibt für Politik, Wissenschaft und Industrie noch ein weiter Weg zu gehen. "Es 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", schätzt etwa António Campinos, Präsident des Europäischen Patentamts (EPA), die Lage ein.
Entsprechend umfangreich fördert die Politik den Wandel. Allein in Deutschland bestehen neben der Deutschen Klimaschutz- und Wasserstoffstrategie entsprechende Roadmaps für Nordrhein-Westphalen und für Norddeutschland. Dazu kommen eine europäische Strategie sowie diverse internationale Wasserstoffabkommen, wie Marcel Linnemann und Julia Peltzer im Kapitel Wasserstoff und Energiewende des Buchs Wasserstoffwirtschaft kompakt ausführen. Die Programme fördern dabei unter anderem auch Forschung und Innovation in den folgenden Bereichen:
- Erzeugung von Wasserstoff mithilfe fluktuierender erneuerbarer Energiequellen
- Speicherung und Transport von Wasserstoff
- Effizienzsteigerung bei Wasserstofferzeugung im Elektrolyseur und bei der Umwandlung von Wasserstoff in andere chemische Energieträger
- Substitution teurer Rohstoffe.
Weitere Innovationsfelder sind beispielsweise auch Graphentanks, Brennstoffzellenmotoren für Flugzeuge oder die wasserstoffbasierte Reduktion von Eisenerz.
EU und Japan bauen Vorsprung aus
Dass die unterschiedliche Programme wirken, davon zeugt nun eine gemeinsame Studie des EPA und der Internationalen Energieagentur (IEA), wonach die meisten Patente auf Wasserstofftechnologien aus der Europäischen Union stammen. Für die Studie haben EPA und IEA die Anzahl der angemeldeten internationalen Patentfamilien (IPFs) in den Jahren 2011 und 2020 ausgewertet. IPFs entsprechen hochwertigen Erfindungen. Die Patentanmeldungen sollen sicherstellen, dass die hohen und risikobehafteten Investitionen für die zeitaufwendige Entwicklung nach dem Markteintritt wieder hereingewirtschaftet werden kann.
Laut der Studie entfielen 28 % der Patente im betrachteten Zeitraum auf die EU und 24 % auf Japan. Beide Regionen konnten demnach in den letzten Jahren ein erhebliches Wachstum erzielt, während die jährlichen Patentanmeldungen der USA (20 %) in den letzten Jahren rückläufig waren. Südkorea (7 %) und China (4 %) bewegen sich bei den Patentanmeldungen auf vergleichsweise niedrigem Niveau. Unter den EU-Staaten melden Erfinder aus Deutschland mit 11 % die meisten Wasserstoffpatente an, gefolgt von Frankreich (6 %) und den Niederlanden (3 %).
Immer mehr Patente auf Produktion grünen Stahls
"Europa leistet einen großen Beitrag zur Entstehung neuer Wasserstofftechnologien", fasst António Campinos die Ergebnisse zusammen. Als Standort für Investitionen in neue Produktionskapaziäten für Elektrolyseure gewinnt Europa damit an Vorsprung, wie eine Pressemitteilung zur Studie herausstellt. Fatih Birol, Exekutivdirektor der IEA, weist allerdings auch darauf hin, dass speziell bei den Endverbrauchern noch weitere Anstrengungen erforderlich sind.
Zwar sorgt die Automobilindustrie im Bereich der Endanwendungen seit Langem für Innovationen – allen voran getrieben durch die japanischen Unternehmen Toyota, Hyundai und Honda –, Bereiche wie der Fernverkehr, der Luftverkehr, die Stromerzeugung und das Heizen lassen hingegen eine vergleichbare Dynamik vermissen. Einziger Lichtblick ist laut der Studie die Dekarbonisierung der Stahlproduktion, auf die in jüngster Zeit eine wachsende Zahl an Patenten entfällt.
Chemieindustrie nutzt langjährige Erfahrung
Wichtige Patentanmelder stammen dabei auch aus der europäischen Chemieindustrie, wo Linde und BASF zu den Top-4-Anmeldern gehören. Die langjährige Erfahrung in den etablierten Wasserstofftechnologien verschafft den Unternehmen der Studie zufolge auch Vorteile bei klimarelevanten Technologien wie der Elektrolyse oder Brenstoffzellentechnik. Im Bereich der Patentanmeldungen aus Forschungseinrichtungen führen französische und südkoreanische Institute das Feld an.
Die meisten angemeldeten Patente beziehen sich auf Technologien zur Wasserstofferzeugung. Stark ist der Anstieg dabei im Bereich der Elektrolyse. Erfolgreich sind hier insbesondere auch Start-ups mit eigenen Patenten. Im Analysezeitraum haben sie mehr als die Hälfte der 10 Mrd. US-Dollar an Risikokapital in Wasserstoffunternehmen empfangen.