5 Dicembre 2021
Scienze e ricerca Società

Brevetti per tecnologie energetiche pulite: diminuiti nell’ultimo decennio

Lo Studio congiunto EPO-IEA sui dati dei brevetti globali indica che il tasso di crescita medio annuo delle invenzioni di energia pulita nell’ultimo decennio diminuito rispetto ai livelli 2000-2013 e che l’innovazione si sta spostando dalle fonti rinnovabili alle tecnologie di approvvigionamento per usi finali e a quelle trasversali, quali batterie, idrogeno, reti intelligenti e cattura del carbonio.

Il numero di brevetti per invenzioni relative a tecnologie energetiche a basse emissioni di carbonio in tutto il mondo è cresciuto di un tasso medio del 3,3% all’anno nel periodo 2017-19, tuttavia il tasso medio annuo di crescita negli ultimi anni è solo un quarto di quello che era un decennio fa (+ 12,5% per il 2000-2013).

È quanto emerge dal nuovo Rapporto Patents and the energy transition: global trends in clean energy technology innoation” (Brevetti e transizione energetica: tendenze globali nell’innovazione tecnologica per l’energia pulita), presentato il 27 aprile 2021 congiuntamente dall’Ufficio Europeo Brevetti (EPO) e dall’Agenzia Internazionale dell’Energia (IEA).

La transizione energetica necessaria per mitigare i cambiamenti climatici rappresenta una sfida di enorme portata e complessità – ha affermato il Presidente dell’EPO, António Campinos Questo rapporto è un chiaro invito all’azione per intensificare la ricerca e l’innovazione in nuove tecnologie energetiche a basse emissioni di carbonio e migliorare quelle esistenti. Pur rivelando alcune tendenze incoraggianti nei Paesi e nei settori industriali, comprese le principali tecnologie trasversali, sottolinea la necessità di accelerare ulteriormente l’innovazione nelle tecnologie energetiche pulite, alcune delle quali sono ancora solo emergenti“.

Nel Rapporto si sottolinea la necessità di un’ulteriore innovazione, accompagnata da un’azione politica concertata, in un’ampia gamma di tecnologie energetiche a basse emissioni di carbonio – dalla produzione di energia alle applicazioni di trasmissione, stoccaggio e uso finale – per accelerare la disponibilità e la diversità delle tecnologie e per determinare una riduzione dei costi.

Alcune di queste tecnologie sono già in uso su scala industriale, mentre altre sono ancora in una fase iniziale di sviluppo o distribuzione. Secondo l’IEA, che la scorsa settimana ha presentato il “Global Energy Review” da cui emerge che le emissioni globali di CO2 legate all’energia sono destinate ad aumentare di 1,5 miliardi di tonnellate nel 2021, il secondo più grande aumento della storia, dopo la ripresa ad alta intensità di carbonio del 2010 che è seguita alla crisi finanziaria globale del 2008-2009, gli attuali obiettivi climatici possono essere raggiunti solo con una forte accelerazione dell’innovazione nell’energia pulita, poiché molte delle tecnologie necessarie nei prossimi decenni per ridurre le emissioni di CO2 sono oggi solo nella fase di prototipo e dimostrazione.

Circa la metà delle riduzioni delle emissioni per arrivare allo zero netto entro il 2050 potrebbe dover provenire da tecnologie che non sono ancora sul mercato – ha dichiarato a sua volta il Direttore esecutivo dell’IEA, Fatih BirolQuesto presuppone enormi passi avanti nell’innovazione, ma fino ad ora le informazioni sui progressi compiuti sono state limitate. Combinando i punti di forza complementari dell’Agenzia Internazionale dell’Energia e dell’Ufficio Europeo Brevetti, questo rapporto ci fornisce una base più solida per identificare e monitorare i punti di forza e di debolezza dei brevetti sull’energia a basse emissioni di carbonio, fornendo un quadro molto migliore sullo stato della transizione energetica“.

Il mutevole panorama dell’innovazione energetica
Il Rapporto presenta le principali tendenze nell’innovazione energetica a basse emissioni di carbonio tra il 2000 e il 2019 misurate in termini di famiglie di brevetti internazionali (IPF), ciascuna delle quali rappresenta un’invenzione di alto valore per la quale sono state depositate domande di brevetto presso due o più uffici brevetti nel mondo. Poiché le domande di brevetto vengono depositate molti mesi, o addirittura anni, prima che i prodotti appaiano sul mercato, sono spesso visti come un indicatore precoce delle future tendenze tecnologiche.

Dal 2000, le aziende di tutto il mondo hanno depositato più di 420.000 IPF nel settore dell’energia a basse emissioni di carbonio. Queste includono invenzioni in tre categorie:
tecnologie di fornitura di energia a basse emissioni di carbonio (comprese le energie rinnovabili come solare, eolica, geotermica o idroelettrica);
tecnologie che facilitano un uso più efficiente dell’energia o il cambio di combustibile (ad es. elettricità a basse emissioni di carbonio) in applicazioni di uso finale come i trasporti, gli edifici o la produzione industriale; 
tecnologie “abilitanti” che attraversano l’offerta e l’uso finale o migliorano le infrastrutture per accogliere livelli più elevati di energia pulita (comprese le batterie, l’idrogeno, le reti intelligenti, nonché la cattura, l’utilizzo e lo stoccaggio del carbonio).

Lo Studio rileva che i brevetti relativi alle tecnologie di approvvigionamento energetico , comprese le energie rinnovabili, sono in calo dal 2012, riflettendo la recente maturità del mercato di una coorte di queste tecnologie – compreso il solare fotovoltaico – che non è stata ancora seguita da una nuova ondata di miglioramenti di altre fonti rinnovabili, come i biocarburanti o l’energia oceanica. Nel 2019, le tecnologie di approvvigionamento energetico hanno rappresentato solo il 17% di tutte le invenzioni a basse emissioni di carbonio a livello globale.

Le tecnologie relative ai settori di utilizzo finale, peraltro, sono rimaste relativamente stabili negli ultimi anni e hanno rappresentato la maggior parte (60%) di tutte le invenzioni energetiche a basse emissioni di carbonio negli ultimi cinque anni, riflettendo la grande sfida di frenare domanda di energia in tutta l’economia. I principali settori di utilizzo finale per i brevetti globali di energia pulita nel 2000-19 sono stati i trasporti (totale di 116.000 IPF nel 2000-19), seguiti dalle tecnologie di efficienza energetica per la produzione industriale (86.000 IPF), in particolare per abbattere i consumi di alcuni settori come la metallurgia,che sono risultati particolarmente dinamici negli ultimi anni.

Il Rapporto rileva inoltre che le tecnologie abilitanti trasversali (batterie, idrogeno, reti intelligenti, cattura del carbonio) hanno registrato la crescita più forte dal 2017 in generale. La loro quota è passata dal 27% di tutte le IPF energetiche a basse emissioni di carbonio nel 2000 al 34% nel 2019. Queste tecnologie trasversali stanno giocando un ruolo sempre più importante nelle transizioni energetiche collegando diverse soluzioni di energia pulita e rendendo il settore energetico più flessibile.

L’ascesa dei veicoli elettrici stimola l’innovazione
Un fattore chiave dell’innovazione nell’ultimo decennio è stato l’impennata delle tecnologie relative ai veicoli elettrici, stimolata in misura considerevole dai progressi nelle batterie agli ioni di litio ricaricabili, tendenza che si riflette anche nella classifica delle migliori aziende nelle tecnologie energetiche a basse emissioni di carbonio dal 2000, che comprende 6 aziende automobilistiche e 6 dei loro principali fornitori di batterie. Anche nelle tecnologie di uso finale, il numero di IPF nei veicoli elettrici ha superato le altre energie tecnologie pulite per i veicoli stradali a partire dal 2011 (comprese quelle finalizzate a motori a combustione più efficienti, nonché a una migliore aerodinamica, riduzione del peso o componenti e sottosistemi più efficienti dal punto di vista energetico).

Europa, Giappone e Stati Uniti sono i leader, ciascuno con specializzazioni diverse
Osservando le principali tendenze di innovazione regionali, lo Studio rileva che dal 2000 le aziende e gli istituti di ricerca europei hanno portato a brevettare invenzioni energetiche a basse emissioni di carbonio, con il 28% (12% per la sola Germania) di tutte le famiglie di brevetti internazionali in queste tecnologie nel nell’ultimo decennio (2010-19), seguito da candidati giapponesi (25%), statunitensi (20%), sudcoreani (10%) e cinesi (8%).

Mentre l’Europa è al primo posto nella maggior parte dei settori delle energie rinnovabili ed è particolarmente forte in alcuni settori di utilizzo finale come quello ferroviario e aereo, il Giappone è leader nella tecnologia dei veicoli elettrici, nelle batterie e nell’idrogeno, e gli Stati Uniti hanno un vantaggio tecnologico nell’aviazione, nei biocarburanti e nella cattura del carbonio. I principali punti di forza della Corea del Sud risiedono nelle batterie, nella tecnologia solare fotovoltaica e nell’efficienza energetica nella produzione industriale e nell’ICT, settore quest’ultimo in cui è specializzata anche la Cina.

Il Rapporto conferma inoltre che alcuni Paesi (in particolare gli Stati Uniti e i Paesi europei) stanno collaborando a livello transfrontaliero per sviluppare tecnologie a basse emissioni di carbonio, evidenziando il potenziale della cooperazione internazionale e della condivisione delle conoscenze per accelerare ulteriormente gli sforzi di ricerca e sviluppo.

Complessivamente la quota di IPF nelle tecnologie energetiche pulite generate dagli Istituti di ricerca (Università e Enti pubblici di ricerca) è aumentata (dal 6,6% tra il 2000 e il 2009 all’8,5% tra il 2010 e il 2019). Gli Istituti di ricerca sono particolarmente attivi nelle tecnologie di approvvigionamento energetico a basse emissioni di carbonio (combustibili alternativi, energia nucleare e alcune energie rinnovabili) e nelle tecnologie abilitanti emergenti come la cattura del carbonio e l’idrogeno.

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