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Innovative Stromerzeugung
Eine Untersuchung von erneuerbaren Technologien zur Stromerzeugung auf Basis von
Patentdaten
Impressum
Herausgeber:
Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) Meitnerstr. 170563 Stuttgart Tel: +49 (0) 711-7870-0Fax: +49 (0) 711-7870-100 E-Mail: [email protected]://www.zsw-bw.de/
Autoren:
Dr. Tobias Buchmann: [email protected]
Patrick Wolf: [email protected]
Bildnachweis:
Titelbild: FONA Photothek ErbseDesign
Weitere Bilder und Grafiken: ©ZSW
Stand: Mai 2018
Beitrag für das Kopernikus-Projekt Energiewende-Navigationssystem (ENavi)www.energiewende-navi.de
ENavi 2018 | 3
Inhalt
Abbildungen ............................................................................................................................................................................................5
Tabellen ...................................................................................................................................................................................................7
1 Einleitung ............................................................................................................................................................................... 8
1.1 Theoretische Hintergründe zur Patentanalyse ........................................................................................................................8
1.2 Identifikation und Interpretation der Daten ............................................................................................................................8
2 Übersicht über die behandelten Erzeugungstechnologien .................................................................................................... 10
2.1 Übersicht über die untersuchten Erzeugungstechnologien ...................................................................................................10
2.2 Vergleichende Analysen zu erneuerbaren Energien ..............................................................................................................11
2.3 Globale Patententwicklung im zeitlichen Verlauf ..................................................................................................................12
2.4 Länderspezifischer Entwicklungsfokus ..................................................................................................................................13
3 Photovoltaik ........................................................................................................................................................................ 15
3.1 Patententwicklung der Top 5 Länder im Bereich Photovoltaik ..............................................................................................15
3.2 Innovativste Unternehmen ....................................................................................................................................................16
3.3 Solartechnologieentwicklung (alle Länder) ............................................................................................................................17
3.4 Solartechnologieentwicklung (Deutschland) .........................................................................................................................18
3.5 Technologieentwicklung auf Zellebene (alle Länder) ............................................................................................................19
3.6 Technologieentwicklung auf Zellebene (Deutschland) ..........................................................................................................20
3.7 Internationale Kooperation ...................................................................................................................................................21
3.8 Innovationen auf Bundesebene .............................................................................................................................................22
3.9 Patententwicklung der Top 5 Bundesländer ..........................................................................................................................23
3.10 Kooperation auf Bundesebene ..............................................................................................................................................24
4 Windenergie ........................................................................................................................................................................ 25
4.1 Patententwicklung der Top 5 Länder im Bereich Windenergie .............................................................................................25
4.2 Innovativste Unternehmen ....................................................................................................................................................26
4.3 Windtechnologieentwicklung (alle Länder) ...........................................................................................................................27
4.4 Windtechnologieentwicklung (Deutschland) .........................................................................................................................28
4.5 Internationale Kooperation ...................................................................................................................................................29
4.6 Innovationen auf Bundesebene .............................................................................................................................................30
4.7 Patententwicklung der Top 5 Bundesländer .........................................................................................................................31
4.8 Kooperation auf Bundesebene ..............................................................................................................................................32
5 Bioenergie ............................................................................................................................................................................ 33
5.1 Patententwicklung der Top 5 Länder .....................................................................................................................................33
5.2 Innovativste Unternehmen ....................................................................................................................................................34
5.3 Bioenergieentwicklung (alle Länder) .....................................................................................................................................35
5.4 Bioenergieentwicklung (Deutschland) ...................................................................................................................................36
5.5 Internationale Kooperation ...................................................................................................................................................37
5.6 Innovationen auf Bundesebene .............................................................................................................................................38
5.7 Patententwicklung der Top 5 Bundesländer ..........................................................................................................................39
ENavi 2018 | 4
5.8 Kooperation auf Bundesebene ..............................................................................................................................................40
6 Wasserkraft ......................................................................................................................................................................... 41
6.1 Patententwicklung der Top 5 Länder .....................................................................................................................................41
6.2 Innovativste Unternehmen ....................................................................................................................................................42
6.3 Wasserkraftentwicklung (alle Länder) ...................................................................................................................................43
6.4 Wasserkraftentwicklung (Deutschland) .................................................................................................................................44
6.5 Internationale Kooperation ...................................................................................................................................................45
6.6 Innovationen auf Bundesebene .............................................................................................................................................46
6.7 Patententwicklung der Top 5 Bundesländer ..........................................................................................................................47
6.8 Kooperation auf Bundesebene ..............................................................................................................................................48
7 Solarthermie ........................................................................................................................................................................ 49
7.1 Patententwicklung der Top 5 Länder .....................................................................................................................................49
7.2 Innovativste Unternehmen ....................................................................................................................................................50
7.3 Solarthermieentwicklung (alle Länder) ..................................................................................................................................51
7.4 Solarthermieentwicklung (Deutschland) ...............................................................................................................................52
7.5 Internationale Kooperation ...................................................................................................................................................53
7.6 Innovationen auf Bundesebene .............................................................................................................................................54
7.7 Patententwicklung der Top 5 Bundesländer ..........................................................................................................................55
7.8 Kooperation auf Bundesebene ..............................................................................................................................................56
8 Geothermie .......................................................................................................................................................................... 57
8.1 Patententwicklung der Top 5 Länder .....................................................................................................................................57
8.2 Innovativste Unternehmen ....................................................................................................................................................58
8.3 Geothermieentwicklung (alle Länder) ...................................................................................................................................59
8.4 Geothermieentwicklung (Deutschland) .................................................................................................................................60
8.5 Internationale Kooperation ..................................................................................................................................................61
8.6 Innovationen auf Bundesebene .............................................................................................................................................62
8.7 Patententwicklung der Top 5 Bundesländer ..........................................................................................................................63
8.8 Kooperation auf Bundesebene ..............................................................................................................................................64
9 Implikationen ....................................................................................................................................................................... 65
9.1 Implikationen im Bereich Photovoltaik ..................................................................................................................................65
9.2 Implikationen im Bereich Windenergie ................................................................................................................................65
9.3 Implikationen im Bereich Bioenergie ....................................................................................................................................66
9.4 Implikationen im Bereich Wasserkraft ..................................................................................................................................66
9.5 Implikationen im Bereich Solarthermie ................................................................................................................................67
9.6 Implikationen im Bereich Geothermie ..................................................................................................................................67
Anhang ........................................................................................................................................................................................ 68
A1 Übersicht über verwendete CPC-Klassen .....................................................................................................................................69
A2 Patentdaten nach Erzeugungstechnologie ..................................................................................................................................70
Literatur ...................................................................................................................................................................................... 81
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Abbildungen
Abbildung 1: Innovative Länder nach Erzeugungstechnologie ..............................................................................................................11
Abbildung 2: Globale Patententwicklung im Bereich der Energieerzeugungstechnologien .................................................................12
Abbildung 3: Länderspezifischer Entwicklungsfokus - Energieerzeugungstechnologien .......................................................................14
Abbildung 4: Entwicklung der Patentzahl im Bereich Photovoltaik .......................................................................................................15
Abbildung 5: Photovoltaikentwicklung (alle Länder) .............................................................................................................................17
Abbildung 6: Photovoltaikentwicklung in Deutschland .........................................................................................................................18
Abbildung 7: Photovoltaikentwicklung auf Zellebene – alle Länder .....................................................................................................19
Abbildung 8: Photovoltaikentwicklung auf Zellebene - Deutschland ....................................................................................................20
Abbildung 9: Internationale Kooperation im Bereich Photovoltaik .......................................................................................................21
Abbildung 10: Photovoltaikinnovationen auf Bundesebene .................................................................................................................22
Abbildung 11: Patententwicklung der Top 5 Bundesländer im Photovoltaikbereich ............................................................................23
Abbildung 12: Kooperation auf Bundesebene im Bereich Photovoltaik ................................................................................................24
Abbildung 13: Patententwicklung der Top 5 Länder im Bereich Windenergie ......................................................................................25
Abbildung 14: Windtechnologieentwicklung – alle Länder ...................................................................................................................27
Abbildung 15: Windtechnologieentwicklung in Deutschland ................................................................................................................28
Abbildung 16: Internationale Kooperation im Bereich Windenergie ....................................................................................................29
Abbildung 17: Windenergieinnovationen auf Bundesebene .................................................................................................................30
Abbildung 18: Patententwicklung der Top 5 Bundesländer ..................................................................................................................31
Abbildung 19: Kooperation auf Bundesebene im Bereich Windenergie ...............................................................................................32
Abbildung 20: Patententwicklung der Top 5 Länder im Bereich Bioenergie .........................................................................................33
Abbildung 21: Bioenergieentwicklung – alle Länder .............................................................................................................................35
Abbildung 22: Bioenergieentwicklung in Deutschland ..........................................................................................................................36
Abbildung 23: Internationale Kooperation im Bereich Bioenergie ........................................................................................................37
Abbildung 24: Bioenergieinnovationen auf Bundesebene ....................................................................................................................38
Abbildung 25: Patententwicklung der Top 5 Bundesländer im Bereich Bioenergie ..............................................................................39
Abbildung 26: Kooperation auf Bundesebene im Bereich Bioenergie ...................................................................................................40
Abbildung 27: Patententwicklung der Top 5 Länder im Bereich Wasserkraft .......................................................................................41
Abbildung 28: Wasserkrafttechnologieentwicklung – alle Länder ........................................................................................................43
Abbildung 29: Wasserkrafttechnologieentwicklung in Deutschlandglobal ..........................................................................................44
Abbildung 30: Internationale Kooperation im Bereich Wasserkraft ......................................................................................................45
Abbildung 31: Wasserkraftinnovationen auf Bundesebene ..................................................................................................................46
Abbildung 32: Patententwicklung der Top 5 Bundesländer im Bereich Wasserkraft ............................................................................47
Abbildung 33: Kooperation auf Bundesebene im Bereich Wasserkraft ................................................................................................48
Abbildung 34: Patententwicklung der Top 5 Länder im Bereich Solarthermie ......................................................................................49
Abbildung 35: Solarthermieentwicklung – alle Länder ..........................................................................................................................51
Abbildung 36: Solarthermieentwicklung Deutschland ..........................................................................................................................52
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Abbildung 37: Internationale Kooperation im Bereich Solarthermie ....................................................................................................53
Abbildung 38: Innovationen auf Bundesebene im Bereich Solarthermie ..............................................................................................54
Abbildung 40: Patententwicklung der Top 5 Bundesländer im Bereich Solarthermie...........................................................................55
Abbildung 41: Kooperation auf Bundesebene im Bereich Solarthermie ...............................................................................................56
Abbildung 42: Patententwicklung der Top 5 Länder im Bereich Geothermie .......................................................................................57
Abbildung 43: Geothermieentwicklung – alle Länder ...........................................................................................................................59
Abbildung 44: Geothermieentwicklung in Deutschland ........................................................................................................................60
Abbildung 45: Internationale Kooperation im Bereich Geothermie ......................................................................................................61
Abbildung 46: Geothermieinnovationen auf Bundesebene ..................................................................................................................62
Abbildung 47: Patententwicklung der Top 5 Bundesländer im Bereich Geothermie ............................................................................63
Abbildung 48: Kooperation auf Bundesebene im Bereich Geothermie .................................................................................................64
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Tabellen
Tabelle 1: Innovativste Unternehmen im Bereich Photovoltaik ............................................................................................................16
Tabelle 2: Innovativste Unternehmen im Bereich Windkraft ................................................................................................................26
Tabelle 3: Innovativste Unternehmen im Bereich Bioenergie ...............................................................................................................34
Tabelle 4: Innovativste Unternehmen im Bereich Wasserkraft .............................................................................................................42
Tabelle 5: Innovativste Unternehmen im Bereich Solarthermie ...........................................................................................................50
Tabelle 6: Innovativste Unternehmen im Bereich Geothermie .............................................................................................................58
Tabelle A 1: Übersicht Daten Photovoltaik ............................................................................................................................................70
Tabelle A 2: Übersicht Daten Windkraft ................................................................................................................................................72
Tabelle A 3: Übersicht Daten Bioenergie ...............................................................................................................................................74
Tabelle A 4: Übersicht Daten Wasserkraft .............................................................................................................................................76
Tabelle A 5: Übersicht Daten Solarthermie ...........................................................................................................................................78
Tabelle A 6: Übersicht Daten Geothermie .............................................................................................................................................80
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1 Einleitung
1.1 Theoretische Hintergründe zur Patentanalyse
Patente können als valider Indikator für die aus Forschungs-
und Entwicklungsprojekten entstehenden Ergebnisse
betrachtet werden. Sie bilden darüber hinaus das Ergebnis
einer erfinderischen Tätigkeit ab, welches extern im Rahmen
des Antragsprozesses in einem Patentamt validiert wird. Da ein
solcher Prozess Zeit und Geld kostet, kann davon ausgegangen
werden, dass Unternehmen in vielen Fällen Patentierungs-
prozesse für solche Inventionen in Gang bringen, die von
ökonomischer oder strategischer Bedeutung sind. In vielen
Studien werden Patente zudem nicht nur als Indikator für
Inventionen, sondern auch für Innovationen verwendet. Eine
Metanalyse von Hagedoorn und Cloodt (2003, S. 1368) ergab
diesbezüglich, dass Patente innerhalb der wirtschafts-
wissenschaftlichen Literatur als einer der geeignetsten
Indikatoren zum Vergleich der Leistungsfähigkeit hinsichtlich
neuer Technologien, Prozesse sowie Produkte angesehen
werden können, gleich ob es sich um eine Invention oder
Innovation handelt. Patentdaten liefern hierbei unter anderem
Informationen über den Anmelder wie auch über den Erfinder
sowie das betreffende Technologiefeld. Damit lassen sich
Patentaktivitäten auch geographisch verorten und in
Technologiefelder einsortieren. Darüber hinaus finden
erfinderische Tätigkeiten heute aufgrund der großen
technologischen Komplexität häufig in kooperativen Teams
statt. Auch diese Information lässt sich über die aufgeführten
Erfinder aus einem Patentdokument entnehmen. Daneben
lassen sich volkswirtschaftliche Effekte auf Basis von
Patentdaten analysieren. De Rassenfosse und Van
Pottelsberghe de la Potterie (2009) stellen beispielsweise eine
starke Korrelation zwischen den Patentzahlen und der FuE-
Leistungsfähigkeit auf der Ebene von Nationalstaaten fest.
“In large parts of the economics literature, raw patent counts are
generally accepted as one of the most appropriate indicators that
enable researchers to compare the inventive or innovative
performance of companies in terms of new technologies, new
processes and new products.”
Hagedoorn & Cloodt
Auch wenn nicht alle kommerziell nutzbaren oder genutzten
Neuheiten als Patente angemeldet und auch nicht alle
angemeldeten Patente wirklich auf dem Markt genutzt
werden, so stellen diese doch den besten uns zur Verfügung
stehenden Indikator für die Untersuchung von
Innovationsfähigkeit dar (vgl. Niosi, 2005, S. 22).
Dementsprechend sollten die aus ihnen gewonnenen
Informationen zwar stets kritisch hinterfragt, hinsichtlich ihrer
Aussagekraft über vorhandene Forschungsleistung allerdings
auch nicht unterschätzt werden.
1.2 Identifikation und Interpretation der Daten
Der Fokus der vorliegenden Studie liegt in der Untersuchung
des Patentierverhaltens in Europa und bezieht sich hierbei auf
die Anmeldungen am Europäischen Patentamt. Die für die
Analysen herangezogenen Daten entstammen der PATSTAT-
Datenbank des Europäischen Patentamts (EPA), welche
bibliografische Daten zu Patenten aus den weltweit führenden
Industrie- und Entwicklungsländern enthält. Zur Identifikation
der relevanten Technologiefelder wurde die CPC-Klassifikation
(Cooperative Patent Classification) herangezogen, welche vom
EPA in Zusammenarbeit mit dem Patent- und Markenamt der
Vereinigten Staaten verwaltet wird. Die hier untersuchten
erneuerbaren Energietechnologien finden sich hierbei in der Y-
Sektion zur Kennzeichnung neu entstehender und
sektionsübergreifender Technologien wieder. Eine genaue
Auflistung der für die Analysen herangezogenen CPC-Klassen
erfolgt im Anhang.
Für eine bessere Interpretierbarkeit basieren die hier
aufgezeigten Darstellungen auf anteilig erfassten Patenten
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hinsichtlich aller verzeichneten Erfinder. Dies ist auch aus dem
Grund notwendig, da ansonsten durch Kooperation
verschiedener Länder eine doppelte Erfassung der Patente
erfolgen und kumulierte Patentzahlen somit nicht die reale
Anzahl widerspiegeln würden. Eine beispielhafte Zuweisung
wäre:
Ein Patent wird in Kooperation von drei Erfindern aus Land X sowie
einem Erfinder aus Land Y erstellt. Entsprechend dieser Konstellation
werden Land X 0,75 Patente und Land Y 0,25 Patente zugerechnet.
Eine genaue Auflistung der anteiligen sowie auch absoluten
Patentzahlen für alle Länder und Erzeugungstechnologien
findet sich im Anhang.
Ebenso wie die Patentzurechnung erfolgt auch die geografische
Zurechnung basierend auf den Erfindern und nicht dem Sitz der
Unternehmen. Hierdurch wird die Problematik umgangen, dass
Patente von Tochterunternehmen mitunter dem Mutter-
konzern zugerechnet werden und es so zu einer Verfälschung
der tatsächlichen Urheberschaft kommt. Bei Betrachtung der
innovativsten Unternehmen wurde für die Nutzung
harmonisierter Namen auf die OECD HAN-Database
(Harmonized Applicant Names) zurückgegriffen.
Aufgrund eines erhöhten administrativen Aufwands bei der
Zusammentragung und Prüfung der einzelnen Patent-
informationen sind die Daten innerhalb der PATSTAT-
Datenbank in den jüngeren (i.d.R. drei) Jahren nicht immer
vollständig. Bei den in dieser Studie gezeigten Darstellungen ist
somit meist ab dem Jahr 2015 ein Abfall des Patentoutputs zu
erkennen, welcher jedoch nicht auf einen tatsächlichen
Rückgang der Forschungstätigkeiten hinweist, sondern
vielmehr daraus resultiert, dass noch nicht alle Patentdaten
aus den betreffenden Jahren in die Datenbank aufgenommen
wurden.
In den Legenden der nachfolgenden Abbildungen werden aus
Darstellungsgründen die offiziellen Abkürzungen der jeweiligen
Staaten genutzt. Im Falle von Interpretationsschwierigkeiten
findet sich eine Aufschlüsselung der Abkürzungen und
Klarnamen in den Datentabellen im Anhang.
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2 Übersicht über die behandelten Erzeugungstechnologien
2.1 Übersicht über die untersuchten Erzeugungstechnologien
Nachfolgend werden die in diesem Kapitel untersuchten
Erzeugungstechnologien genauer aufgeschlüsselt. Hierdurch
sollen Rückschlüsse über die in den Analysen betrachteten
Bereiche der jeweiligen Technologie ermöglicht werden. Eine
genaue Auflistung der betrachteten Patentklassen (CPC-
Klassen) findet sich im Anhang.
Photovoltaik
Der Bereich der Photovoltaik beschäftigt sich mit Technologien
zur Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie unter
Nutzung von Solarzellen. Dies beinhaltet Patente zur
Konstruktion von PV-Systemen im Allgemeinen sowie auch im
Speziellen die für die Herstellung spezifischer Zellen (bspw.
mono- und polykristalline) benötigte Materialtechnologie.
Weiterhin werden innerhalb dieser Kategorie auch elektrische
und elektronische Entwicklungen hinsichtlich der
Energiewandlung sowie des Energiemanagements
berücksichtigt. Eine Umwandlung von Sonnenenergie in
thermische Energie ist nicht Bestandteil dieses Bereichs,
sondern wird in Kapitel 7 separat behandelt.
Windkraft
Der Bereich Windkraft beschäftigt sich mit Technologien zur
Umwandlung von Windenergie in elektrische Energie. Dies
umfasst primär Patente bezüglich der Konstruktion und
Weiterentwicklung von Windkraftanlagen und beinhaltet somit
zum einen die Ausgestaltung verschiedener Komponenten, wie
bspw. Rotoren, Turbinenkontrolle, Generatoren sowie zum
anderen die Konstruktion von Onshore- und Offshoretürmen.
Ein weiterer Betrachtungspunkt sind elektrische sowie
elektronische Aspekte hinsichtlich der spezifischen
Energiewandlung.
Bioenergie
Der Bereich Bioenergie beschäftigt sich mit Verfahren und
Technologien zur Gewinnung von in Biomasse gebundener
Energie. Dies umfasst zum einen die Erzeugung verschiedener
Biokraftstoffe, wie bspw. Biodiesel und Bioethanol, sowie zum
anderen die Kraftstofferzeugung aus Abfall. Letzteres
beinhaltet hierbei die Erzeugung von Methan sowie die
Synthese von Alkohol oder Diesel aus Abfällen.
Wasserkraft
Im Bereich der Wasserkraft (nachfolgend auch als
Hydroenergie bezeichnet) werden Technologien zur
Nutzbarmachung kinetischer sowie potentieller Energie von
Wasser betrachtet. Betrachtete Aspekte sind dabei
konventionelle Erzeugungsmethoden, wie Dämme,
Wasserräder und Turbinen sowie deren technische
Komponenten, aber auch alternative Formen wie Wellen- und
Gezeitenkraftwerke. Weitere berücksichtigte Methoden,
umfassen die Gewinnung von Energie aus
Meerreswärme sowie Osmosekraftwerke, mittels welcher
Energie basierend auf dem unterschiedlichen Salzgehalt von
Süß- und Meerwasser gewonnen werden kann.
Solarthermie
Der Bereich Solarthermie umfasst Technologien zur
Umwandlung von Sonnenenergie in thermische Energie. Die
hierfür relevanten Aspekte sind äußerst vielfältig und umfassen
Patente bezüglich Konzentratoren, Kollektoren und Fresnel-
Linsen. Weitere Technologien beziehen sich auf Wärme-
tauschersysteme sowie die Wandlung von thermischer Energie
in mechanische Energie, wie beispielsweise durch
solarthermisch angetriebene Stirlingmotoren.
Geothermie
Im Abschnitt Geothermie werden Technologien betrachtet,
mittels welcher eine Energiegewinnung basierend auf in der
Erde gespeicherter Wärme erfolgen kann. Hierzu gehören
spezifische Wärmetauscher, Erdsonden sowie verschiedene
Methoden zur Einführung von Medien in den Erdboden.
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2.2 Vergleichende Analysen zu erneuerbaren Energien
Abbildung 1 zeigt den länderspezifischen Anteil an
Patentanmeldungen für einzelne erneuerbare Energieformen
von 1979 bis 2017 in einer kumulierten Darstellung. Aus dieser
geht hervor, dass die Photovoltaik mit insgesamt 13.647
Patenten die innovativste Technologiegruppe darstellt. Bei der
Patent-herkunft liegt Japan hier mit knapp einem Viertel aller
Patente an der Spitze, dicht gefolgt von den USA mit
annähernd demselben Anteil. Deutschland liegt mit 17% auf
dem dritten Rang. Die Photovoltaik ist zudem die einzige
betrachtete Erzeugungstechnologie, in welcher sich Südkorea
(KR) und China (CN) unter den Top 10 wiederfinden.
Mit Blick auf den Bereich Windenergie lässt sich Deutschland
als klar innovativstes Land identifizieren. Das Land mit den
zweitmeisten Patenten im Bereich Windenergie ist Dänemark,
welches ansonsten nur noch im Bereich der Bioenergie unter
den zehn innovativsten Ländern zu finden ist.
Die Bioenergie bildet den Bereich mit den drittmeisten
Patentveröffentlichungen unter den untersuchten
Technologiegruppen. Als klar innovativstes Land kann hier die
USA angesehen werden, welche sich für 33% aller Patente in
diesem Bereich verantwortlich zeigt. Auf dem zweiten Rang
findet sich mit 18,5% die Kategorie ‚Sonstige Länder‘ wieder,
was vor allem eine starke Diversität innovativer Länder auf
dem betrachteten Gebiet impliziert.
Die Solarthermie stellt mit insgesamt 5.150 Patenten die
Erzeugungstechnologie mit den viertmeisten Patenten dar.
Gemessen am Patentoutput ist Deutschland mit einem Anteil
von 27% an den Veröffentlichungen hierbei das innovativste
Land, gefolgt von der Kategorie “Sonstige Länder“ mit 18%.
Interessant ist hierbei vor allem, dass das hinsichtlich der
Photovoltaik erstplatzierte Japan sich lediglich auf dem fünften
Rang wiederfindet, was eine entsprechende Spezialisierung
dieses Landes im Bereich der Sonnenenergienutzung impliziert.
Abbildung 1: Innovative Länder nach Erzeugungstechnologie
GeothermieWasserkraft
BioenergieWindkraft
SolarthermiePhotovoltaik
13647Patente
5150Patente
8792Patente
6065Patente
2353Patente
297Patente
AT
CA
CH
CN
DE
DK
ES
FI
FR
GB
IE
IT
JP
KR
NL
NO
SE
US
Sonstige
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Bei der Wasserkraft stellt die Kategorie ‚sonstige Staaten‘ mit
knapp 20% aller Patente den größten Anteil dar und offenbart
ebenso wie bereits bei der Bioenergie das Vorhandensein einer
Vielzahl innovativer Länder. Den zweit- und drittgrößten Anteil
an Patenten haben die USA (15%) und Deutschland (13%).
Im Bereich der Geothermie liegt Deutschland mit einem Viertel
aller Patente auf dem ersten Platz, gefolgt von den USA mit
19% (75 Patente) auf dem zweiten Rang. Die Darstellungen
zeigen hierbei deutlich, dass die Bundesrepublik im Bereich der
thermischen Energie international einen Spitzenplatz
einnimmt.
2.3 Globale Patententwicklung im zeitlichen Verlauf
Abbildung 2 veranschaulicht die Entwicklung der
Patentveröffentlichungen für die fünf betrachteten
Erzeugungsformen in anteiliger und absoluter Form. Die
absolute Darstellungsweise zeigt bei allen sechs Energieformen
einen stetig zunehmenden Anstieg der Forschungs- und
Publikationstätigkeiten ab ca. 2005 mit einem bisherigen Peak
in den Jahren 2012 und 2013. Als patentstärkster
Technologiebereich kann innerhalb der Darstellung klar die
Photovoltaik identifiziert werden, welche über den gesamten
Betrachtungszeitraum den größten Anteil der erneuerbaren
Energien einnimmt. Auffällig ist dabei vor allem, dass dieser
Anteil bis Anfang der 2000er Jahre noch zumeist bei knapp 50%
lag, sich diese allerdings aufgrund eines Erstarkens anderer
erneuerbarer Technologien auf seitdem stabile 40% reduziert
hat. Die Ergebnisse zeigen hier vor allem ein verstärktes
Aufkommen der Windkraftforschung, welche ihren Anteil am
Forschungsmix ab dieser Zeit, mit Ausnahme eines ersten
Peaks in den frühen 80er Jahren, nahezu verdoppelt hat.
Der Bereich der Wasserkraft verzeichnet im direkten Vergleich
mit den vorher genannten Technologien einen deutlich
geringeren Anstieg unter Berücksichtigung der letzten Dekade,
was letztlich auch mit einem erkennbaren relativen Rückgang
verknüpft ist.
Abbildung 2: Globale Patententwicklung im Bereich
der Energieerzeugungstechnologien
0% 20% 40% 60% 80% 100%
1979
1980
1981
1982
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1989
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2009
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2012
2013
2014
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20170 400 800 1200 1600 2000
1990
1991
1992
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1994
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2006
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2017
0400800120016002000
1979
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2017
Patente im Bereich Photovoltaik (anteilig/absolut)
Patente im Bereich Windkraft (anteilig/absolut)
Patente im Bereich Bioenergie (anteilig/absolut)
Patente im Bereich Hydroenergie (anteilig/absolut)
Patente im Bereich Geothermie (anteilig/absolut)
Patente im Bereich Solarthermie (anteilig/absolut)
0 400 800 1200 1600 2000
1979
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2017
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Die Entwicklungen bezüglich der Geothermie haben, wie
bereits aus den Gesamtpatentzahlen in Abbildung 1 gefolgert
werden kann, einen nur sehr geringen Anteil an der
technischen Entwicklung erneuerbarer Energien. Dennoch wird
auch hier ein zumindest leichter Anstieg der Patentzahlen
ersichtlich, welcher sich zeitlich mit denen der anderen
erneuerbaren Energien überschneidet.
Die Bioenergie zeigt ebenso wie die Solar- und Windkraft eine
Zunahme an Patentveröffentlichungen seit dem Jahr 2007. Die
knapp 15% Anteil an den Gesamtpatenten blieben im
Zeitverlauf vergleichsweise stabil und überschritten lediglich
Anfang der 80er Jahre aufgrund eines temporären Rückgangs
im Solarbereich die 20%.
Unter Betrachtung der Ergebnisse im Bereich Solarthermie fällt
auf, dass diese speziell zu Beginn des Betrachtungszeitraumes
einen hohen Anteil an den Erzeugungstechnologiepatenten
aufwies, allerdings bis Mitte der 80er Jahre von den anderen
Technologien, hierbei insbesondere der Bioenergie, eingeholt
wurde. Dennoch nimmt sie über den gesamten
Betrachtungszeitraum einen durchaus relevanten Anteil von
meist knapp 10 - 15% ein.
2.4 Länderspezifischer Entwicklungsfokus
Abbildung 3 gibt einen weltweiten Überblick über die
Patentanmeldungen am Europäischen Patentamt im Bereich
der erneuerbaren Energien und hebt die zehn innovativsten
Länder sowie deren Anteile an den sechs betrachteten
Energieerzeugungsformen hervor.
1 26720
Patente im Bereich Photovoltaik
Patente im Bereich Windkraft
Patente im Bereich Bioenergie
Patente im Bereich Hydroenergie
Patente im Bereich Geothermie
Patente im Bereich Solarthermie
10986
17671
61624
51908
ENavi 2018 | 14
Mit insgesamt 7.671 Patenten liegen die Vereinigten Staaten
an der Spitze, wobei sich von diesen nahezu die Hälfte aus
Forschung im Solarbereich ergibt. Den zweitgrößten
Technologiebereich bildet die Bioenergie, in welcher die USA
eine Führungsposition einnehmen.
Mit 4.632 Patenten liegt Japan auf dem dritten Rang. Genauso
wie in Südkorea (Platz 7) gibt es hier eine starke
Entwicklungsfokussierung auf Solartechnologien, welche über
75% bzw. 85% des Patentoutputs einnehmen.
Einen ähnlich starken Fokus, allerdings in Bezug auf
Windenergie, zeigen hierbei das viertplatzierte Dänemark
sowie Spanien (Platz 10), bei welchen sich auch aufgrund ihrer
geografischen Lage die Nutzung von Windenergie als
vorteilhaft erweist.
Die übrigen Länder unter den Top 10 liegen mit
Großbritannien, Frankreich, den Niederlanden und Italien alle
auf dem europäischen Kontinent. Interessant ist außerdem,
dass China, welches vor allem in der Produktion im Bereich
Photovoltaik weltweit führend ist, hinsichtlich seiner Forschung
nicht zu den zehn innovativsten Ländern gehört.
1 26720
27408
34874
41921
71221
81107
91023
Abbildung 3: Länderspezifischer Entwicklungsfokus - Energieerzeugungstechnologien
ENavi 2018 | 15
3 Photovoltaik
3.1 Patententwicklung der Top 5 Länder im Bereich Photovoltaik
In der in Abbildung 4 dargestellten Patententwicklung zeigt
sich, dass in den frühen 80er Jahren die Photovoltaik-
entwicklung primär von den USA sowie Deutschland ausging.
Erstere können speziell im Zeitraum 1985 bis 1987 einen
erhöhten Output aufweisen. Ab Anfang der 90er Jahre begann
Japan sich verstärkt im Photovoltaikbereich zu etablieren und
konnte seine Spitzenposition fast 20 Jahre lang beibehalten.
Ein deutlicher Anstieg der Forschungsaktivität zeigte sich
hierbei speziell ab dem Jahr 1997 und resultierte in einen
ersten japanischen Peak im Jahr 2000 mit über 100 Patenten.
Die hinsichtlich des Gesamtoutputs zweit- und drittplatzierten
Länder USA und Deutschland konnten zu diesem Zeitpunkt
jeweils lediglich ein Drittel dieses Outputs generieren, wiesen
aber bereits ab Mitte der 2010er Jahre eine deutlich erhöhte
Forschungsleistung auf. Speziell die Vereinigten Staaten
setzten sich ab dem Jahr 2007 als neuer Spitzenreiter durch
und erreichten 2011 mit 437 Patenten ihren bisherigen
Höchstwert. Einen höheren Wert erreichte bisher lediglich
Japan im darauffolgenden Jahr mit 458 Veröffentlichungen.
Trotz eines ebenfalls deutlichen Anstiegs blieben die
Patentzahlen der Bundesrepublik deutlich hinter denen der
beiden vor ihm platzierten Länder zurück, erreichten in ihrem
bisherigen Maximum allerdings immerhin 280 eingereichte
Patente.
Das hinsichtlich seines Gesamtoutputs viertplatzierte Südkorea
weist einen erst vergleichsweise späten Einstig in die
Photovoltaikforschung auf. Nach ersten Entwicklungen im Jahr
2005 kommt es ab 2009 zu einem Anstieg des Verlaufs,
welcher mitunter starke Antiegsraten aufweist. Dennoch bleibt
die Anzahl an veröffentlichten Patenten über den gesamten
Zeitraum unter denen der Bundesrepublik. Das fünftplatzierte
Frankreich kann seine Forschungsaktivitäten zwar ab dem Jahr
2005 ebenso zunehmen erhöhen, überschreitet allerdings nie
die Anzahl an 100 Patenten pro Jahr und bleibt somit deutlich
hinter den Entwicklungen der anderen betrachteten Länder
zurück.
Abbildung 4: Entwicklung der Patentzahl im Bereich Photovoltaik
0
100
200
300
400
500
An
zah
l Pat
en
te
JP US DE KR FR
ENavi 2018 | 16
3.2 Innovativste Unternehmen
Von den in Tabelle 1 aufgezeigten forschenden Unternehmen
weist die deutsche Merck Patent GmbH, welche einen ihrer
Schwerpunkte auf Optoelektronik und Halbleiter legt, die
meisten Patenten im Solarbereich auf. Die folgenden Plätze
belegen mit Canon, Sharp und Sanyo drei japanische
Unternehmen, welche insgesamt bereits mehr als 700 Patente
vorweisen können.
Weitere deutsche Halter entsprechender Patentrechte unter
den Top 10 sind die Fraunhofer Gesellschaft e.V. sowie BASF.
Generell fällt auf, dass der Patentbereich in 11 von 15 Fällen
von Großkonzernen dominiert wird. Zudem finden sich
ausschließlich Unternehmen aus den fünf innovativsten
Ländern unter den Top 15. Bei einer erweiterten Betrachtung
findet sich sogar erst auf Platz 33 mit der schweizer Universität
EPFL (insgesamt 60 Patente) die Einrichtung eines Landes, das
nicht zu den 5 Ländern mit dem höchsten Patentoutput im
Photovoltaikbereich gehört.
Tabelle 1: Innovativste Unternehmen im Bereich Photovoltaik
Land Unternehmen Patente Anteil
1 DE MERCK PATENT GMBH 385 2,95%
2 JP CANON KK 248 1,90%
3 JP SHARP KK 246 1,89%
4 JP SANYO ELECT CO LTD 242 1,86%
5 KR LG ELECT INC 225 1,73%
6 US E I DU PONT DE NEMOURS & CO 182 1,40%
7 DE FRAUNHOFER GESELLSCHAFT EV 159 1,22%
8 US GENERAL ELECT CO 158 1,21%
9 FR CEA & AUX ENERGIES ALTERNATIVES 149 1,14%
10 DE BASF SE 138 1,06%
11 KR LG CHEM LTD 137 1,05%
12 FR SAINT GOBAIN GLASS FR 130 1,00%
13 KR SAMSUNG SDI CO LTD 130 0,99%
14 DE SIEMENS AG 122 0,93%
15 US SUNPOWER CORP 104 0,80%
ENavi 2018 | 17
3.3 Solartechnologieentwicklung (alle Länder)
Abbildung 5 zeigt die globale Patententwicklung im
Photovoltaikbereich aufgegliedert nach Technologie-
bestandteilen. Aus den Entwicklungen wird deutlich, dass in
der bisherigen Forschung vor allem die Weiterentwicklung von
Zelltypen im Vordergrund stand. Eine Verstärkung der
Forschung kann dabei ab der Jahrtausendwende ausgemacht
werden.
Die Energiewandlung im Solarbereich wurde erst ab ca. 2010
und somit erst in jüngerer Zeit verstärkt untersucht und
weiterentwickelt. Ihr bisheriges Maximum liegt im Jahr 2013.
Innovationen hinsichtlich des Maximum Power Point Tracking
(MPPT) weisen von allen Technologiebestandteilen die
geringsten Patentzuwächse auf und zeigen erst ab dem Jahr
2004 überhaupt regelmäßige Outputs.
Abbildung 5: Photovoltaikentwicklung (alle Länder)
1979
1980
1981
1982
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100
200
300
400
500
600
700
800
ENavi 2018 | 18
3.4 Solartechnologieentwicklung (Deutschland)
Die in nebenstehender Abbildung dargestellten Entwicklungen
in Deutschland zeigen generell eine ähnliche Schwer-
punktlegung wie in der globalen Darstellung. Dennoch ist im
Bereich der Zelltypen ein vor allem seit den 2010er Jahren
verstärkter Fokus festzustellen. Ein solcher findet sich hierbei
seit 2008 auch im Bereich der Energiewandlung, welche
zumindest anteilig einen höheren Patentoutput aufweist als bei
einer weltweiten Betrachtung. Vor dem Jahr 2003 wurden in
diesem Technologiebereich hingegen nahezu keine deutschen
Entwicklungen veröffentlicht.
1980
1981
1982
1983
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1986
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Konz
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nSo
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0
20
40
60
80
100
Abbildung 6: Photovoltaikentwicklung in Deutschland
ENavi 2018 | 19
3.5 Technologieentwicklung auf Zellebene (alle Länder)
Bei den globalen Entwicklungen auf Zellebene erkennt man
einen deutlichen Forschungsfokus bei monokristallinen sowie
organischen Zellen. Erstere wiesen hierbei besonders in den
Jahren 2011 bis 2013 einen Peak auf, welcher sich im Anschluss
allerdings wieder deutlich abschwächte. Als Grund hierfür liegt
eine verstärkte Konzentration auf organische Solarzellen nahe,
welche seit dem Folgejahr 2014 ihr Maximum an
Patentveröffentlichungen vorweisen konnten.
Weitere verstärkte Forschungsbereiche liegen bei den CIS-
Zellen sowie den Farbstoffzellen. Poly- und mikrokristalline
Zellen stellen hingegen eher Nischen dar, welche im Laufe der
letzten 40 Jahre zwar regelmäßig untersucht wurden, das
Forschungsinteresse von bspw. monokristallinen und
organischen Zellen jedoch nie erreichen konnten.
1979
1980
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250
300
Abbildung 7: Photovoltaikentwicklung auf Zellebene – alle Länder
ENavi 2018 | 20
3.6 Technologieentwicklung auf Zellebene (Deutschland)
Hinsichtlich der deutschen Entwicklungen auf Zellebene
erkennt man eine deutlich stärkere Fokussierung als unter
globaler Betrachtung. So liegt das Hauptaugenmerk in der
Bundesrepublik bereits seit Mitte der 2000er Jahre speziell auf
organischen Zellen. Monokristalline Solarzellen waren in den
Jahren 2012 und 2013 zwar ebenfalls Gegenstand der
Forschungen, jedoch zu einem erkennbar geringeren Anteil als
im weltweiten Vergleich.
Generell zeigen sich bezüglich der Zellforschung grade bis
Mitte der 2000er Jahre eine deutlich höhere Anzahl an weißen
Flecken im Vergleich zur globalen Betrachtung, bei welcher in
dieser Zeit vor allem die frühen japanischen Solarforschungen
zu erhöhten Patentoutputs beigetragen haben.
Abbildung 8: Photovoltaikentwicklung auf Zellebene - Deutschland
1981
1982
1983
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tallin
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n
0
10
20
30
40
50
60
ENavi 2018 | 21
3.7 Internationale Kooperation
Bei der internationalen Kooperation in der Patententwicklung
liegt die Bundesrepublik im Bereich Photovoltaik an erster
Stelle. Primäre Forschungspartner sind hierbei die
zweitplatzierte USA sowie die Nachbarländer Frankreich und
Schweiz. Die an dritter Stelle liegende Kategorie ‚Sonstiges‘
deutet auf eine weltweit breit verteilte Forschungsaktivität im
Photovoltaikbereich hin. Über die Hälfte der Kooperationen in
diesen Ländern erfolgen hierbei mit Deutschland oder den
USA.
Hinsichtlich des Anteils an in internationaler Kooperation
erstellten Patenten weisen von den zehn dargestellten Ländern
vor allem Österreich und die Schweiz mit 49% bzw. 47% sehr
hohe Werte auf. Deutschland und die USA liegen mit knapp
20% bzw. 13% deutlich unter diesem Anteil.
Insbesondere die asiatischen Länder weisen sowohl
untereinander als auch in interkontinentaler Sicht nur
vergleichsweise wenige Kooperationen auf. So liegt hier der
Anteil an Patenten, welche in internationaler Kooperation
erstellt wurden, in Korea bei ca. 6% und in Japan bei nur knapp
3%.
Abbildung 9: Internationale Kooperation im Bereich Photovoltaik
0 50 100
150
200
250
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350
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DE
US
250 Sonstige
FR
CH
GB
JP
CN
KR
NL
IT
ENavi 2018 | 22
3.8 Innovationen auf Bundesebene
Auf Bundesebene finden sich die innovativsten Regionen im
Solarbereich vornehmlich im Süden der Republik. Die meisten
Patentanmeldungen finden sich hierbei in den Regionen
München, Freiburg und Frankfurt am Main sowie in den diese
Städte umgebenden Kreise. In den östlichen Bundesländern
heben sich vor allem Berlin und Dresden hervor. Der Norden
der Bundesrepublik weist hingegen nahezu keinen
signifikanten Anteil an Veröffentlichungen auf. Lediglich
Hamburg hebt sich mit insgesamt ca. 30 Patenten etwas von
den umliegenden Gebieten ab.
Abbildung 10: Photovoltaikinnovationen auf Bundesebene
0 10 20 30 40 50 60
ENavi 2018 | 23
3.9 Patententwicklung der Top 5 Bundesländer
Unter Betrachtung der innovativsten Bundesländer im
Photovoltaikbereich liegt das Land Baden-Württemberg,
welches besonders seit dem Jahr 2007 einen starken Anstieg
an Patentveröffentlichungen verzeichnete, mit insgesamt 560
Patenten an der Spitze. Das zweitplatzierte Bayern war vor
allem in den 80er und 90er Jahren Vorreiter in der
Bundesrepublik und konnte auch innerhalb der letzten Dekade
starke Anstiege verzeichnen, welche allerdings zeitlich denen
von Baden-Württemberg und Hessen nachgelagert waren.
Auch hinsichtlich des maximalen Patentoutputs liegt der
Freistaat mit 50 Veröffentlichungen im Jahr 2011 hinter Baden-
Württemberg (71 Patente im Jahr 2012) und Hessen (54
Patente im Jahr 2014). Die Entwicklung der
Photovoltaikforschung beim viertplatzierten Nordrhein-
Westfalen zeigt im Jahr 2001 erstmals einen Output von über
zehn Patenten. Dieses Niveau hielt sich seitdem
vergleichsweise lang und erhöhte sich erst ab 2009 stetig auf
einen letztendlichen Maximalwert von 39 Patenten im Jahr
2012.
Mit Sachsen ist auch eines der Bundesländer im Osten der
Republik in den Top 5 vertreten (insgesamt 123 Patente). Mit
2003 lag der Beginn der patentbezogenen Forschung jedoch
deutlich später als bei den anderen vier dargestellten
Bundeländern. Generell liegt der Output verglichen mit diesen
auch sichtbar geringer und übersteigt die Werte vom
viertplatzierten Nordrhein-Westfalen nur in einem einzigen
Jahr.
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10
20
30
40
50
60
70
An
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Baden-Württemberg Bayern Hessen Nordrhein-Westfalen Sachsen
Abbildung 11: Patententwicklung der Top 5 Bundesländer im Photovoltaikbereich
ENavi 2018 | 24
3.10 Kooperation auf Bundesebene
Hinsichtlich der Zusammenarbeit zwischen den Bundesländern
liegt Hessen, welches 270 Kooperationen und einen Anteil von
47% bei den in Zusammenarbeit erstellten Patenten aufweist,
an der Spitze. Primäre Kooperationspartner waren hierbei die
sich auf den nachfolgenden Plätzen zwei bis vier befindlichen
Länder Baden-Württemberg (255 Patente, 29%), Bayern (246,
33%) und Nordrhein-Westfalen (179, 37%), welche sich auch
hinsichtlich des Patentoutputs alle unter den fünf innovativsten
Ländern wiederfinden. Die ersten ostdeutschen Bundesländer
liegen mit Berlin und Sachsen erst auf den Plätzen sechs und
sieben, allerdings weisen diese im Vergleich zu den bereits
genannten Ländern einen erkennbar höheren Anteil an in
Zusammenarbeit erstellten Patenten auf (Berlin 64%, Sachsen
47%, Thüringen 57%, Sachsen-Anhalt 85%). Auffällig ist zudem,
dass jedes der deutschen Bundeländer Patente im Bereich der
Photovoltaik und zudem mindestens eine Veröffentlichung in
Kooperation vorweisen kann.
Abbildung 12: Kooperation auf Bundesebene im Bereich Photovoltaik
0
0
50
100
150
200
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0
50
100
150
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0 0 0 0 Hessen
Baden-Württemberg
Bayern
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Berlin
Sachsen
Niedersachsen
ThüringenSachsen-Anhalt
BrandenburgHam
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M.-Vorpom
mern
Saarland
ENavi 2018 | 25
4 Windenergie
4.1 Patententwicklung der Top 5 Länder im Bereich Windenergie
Bei den innovativsten Ländern im Technologiefeld Windkraft
liegt Deutschland, welches kumuliert eine Anzahl von 2287
Patenten aufweist, fast über den gesamten betrachteten
Zeitraum hinweg an erster Stelle. Den zweiten Platz bildet
dessen Nachbarland Dänemark (2097 Patente) gefolgt von den
USA (1656 Patente), Japan (1014 Patente) und Spanien (669
Patente).
Hinsichtlich des Gesamtverlaufs ist erkennbar, dass die
Entwicklung bei allen dargestellten Ländern zunächst bis zu
Beginn der 2000er Jahre auf einem sehr niedrigen Niveau liegt.
Ein erster erkennbarer Anstieg der Patentanmeldungen
erfolgte anschließend zunächst in Deutschland und zeigte sich
in seiner Ausprägung deutlich stärker als in den anderen
Ländern. Von diesen vollzogen insbesondere Dänemark und die
USA ab Ende der 2010er Jahren eine sehr dynamische
Entwicklung. Besonders die dänische Windenergieforschung
war seitdem durch einen starken Anstieg gekennzeichnet und
erreichte im Jahr 2013 mit 366 Patentveröffentlichungen den
bisher maximalen Jahresoutput.
In der Darstellung zeigt sich generell ein starker
Zusammenhang zwischen Patentoutput und dem Beginn einer
verstärkten Forschungsaktivität. Speziell Japan und Spanien
erhöhten ihre Patentzahl im Vergleich zu den vor ihnen
platzierten Ländern erst deutlich verzögert ab dem Jahr 2009
bzw. 2011. Erkennbar ist zudem, dass jedes der unter den Top
5 platzierten Länder einen deutlichen Peak zwischen 2012 und
2014 aufweist, welcher jeweils von einem starken Abfall der
Patententwicklung begleitet wird.
Abbildung 13: Patententwicklung der Top 5 Länder im Bereich Windenergie
0
50
100
150
200
250
300
350
An
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te
DE DK US JP ES
ENavi 2018 | 26
4.2 Innovativste Unternehmen
An der Spitze in der Liste der innovativsten Unternehmen steht
die deutsche Siemens AG mit 910 Patenten gefolgt von General
Electric aus den USA und dem dänischen Unternehmen Vestas
Wind Systems. Auffällig ist hier, dass die ersten vier Plätze von
Unternehmen von vier verschiedenen Ländern belegt werden,
bei welchen es sich gleichzeitig um diejenigen mit der größten
Anzahl an Patentveröffentlichungen handelt. Das erste
spanische Unternehmen, die zu Siemens gehörige Gamesa
Innovation & Technology SL, wird mit insgesamt 126 Patenten
auf Platz 7 geführt.
Generell zeigt sich in der Auflistung eine starke Konzentration
der Forschungsleistung. So sind sämtliche Unternehmen,
welche sich bezüglich ihres Patentoutputs unter den besten
zehn befinden, einem der im vorherigen Abschnitt
aufgezeigten fünf Ländern zuzuordnen. Erst unter Betrachtung
der 15 führenden Forschungsunternehmen sind mit der Alstom
S.A. und der AB SKF ein französisches sowie ein schwedisches
Unternehmen zu finden.
Im Vergleich mit den innovativsten Unternehmen der im
vorherigen Abschnitt betrachteten Solarbranche ist zudem
erkennbar, dass unter den Top 10 vermehrt auch
mittelständige Betriebe zu finden sind.
Tabelle 2: Innovativste Unternehmen im Bereich Windkraft
Land Unternehmen Patente Anteil
1 DE SIEMENS AG 910 12,41%
2 US GENERAL ELECT CO 864 11,78%
3 DK VESTAS WIND SYSTEMS AS 716 9,77%
4 JP MITSUBISHI HEAVY IND LTD 340 4,63%
5 DE WOBBEN PROPERTIES GMBH 163 2,22%
6 DE NORDEX ENERGY GMBH 156 2,13%
7 ES GAMESA INNOVATION & TECH SL 126 1,71%
8 DE SENVION GMBH 109 1,49%
9 DK LM GLASFIBER AS 100 1,36%
10 DK LM WP PATENT HOLDING AS 85 1,15%
11 JP HITACHII LTD 70 0,95%
12 FR ALSTOM RENEWABLE TECH 58 0,79%
13 ES ALSTOM RENOVABLES ESPANA SL 54 0,74%
14 DE ROBERT BOSCH GMBH 53 0,72%
15 SE AB SKF 50 0,68%
ENavi 2018 | 27
4.3 Windtechnologieentwicklung (alle Länder)
Bei einer genaueren Analyse des Technologiefeldes
Windenergie fällt auf, dass sich vor allem in jüngerer Zeit
Schwerpunkte in den Bereichen Rotoren und Turbinenkontrolle
herauskristallisiert haben, nachdem hier bereits seit den 80er
Jahren regelmäßig Patente, wenn auch in deutlich niedriger
Zahl, publiziert wurden. Sekundäre Schwerpunkte liegen in den
Bereichen der Generatoren, Windturbinen und sonstigen
Komponenten.
Bei einem Vergleich zwischen Onshore- und Offshore-Türmen
zeigt sich, dass erstere mit Patenten bereits zu Beginn der 80er
Jahre einen deutlich längeren Entwicklungsvorlauf vorweisen
und auch derzeit prioritär betrachtet werden. Erste
Veröffentlichungen im Bereich der Offshore-Türme wurden
hingegen erst um die Jahrtausendwende veröffentlicht, zeigen
aber ebenfalls einen leichten Anstieg der Forschungsleistung in
jüngerer Zeit.
1979
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Abbildung 14: Windtechnologieentwicklung – alle Länder
ENavi 2018 | 28
4.4 Windtechnologieentwicklung (Deutschland)
Da Deutschland als innovativstes Land im Windenergiebereich
großen Anteil an den internationalen Patenten hat, zeigen sich
bei dessen spezifischer Betrachtung starke Ähnlichkeiten
hinsichtlich des Fokus auf Rotoren und Turbinenkontrolle.
Einen kleineren Anteil an den Entwicklungen nehmen hingegen
Entwicklungen hinsichtlich Windturbinen mit Rotationsachsen
entgegen der Windrichtung sowie auch Offshore-Türmen ein,
welche zu großen Teilen eher dänischen Innovatoren
zuzurechnen sind.
1980
1981
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70
Abbildung 15: Windtechnologieentwicklung in Deutschland
ENavi 2018 | 29
4.5 Internationale Kooperation
Hinsichtlich der internationalen Kooperation findet sich die
Kategorie ‚Sonstiges‘ auf dem ersten Platz wieder, was auf eine
weite internationale Verzweigung von Forschungsaktivitäten
hindeutet. Die meisten Kooperationen erfolgten hierbei zu den
zweitplatzierten USA, dem drittplatzierten Deutschland sowie
dem viertplatzierten Dänemark, welche auch bezüglich des
generellen Patentoutputs die ersten drei Positionen
einnehmen. Der Anteil an in Zusammenarbeit mit anderen
Ländern erstellten Patenten liegt bei den dargestellten Ländern
in Großbritannien mit 28% sowie China mit 29% am höchsten.
Das ansonsten bei internationaler Betrachtung äußerst
produktive Japan fällt ebenso wie Spanien unter Betrachtung
der Forschungskooperationen deutlich zurück. Der Anteil in
diesen Ländern beträgt lediglich 7% bzw. 8%.
Abbildung 16: Internationale Kooperation im Bereich Windenergie
0 50
100
150
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Sonstige
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DK
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CN
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ENavi 2018 | 30
4.6 Innovationen auf Bundesebene
Abbildung 17 zeigt, dass die innovativsten Kreise
erwartungsgemäß fast ausschließlich im Norden Deutschlands
liegen. An der Spitze steht dabei der Landkreis Aurich, in
welchem das Unternehmen Enercon seinen Sitz hat. Weitere
innovative Landkreise sind Rendsburg-Eckernförde, Hamburg,
Berlin, das Emsland sowie die Grafschaft Bentheim.
Neben diesen Regionen lässt sich eine breite Verteilung von
Kreisen mit zumindest mittlerem bis niedrigem
Forschungsaufkommen (30 bis 70 Patente) über ganz
Deutschland erkennen. Ausnahme bilden hierbei lediglich
Mecklenburg-Vorpommern und der Norden Sachsen-Anhalts,
welche verstärkt durch „weiße Flecken“ gekennzeichnet sind.
Abbildung 17: Windenergieinnovationen auf Bundesebene
0 50 100 150 200 250
ENavi 2018 | 31
4.7 Patententwicklung der Top 5 Bundesländer
Beim Vergleich der Bundeländer liegt Niedersachsen an der
Spitze. Mit insgesamt 611 Patenten hebt es sich deutlich vom
zweitplatzierten Schleswig-Holstein (318 Patente) und
drittplatzierten Bayern (288 Patente) ab.
Unter Betrachtung der zeitlichen Entwicklung fällt auf, dass
erste Patente im Windenergiebereich bereits in den frühen
80er Jahren veröffentlicht wurden und diese ihren Ursprung
verstärkt in den süddeutschen Ländern Bayern und Baden-
Württemberg hatten. Einen ersten starken Anstieg der
Forschungsaktivitäten gab es hingegen erst zu Beginn der
Jahrtausendwende in Niedersachsen mit einem ersten Peak im
Jahr 2004 (46 Patente).
Schleswig-Holstein, Bayern, Nordrhein-Westfalen sowie Baden-
Württemberg auf den nachfolgenden Plätzen zeigen erst
deutlich später erhöhte Forschungstendenzen und reichen mit
zwei Ausnahmen auch nie an den Output vom Erstplatzierten
Niedersachsen heran. Generell zeigt sich anhand des Verlaufs
eine starke Diskontinuität hinsichtlich der Anzahl an
Veröffentlichungen. So schwankt die Zahl an angemeldeten
Patenten häufig auch innerhalb relativ kurzer Zeiträume
deutlich.
Abbildung 18: Patententwicklung der Top 5 Bundesländer
0
10
20
30
40
50
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Niedersachsen Schleswig-Holstein Bayern Nordrhein-Westfalen Baden-Württemberg
ENavi 2018 | 32
4.8 Kooperation auf Bundesebene
Die Zusammenarbeit auf Ebene der Bundeländer wird von
Niedersachsen, Nordrhein-Westfalen sowie Schleswig-
Holstein dominiert. Primärer Partner von Niedersachsen ist
hierbei Nordrhein-Westfalen, wohingegen Schleswig-Holstein
verstärkt mit dem angrenzenden Hamburg gemeinsame
Forschung betreibt. Auch bei den anderen Bundesländern zeigt
sich eine mitunter deutliche Präferenz der Zusammenarbeit
mit direkt angrenzenden Ländern. Vor allem bei Betrachtung
der Stadtstaaten ist jedoch zu beachten, dass diese Ergebnisse
zumindest teilweise durch das Heranziehen der Wohnorte der
Patenturheber für die regionale Zuordnung beeinflusst werden.
Der Anteil an in bundeslandübergreifender Kooperation
erstellten Patenten liegt demnach in den Stadtstaaten Bremen
(65%), Hamburg (48%) und Berlin (48%) am höchsten. Die
Länder Brandenburg (69%), Sachsen-Anhalt (60%) und
Thüringen (64%) weisen diesbezüglich zwar ebenfalls hohe
Prozentwerte auf, liegen hinsichtlich der Menge ihrer
Veröffentlichungen allerdings deutlich niedriger.
Abbildung 19: Kooperation auf Bundesebene im Bereich Windenergie
0 25 50
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Hamburg
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Mecklenburg-Vorpommern
Bremen
Hessen
BrandenburgSachsen
SaarlandRheinland-Pfalz
Sachsen-Anhalt
Thüringen
ENavi 2018 | 33
5 Bioenergie
5.1 Patententwicklung der Top 5 Länder
Im Technologiefeld Bioenergie liegt hinsichtlich der Gesamtzahl
an veröffentlichten Patenten mit deutlichem Abstand die USA
an erster Stelle. Die Patentzahl liegt hierbei mit 3.038 sichtbar
über dem des diesbezüglich zweitplatzierten Deutschlands
(1.274 Anmeldungen), welches sich wiederum deutlich von den
nachfolgenden Ländern Frankreich (548 Patente), den
Niederlanden (390 Patente) und Japan (364 Patente) abgrenzt.
Unter Betrachtung der in Abbildung 20 dargestellten
Entwicklung zeigt sich innerhalb der 80er und 90er Jahre bei
allen betrachteten Ländern eine relativ geringe
Forschungsaktivität, welche einen Output von 10 Patenten nur
selten übersteigt. Eine erste erkennbare Zunahme in der
Entwicklung der Bioenergie und damit verbundener
Technologien sind ab der Jahrtausendwende vor allem in den
Vereinigten Staaten sowie Deutschland zu erkennen. Während
der letztendliche Anstieg bei letzterem vergleichsweise
moderat ausfällt und sein Maximum im Jahre 2012 mit 127
Anmeldungen erreicht, zeigt sich der Verlauf in den USA
deutlich steiler. Der erreichte Höchstwert liegt hier im Jahr
2012 mit 481 Patenten nahezu viermal so hoch wie in der
Bundesrepublik.
Die dargestellten Verläufe von Frankreich, den Niederlanden
und Japan ähnelt sich in ihren wesentlichen Zügen. Die
Patentzahlen deuten hier auf einen vergleichsweise späten
Einstieg in die Bioenergieforschung hin. Gleichzeitig ist die
Entwicklung auch nicht durch wesentliche Peaks
gekennzeichnet und überschreitet einen Jahresoutput von 50
Patenten nur in zwei Fällen (beide durch Frankreich mit einmal
63 Patenten im Jahr 2011 sowie 57 Patente im Jahr 2014).
Abbildung 20: Patententwicklung der Top 5 Länder im Bereich Bioenergie
0
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200
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5.2 Innovativste Unternehmen
Die Liste der innovativsten Unternehmen wird ebenfalls von
den USA dominiert. So sind, wie in Tabelle 3 dargestellt, neun
der 15 Unternehmen mit den höchsten Patentanmeldungen in
den Vereinigten Staaten registriert, von denen sich wiederum
vier unter den Top 5 Firmen befinden. An erster Stelle liegt
hierbei das Biotechunternehmen Genencor Int. Inc, eine
Tochter des amerikanischen DuPont-Konzerns. An zweiter
Position befindet sich die in Dänemark registrierte Novozymes
A/S und somit der Vertreter eines Landes, das nicht zu den fünf
führenden Nationen im Bereich der Biotechnologie gehört
(Dänemark belegt hinsichtlich des Gesamtoutputs Rang sieben
der Welt). Mit Kanada (Rang 8) sowie Neuseeland (Rang 23)
sind zudem noch weitere Länder mit vergleichsweise geringer
Zahl an Veröffentlichungen in der Auflistung vertreten. Als
Grund hierfür kann unter anderem eine erkennbar geringe
Konzentration der Biotechnologieforschung angeführt werden.
So zeigen sich die beiden Erstplatzierten Unternehmen für
jeweils nicht über 2% der Gesamtpatente verantwortlich. Der
Mittelwert dieses Anteils liegt bei 0,04%.
Weiterhin auffällig ist, dass sich unter den fünfzehn
Topplatzierungen weder ein deutsches noch ein japanisches
Unternehmen befindet, obwohl die beiden Länder sich an
zweiter bzw. fünfter Stelle im Ranking der Nationen befinden.
Das erste in der Bundesrepublik gemeldete Unternehmen
findet sich mit der BASF SE erst auf Platz 22, die japanische
Toray Ind Inc. sogar erst auf Position 30.
Tabelle 3: Innovativste Unternehmen im Bereich Bioenergie
Land Unternehmen Patente Anteil
1 US GENENCOR INT INC 117 2,22%
2 DK NOVOZYMES AS 110 2,09%
3 US NOVOZYMES INC 98 1,86%
4 US XYLECO INC 81 1,54%
5 US E I DU PONT DE NEMOURS & CO 71 1,35%
6 NL SHELL INTE RESEARCH MAATSCHAPPIJ BV 66 1,25%
7 US BUTAMAX TM ADVANCED BIOFUELS LLC 60 1,13%
8 NL DSM IP ASSETS BV 56 1,07%
9 FR IFP ENERGIES NOUVELLES 48 0,91%
10 NZ LANZATECH NZ LTD 41 0,79%
11 US THE REGENTS OF THE UNIVERSITY OF CALIFORNIA 31 0,60%
12 CA IOGEN ENERGY CORP 31 0,59%
13 US VERENIUM CORP 28 0,54%
14 US EXXONMOBIL RESEARCH & ENGINEERING CO 28 0,53%
15 US BP CORP NORTH AMERICA INC 28 0,53%
ENavi 2018 | 35
5.3 Bioenergieentwicklung (alle Länder)
Ein genauerer Blick auf das Technologiefeld lässt eine starke
Dominanz von Getreide-Bioethanol sowie Zellulose-Ethanol
erkennen. Vor allem ersteres wies bereits in den 80er Jahren
verstärkte Patententwicklungen auf, welche seit der
Jahrtausendwende zunehmend erstarkten.
Auch das Feld Biodiesel ragt aus dem Bioenergiespektrum
heraus. Nach einem teilweise unregelmäßigen Entwicklungs-
verlauf wurde es Ende der 2000er Jahre zunehmend verstärkt.
Hinsichtlich der Turbinenentwicklung, welche primär CHP-
Turbinen sowie Gasturbinen umfasst, können regelmäßige
Entwicklungen erst ab Mitte der 2010er Jahre verortet werden.
Der Anteil an dem Gesamtforschungsaufkommen im
betrachteten Bereich kann allerdings auch ab diesem Zeitraum
als eher gering angesehen werden.
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Abbildung 21: Bioenergieentwicklung – alle Länder
ENavi 2018 | 36
5.4 Bioenergieentwicklung (Deutschland)
Die deutschen Entwicklungsschwerpunkte zeigen sich,
verglichen mit den internationalen Tendenzen, als deutlich
differenzierter. So ist besonders der Bereich Zellulose-Ethanol
in der deutschen Forschung kaum besetzt und auch die
Entwicklungen auf dem Gebiet des Getreide-Bioethanols fallen,
trotz eines ebenfalls frühen Einstiegs in den 80er Jahren,
deutlich geringer aus.
Ein klarer Fokus in der Bundesrepublik liegt in der Erforschung
der Methanerzeugung durch Fermentation sowie
Treibstoffproduktion aus Abfallprodukten, wobei auch die
Bereiche Biodiesel und Biopyrolyse hervorzuheben sind.
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Abbildung 22: Bioenergieentwicklung in Deutschland
ENavi 2018 | 37
5.5 Internationale Kooperation
Die internationale Kooperationstätigkeit wird primär von
Kooperationen mit den USA dominiert. Der größte Anteil der
Zusammenarbeit findet hierbei mit der Kategorie ‚Sonstige
Länder‘ statt, was die breite weltweite Verteilung der
Bioenergieforschung unterstreicht. Unter den zweit- und
dritthäufigsten Partnern befindet sich interessanterweise nicht
das bei weltweiter Betrachtung zweitplatzierte Deutschland,
sondern stattdessen dessen Nachbarn Dänemark und die
Niederlande, welche hinsichtlich der Patenterstellung
wiederum ebenfalls nur sehr selten mit der Bundesrepublik
zusammengearbeitet haben.
Die Anteile an in Kooperation erstellten Patenten verteilt sich
bei den dargestellten Ländern zwischen 11% (Japan und Italien)
und 43% (Kanada und Belgien). Die USA und Deutschland
liegen mit 15% bzw. 13% eher am unteren Rand dieses
Bereiches.
Abbildung 23: Internationale Kooperation im Bereich Bioenergie
0 50
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200
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ENavi 2018 | 38
5.6 Innovationen auf Bundesebene
Bei einem Blick auf die landkreisbezogene Verteilung von
Patentanmeldungen fällt auf, dass die Schwerpunkte
weiträumig über Deutschland verteilt sind, sich jedoch primär
in Nähe von Ballungsgebieten befinden. Die Stadt München
und ihr Umland stellen hierbei mit weitem Abstand die
innovativsten Kreise dar, was primär auf den dort befindlichen
Biotech-Cluster sowie eine in diesem Bereich gut aufgestellte
Forschungslandschaft zurückzuführen ist. Weitere
forschungsstarke Regionen sind zudem Berlin, Freising,
Hamburg sowie das Ruhrgebiet. Bereiche mit eher geringen
Forschungsaktivitäten finden sich vermehrt im Norden
Deutschlands, hier insbesondere in Mecklenburg-
Vorpommern, sowie auch in mehreren zentral gelegenen
Kreisen.
Abbildung 24: Bioenergieinnovationen auf Bundesebene
0 10 20 30 40
ENavi 2018 | 39
5.7 Patententwicklung der Top 5 Bundesländer
Im Vergleich der Bundesländer liegen Nordrhein-Westfalen
und Bayern mit jeweils 235 Patenten über den gesamten
Betrachtungszeitraum erstellten Patenten an der Spitze. Das
drittplatzierte Baden-Württemberg weist mit insgesamt 100
Patenten bereits weniger als die Hälfte des jeweiligen Outputs
dieser Länder auf. Mit Sachsen liegt das erste im Osten der
Bundesrepublik befindliche Land auf Rang sechs.
Bei Betrachtung der in Abbildung 25 aufgezeigten Entwicklung
fällt bei allen dargestellten Ländern eine deutliche Unstetigkeit
in der Forschungsaktivität auf. Erste hervorstechende
Patentoutputs zeigen sich bereits Ende der 80er Jahre in
Nordrhein-Westfalen sowie Niedersachsen. Auch die daran
anschließende Dekade wird vornehmlich von Nordrhein-
Westfalen dominiert, dessen Forschungsleitung allerdings kurz
vor Beginn des neuen Jahrtausends zunächst wieder abfällt. Ab
dem Jahr 2002 kommt es zu einem erneuten Anstieg der
Biotechnologieentwicklung in Nordrhein-Westfalen sowie
Bayern, nach welchem sich der Freistaat als seitdem
innovativstes Land darstellt. Während der dortige Verlauf
jedoch durch vermehrte Peaks (25 Patente in 2010 und 2012)
und darauffolgende Einbrüche gekennzeichnet ist, erfolgt der
Patentoutput in Nordrhein-Westfalen eher stetig mit einem
Maximum von 18 Patenten im Jahr 2014.
Die bezüglich der Gesamtpatenzahl nachfolgenden Länder
Baden-Württemberg, Hessen und Niedersachsen folgten dieser
Entwicklung erst verspätet ab der letzten Hälfte der 2000er
Jahre, weisen allerdings ebenfalls eher einen durch häufige
Einschnitte geprägten Verlauf auf.
Abbildung 25: Patententwicklung der Top 5 Bundesländer im Bereich Bioenergie
0
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Nordrhein-Westfalen Bayern Baden-Württemberg Hessen Niedersachsen
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5.8 Kooperation auf Bundesebene
Bei der nationalen Zusammenarbeit befindet sich Nordrhein-
Westfalen mit 91 Kooperationen im Rahmen der Erstellung von
72 Patenten an der Spitze. Dies entspricht einem Anteil von in
Kooperation erstellten Patenten von ca. 30%. Platz zwei und
drei nehmen nachfolgend Baden-Württemberg und Hessen ein,
welche mit jeweils 52% mehr als die Hälfte ihrer Anmeldungen
gemeinsam mit anderen Bundesländern durchführten. Den
niedrigsten Anteil aller Länder weist mit 22% der Freistaat
Bayern auf.
Im Hinblick auf bevorzugte Kooperationspartner fällt auf, dass
diese, mit Ausnahme einer starken Zusammenarbeit zwischen
Baden-Württemberg und Rheinland-Pfalz, sehr breit aufgestellt
sind und kaum besonders deutliche Fokussierungen auf ein
bestimmtes Land erkennen lassen.
Abbildung 26: Kooperation auf Bundesebene im Bereich Bioenergie
0
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Niedersachsen
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Berlin
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Schleswig-HolsteinSachsen-Anhalt
Hamburg
ThüringenM.-Vorpom
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SaarlandBrem
en
ENavi 2018 | 41
6 Wasserkraft
6.1 Patententwicklung der Top 5 Länder
Im Technologiefeld Wasserkraft liegen hinsichtlich des
Gesamtpatentoutputs über die Zeit die Vereinigten Staaten mit
insgesamt 491 Patenten an der Spitze, dicht gefolgt von
Deutschland sowie Großbritannien mit 487 resp. 440 Patenten.
Frankreich (271) und Japan (172) liegen bereits deutlich unter
diesen Werten.
Abbildung 27 zeigt sowohl in den 80er als auch 90er Jahren
eine stark alternierende Entwicklung der fünf genannten
Länder auf. Bis zu Beginn der Jahrtausendwende grenzt sich
keines der Länder als deutlich forschungsstärker ab und die
Anzahl an jährlichen Veröffentlichungen überschreitet den
Wert von sieben, mit Ausnahme eines ersten US-
amerikanischen Peaks in den frühen 80er Jahren, nur selten.
Erste Verstärkungen in der Forschung zeigten sich ab dem Jahr
2005 in Großbritannien, welches allerdings bereits im Folgejahr
von den USA überholt wurde. Auch die deutsche
Forschungslandschaft vermeldete seit dieser Zeit steige
Zunahmen an Patentanmeldungen, welche bis 2009 zwar durch
eine geringere Steigung allerdings dafür auch durch eine
höhere Kontinuität geprägt war. Die ab diesem Jahr
erfolgende, starke Erhöhung des Outputs deutet auf eine
Verstärkung der deutschen Forschung im Bereich der
Wasserkraft hin und resultierte in zwei Peaks in den Jahren
2012 (71 Patente) und 2014 (72 Patente). Die Vereinigten
Staaten folgen dieser Entwicklung bis zum Jahr 2012,
verzeichnen seitdem allerdings einen starken Einbruch der
Forschungsleistung. Die erst spät dazukommenden Staaten
Frankreich und Japan bleiben deutlich hinter den drei vor ihnen
platzierten Ländern zurück. Insbesondere Japan steigt mit 2012
erst sehr verspätet in die Wasserkraftforschung ein.
Abbildung 27: Patententwicklung der Top 5 Länder im Bereich Wasserkraft
0
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6.2 Innovativste Unternehmen
Das mit Abstand innovativste Unternehmen ist die Voith
(Patent) GmbH aus Deutschland, welches mit insgesamt 71
Patenten 4,5% des weltweiten Outputs in diesem Bereich
zugerechnet werden kann. Es folgen mit deutlichem Abstand
Unternehmen aus Frankreich (Alstrom Renewable Tech., 39
Patente), den USA (Ocean Power Tech Inc., 31 Patente) und
Irland (Openhydro IP Inc., 29 Patente). Generell zeigt sich in
Tabelle 4 eine hohe Diversität hinsichtlich der jeweiligen
Unternehmenssitze. So sind unter den führenden 15
Unternehmen im Wasserkraftbereich zehn unterschiedliche
Länder vertreten.
Der mittlere Anteil von Unternehmen am weltweiten
Gesamtoutput liegt mit 1,3% vergleichsweise hoch, was auf
eine verstärkte Konzentration der Forschung hindeutet. Im
Bereich Photovoltaik liegt dieser Wert vergleichsweise bei
0,35%, in der Bioenergie bei 0,43% und in der Windkraft bei
0,62%.
Tabelle 4: Innovativste Unternehmen im Bereich Wasserkraft
Land Unternehmen Patente Anteil
1 DE VOITH PATENT GMBH 71 4,54%
2 FR ALSTOM RENEWABLE TECH 39 2,51%
3 US OCEAN POWER TECH INC 31 2,02%
4 IE OPENHYDRO IP LTD 29 1,87%
5 DE ROBERT BOSCH GMBH 29 1,83%
6 GB TIDAL GENERATION LTD 20 1,29%
7 FR ALSTOM HYDRO FR 16 1,03%
8 SE SEABASED AB 16 1,03%
9 JP HITACHII LTD 15 0,93%
10 SG ATLANTIS RESOURCES CORP PTE LTD 14 0,90%
11 DE KSB AG 14 0,90%
12 IE OPENHYDRO GROUP LTD 13 0,84%
13 CH SINGLE BUOY MOORINGS INC 13 0,84%
14 JP MITSUBISHI HEAVY IND LTD 12 0,74%
15 AT VA TECH HYDRO GMBH & CO 12 0,74%
ENavi 2018 | 43
6.3 Wasserkraftentwicklung (alle Länder)
Bei der globalen Technologieentwicklung im Bereich
Hydroenergie ist ein klarer Fokus auf Technologien in
Zusammenhang mit Gezeitenkraftwerken sowie Wellenenergie
erkennbar. Beide weisen hierbei eine konstante Forschung seit
den 80er Jahren auf, welche sich seit Ende der 2010er Jahre
zunehmend verstärkten.
Weitere relevante Forschungsbereich liegen im Bereich der
Turbinen und Wasserräder sowie weiterer technologie-
spezifischen Teile. Energiewandlung sowie salzgradientbasierte
Entwicklungen spielten bisher hingegen kaum eine Rolle.
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Abbildung 28: Wasserkrafttechnologieentwicklung – alle Länder
ENavi 2018 | 44
6.4 Wasserkraftentwicklung (Deutschland)
Im Vergleich zu den globalen Schwerpunkten der
Technologieentwicklung ist in Deutschland eine größere
Heterogenität zu erkennen. Die Bereiche Gezeitenkraftwerke,
Wellenenergie, Turbinen und Wasserräder sowie sonstige Teile
lassen seit den 2010er Jahren einen nahezu ähnlichen Anstieg
an Forschungsleistungen erkennen. Energiewandlung sowie
Technologien unter Nutzung einer schwankenden Wassersäule
sind hingegen kaum vertreten. Zum auch international kaum
belegten Feld „salzgradientbasierte Entwicklungen“ wurden in
Deutschland bisher keine Patente veröffentlicht.
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Abbildung 29: Wasserkrafttechnologieentwicklung in Deutschlandglobal
ENavi 2018 | 45
6.5 Internationale Kooperation
Die in Abschnitt 2.2 aufgezeigte Vielfalt an forschenden
Ländern zeigt sich auch in der in Abbildung 30 dargestellten
Grafik zur internationalen Kooperation. So findet sich an erster
Position der Bereich ‚Sonstige Länder‘ wieder, deren
Kooperation vornehmlich mit den USA, Deutschland und
Frankreich erfolgt. Interessanterweise zeigt sich das am
intensivsten mit anderen Ländern zusammenarbeitende Land
Großbritannien als vergleichsweise partnerfokussiert. So
erstellte es mehr als die Hälfte seiner in Kooperation verfassten
Patente gemeinsam mit Irland und Deutschland.
Der Anteil an in Zusammenarbeit entstandenen Anmeldungen
kann bei den betrachteten Ländern als relativ gering
eingeschätzt werden. So liegt dieser lediglich im Bereich von
1% (Italien, Schweden) bis 14% (Irland). Die Länder
Großbritannien (9%), USA (8%) und Deutschland (7%) liegen
hinsichtlich ihres Anteils eher im Mittelfeld.
Abbildung 30: Internationale Kooperation im Bereich Wasserkraft
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6.6 Innovationen auf Bundesebene
An der Spitze der innovativsten Landkreise liegt mit großem
Abstand der Kreis Heidenheim, in welchem das auch global
innovativste Unternehmen Voith seinen Sitz hat. Andere
forschungsstarke Kreise sind mit Berlin, Aurich, Ravensburg
und Traunstein sowohl im Norden als auch im Süden der
Republik zu finden. Eine erhöhte Dichte an im Bereich der
Wasserkraft forschenden Kreisen findet sich hierbei vor allem
im Westen der Republik, wohingegen speziell die Regionen in
Brandenburg sowie Mecklenburg-Vorpommern verstärkt weiße
Flecken aufweisen.
Abbildung 31: Wasserkraftinnovationen auf Bundesebene
0 5 10 15 20 25 30 35
ENavi 2018 | 47
6.7 Patententwicklung der Top 5 Bundesländer
Auf der Ebene der Bundeländer sind die mit Abstand stärksten
Patentaktivitäten in Baden-Württemberg (insgesamt 115
Patente) und Bayern (insgesamt 81 Patente) zu verzeichnen.
Die Länder Nordrhein-Westfalen, Niedersachsen und
Rheinland-Pfalz folgen in der Gesamtbetrachtung mit kumuliert
34, 19 resp. 17 Patenten.
Die Patententwicklung ist in den 80er und 90er Jahren durch
einen weitestgehend geringen Output mit verschiedenen
kleinen Peaks von Baden-Württemberg, Bayern sowie
Nordrhein-Westfalen geprägt. Ein erster deutlicher Anstieg der
Veröffentlichungszahlen zeigt sich erst ab dem Jahr 2005 in
Baden-Württemberg. Der Freistaat Bayern folgt diesem drei
Jahre später, bleibt aber dennoch über nahezu den gesamten
folgenden Zeitraum hinter der Forschungsaktivität von Baden-
Württemberg zurück. Dessen Verlauf ist primär durch zwei
wesentliche Peaks in den Jahren 2012 (16 Patente) und 2014
(17 Patente) gekennzeichnet.
Die Entwicklung von Nordrhein-Westfalen, Niedersachsen und
Rheinland-Pfalz bleibt deutlich hinter denen der beiden
anderen Länder zurück. So wird der Output von drei Patenten
pro Jahr nur in wenigen Fällen überschritten.
Abbildung 32: Patententwicklung der Top 5 Bundesländer im Bereich Wasserkraft
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Baden-Württemberg Bayern Nordrhein-Westfalen Niedersachsen Rheinland-Pfalz
ENavi 2018 | 48
6.8 Kooperation auf Bundesebene
Wie schon die Analyse der Patentaktivitäten vermuten ließ,
liegen an der Spitze der Kooperationsaktivitäten auf Ebene der
Bundesländer mit großem Abstand die Länder Baden-
Württemberg (insgesamt 70 Kooperationen) und Bayern
(insgesamt 58 Kooperationen), welche auch in jeweils mehr als
50% der Fälle zusammenarbeiten. Der Gesamtanteil an
Patenten, in denen die beiden Länder auf nationaler Ebene
kooperieren liegt mit jeweils 42% deutlich höher als es, wie in
Abschnitt 6.5 gezeigt, international der Fall ist. Auch bei den
anderen Ländern liegt der Anteil an in nationaler Kooperation
entstandenen Patenten nur in zwei Fällen unter 30%; In
Nordrhein-Westfalen mit 19% sowie in Berlin mit 13%.
Abbildung 33: Kooperation auf Bundesebene im Bereich Wasserkraft
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ENavi 2018 | 49
7 Solarthermie
7.1 Patententwicklung der Top 5 Länder
Im Bereich der Solarthermie liegt die Bundesrepublik nahezu
über den gesamten Betrachtungszeitraum an erster Stelle.
Nach einem ersten Peak in den frühen 80er Jahren sank der
Output hierbei bis zu Beginn der 90er Jahre zunächst ab, nahm
seither allerdings stetig zu und fand seinen bisherigen
Höhepunkt im Jahr 2012. Die hinsichtlich der Patentanzahl
zweitplatzierten USA teilen die zeitliche Ausprägung des ersten
deutschen Peaks, fielen im Anschluss daran allerdings bis Mitte
der 2000er Jahre stark zurück. Der erneute Anstieg der
Patentzahlen begann hierbei mit einer deutlichen Verzögerung
gegenüber der Bundesrepublik, allerdings deutlich zeitiger als
bei den Ländern auf den nachfolgenden Platzierungen.
Generell war die Forschungsaktivität der dritt- bis
fünftplatzierten, Japan, Italien und der Schweiz, bis in die
späten 2000er Jahre hinein nur sehr gering ausgeprägt.
Abbildung 34: Patententwicklung der Top 5 Länder im Bereich Solarthermie
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ENavi 2018 | 50
7.2 Innovativste Unternehmen
Entsprechend der bereits aufgezeigten Patent-entwicklung
verwundert es nicht, dass drei der fünf innovativsten
Unternehmen im Bereich der Solarthermie in Deutschland
ansässig sind. Interessant ist allerdings, dass es sich mit der
Siemens AG, der Robert Bosch GmbH sowie der Fraunhofer
Gesellschaft hierbei nicht um auf den Solarbereich
spezialisierte Firmen handelt, sondern vielmehr um
Unternehmen mit einem breiteren Fokus hinsichtlich
erneuerbaren Energien. Verglichen mit dem gesamtdeutschen
Output von 602 Patenten liegen die jeweiligen Zahlen mit 39
bis 60 Patenten allerdings verhältnismäßig niedrig, was auf
eine Vielzahl an forschenden Unternehmen in diesem Bereich
schließen lässt.
Unternehmen der anderen Länder, welche sich hinsichtlich der
Patententwicklung unter den Top 5 befinden, sind unter den
innovativsten Unternehmen nur spärlich vertreten. So finden
sich lediglich zwei Unternehmen aus den USA und jeweils nur
ein Unternehmen aus Japan und der Schweiz unter den 15
häufigsten Anmeldern. Das hinsichtlich des Gesamtoutputs
fünftplatzierte Italien ist mit keinem Unternehmen vertreten.
Mit der SAES Getters SA findet sich die erste italienische Firma
mit 7 Patenten sogar erst auf Platz 65.
Auf Platz zwei der innovativsten Unternehmen befindet sich
mit der auf Solarenergie spezialisierten Abengoa Solar S.A.
hingegen ein Unternehmen aus Spanien, welches mit seinen 57
Patenten rund 60% des spanischen Forschungsoutputs im
Solarthermiebereich stellt. Eine noch deutlichere
Konzentration der Forschungsaktivitäten zeigt sich lediglich bei
der in Liechtenstein registrierten Hilti AG, welche Urheber von
96% aller in diesem Land angemeldeten Patente im
Solarthermiebereich ist.
Tabelle 5: Innovativste Unternehmen im Bereich Solarthermie
Land Unternehmen Patente Anteil
1 DE SIEMENS AG 61 1,61%
2 ES ABENGOA SOLAR NEW TECH SA 57 1,52%
3 DE ROBERT BOSCH GMBH 57 1,52%
4 DE FRAUNHOFER GESELLSCHAFT EV 39 1,04%
5 US SUNPOWER CORP 37 0,99%
6 CH ALSTOM TECH LTD 35 0,93%
7 FR CEA & AUX ENERGIES ALTERNATIVES 32 0,84%
8 FR SAINT GOBAIN GLASS FR 30 0,80%
9 DE SCHUCO INT KG 29 0,76%
10 US GENERAL ELECT CO 27 0,72%
11 JP SHARP KK 25 0,67%
12 LI HILTI AG 23 0,61%
13 DE DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT & RAUMFAHRT 20 0,53%
14 DE SCHLETTER GMBH 20 0,52%
15 US MCALISTER TECH LLC 19 0,51%
ENavi 2018 | 51
7.3 Solarthermieentwicklung (alle Länder)
Hinsichtlich der Ausrichtung der Technologieforschung lässt
sich ein klarer Fokus auf die Entwicklung von Befestigungs- und
Nachführungstechnologien feststellen, dessen Ausprägungs-
höhepunkt sich im Jahr 2011 befindet. Ein zweiter, wenn auch
deutlich schwächer ausgeprägter, Fokus findet sich zudem im
Bereich der Wärmetauschersysteme, welche bereits zu Beginn
der 80er Jahre einen ersten Forschungsschwerpunkt
darstellten.
In der Forschungslandschaft am schwächsten ausgeprägt sind
die Forschungsbereiche der Fresnel-Linsen, der Kollektoren
sowie des thermischen Aufwinds.
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Abbildung 35: Solarthermieentwicklung – alle Länder
ENavi 2018 | 52
7.4 Solarthermieentwicklung (Deutschland)
Die deutschen Schwerpunkte hinsichtlich der
Technologieforschung weisen eine große Ähnlichkeit zu den
internationalen Ausprägungen auf, was u. a. auch auf den
hohen Anteil der deutschen Patente am weltweiten Output
zurückzuführen ist. Auffällig ist allerdings, dass speziell die auch
international schwach ausgeprägten Forschungsbereiche
Fresnel-Linsen und Kollektoren einen Großteil des
Betrachtungszeitraums nicht Gegenstand der deutschen
Forschung waren.
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Abbildung 36: Solarthermieentwicklung Deutschland
ENavi 2018 | 53
7.5 Internationale Kooperation
Im Bereich der internationalen Kooperation liegt Deutschland
an erster Stelle. Der Anteil an in Kooperation erstellten Patente
entspricht dabei knapp 8%. Primärer Kooperationspartner
waren hierbei die zweit- bis viertplatzierten Länder USA,
Schweiz und Frankreich.
Bei Betrachtung der Kooperationsbereitschaft in der Forschung
fällt auf, dass mit Japan und Italien gleich zwei der fünf Länder
mit den weltweit meisten Veröffentlichungen nur in sehr
geringem Maße international kooperierten und somit auch
nicht in der nachfolgenden Darstellung aufgeführt werden. So
erstellte Japan lediglich 1,5% seiner Patente in internationaler
Zusammenarbeit, wobei es sich bei den Partnern mit
Deutschland, Frankreich und Großbritannien ausnahmslos um
europäische Länder handelte. Italien arbeitete bei seinen
kooperativ erstellten Patenten vorrangig mit seinen
Nachbarländern Schweiz und Frankreich zusammen.
Abbildung 37: Internationale Kooperation im Bereich Solarthermie
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7.6 Innovationen auf Bundesebene
Unter deutschlandspezifischer Betrachtung zeigen sich eine
Vielzahl an Kreisen, welche sich mit der Forschung im Bereich
der Solarthermie beschäftigen. Als Spitzenreiter heben sich
hierbei vor allem die Städte Berlin und München hervor. Mit
Ausnahme von Berlin lassen sich speziell im Westen der
Republik erhöhte Forschungsaktivitäten verorten. Diese sind
besonders in den Gebieten um Stuttgart, Freiburg, Aachen und
Münster konzentriert. Im Vergleich zur in Abschnitt 3.6
aufgezeigten Photovoltaik zeigt sich bei der Solarthermie
dennoch eine sehr viel breitere regionale Verteilung der
Patenturheber.
Abbildung 38: Innovationen auf Bundesebene im Bereich Solarthermie
0 5 10 15 20 25 30
ENavi 2018 | 55
7.7 Patententwicklung der Top 5 Bundesländer
Wie bereits aufgrund der kreisweiten Verteilung des
Forschungsaufkommens anzunehmen war, liegen alle der
führenden fünf Bundesländer in der Solarthermieforschung im
Westen der Bundesrepublik. Auf Platz 1 liegt hierbei Bayern
mit insgesamt 373 Patenten, dicht gefolgt von Baden-
Württemberg (347 Patente) und Nordrhein-Westfalen (269
Patente). Zu den viert- und fünftplatzierten Ländern Hessen (92
Patente) und Niedersachsen (58 Patente) zeigt sich hinsichtlich
der Gesamtanzahl an Anmeldungen bereits ein deutlicher
Einschnitt.
Mit Blick auf den zeitlichen Verlauf sind bei allen betrachteten
Ländern bereits seit den frühen 80er Jahren erste
Entwicklungen erkennbar. In der ersten Dekade kann sich
allerdings noch keines der Bundesländer in seiner
Forschungsleistung von den anderen abheben. Der
durchschnittliche Output liegt in dieser Zeit bei knapp über 3
Patenten pro Jahr. Im Laufe der 90er Jahre heben sich zu
Beginn zunächst Baden-Württemberg und später vornehmlich
auch Bayern leicht von den anderen Bundesländern ab. Mitte
der 2000er Jahre verstärkt sich diese Entwicklung deutlich und
es etabliert sich neben den zwei genannten mit Nordrhein-
Westfalen noch ein drittes Land im Bereich der Solarthermie-
Forschung. Die maximalen Outputs finden sich bei Bayern im
Jahr 2011 mit 51 Patenten und in Baden-Württemberg in den
Jahren 2010 und 2012 mit 42 bzw. 43 Anmeldungen.
Hessen und Niedersachsen zeigen sich in der Grafik als deutlich
weniger innovativ und liegen über den gesamten
Betrachtungszeitraum unter 10 Patenten.
Abbildung 39: Patententwicklung der Top 5 Bundesländer im Bereich Solarthermie
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Bayern Baden-Württemberg Nordrhein-Westfalen Hessen Niedersachsen
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7.8 Kooperation auf Bundesebene
Wie bereits aufgrund der im vorherigen Abschnitt aufgezeigten
Entwicklung zu erwarten war, liegen die drei führenden
Bundeländer im Bereich der Solarthermieforschung auch
hinsichtlich der Kooperation auf den ersten Rängen. Die
Zusammenarbeit erfolgt ebenfalls zu großen Teilen zwischen
diesen Ländern. Aufgrund der vergleichsweise großen
Gesamtzahl an Patenten erweist sich hier allerdings der Anteil
an in Kooperation erstellten Veröffentlichungen als deutlich
niedriger, als es bei den anderen Ländern der Fall ist. So liegt
dieser in Bayern und Baden-Württemberg bei knapp 15% und
in Nordrhein-Westfalen bei 20%, wohingegen andere Länder
Werte von durchschnittlich 45% erreichen.
Abbildung 40: Kooperation auf Bundesebene im Bereich Solarthermie
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Schleswig-Holstein
SachsenBrandenburg
Sachsen-AnhaltBrem
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Saarland
ENavi 2018 | 57
8 Geothermie
8.1 Patententwicklung der Top 5 Länder
Die Anzahl der Geothermiepatente ist insgesamt
vergleichsweise gering. Hinsichtlich der Gesamtzahl führt
Deutschland den Bereich mit 142 Patenten an. Lediglich die
Vereinigten Staaten können mit kumuliert 84 Anmeldungen
zumindest eine annähernd starke Forschungsaktivität
aufweisen, während die nachfolgenden Staaten mit lediglich 21
bis 31 Patenten einen bereits deutlich geringeren Output
aufweisen.
Hinsichtlich der in Abbildung 41 dargestellten Entwicklung zeigt
sich, mit Ausnahme eines ersten Peaks in Deutschland im Jahr
1982, in den 80er und 90er Jahren eine nur geringe Aktivität im
Geothermiebereich. Dies zeigt sich auch darin, dass bis Mitte
der 2000er Jahre der mittlere Output der fünf Länder bei
lediglich 0,6 Patenten liegt.
Erste sichtbare Entwicklungen zeigen sich in Deutschland ab
dem Jahr 2007. Das bisher weltweite Maximum an
Veröffentlichungen wird anschließend mit 19 Patenten im Jahr
2010 erreicht. Die USA steigern ihre Forschungsbestrebungen
mit 2011 hingegen erst deutlich später, wohingegen die
Schweiz, Schweden und Italien keine deutliche Steigerung der
Forschungsleistung erkennen lassen. Generell stellt sich die
Entwicklung bei den aufgezeigten Staaten als nicht besonders
stabil dar, wobei die Schwankungen jedoch zumindest
teilweise der insgesamt geringen Anzahl an Patenten
geschuldet ist.
Abbildung 41: Patententwicklung der Top 5 Länder im Bereich Geothermie
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DE US CH SE IT
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8.2 Innovativste Unternehmen
Bei Betrachtung der in Tabelle 6 dargestellten, innovativsten
Unternehmen zeigt sich, dass 12 der 15 Firmen zu den im
vorherigen Abschnitt aufgezeigten, produktivsten Ländern
gehören. Lediglich China, Japan und Kanada sind noch mit
jeweils einem Unternehmen vertreten. Interessant ist vor
allem auch, dass sich vom von der Gesamtpatentzahl her auf
dem fünften Rang befindlichen Italien kein einziges
Unternehmen in der Auflistung wiederfindet, was auf eine eher
breite Verteilung an in diesem Bereich forschenden Firmen
hindeutet. Tatsächlich findet sich mit der Ansaldo Energia SPA
das erste italienische Unternehmen erst an Position 55 der
insgesamt 218 erfassten Einrichtungen.
Die Liste der innovativsten Unterhemen wird vom deutschen
Unternehmen Rehau AG angeführt, welche mit 3,7% einen
vergleichsweise großen Anteil an den weltweit eingereichten
Patenten einnimmt. Es folgen das Schweizer Unternehmen
HakaGerodur AG sowie das amerikanische Unternehmen
Halliburton Energy Services Inc mit einem jeweiligen Anteil von
1,7%. Insgesamt finden sich vier deutsche, drei US-
amerikanische sowie drei Schweizer Unternehmen unter den
innovativsten 15 Firmen. Der durchschnittliche Anteil an
weltweiten Patenten liegt mit 0,4% deutlich höher als bei allen
anderen hier betrachteten Erzeugungstechnologien, was vor
allem auf die recht geringe Anzahl von lediglich 2018
Unternehmen zurückzuführen ist.
Tabelle 6: Innovativste Unternehmen im Bereich Geothermie
Land Unternehmen Patente Anteil
1 DE REHAU AG CO 11 3,71%
2 CH HAKA GERODUR AG 5 1,68%
3 US HALLIBURTON ENERGY SERVICES INC 5 1,68%
4 CN HUAWEI TECH CO LTD 5 1,68%
5 CH JANSEN AG 5 1,68%
6 CH WQ TEC AG 5 1,68%
7 JP DAIKIN IND LTD 4 1,35%
8 DE DYNAMIC BLUE HOLDING GMBH 4 1,35%
9 DE ENRO GEOTHERMIEENTWICKLUNG GMBH 4 1,35%
10 US GENERAL ELECT CO 4 1,35%
11 SE UPONOR INNOVATION AB 4 1,35%
12 DE ENBW ENERGIE BADEN WUERTTEMBERG AG 3 1,01%
13 US ENLINK GEOENERGY SERVICES INC 3 1,01%
14 CA FREE ENERGY SOLUTIONS INC 3 1,01%
15 DE GEO EN ENERGY TECH GMBH 3 1,01%
ENavi 2018 | 59
8.3 Geothermieentwicklung (alle Länder)
Schwerpunkte der Technologieentwicklung im
Geothermiebereich sind auf internationaler Ebene Compact-
Tube-Assemblies sowie Wärmetauscher. Die Forschungs-
bereiche wurden hierbei bereits seit den 80er Jahren vertieft
und weisen einen zusätzlichen starken Anstieg ab den Jahren
2008 bzw. 2007 auf. Forschung im Bereich des Wärmetausches
mit Flüssigkeiten in Rohren wurde hingegen auf internationaler
Ebene bisher kaum getätigt.
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Abbildung 42: Geothermieentwicklung – alle Länder
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8.4 Geothermieentwicklung (Deutschland)
In Deutschland liegt der Schwerpunkt der Patentaktivitäten
ebenfalls in den Bereichen Compact-Tube-Assemblies und
Wärmetauscher. Auch auf deutscher Ebene wurde bezüglich
des Wärmetausches mit Flüssigkeiten in Rohren bisher kaum
etwas veröffentlicht. Die nebenstehende Heatmap zeigt zudem
deutlich, dass es in mehreren Jahren (1983-1991, 1993/1994,
1996, 1999, 2003) zu keinerlei Patententwicklung in
Deutschland kam.
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2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
Ande
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den
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den
Bod
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0
1
2
3
4
5
6
7
Abbildung 43: Geothermieentwicklung in Deutschland
ENavi 2018 | 61
8.5 Internationale Kooperation
Aufgrund der generell vergleichsweise geringen Anzahl Patente
im Bereich der Geothermie stellt sich auch die Anzahl an in
Zusammenarbeit von zwei oder mehr Staaten erstellten
Patente als äußerst gering dar. So liegt Deutschland mit neun
Kooperationen auf dem ersten Rang, gefolgt von der Schweiz
und den Niederlanden mit jeweils sechs. Obwohl die USA
neben Deutschland bei den Patentaktivitäten führend sind,
können sie lediglich eine einzige Kooperation mit einem
anderen Land aufweisen. Die stärksten Verbindungen bestehen
hierbei zwischen Deutschland und der Schweiz sowie den
Niederlanden und sonstigen Ländern, welche unter anderem
Großbritannien beinhalten. Der Anteil an in Kooperation
erstellten Patenten liegt in den Niederlanden und der Schweiz
mit 29% bzw. 19% am höchsten und in den Vereinigten Staaten
mit lediglich 1% am niedrigsten. Der deutsche Wert zeigt sich
mit ca. 7% ebenfalls als eher gering.
Abbildung 44: Internationale Kooperation im Bereich Geothermie
0
5
0
50
5
0
00
0
0
DE
CH
NL
Sonstige
AT
FR
IT
US
ENavi 2018 | 62
8.6 Innovationen auf Bundesebene
Auf Landkreisebene verteilen sich die im Bereich der
Geothermie forschenden Unternehmen weiträumig innerhalb
der Bundesrepublik. Die Hochburg der deutschen
Geothermiepatente liegt hierbei in Berlin. Weitere innovative
Kreise sind Ansbach, München, Leipzig, Essen sowie Hamburg.
Auch wenn sich die innovativen Landkreise weiträumig über
das Bundesgebiet verteilen, so fällt dennoch die deutlich
geringere Dichte und große Anzahl an weißen Flecken auf.
Besonders Mecklenburg-Vorpommern und Thüringen weisen
kaum Kreise auf, welche sich mit der Entwicklung von
Geothermie auseinandersetzen.
Abbildung 45: Geothermieinnovationen auf Bundesebene
0 2 4 6 8 10
ENavi 2018 | 63
8.7 Patententwicklung der Top 5 Bundesländer
Da die Anzahl der nationalen Patente relativ klein ist, haben wir
es auch auf Ebene der Bundesländer mit entsprechend kleinen
Zahlen und einer nur geringen Stabilität der Forschungsleistung
zu tun. Führend bei den Patenten im Bereich Geothermie sind
die Länder Bayern (insgesamt 35 Patente) und Nordrhein-
Westfalen (insgesamt 29 Patente). Mit Berlin findet sich zudem
ein Stadtstaat und mit Sachsen auch ein im Osten der
Bundesrepublik befindliches Land unter den fünf innovativsten
Ländern.
Das viertplatzierte Berlin weist hierbei bereits einen frühen
Peak im Jahr 1982 auf, kann diese Entwicklungsleistung
allerdings in den folgenden Jahren nicht mehr wiederholen.
Generell zeigt sich in den 80er Jahren kaum eine Entwicklung in
der deutschen Geothermieforschung. Erst in den 90er Jahren
zeigen sich vereinzelte Patentanmeldungen, welche allerdings
eher einen alternierenden als konstanten Output zeigen. Mitte
der 2000er Jahre ist es zunächst Nordrhein-
Westfalen, welches durch einen erhöhten Patentoutput auffällt
und auch in den nachfolgenden Jahren punktuell (2006, 2010,
2016) weitere Patente anmeldet. Ab 2011 setzt sich Bayern,
nach vorher eher verhaltener Aktivität, als forschungsstärkstes
Bundesland durch und kann mit 6,5 Patenten in 2010 und 7
Patenten in 2012 einen vergleichsweise hohen Output
vorweisen.
Abbildung 46: Patententwicklung der Top 5 Bundesländer im Bereich Geothermie
0
2
4
6
8
An
zah
l Pat
en
te
Bayern Nordrhein-Westfalen Baden-Württemberg Berlin Sachsen
ENavi 2018 | 64
8.8 Kooperation auf Bundesebene
Kooperationen auf Ebene der Bundesländer fanden bisher vor
allem verstärkt zwischen Bayern und Nordrhein-Westfalen
sowie zwischen Hessen und Rheinland-Pfalz statt. Auf Rang
eins liegt hierbei Nordrhein-Westfalen mit neun
Kooperationen, gefolgt von Bayern mit insgesamt sieben Fällen
von Zusammenarbeit mit anderen Bundesländern. Mit Hessen
und Rheinland-Pfalz finden sich auf den nachfolgenden
Positionen zwei Länder, welche aus Gesamtpatentsicht nicht zu
den deutschen Spitzenreitern zählen. Der jeweilige Anteil an in
Kooperation erstellten Patenten zeigt sich mit 56% bzw. 75%
dementsprechend hoch.
Im Vergleich zu den in den vorherigen Abschnitten
dargestellten Erzeugungstechnologien fällt eine hohe Anzahl an
Bundesländern auf, welche innerhalb der Geothermie-
entwicklung keine nationale Zusammenarbeit mit dem Resultat
eines angemeldeten Patents vorweisen können. Zu diesen
zählen Hamburg, Mecklenburg-Vorpommern, Schleswig-
Holstein, Bremen sowie das Saarland. Der Stadtstaaat Bremen
weist hierbei als einziges Bundesland keine einzige Anmeldung
auf.
Abbildung 47: Kooperation auf Bundesebene im Bereich Geothermie
0
5
0
5
0
50
5
0
0
0
0
0
0
Nordrhein-Westfalen
Bayern
Hessen
Rhinland-P
falz
Baden-Württemberg
Sachsen-Anhalt
Sachsen
Thüringen
Brandenburg
Niedersachsen
ENavi 2018 | 65
9 Implikationen
Nachfolgend werden die innerhalb der Studie erarbeiteten
Ergebnisse zusammengefasst sowie daraus resultierende
Implikationen abgeleitet. Der Fokus liegt hierbei in der
Betrachtung der Innovationsstärke Deutschlands im
internationalen Vergleich.
9.1 Implikationen im Bereich Photovoltaik
Deutschland liegt in der internationalen Betrachtung auf Platz
3 und nimmt somit, trotz des insgesamt hohen Outputs, bei der
Photovoltaik die schlechteste Platzierung unter allen
betrachteten Technologien ein. Besonders seit dem Jahr 2007
ergab sich im Vergleich zu den Spitzenreitern Japan und USA
ein deutlich verminderter Anstieg der Innovationskraft.
Generell zeigt sich eine stärkere Verlagerung der Forschung
(zusammen mit der Produktion) in den asiatischen Raum, in
welchem mit Südkorea ein weiteres Land zunehmend an
Innovationsfähigkeit gewinnt. Ein Grund kann hierbei unter
anderem darin liegen, dass bei Betrachtung der in Deutschland
gemeldeten Unternehmen mit Forschung im Bereich der
Photovoltaik kaum spezialisierte Unternehmen, sondern
verstärkt technologisch breiter ausgerichtete Konzerne und
Forschungseinrichtungen identifiziert werden können.
Spezialisierte Unternehmen wie die SMA Solar Tech AG und die
Schott Solar AG sind zwar ebenfalls unter den anmeldenden
Unternehmen zu finden, weisen jedoch deutlich geringere
Outputs als die großen, weniger ausgerichteten Konzerne auf.
Hinsichtlich der Zelltechnologie folgt Deutschland dem
internationalen Fokus auf organischen Solarzellen und
monokristallinen Solarzellen, vernachlässigt jedoch hierbei die
Entwicklung vielversprechender alternativer Zelltypen, welche
in anderen Ländern deutlich stärker berücksichtigt werden.
Eine Ausweitung auf diese Bereiche wäre sinnvoll, um bei
einem eventuellen Breakthrough einer dieser Zelltechnologien
auf eine breitere eigene Innovationsbasis zurückgreifen zu
können.
Im Rahmen der internationalen Kooperation ist Deutschland
am kooperationsstärksten und arbeitet vor allem mit den
Vereinigten Staaten zusammen, welche sich im Bereich der
Photovoltaik ebenfalls an einer der führenden Positionen
befinden. Verbesserungsmöglichkeiten ergeben sich jedoch
hinsichtlich der Kooperation mit den produktiven asiatischen
Ländern. Auch wenn diese generell eine geringe
Kooperationsquote aufweisen, wäre eine verstärkte
Zusammenarbeit speziell mit Japan und Südkorea anzuraten,
da aufgrund der technologischen Fortschrittlichkeit dieser
Länder verstärkt Synergien zu erwarten sind.
9.2 Implikationen im Bereich Windenergie
International belegt Deutschland hinsichtlich seines
Patentoutputs im Bereich der Windenergie die Spitzenposition
und konnte sich hinsichtlich seiner Forschungsleistung bereits
frühzeitig von anderen Ländern absetzen. Innerhalb der
jüngeren Vergangenheit war es jedoch vor allem der
Nachbarstaat Dänemark, welcher seinen Patentoutput
zunehmend steigern und den der Bundesrepublik teilweise
sogar übertreffen konnte.
Bei internationaler Betrachtung der forschenden Unternehmen
im Bereich Windkraft ist die Bundesrepublik sowohl mit großen
Technologiekonzernen als auch mittelständigen Unternehmen
stark vertreten. Hier gilt es diese Unternehmenskonstellation
zu halten und die jeweilige Forschung weiter zu unterstützen,
um die Führerschaft auf dem Gebiet der Windkraft nicht zu
verlieren.
ENavi 2018 | 66
Aus Technologiesicht fokussiert sich die deutsche
Forschungslandschaft primär auf die Bereiche Rotoren und
Turbinenkontrolle, welche auch unter internationaler
Betrachtung Schwerpunkte darstellen. Eine stärkere
Forschungsleistung im Vergleich zu anderen Staaten und somit
auch eine zu erwartende Technologieführerschaft findet sich
zudem bei der Konstruktion von Onshore-Türmen, der
Energiewandlung sowie Windturbinen mit Rotationsachse in
Windrichtung. Die Konstruktion von Generatoren und die
(Weiter-)Entwicklung von weiteren Komponenten hingegen
erfährt aus deutscher Sicht eine stärkere Vernachlässigung als
es bei weltweiter Betrachtung der Fall ist. Da es sich speziell bei
Generatoren für die Windenergieerzeugung um für den
Anlagenbetrieb essentielle Technologien handelt, ist eine
Verstärkung der Forschungsanstrengungen in diesem Bereich
als sinnvoll anzusehen.
Hinsichtlich der Kooperationsintensität liegt Deutschland hinter
den Vereinigten Staaten, mit welchen es gleichzeitig den
intensivsten Austausch pflegt. Speziell bezüglich der
Kooperation mit Dänemark und Großbritannien fällt auf, dass
die Bundesrepublik nur unzureichend in die innereuropäische
Zusammenarbeit eingeflochten ist. Vor allem mit Dänemark
wäre, trotz der dort verstärkten Fokussierung auf Offshore-
Konzepte, ein produktiver Austausch auf technischer Ebene zu
erwarten.
9.3 Implikationen im Bereich Bioenergie
Im Bereich der Bioenergie liegt Deutschland zwar hinsichtlich
des internationalen Outputs auf dem zweiten Länderrang,
allerdings scheint dies primär nicht auf eine starke
Forschungsleistung auf diesem Gebiet, sondern vielmehr auf
eine insgesamt breit verteilte Patentanzahl zurückzuführen zu
sein. Dass sich unter den forschungsstärksten Unternehmen im
Bioenergiebereich kein einziges deutsches Unternehmen
befindet, ist ein Indiz dafür, dass die Forschungslandschaft sich
auch auf Bundesebene relativ weit zwischen kleineren
Unternehmen verzweigt. Dies fördert in der Regel zwar die
nationale Kooperation, erschwert allerdings auch eine
Konsolidierung von praktischem sowie theoretischem Wissen
und kann demnach auch ein Innovationshindernis darstellen.
Hinsichtlich der untersuchten Technologiebereiche im Feld der
Bioenergie setzt die Bundesrepublik deutlich stärkere Fokusse,
als es international der Fall ist. Speziell im Bereich der
Fermentation sticht die Forschungslandschaft hervor. Die
starke Ausrichtung auf dieses Feld führt jedoch dazu, dass
zahlreiche andere Bereiche deutlich vernachlässigt werden,
was speziell die wissenschaftliche Anschlussfähigkeit der
Bundesrepublik an die internationale Forschung gefährden
kann. Dies spiegelt sich auch bei Betrachtung der weltweiten
Kooperationen wieder, bei welchen Deutschland deutlich
zurückliegt und mit den USA lediglich einen wesentlichen
Partner aufweisen kann.
9.4 Implikationen im Bereich Wasserkraft
Bei Inventionen und Innovationen im Bereich der Wasserkraft
zeigt sich Deutschland speziell in der letzten Dekade als
führend. Hinsichtlich der forschenden Unternehmen zeigt sich
eine ebenso breite Aufstellung wie bei den
Technologiesparten. International intensiv erforschte Felder
sind in der deutschen Forschungslandschaft demnach ebenso
stark vertreten wie andere Felder, welche bei weltweiter
Betrachtung geringere Beachtung finden. Die vordringliche
Aufgabe wird somit sein, diese Ausgeglichenheit und
Vielfältigkeit auch über die kommenden Jahre beizubehalten
und zu fördern.
Lediglich hinsichtlich der internationalen Kooperation liegt die
Bundesrepublik zurück. Diesbezüglich fällt vor allem eine
fehlende Kooperation mit den Nachbarstaaten, insbesondere
auch dem innovativen Frankreich, auf.
ENavi 2018 | 67
9.5 Implikationen im Bereich Solarthermie
In der Solarthermieforschung liegt Deutschland international
auf dem ersten Platz und ist auch unter den innovativsten
Unternehmen stark vertreten. Die Forschungsschwerpunkte in
Deutschland sind hierbei nahezu identisch zum internationalen
Fokus, weisen somit allerdings auch eine starke Zentrierung auf
die Bereiche Befestigung und Nachführung sowie
Wärmetauscher auf. Eine Ausweitung der Forschungs-
anstrengungen auf weitere Technologiebereiche der
Solarthermie erscheint somit insoweit sinnvoll, als dass neue
Kompetenzen sowie Wissens- und Innovationsvorsprünge
gegenüber den anderen Staaten aufgebaut werden können.
Hinsichtlich der internationalen Kooperation liegt Deutschland
auf dem ersten Rang und kann insbesondere enge
Verbindungen zu seinen Nachbarn Frankreich und Schweiz
sowie der ebenfalls forschungsstarken USA vorweisen. Eine
Verknüpfung der ebenfalls innovativen Länder Japan und
Italien fehlt hingegen völlig. Eine entsprechende Anbahnung
von Kooperationen in der Patenterstellung könnte hier Vorteile
mit sich bringen.
9.6 Implikationen im Bereich Geothermie
Die generell geringe Anzahl an Patenten im Bereich der
Geothermie erschwert eine konkrete Bewertung
länderspezifischer Forschungstätigkeiten. Die führende
Platzierung der Bundesrepublik deutet jedoch auf eine
vergleichsweise hohe Inventions- und Innovationsfähigkeit im
Geothermiebereich hin. Eine Herausforderung besteht jedoch
darin, diesen Status beizubehalten, zumal bei der Anzahl an
deutschen Patentveröffentlichungen ein deutlicher Rückgang
sowie gleichzeitiger ein Anstieg der Forschungsaktivitäten
innerhalb der Vereinigten Staaten erkennbar ist.
ENavi 2018 | 68
Anhang
ENavi 2018 | 69
A1 Übersicht über verwendete CPC-Klassen
Photovoltaik (Y02E 10/50)
Y02E 10/52 PV systems with concentrators
Y02E 10/54 Material technologies
Y02E 10/56 Power conversion electric or electronic
aspects
Y02E 10/58 MPPT systems
Windkraft (Y02E 10/70)
Y02E 10/72 Wind turbines with rotation axis in wind
Y02E 10/721
Y02E 10/722
Y02E 10/723
Y02E 10/725
Y02E 10/726
Y02E 10/727
Y02E 10/728
Y02E 10/74
Y02E 10/76
direction
Blades or rotors
Components or gearbox
Control of turbines
Generator or configuration
Nacelles
Offshore towers
Onshore towers
Wind turbines with rotation axis
perpendicular to the wind direction
Power conversion electric or electronic
aspects
Bioenergie (Y02E 50/10)
Y02E 50/11 CHP turbines for biofeed
Y02E 50/12 Gas turbines for biofeed
Y02E 50/13 Bio-diesel
Y02E 50/14 Bio-pyrolysis
Y02E 50/15 Torrefaction of biomass
Y02E 50/16 Cellulosic bio-ethanol
Y02E 50/17 Grain bio-ethanol
Y02E 50/18 Bio-alcohols produced by other means
than fermentation
Hydroenergie (Y02E 10/20, Y02E 10/30)
Y02E 10/22 Conventional, e.g. with dams, turbines
and waterwheels
Y02E 10/223 Turbines or waterwheels, e.g. details of
the rotor
Y02E 10/226 Other parts or details
Y02E 10/28 Tidal stream or damless hydropower,
e.g. sea flood and ebb, river, stream
Y02E 10/32 Oscillating water column
Y02E 10/34 Ocean thermal energy conversion
Y02E 10/36 Salinity gradient
Y02E 10/38 Wave energy or tidal swell, e.g. Pelamis-
type
Solar Thermal Energy (Y02E 10/40)
Y02E 10/41 Tower concentrators
Y02E 10/42 Dish collectors
Y02E 10/43 Fresnel lenses
Y02E 10/44 Heat exchange systems
Y02E 10/45 Trough concentrators
Y02E 10/46 Conversion of thermal power into
mechanical power, e.g. Rankine, Stirling
solar thermal engines
Y02E 10/465 Thermal updraft
Y02E 10/46 Mountings or tracking
Geothermie (Y02E 10/10)
Y02E 10/12 Earth coil heat exchangers
Y02E 10/125 Compact tube assemblies, e.g.
geothermal probes
Y02E 10/14 Systems injecting medium directly into
ground, e.g. hot dry rock system,
underground water
Y02E 10/16 Systems injecting medium into a closed
well
Y02E 10/18 Systems exchanging heat with fluids in
pipes, e.g. fresh water or waste water
ENavi 2018 | 70
A2 Patentdaten nach Erzeugungstechnologie
Nachfolgende Tabellen geben einen Überblick über die
Datenbasis für die einzelnen untersuchten Technologie-
bereiche. Hierbei werden für jedes Land, welches in dem
entsprechenden Bereich Patentveröffentlichungen aufweist,
Informationen zur kumulierte Anzahl an Patenten für den
betrachteten Zeitraum von 1979 bis 2017 gegeben. Die Spalte
‚Patente‘ gibt hierbei gerundete kumulierte Werte der
Patentanteile wieder, während bei ‚Patentbeteiligungen
gesamt‘ jedes Patent, ob in Kooperation erstellt oder nicht,
absolut erfasst wird. Ein Land, welches bspw. über den
gesamten Betrachtungszeitraum lediglich ein Patent in
Kooperation mit drei anderen Ländern erstellt hat, würde
somit 0.33 (gerundet 0) Patente und 1 Patentbeteiligung
aufweisen.
Tabelle A 1: Übersicht Daten Photovoltaik
Photovoltaik
Land Kürzel Patente Patentbeteiligung
gesamt Patente ohne Kooperation
Patente mit Kooperation
Anteil Patente in Kooperation
Algeria DZ 1 2 1 1 50,00%
Argentinia AR 2 5 1 4 80,00%
Armenia AM 1 2 0 2 100,00%
Australia AU 127 138 115 23 16,67%
Austria AT 106 148 76 72 48,65%
Belarus BY 0 1 0 1 100,00%
Belgium BE 162 206 128 78 37,86%
Brazil BR 2 3 2 1 33,33%
Bulgaria BG 3 8 1 7 87,50%
Canada CA 114 131 98 33 25,19%
China CN 224 267 190 77 28,84%
Czech Republik CZ 6 7 4 3 42,86%
Denmark DK 28 35 22 13 37,14%
Egypt EG 1 4 0 4 100,00%
Estonia EE 5 7 1 6 85,71%
Finland FI 52 57 47 10 17,54%
France FR 642 762 549 213 27,95%
Germany DE 2383 2628 2104 524 19,94%
Greece GR 11 19 7 12 63,16%
Hong Kong HK 2 5 1 4 80,00%
Hungary HU 4 6 3 3 50,00%
India IN 27 41 22 19 46,34%
Ireland IE 19 22 16 6 27,27%
Israel IL 114 126 102 24 19,05%
Italy IT 304 323 288 35 10,84%
Japan JP 3451 3507 3409 98 2,79%
ENavi 2018 | 71
Latvia LV 3 3 3 0 0,00%
Lebanon LB 0 1 0 1 100,00%
Liechtenstein LI 5 8 2 6 75,00%
Lithuania LT 2 4 0 4 100,00%
Luxembourg LU 1 3 1 2 66,67%
Malaysia MY 1 2 1 1 50,00%
Mexico MX 1 3 0 3 100,00%
Moldova MD 0 1 0 1 100,00%
Morocco MA 1 2 0 2 100,00%
Netherlands NL 284 317 262 55 17,35%
New Zealand NZ 3 5 2 3 60,00%
Norway NO 28 32 23 9 28,13%
Peru PE 0 1 0 1 100,00%
Philippines PH 4 7 2 5 71,43%
Poland PL 11 15 8 7 46,67%
Portugal PT 15 18 12 6 33,33%
Republic of Korea KR 1020 1056 995 61 5,78%
Romania RO 8 10 5 5 50,00%
Russian Federation RU 31 38 24 14 36,84%
Saudia Arabia SA 5 8 3 5 62,50%
Serbia RS 1 1 0 1 100,00%
Singapore SG 39 60 21 39 65,00%
Slovakia SK 4 5 2 3 60,00%
Slovenia SI 4 8 3 5 62,50%
South Africa ZA 10 10 10 0 0,00%
Soviet Union SU 1 1 1 0 0,00%
Spain ES 117 150 93 57 38,00%
Sri Lanka LK 0 1 0 1 100,00%
Sweden SE 80 89 68 21 23,60%
Switzerland CH 321 431 228 203 47,10%
Taiwan TW 182 194 175 19 9,79%
Thailand TH 2 4 1 3 75,00%
Turkey TR 11 18 8 10 55,56%
Ukraine UA 2 4 1 3 75,00%
United Kingdom GB 459 540 386 154 28,52%
United States of America US 3193 3424 2977 447 13,05%
Vietnam VN 0 1 0 1 100,00%
ENavi 2018 | 72
Tabelle A 2: Übersicht Daten Windkraft
Windkraft
Land Kürzel Patente Patentbeteiligung
gesamt Patente ohne Kooperation
Patente mit Kooperation
Anteil Patente in Kooperation
Albania AL 1 1 1 0 0,00%
Argentinia AR 7 8 6 2 25,00%
Australia AU 50 53 49 4 7,55%
Austria AT 84 96 75 21 21,88%
Belarus BY 5 8 3 5 62,50%
Belgium BE 94 110 82 28 25,45%
Bosnia and Herzegovina BA 2 2 1 1 50,00%
Brazil BR 17 17 17 0 0,00%
Bulgaria BG 3 4 2 2 50,00%
Burundi BI 2 2 2 0 0,00%
Canada CA 83 91 76 15 16,48%
Chile CL 1 1 1 0 0,00%
China CN 141 168 119 49 29,17%
Columbia CO 2 3 2 1 33,33%
Croatia HR 2 2 2 0 0,00%
Cyprus CY 4 4 4 0 0,00%
Czech Republik CZ 2 3 2 1 33,33%
Democratic People's Republic of Korea
KP 1 1 1 0 0,00%
Denmark DK 1565 1681 1436 245 14,57%
Ecuador EC 1 2 0 2 100%
Estonia EE 3 3 3 0 0,00%
Finland FI 55 57 54 3 5,26%
France FR 244 259 233 26 10,04%
Georgia GE 1 1 1 0 0,00%
Germany DE 2187 2340 2058 282 12,05%
Ghana GH 1 1 1 0 0,00%
Greece GR 16 17 15 2 11,76%
Hong Kong HK 3 3 3 0 0,00%
Hungary HU 8 8 8 0 0,00%
Iceland IS 1 2 1 1 50,00%
India IN 82 139 44 95 68,35%
Iran IR 1 2 1 1 50,00%
Ireland IE 23 25 19 6 24,00%
Israel IL 37 37 37 0 0,00%
Italy IT 217 226 206 20 8,85%
Japan JP 688 712 665 47 6,60%
Kazakhstan KZ 3 3 3 0 0,00%
ENavi 2018 | 73
Latvia LV 3 4 2 2 50,00%
Lithuania LT 1 1 1 0 0,00%
Luxembourg LU 11 16 8 8 50,00%
Malaysia MY 0 1 0 1 100%
Mexico MX 2 3 2 1 33,33%
Monaco MC 0 1 0 1 100%
Netherlands NL 243 285 209 76 26,67%
New Zealand NZ 4 4 4 0 0,00%
Norway NO 76 83 70 13 15,66%
Pakistan PK 3 3 3 0 0,00%
Peru PE 1 1 1 0 0,00%
Philippines PH 5 5 5 0 0,00%
Poland PL 19 19 19 0 0,00%
Portugal PT 13 16 11 5 31,25%
Qatar QA 1 1 1 0 0,00%
Republic of Korea KR 78 80 76 4 5,00%
Romania RO 6 9 4 5 55,56%
Russian Federation RU 28 33 23 10 30,30%
Saudia Arabia SA 2 2 2 0 0,00%
Serbia RS 1 1 1 0 0,00%
Singapore SG 85 109 55 54 49,54%
Slovakia SK 3 3 3 0 0,00%
Slovenia SI 1 1 1 0 0,00%
South Africa ZA 8 11 6 5 45,45%
Soviet Union SU 1 1 1 0 0,00%
Spain ES 492 513 471 42 8,19%
Sri Lanka LK 3 3 3 0 0,00%
Sweden SE 129 140 120 20 14,29%
Switzerland CH 80 102 63 39 38,24%
Syrian Arab Republic SY 1 1 1 0 0,00%
Taiwan TW 46 47 45 2 4,26%
Thailand TH 5 6 4 2 33,33%
Tunisia TN 1 1 1 0 0,00%
Turkey TR 7 8 6 2 25,00%
Ukraine UA 5 7 4 3 42,86%
United Arab Emirates AE 5 6 5 1 16,67%
United Kingdom GB 455 535 384 151 28,22%
United States of America US 1198 1337 1050 287 21,47%
Uzbekistan UZ 1 1 1 0 0,00%
Venezuela, Bolivarian Republic of
VE 1 1 1 0 0,00%
Zimbabwe ZW 1 1 1 0 0,00%
ENavi 2018 | 74
Tabelle A 3: Übersicht Daten Bioenergie
Bioenergie
Land Kürzel Patente Patentbeteiligung
gesamt Patente ohne Kooperation
Patente mit Kooperation
Anteil Patente in Kooperation
Argentinia AR 3 3 3 0 0,00%
Australia AU 65 70 60 10 14,29%
Austria AT 100 114 93 21 18,42%
Belarus BY 0 1 0 1 100%
Belgium BE 76 95 54 41 43,16%
Brazil BR 47 56 41 15 26,79%
Bulgaria BG 1 1 1 0 0,00%
Canada CA 177 196 158 38 19,39%
Chile CL 4 4 3 1 25,00%
China CN 74 102 59 43 42,16%
Columbia CO 4 5 4 1 20,00%
Costa Rica CR 0 1 0 1 100,00%
Croatia HR 1 1 1 0 0,00%
Cyprus CY 1 2 0 2 100,00%
Czech Republik CZ 14 17 11 6 35,29%
Denmark DK 236 286 187 99 34,62%
Ecuador EC 0 1 0 1 100%
Egypt EG 0 1 0 1 100%
Estonia EE 3 5 2 3 60,00%
Finland FI 152 167 141 26 15,57%
France FR 398 446 365 81 18,16%
German Democratic Republic
DD 2 2 2 0 0,00%
Germany DE 981 1042 909 133 12,76%
Greece GR 17 17 16 1 5,88%
Guatemala GT 1 1 1 0 0,00%
Hungary HU 18 19 17 2 10,53%
Iceland IS 1 2 1 1 50,00%
India IN 46 55 42 13 23,64%
Indonesia ID 2 3 2 1 33,33%
Iran IR 0 1 0 1 100%
Ireland IE 16 16 16 0 0,00%
Israel IL 38 46 33 13 28,26%
Italy IT 171 183 162 21 11,48%
Jamaica JM 0 1 0 1 100,00%
Japan JP 286 308 273 35 11,36%
Latvia LV 6 7 6 1 14,29%
Liechtenstein LI 2 3 2 1 33,33%
ENavi 2018 | 75
Lithuania LT 0 1 0 1 100%
Luxembourg LU 5 6 3 3 50,00%
Malaysia MY 5 7 4 3 42,86%
Mexico MX 4 6 2 4 66,67%
Monaco MC 2 3 1 2 66,67%
Netherlands NL 284 349 248 101 28,94%
New Zealand NZ 34 40 27 13 32,50%
Norway NO 38 43 31 12 27,91%
Panama PA 1 1 1 0 0,00%
Paraguay PY 1 1 1 0 0,00%
Peru PE 0 2 0 2 100%
Philippines PH 2 2 2 0 0,00%
Poland PL 38 40 36 4 10,00%
Portugal PT 10 14 8 6 42,86%
Republic of Korea KR 48 51 45 6 11,76%
Romania RO 3 4 2 2 50,00%
Russian Federation RU 13 18 8 10 55,56%
Saudia Arabia SA 1 3 1 2 66,67%
Serbia RS 1 1 1 0 0,00%
Singapore SG 2 3 1 2 66,67%
Slovakia SK 5 7 4 3 42,86%
Slovenia SI 1 1 1 0 0,00%
South Africa ZA 18 22 14 8 36,36%
Soviet Union SU 1 1 1 0 0,00%
Spain ES 71 83 60 23 27,71%
Sweden SE 137 159 123 36 22,64%
Switzerland CH 98 115 84 31 26,96%
Taiwan TW 10 12 10 2 16,67%
Thailand TH 0 1 0 1 100%
Tunisia TN 1 1 0 1 100%
Turkey TR 2 3 2 1 33,33%
Ukraine UA 5 7 1 6 85,71%
United Kingdom GB 258 302 227 75 24,83%
United States of America US 2004 2160 1830 330 15,28%
Yugoslavia/Serbia and Montenegro
YU 1 1 0 1 100%
ENavi 2018 | 76
Tabelle A 4: Übersicht Daten Wasserkraft
Wasserkraft
Land Kürzel Patente Patentbeteiligung
gesamt Patente ohne Kooperation
Patente mit Kooperation
Anteil Patente in Kooperation
Albania AL 1 1 1 0 0,00%
Algeria DZ 1 1 1 0 0,00%
Argentinia AR 3 3 3 0 0,00%
Australia AU 61 63 60 3 4,76%
Austria AT 76 79 72 7 8,86%
Azerbaijan AZ 1 1 1 0 0,00%
Belgium BE 17 17 17 0 0,00%
Brazil BR 12 12 11 1 8,33%
Bulgaria BG 2 2 2 0 0,00%
Canada CA 53 65 45 20 30,77%
Chile CL 5 6 5 1 16,67%
China CN 23 23 22 1 4,35%
Croatia HR 2 2 1 1 50,00%
Cyprus CY 1 1 1 0 0,00%
Czech Republik CZ 11 12 9 3 25,00%
Denmark DK 40 42 39 3 7,14%
Egypt EG 1 1 1 0 0,00%
Estonia EE 1 1 1 0 0,00%
Faroe Islands FO 1 1 1 0 0,00%
Finland FI 38 38 37 1 2,63%
France FR 201 208 194 14 6,73%
Germany DE 325 337 312 25 7,42%
Greece GR 10 10 10 0 0,00%
Hong Kong HK 1 1 1 0 0,00%
Hungary HU 3 3 3 0 0,00%
India IN 8 9 7 2 22,22%
Iran IR 1 1 1 0 0,00%
Ireland IE 65 69 59 10 14,49%
Israel IL 24 24 24 0 0,00%
Italy IT 92 93 92 1 1,08%
Japan JP 117 120 115 5 4,17%
Lebanon LB 1 1 1 0 0,00%
Luxembourg LU 2 2 2 0 0,00%
Malaysia MY 1 1 1 0 0,00%
Mexico MX 4 4 4 0 0,00%
Monaco MC 0 1 0 1 100%
Netherlands NL 58 60 57 3 5,00%
ENavi 2018 | 77
New Zealand NZ 4 4 4 0 0,00%
Norway NO 104 106 101 5 4,72%
Oman OM 1 1 1 0 0,00%
Pakistan PK 1 1 1 0 0,00%
Peru PE 0 1 0 1 100%
Philippines PH 4 4 4 0 0,00%
Poland PL 6 6 6 0 0,00%
Portugal PT 11 11 11 0 0,00%
Qatar QA 1 1 1 0 0,00%
Republic of Korea KR 28 28 27 1 3,57%
Romania RO 4 5 3 2 40,00%
Russian Federation RU 6 6 6 0 0,00%
Saudia Arabia SA 7 7 7 0 0,00%
Serbia RS 3 3 3 0 0,00%
Singapore SG 15 15 14 1 6,67%
Slovakia SK 5 7 4 3 42,86%
Slovenia SI 4 4 4 0 0,00%
South Africa ZA 6 6 5 1 16,67%
Soviet Union SU 2 2 2 0 0,00%
Spain ES 57 57 57 0 0,00%
Sri Lanka LK 2 2 2 0 0,00%
Sweden SE 78 78 77 1 1,28%
Switzerland CH 62 67 58 9 13,43%
Taiwan TW 18 18 18 0 0,00%
Thailand TH 1 1 1 0 0,00%
Tunisia TN 1 1 1 0 0,00%
Turkey TR 3 3 3 0 0,00%
Ukraine UA 2 2 2 0 0,00%
United Arab Emirates AE 6 7 6 1 14,29%
United Kingdom GB 287 304 274 30 9,87%
United States of America US 358 371 342 29 7,82%
Uzbekistan UZ 1 1 1 0 0,00%
Yugoslavia/Serbia and Montenegro
YU 2 2 2 0 0,00%
ENavi 2018 | 78
Tabelle A 5: Übersicht Daten Solarthermie
Solarthermie
Land Kürzel Patente Patentbeteiligung
gesamt Patente ohne Kooperation
Patente mit Kooperation
Anteil Patente in Kooperation
Algeria DZ 1 1 1 0 0,00%
Argentinia AR 2 2 2 0 0,00%
Australia AU 128 136 121 15 11,03%
Austria AT 177 191 166 25 13,09%
Belarus BY 1 3 0 3 100%
Belgium BE 57 61 54 7 11,48%
Bermuda BM 1 1 1 0 0,00%
Brazil BR 3 3 3 0 0,00%
Bulgaria BG 3 3 3 0 0,00%
Burundi BI 2 2 2 0 0,00%
Canada CA 70 80 65 15 18,75%
China CN 61 65 55 10 15,38%
Cyprus CY 2 2 2 0 0,00%
Czech Republik CZ 8 9 6 3 33,33%
Denmark DK 50 53 48 5 9,43%
Ecuador EC 1 1 1 0 0,00%
Finland FI 22 25 20 5 20,00%
France FR 402 431 383 48 11,14%
Georgia GE 2 2 1 1 50,00%
Germany DE 1400 1454 1335 119 8,18%
Greece GR 14 15 12 3 20,00%
Hong Kong HK 4 4 4 0 0,00%
Hungary HU 16 16 15 1 6,25%
India IN 17 18 16 2 11,11%
Indonesia ID 1 1 1 0 0,00%
Ireland IE 8 9 8 1 11,11%
Israel IL 109 112 106 6 5,36%
Italy IT 305 310 298 12 3,87%
Japan JP 312 315 310 5 1,59%
Jordan JO 2 2 2 0 0,00%
Liechtenstein LI 6 12 3 9 75,00%
Luxembourg LU 12 15 9 6 40,00%
Malaysia MY 6 7 6 1 14,29%
Malta MT 1 1 1 0 0,00%
Mexico MX 2 2 2 0 0,00%
Monaco MC 1 1 1 0 0,00%
Netherlands NL 135 146 128 18 12,33%
ENavi 2018 | 79
New Zealand NZ 10 11 8 3 27,27%
Norway NO 24 26 23 3 11,54%
Pakistan PK 1 1 1 0 0,00%
Philippines PH 1 1 1 0 0,00%
Poland PL 14 16 12 4 25,00%
Portugal PT 17 20 14 6 30,00%
Qatar QA 1 1 1 0 0,00%
Republic of Korea KR 47 48 47 1 2,08%
Romania RO 2 2 2 0 0,00%
Russian Federation RU 8 11 6 5 45,45%
Saudia Arabia SA 5 5 5 0 0,00%
Serbia RS 1 1 1 0 0,00%
Singapore SG 5 5 5 0 0,00%
Slovakia SK 5 6 4 2 33,33%
Slovenia SI 7 7 6 1 14,29%
South Africa ZA 13 13 13 0 0,00%
Spain ES 247 259 236 23 8,88%
Sri Lanka LK 2 2 2 0 0,00%
Sweden SE 81 83 79 4 4,82%
Switzerland CH 230 258 206 52 20,16%
Taiwan TW 57 59 56 3 5,08%
Thailand TH 3 3 3 0 0,00%
Tunisia TN 0 1 0 1 100%
Turkey TR 16 16 15 1 6,25%
Ukraine UA 2 4 1 3 75,00%
United Kingdom GB 151 161 145 16 9,94%
United States of America US 842 879 802 77 8,76%
Uzbekistan UZ 1 1 1 0 0,00%
Venezuela, Bolivarian Republic of
VE 0 1 0 1 100%
Yugoslavia/Serbia and Montenegro
YU 2 2 2 0 0,00%
ENavi 2018 | 80
Tabelle A 6: Übersicht Daten Geothermie
Geothermie
Land Kürzel Patente Patentbeteiligung
gesamt Patente ohne Kooperation
Patente mit Kooperation
Anteil Patente in Kooperation
Argentinia AR 1 1 1 0 0,00%
Australia AU 5 5 5 0 0,00%
Austria AT 18 19 18 1 5,26%
Belgium BE 3 3 3 0 0,00%
Canada CA 13 13 13 0 0,00%
China CN 7 7 7 0 0,00%
Cyprus CY 1 1 1 0 0,00%
Czech Republik CZ 3 3 3 0 0,00%
Denmark DK 2 2 2 0 0,00%
Estonia EE 2 2 2 0 0,00%
Finland FI 7 7 7 0 0,00%
France FR 19 20 19 1 5,00%
Germany DE 133 138 129 9 6,52%
Greece GR 1 1 1 0 0,00%
Hungary HU 3 3 3 0 0,00%
Iceland IS 1 1 1 0 0,00%
India IN 0 1 0 1 100%
Israel IL 3 3 3 0 0,00%
Italy IT 18 18 17 1 5,56%
Japan JP 19 19 19 0 0,00%
Netherlands NL 18 21 15 6 28,57%
Norway NO 8 8 8 0 0,00%
Philippines PH 1 1 1 0 0,00%
Poland PL 5 5 5 0 0,00%
Romania RO 1 1 1 0 0,00%
Slovakia SK 2 2 2 0 0,00%
Spain ES 2 2 2 0 0,00%
Sri Lanka LK 1 1 1 0 0,00%
Sweden SE 17 17 17 0 0,00%
Switzerland CH 30 32 26 6 18,75%
Taiwan TW 16 16 16 0 0,00%
Turkey TR 1 1 1 0 0,00%
United Kingdom GB 13 16 11 5 31,25%
United States of America US 76 77 76 1 1,30%
ENavi 2018 | 81
Literatur
De Rassenfosse, G., & de la Potterie, B. V. P. (2009). A policy insight into the R&D–patent relationship. Research Policy, 38(5), 779-
792.
Hagedoorn, J., & Cloodt, M. (2003). Measuring innovative performance: is there an advantage in using multiple indicators?.
Research policy, 32(8), 1365-1379.
Niosi, J. (2005). Canada's regional innovation system: The science-based industries. McGill-Queen's Press-MQUP.
Patstat (Spring 2017). EPO worldwide patent statistical database.