Tecnologia e innovazione: Italia quarta in UE per brevetti di energia pulita

Tra il 2017 e il 2019 i brevetti relativi alle tecnologie energetiche a basse emissioni di carbonio sono cresciuti del 3,3% all’anno. Questo è solo un quarto del tasso di crescita annuale rispetto ad un decennio fa e mette in evidenza l’urgente necessità di investimenti in energia pulita per raggiungere gli obiettivi climatici, secondo un rapporto dell’Ufficio europeo dei brevetti (EPO) e dell’Agenzia internazionale dell’energia (IEA).
Il rapporto Brevetti e transizione energetica: tendenze globali nell’innovazione tecnologica per l’energia pulita analizza l’insieme di brevetti internazionali per le invenzioni relative alle tecnologie energetiche a basse emissioni di carbonio, suddividendole tra regioni e settori industriali. Inoltre, la ricerca rileva che il rapido aumento di attività nello sviluppo di veicoli elettrici è diventato un fattore chiave per l’innovazione, stimolata soprattutto dai progressi nelle batterie ricaricabili agli ioni di litio.

crescita globale brevetti
Crescita globale delle famiglie di brevetti internazionali nelle tecnologie energetiche a basse emissioni di carbonio rispetto a tutte le tecnologie, 2000-2019 (base 100 nel 2000)

Il numero di brevetti globali relativi alle tecnologie energetiche a basse emissioni di carbonio è aumentato negli ultimi due decenni, ad eccezione di un crollo nel 2014-16, in contrasto con un calo del numero di brevetti relativi all’uso di combustibili fossili dal 2015 ( dal 2017 il calo medio annuo è del 6,9% ). Il tasso di crescita medio annuo dei brevetti relative alle tecnologie energetiche a basse emissioni di carbonio negli ultimi anni è sceso dal 12,5% (tra il 2000 e il 2013) al +3,3% (dal 2017). Le cifre mostrano che sono necessarie azioni politiche concertate e ulteriore innovazione nel settore dell’energia a basse emissioni di carbonio per accelerare la disponibilità di tecnologie e ridurre i costi.
Alcune di queste tecnologie, dalla produzione di energia alla distribuzione, allo stoccaggio e alle applicazioni finali, sono già in uso su scala industriale, mentre altre rimangono in una fase iniziale di sviluppo o diffusione. Secondo lo IEA, per raggiungere gli obiettivi climatici occorre una drastica accelerazione dell’innovazione nelle energie pulite. “La transizione energetica necessaria per mitigare il cambiamento climatico rappresenta una sfida di enorme portata e complessità“, ha affermato il presidente dell’EPO António Campinos. “Questo rapporto è un chiaro invito all’azione per intensificare la ricerca e l’innovazione in nuove tecnologie energetiche a basse emissioni di carbonio e migliorare quelle esistenti. Pur rivelando alcune tendenze incoraggianti nei Paesi e nei settori industriali, comprese le principali tecnologie trasversali, il rapporto evidenzia anche la necessità di accelerare ulteriormente l’innovazione nelle tecnologie energetiche pulite, alcune delle quali sono ancora solo in fase emergente“.
Quasi la metà della riduzione delle emissioni necessaria per arrivare allo zero netto entro il 2050 dovrà provenire da tecnologie che non sono ancora sul mercato“, ha affermato Fatih Birol, direttore esecutivo di IEA. “Ciò richiede enormi passi in avanti nell’innovazione, ma fino ad ora le informazioni sui progressi compiuti sono state insufficienti. Combinando le competenze complementari della IEA e dell’EPO, questo rapporto ci fornisce una base più solida per identificare e monitorare i punti di forza e di debolezza nella brevettazione di tecnologie energetiche a basse emissioni di carbonio, fornendo un quadro molto più chiaro dello stato attuale della transizione energetica“.
L’Italia fornisce un contributo importante nell’innovazione nel settore delle tecnologie energetico pulite. Se si guarda al periodo 2010-2019 e si considera il numero di famiglie di brevetti internazionali relativi a suddette tecnologie, l’Italia si colloca al 4° posto in Europa e al 9° a livello globale, contribuendo con l’1,4% di tutti i brevetti globali in questo settore.
Tra il 2015 e il 2018, il 7,6% di tutti i brevetti globali italiani in tutte le tecnologie riguardavano tecnologie a basse emissioni di carbonio. Il tasso di crescita medio dei brevetti internazionali dall’Italia in queste tecnologie è stato del 7% annuo tra il 2000 e il 2019.
Nel campo delle tecnologie a basse emissioni di carbonio, gli inventori italiani hanno registrato la maggior parte dei brevetti internazionali nei settori delle costruzioni, dei veicoli su strada, del solare fotovoltaico, dei veicoli elettrici e dell’energia solare termica. Se invece si prende in considerazione il vantaggio tecnologico relativo come parametro di valutazione, gli inventori italiani sono i più specializzati nell’energia solare termica, nell’energia geotermica, nella combustione, nelle costruzioni e nel trasporto ferroviario.
Le aziende italiane leader nel deposito di brevetti relativi a tecnologie a basse emissioni di carbonio (2000-2019) sono state Fiat Chrysler (251 famiglie di brevetti internazionali), Eni (167), Leonardo (59), Magneti Marelli (59), e Sind International (58).

L’evoluzione dell’innovazione nel settore energetico

Il rapporto misura le tendenze delle “famiglie di brevetti internazionali” (IPF), ciascuna delle quali rappresenta un’invenzione di alto valore per la quale sono state presentate domande presso due o più uffici brevetti a livello globale. Dato che le domande di brevetto vengono depositate mesi o addirittura anni prima che i prodotti raggiungano il mercato, sono spesso visti come i primi indicatori di future tendenze tecnologiche.
Dall’anno 2000 ad oggi, le aziende hanno depositato più di 420 000 famiglie di brevetti internazionali per l’energia a basse emissioni di carbonio in tre categorie principali:
• Tecnologie di approvvigionamento energetico a basse emissioni di carbonio, comprese le energie rinnovabili come solare, eolica, geotermica o idroelettrica
• Tecnologie che facilitano l’uso più efficiente dell’energia o il cambio di carburante nelle applicazioni finali come i trasporti, gli edifici o la produzione industriale
• Tecnologie “abilitanti” che rendono possibile la correlazione tra l’offerta e l’uso finale o migliorano le infrastrutture per accogliere livelli più elevati di energia pulita, comprese batterie, idrogeno, reti intelligenti, sistemi di cattura del carbonio, utilizzo e stoccaggio
I principali settori di utilizzo finale per i brevetti globali di energia pulita nel 2000-19 sono stati i trasporti (116 000 IPF nel 2000-19), seguiti dalle tecnologie di efficienza energetica per la produzione industriale (86 000 IPF) e alcuni settori con emissioni “difficili da abbattere” come la metallurgia (ad esempio nella produzione di acciaio) che è stata particolarmente dinamica negli ultimi anni. Il rapporto ha rilevato che le tecnologie trasversali abilitanti – batterie, idrogeno, reti intelligenti, sistemi di cattura del carbonio – hanno registrato la crescita più forte dal 2017. La loro quota è aumentata dal 27% di tutte le IPF relative a tecnologie energetiche a basse emissioni di carbonio nel 2000 al 34% nel 2019.

L’ascesa dei veicoli elettrici stimola l’innovazione

richiedenti brevetti
I primi 15 richiedenti brevetti per tecnologie energetiche a basse emissioni di carbonio, 2000-19

Un fattore chiave dell’innovazione nell’ultimo decennio è stato l’impennata delle tecnologie relative ai veicoli elettrici, stimolata in misura considerevole dai progressi nelle batterie ricaricabili agli ioni di litio (vedi studio congiunto EPO-IEA sull’innovazione nello stoccaggio di elettricità (settembre 2020). Questa tendenza si riflette anche nella classifica delle migliori aziende nelle tecnologie energetiche a basse emissioni di carbonio dal 2000, che comprende sei aziende automobilistiche e sei dei loro principali fornitori di batterie.

Europa, Giappone e Stati Uniti avanti, ciascuno con specializzazioni proprie

Osservando le principali tendenze di innovazione regionali, lo studio rileva che dal 2000 le aziende e gli istituti di ricerca europei hanno primeggiato nel brevettare invenzioni relative a tecnologie energetiche a basse emissioni di carbonio, con il 28% (12% per la sola Germania) di tutte le famiglie di brevetti internazionali in queste tecnologie nell’ultimo decennio (2010-19), seguiti da richiedenti giapponesi (25%), statunitensi (20%), sudcoreani (10%) e cinesi (8%).
Mentre l’Europa è al primo posto nella maggior parte dei settori delle energie rinnovabili e svolge un ruolo significativo in alcuni settori di utilizzo finale come il trasporto ferroviario e l’aviazione, il Giappone è leader nella tecnologia dei veicoli elettrici, batterie e idrogeno, e gli Stati Uniti hanno un vantaggio tecnologico nell’aviazione, nei biocarburanti e per i sistemi di cattura del carbonio. I principali punti di forza della Corea del Sud sono le batterie, la tecnologia solare fotovoltaica e l’efficienza energetica nella produzione industriale e nel settore delle tecnologie dell’informazione e della comunicazione (come per la Cina).
Complessivamente la quota di IPF nelle tecnologie energetiche pulite generate dagli istituti di ricerca (università ed enti pubblici di ricerca) è aumentata dal 6,6% del periodo compreso tra il 2000 e il 2009 all’8,5% (tra il 2010 e il 2019). Gli istituti di ricerca sono particolarmente attivi nelle tecnologie di approvvigionamento energetico a basse emissioni di carbonio (combustibili alternativi, energia nucleare e alcune energie rinnovabili) e nelle tecnologie abilitanti emergenti come i sistemi di cattura del carbonio e l’idrogeno.