11 septiembre 2023
En enero de 2023, la Oficina Europea de Patentes (EPO), junto con la Agencia Internacional de la Energía (IEA), publicó un nuevo informe sobre las patentes relacionadas con el hidrógeno y las tendencias globales de innovación en una amplia gama de tecnologías (Hydrogen patents for a clean energy future. A global trend analysis of innovation along hydrogen value chains. European Patent Office. January 10, 2023).
Este informe surge en el contexto de la actual crisis energética mundial y la urgente necesidad de abordar nuevos desafíos tecnológicos que permitan obtener energía limpia a partir de fuentes de energía renovables.
El informe recoge la actividad global de las patentes en tecnologías de hidrógeno entre 2011 y 2020. En él se analizan todas las tecnologías involucradas en su vida útil: producción, almacenamiento, distribución y transformación, y las aplicaciones de uso final.
Asimismo, diferencia las tecnologías que usan combustibles fósiles para producir hidrógeno y las tecnologías respetuosas con el medio ambiente que emplean energías renovables.
Tal y como se cita en el informe, el estudio se ha diseñado como una guía para los responsables de elaboración de políticas y de la toma de decisiones en materia de medio ambiente, para arrojar luz sobre empresas e instituciones innovadoras que pueden estar en condiciones de contribuir al crecimiento sostenible a largo plazo y para dirigir recursos hacia tecnologías prometedoras.
El auge del hidrógeno como vector energético
El hidrógeno ha surgido como un vector energético clave en la transición hacia un futuro más sostenible, debido a su potencial para proporcionar una fuente limpia y versátil de energía.
El hidrógeno es una fuente limpia porque su combustión o uso en pilas de combustible para generar electricidad, solo produce agua como residuo, sin emisiones de carbono ni contaminantes. Cuando se produce utilizando energía renovable, como la solar o eólica, se obtiene lo que se conoce como “hidrógeno verde”, lo que lo convierte en una opción totalmente libre de emisiones de carbono.
Además, el hidrógeno puede almacenar energía de manera eficiente y durante largos períodos, lo que lo convierte en una solución ideal para abordar la intermitencia de las fuentes de energía renovable, como las citadas energía solar y eólica. Permite almacenar energía en momentos de exceso de producción y liberarla cuando la demanda es alta o cuando la generación renovable es baja.
Los retos del hidrógeno
A pesar de las ventajas del hidrógeno como fuente de energía, su producción y distribución presentan desafíos importantes que deben superarse para aprovechar plenamente su potencial en la transición hacia un futuro más sostenible.
Si bien hay varios métodos para producir hidrógeno verde, la electrolisis del agua es el más utilizado. El procedimiento divide el agua en oxígeno e hidrógeno y requiere una cantidad significativa de electricidad. La eficiencia de este proceso debe mejorarse para minimizar pérdidas y maximizar la cantidad de hidrógeno producido por unidad de energía consumida.
Por ello, la producción de hidrógeno limpio mediante electrolisis aún es costosa, en comparación con otras fuentes de energía. Esto hace que sea necesario seguir reduciendo los costos para que el hidrógeno sea más competitivo en el mercado energético.
Del mismo modo, la infraestructura para la producción, transporte y distribución de hidrógeno también es todavía limitada y requiere inversiones considerables para su expansión. Se necesitan avances en tecnología y logística para facilitar la distribución eficiente y segura del hidrógeno a gran escala.
Además, el hidrógeno es un gas altamente inflamable, lo que plantea desafíos adicionales para su almacenamiento y transporte seguro. Se requieren soluciones innovadoras para garantizar la seguridad en todas las etapas de la cadena de suministro del hidrógeno.
Por todo lo anterior, la innovación y las patentes desempeñan un papel crucial en abordar estos desafíos asociados con la producción y distribución del hidrógeno. Las patentes permiten a las empresas proteger sus tecnologías y conocimientos técnicos, lo que a su vez fomenta la inversión en investigación y desarrollo para mejorar la eficiencia y reducir los costos de producción del hidrógeno. La colaboración entre empresas, gobiernos y centros de investigación en la creación de soluciones innovadoras también se ve facilitada por la protección de la propiedad intelectual a través de patentes.
Por ello, dado que la información sobre patentes es la señal más temprana posible de innovación industrial, este informe proporciona información muy útil y relevante sobre un panorama tecnológico, complejo y en continuo cambio, que está alcanzando altos niveles de importancia estratégica para los responsables de la toma de decisiones en todo el mundo.
Metodología del informe
Con la experiencia combinada de la EPO y la IEA, el informe ha podido plasmar con precisión información sobre las tecnologías patentables relacionadas con el hidrógeno. El análisis tiene como objetivo incluir todas las tecnologías rastreadas por la IEA como posibles contribuyentes a un futuro de cero emisiones netas.
Las familias de patentes internacionales publicadas (IPFs) se han empleado como referencia para medir de una forma homogénea la actividad relacionada con las patentes en las diferentes categorías de tecnologías relacionadas con el hidrógeno. En base a las ubicaciones de los solicitantes e inventores de esas familias de patentes, se ha podido analizar la distribución de la innovación del hidrógeno entre los principales centros globales y clústeres de innovación de hidrógeno en Asia, Europa y América del Norte.
A la hora de realizar el estudio, se han incluido nuevas estrategias de búsqueda para poder comparar el progreso de la innovación en relación con los procesos ya establecidos de combustible fósil, con aquel de las tecnologías emergentes motivadas por el cambio climático.
Resultados destacados del informe: Europa, a la cabeza
En conjunto, los resultados muestran que el ranking mundial de patentes relacionadas con el hidrógeno está liderado por la Unión Europea (28%) y Japón (24%), seguidos por Estados Unidos (20%), que se sitúa en tercer lugar. Además, el estudio pone de manifiesto que mientras las patentes de hidrógeno crecieron en Europa y Japón en la última década, en Estados Unidos disminuyeron. Además, señala que la actividad de patentes internacionales en tecnologías de hidrógeno ha permanecido relativamente moderada en Corea del Sur y China, aunque muestra un leve crecimiento.
Además de estos cinco principales centros de innovación, otros países están generando volúmenes relevantes de patentes de hidrógeno, entre los que se incluyen Reino Unido, Suiza y Canadá.
Los responsables del estudio señalan que, aunque la producción de hidrógeno sigue haciéndose por ahora “casi enteramente” con combustibles fósiles, el registro de patentes está dominado por métodos alternativos de bajas emisiones, lo que “anticipa una explosión para la electrolisis”, un campo en el que Europa destaca en nuevas capacidades.
Así, en relación a las patentes relacionadas con la tecnología del hidrógeno producido con métodos de bajas emisiones (hidrógeno verde), el informe revela que nuestro país se encuentra dentro de los 10 países europeos con mayor número de patentes en esta materia. Además, el número de patentes españolas de producción de hidrógeno verde lleva superando al de patentes de producción de hidrógeno a partir de combustibles fósiles durante más de 10 años seguidos, aumentando en un 5% anual a lo largo de la última década. Esto supone un ritmo de crecimiento anual mayor al de Alemania (+4.2%), Países Bajos (+4.4%), e Italia (+2.6%), y sólo superado por Francia (+5.7%), lo que le sitúa en el segundo país europeo con mayor ritmo de crecimiento anual.
El informe muestra que las tecnologías de hidrógeno respetuosas con el medio ambiente representaron el 76% de las patentes derivadas de hidrógeno en España en los últimos diez años, lo que supone una proporción bastante mayor a la registrada en otros países europeos (64% en Alemania, 55% en Francia, 59% en Países Bajos).
En el ámbito de la electrolisis, las patentes españolas aumentaron un 16% desde 2011, empujando así el crecimiento general de la innovación en este campo. El informe indica que España también muestra una gran especialización en tecnologías de división de las moléculas del agua. Asimismo, los innovadores españoles también están muy activos en el desarrollo de aplicaciones de hidrógeno para la producción de hierro y acero, en la generación de electricidad, en la construcción y en el transporte marítimo.
Entre las distintas aplicaciones potenciales del uso final del hidrógeno, el sector de la automoción ha estado en el centro de la innovación a nivel mundial durante mucho tiempo. De hecho, las patentes en este sector continúan creciendo, lideradas principalmente por Japón y Corea. En el informe, la IEA y la EPO hacen notar que los nuevos pesos pesados en la presentación de patentes son empresas del sector del automóvil y de la química que se centran en la electrolisis y en las pilas de combustible, pero también en tecnologías establecidas para el almacenamiento y distribución de hidrógeno líquido o gaseoso, un área de interés para estos países que planean importar hidrógeno almacenado en un futuro próximo.
Los gigantes del hidrógeno son el fabricante japonés del automóvil Toyota, el grupo industrial surcoreano Hyundai, los también japoneses Honda y Panasonic, el francés Air Liquide, los alemanes Linde y BASF y el estadounidense Air Products.
A pesar de los esfuerzos de los últimos años para descarbonizar otros sectores, como el transporte de larga distancia, la aviación, la generación de energía y los sistemas de calefacción doméstica, aún no se observa el impulso registrado para el sector de la automoción. Esto genera preocupación por los compromisos sobre emisiones cero adquiridos por los diferentes países, que no podrán alcanzarse si no se disminuye también el uso de combustibles fósiles en estos otros sectores.
El estudio también sostiene que más de la mitad de los 10 mil millones de dólares de inversión de capital riesgo en empresas de hidrógeno entre 2011 y 2020 se destinaron a empresas emergentes con patentes, pendientes o emitidas, a pesar de que representan menos de un tercio de las startups.
Así, el análisis de acuerdos de capital de riesgo que involucran nuevas empresas de hidrógeno muestra que más del 80% de la inversión en etapas tardías en nuevas empresas de hidrógeno se realizó en aquellas que ya habían presentado al menos una solicitud de patente. Por lo tanto, parece crítico, para las empresas jóvenes en este campo altamente técnico, asegurar la protección de patentes antes de comenzar a captar fondos.
En España, varias startups están impulsando la innovación con patentes en tecnologías del hidrógeno. Ejemplo de ello son la entidad sevillana H2B2, que se ocupa del desarrollo de proyectos para instalaciones de hidrógeno, o la valenciana Kerionics, que desarrolla membranas para electrolizadores de óxido sólido.
En cuanto a los principales centros tecnológicos españoles de innovación en hidrógeno, estos se encuentran en Madrid (con 40 patentes internacionales), Sevilla y Barcelona (ambas con 19) y Valencia (con 7).
Conclusiones: momento actual del hidrógeno
Es importante destacar el papel de las nuevas empresas (start-ups) a la innovación del hidrógeno y su fuerte dependencia de las patentes para llevar nuevas tecnologías al mercado. Sin embargo, este informe también señala algunos puntos ciegos donde se necesita más innovación para poder desbloquear así nuevas aplicaciones del hidrógeno verde. En cualquier caso, los resultados del informe proporcionan una buena perspectiva de las tendencias de patentes a lo largo de las cadenas de valor del hidrógeno, convirtiéndola en una guía valiosa para dirigir la transición hacia un futuro sostenible.
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