KI-Patente für Stromnetztechnologien: Deutschland stark
Innovation für Energienetzinfrastruktur boomt weltweit. Nach China folgt die EU – hier vor allem Deutschland – bei den Patenten für Stromnetztechnologien, so eine Studie des Europäischen Patentamtes und der Internationalen Energieagentur.
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Die Digitalisierung verändert die Energiewirtschaft grundlegend. Besonders künstliche Intelligenz (KI) treibt die Innovation voran – sowohl bei der Optimierung der Stromnetze als auch bei der Energiewende. Die neue Studie „Patents for Enhanced Electricity Grids“ des Europäischen Patentamts (EPA) und der Internationalen Energieagentur (IEA) zeigt: Patente für intelligente Stromnetztechnologien („Smart Grids“) haben sich in den letzten Jahren weltweit vervielfacht. Führend sind dabei die USA und China. Doch Europa und Japan behaupten sich als Innovationszentren.
Patente für intelligente Stromnetztechnologien mit KI verzeichnen weltweit ein rasantes Wachstum
Insbesondere bei der Integration von KI in Stromnetze wird enormes Potenzial sichtbar. Zwischen 2010 und 2022 stiegen im Bereich physischer Stromnetze Patente für intelligente Funktionen um 50 %. Tools zur Vorhersage von Angebot und Nachfrage und Technologien für Elektrofahrzeuge sind hier führend. Der Bericht verdeutlicht, dass Innovationen im Energiesektor siebenmal schneller wachsen als in anderen Technologiebereichen. „Um die wachsende Stromnachfrage mit fluktuierend verfügbaren Energiequellen auszugleichen, konnten bereits beträchtliche Fortschritte erzielt werden“, so EPA-Präsident António Campinos laut Mitteilung. Daher seien Investitionen in intelligentere, flexiblere Stromnetze dringend nötig.
Tatsächlich, so das EPA, sei die Zahl der internationalen Patentfamilien im Zeitraum 2009 bis 2013 im Bereich der Stromnetze mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 30 % gewachsen, wobei jede Patentfamilie eine Erfindung schützt. „Das ist weit über den durchschnittlichen Raten von 12 % für internationale Patentfamilien im Bereich kohlenstoffarme Energietechnologien und 4 % für internationale Patentfamilien in allen Technologiebereichen im gleichen Zeitraum“, erklärt Ilja Rudyk, Senior Economist beim EPA, gegenüber VDI nachrichten.
Europa und Asien im Kopf-an-Kopf-Rennen bei KI-Patenten für Stromnetztechnologien
Während China mit einem Anteil von 25 % im Jahr 2022 erstmals die EU überholte, bleibt Europa stark. IEA-Exekutivdirektor Fatih Birol sprach von „mehr Wettbewerbsdruck“, den Chinas Wachstum der letzten Jahre aktuell ausübe. Insbesondere Deutschland ist ein zentraler Akteur, mit 11 % aller internationalen Patente zwischen 2011 und 2022, so das EPA. Die Schweiz (5 %), Frankreich (4 %) und Großbritannien (2 %) folgen. Warum KI für Deutschland generell so wichtig ist, steht schon lange fest; die Bundesregierung fördert die Forschung entsprechend, die Studie ist ein Anhaltspunkt, dass das Früchte trägt.
Auch kleinere Akteure wie Start-ups, Hochschulen und Forschungsinstitute tragen maßgeblich zur Entwicklung bei. 37 % der europäischen Start-ups im Bereich Stromnetztechnologien haben bereits Patente angemeldet – ein starkes Signal für Risikokapitalgeber. „Diese Studie zeigt, dass die Innovatoren auf den Bedarf an wettbewerbsfähigeren und flexibleren Netztechnologien reagieren – ein Thema, das zu oft übersehen wird“, so Birol. „Die Daten weisen ein ermutigendes Wachstum von Neuerungen des Ausbaus und zur Instandhaltung kritischer Netzinfrastrukturen auf.“
KI optimiert Energiesysteme und treibt die Energiewende an
Die IEA betonte schon in der vergangenen Woche auf ihrer „Global Conference on Energy & AI“ in Paris die transformative Kraft von KI im Energiesektor. KI optimiere Energiesysteme, steigere Effizienz und Sicherheit und beschleunige die Energiewende. Beispiele seien die automatische Nachfragesteuerung und die präzise Vorhersage erneuerbarer Energieerträge, so die IEA in einer Meldung. Gleichzeitig erfordere der Einsatz von KI qualitativ hochwertige Daten und einheitliche rechtliche Rahmenbedingungen.
Ein schnellerer Austausch von Erfahrungen und Best Practices könnte diese Einführung beschleunigen. „Angesichts des Tempos der Einführung von KI ist es jetzt an der Zeit, dass politische Entscheidungsträger und die Industrie gemeinsam eine Vision für die sichere und nachhaltige Deckung dieser schnell wachsenden Stromnachfrage entwickeln“, so Birol in Paris. Gleichzeitig sei KI in der Lage, „Innovationen zu beschleunigen, die Effizienz und Sicherheit zu verbessern und die Energiewende zu beschleunigen“.
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Neben den Potenzialen schälte sich auf der Konferenz in Paris auch eine veritable Hürde für den generellen KI-Einsatz heraus, der auf die Energiewirtschaft durchschlägt: den massiven Strombedarf von Rechenzentren. In Irland verbrauchen Rechenzentren bereits 20 % des gesamten Stroms, in Virginia sogar 25 %. Die Konzentration solcher Anlagen überfordert vielerorts die Infrastruktur. Zudem bleiben regulatorische Prozesse hinter dem Tempo technologischer Entwicklungen zurück. Die IEA fordert eine bessere Planung und schnellere Genehmigungen für neue Energieinfrastruktur.
Mehr Patente bringen auch mehr Wirtschaftskraft für die beteiligten Unternehmen
Was hinter den KI-basierten Stromtechnologiepatenten für eine Wirtschaftskraft steckt, das lässt sich übrigens nicht direkt sagen, wie EPA-Experte Rudyk gegenüber VDI nachrichten erläutert: „Es ist nicht einfach, den genauen Wert eines Patents in Dollar oder Euro zu beziffern, da dieser von vielen Faktoren abhängt.“ Eine Studie, die das EPA zusammen mit dem EU-Amt für geistiges Eigentum (EUIPO) 2021 durchgeführt habe, zeige beispielsweise, dass europäische Unternehmen, die Patente besitzen, einen um 36 % höheren Umsatz pro Mitarbeiter haben als solche, die keine Rechte an geistigem Eigentum besitzen.
Weiterhin, so Rudyk, habe eine Befragung von europäischen KMU 2018 ergeben, dass etwa zwei Drittel (67 %) der Erfindungen, für die KMU eine Patentanmeldung beim EPA eingereicht hätten, auch kommerziell genutzt würden. Sprich: Wer sich die Mühe macht, ein Patent einzureichen, der setzt das auch gerne wirtschaftlich um. Die Hoffnung also für die KI-basierten Stromtechnologiepatente: Damit kommt auch die Energiewende voran, weil sie eingesetzt werden.
Wachsende Stromnachfrage erfordert innovative Lösungen in Netzplanung und Energieversorgung
Um den wachsenden Energiebedarf der KI- und ITK-Sektoren zu decken, braucht es aus Sicht der IEA erneuerbare Energien, Geothermie und Kernkraft. Die Nutzung von Abwärme könnte die Effizienz steigern. Laut der IEA ist es entscheidend, den Energiefußabdruck von Rechenzentren besser zu verstehen. Hierzu schlägt sie eine Beobachtungsstelle vor, die Daten und Best Practices sammelt. Auch auf dem kommenden französischen AI-Aktionsgipfel im Februar 2025 soll diese Zusammenarbeit vorangetrieben werden.
KI bietet enormes Potenzial, die Energiewirtschaft nachhaltiger und effizienter zu gestalten. Dennoch bleiben offene Fragen. Der Ausbau smarter Stromnetze, der effiziente Einsatz von Rechenzentren und die Integration erneuerbarer Energien bleiben Felder, die es zu beackern gilt. Die KI-Patentstudie zeigt die Potenziale auf, die im KI-Bereich stecken. Zugleich wird sich die IT-Branche um den CO2-Fußabdruck wie auch die Energieeffizienz der KI-Technologie kümmern müssen.
