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Deutschland fällt zurück, ist aber bei einigen Top-Patenten überraschend führend

Geht es um erstklassige Patente, die Innovation und Gewinn versprechen, holt China rasant auf. Nur in wenigen Branchen spielt Deutschland vorn mit.

Im Rennen um Technologieführerschaft gerät Deutschland gegenüber China zunehmend ins Hintertreffen. Foto: dpa

Die USA sind immer noch spitze, doch China erobert eine Branche nach der anderen. Das geht zulasten Deutschlands: Auf diesen Nenner lässt sich das Ergebnis einer umfangreichen Studie der Bertelsmann Stiftung über die Entwicklung, Größe und Stärke nationaler Patente in Asien, Amerika und Europa bringen. Die Ergebnisse, die dem Handelsblatt vorliegen, zeigen, dass sich die internationalen Kräfteverhältnisse mit Blick auf das geistige Eigentum und die Innovationspotenziale der Unternehmen und Volkswirtschaften verschieben – und zwar immer stärker zuungunsten Europas.

Unstrittig dürfte sein, dass Investitionen, Innovationen und Patente eine zentrale Grundlage für den Fortschritt und die internationale Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen und Volkswirtschaften sind. Das gilt besonders für neue Entwicklungen in wichtigen Zukunftstechnologien wie 3D-Druck, 5G, Künstliche Intelligenz oder Energieumwandlung. Strittig ist, wie sich solche Innovationen und Potenziale messen lassen. Eine der wohl gängigsten Methoden ist es, erfolgreiche Patentanmeldungen in jedem Land und in verschiedenen Branchen zu ermitteln – und daraus ein Ranking zu erstellen.

Der große Nachteil: Masse schlägt dabei oftmals Klasse, denn Patente lassen sich für beinahe jede Erfindung erfolgreich anmelden, egal, ob sie anschließend nutz- und gewinnbringend Verwendung finden oder nicht. Zusammen mit dem schweizerischen Wirtschaftsforschungs- und Beratungsinstitut Econ Sight haben die Wissenschaftler der Bertelsmann Stiftung deshalb den Fokus auf besonders bedeutsame Patente in 58 Zukunftstechnologien gelegt, den sogenannten Weltklassepatenten.

Bei diesen Weltklassepatenten geht es nur um die oberen zehn Prozent der Patente aus wichtigen Technologiegruppen, die besonders oft bei Patentanmeldungen zitiert und darüber hinaus in vielen Märkten angemeldet wurden. Nur sie versprechen wirklich Erfolg.

Bemerkenswert ist die Aufholjagd Ostasiens, wenn es um die qualitativ hochwertigen Patente geht. Die Zeiten, in denen chinesische Wissenschaftler auf Geheiß der Partei zwar Hunderttausende Patente im eigenen Land anmeldeten, um Rekorde zu brechen, ohne dabei wirklich selbst innovativ zu forschen, sind damit vorbei.

Auch wenn die Vereinigten Staaten in den meisten Zukunftstechnologien immer noch unangefochtener Spitzenreiter sind, haben Südkorea und vor allem China in den vergangenen Jahren einen enormen Sprung nach vorn gemacht: 2019 rangierte China in 42 der 58 untersuchten Technologien unter den drei Ländern mit den meisten Spitzenpatenten. In Bereichen wie Ernährung und Umwelt ist die Volksrepublik bereits führend. 2010 war das Land nicht in einer einzigen Technologie unter den Top drei vertreten, 2000 nicht einmal unter den Top fünf.

In den wichtigsten Umwelttechnologien hat China nicht nur aufgeholt, sondern die einst führenden USA sogar abgehängt. Beim Recycling hält das Land ein gutes Viertel der Weltklassepatente, die USA landen mit gut 21 Prozent dahinter. Bei der Wasseraufbereitung hat China sich einen Patentanteil von 36 Prozent erkämpft und lässt die USA ebenso mit 22 Prozent zurück.

Seit 2010 legte die Zahl der chinesischen Weltklassepatente mit einem deutlichen Wachstum von teils über 50 Prozent im Jahresdurchschnitt zu. Ähnlich steile Aufstiegserfolge finden sich auch in den meisten anderen Technologien. In der Blockchain-Technologie hält das Land einen Anteil von 33,5 Prozent und liegt damit knapp hinter den USA mit 35,6 Prozent.

China verlegt Werkbank nach Deutschland

Dass Unternehmen in China heute so viel Wert auf Forschung und Entwicklung legen, hängt auch mit der frühen Kooperation mit deutschen Unternehmen zusammen. Zum Beispiel stellte der chinesische Batteriehersteller CATL 2012 Batterien für ein Joint Venture des chinesischen Autobauers Brilliance und des deutschen BMW-Konzerns her und war gezwungen, den hohen Qualitätsanspruch durch kontinuierliche Kontrollen zu sichern.

Heute arbeitet ein Fünftel der Belegschaft des Konzerns in der Forschung und Entwicklung. Seinen ersten europäischen Standort baut CATL derzeit in Thüringen auf, um ab Anfang 2022 nah an den deutschen Abnehmern Batterien zu produzieren.

Hier schließt sich der Kreis: China ist nicht mehr die „Werkbank der Welt“, sondern ein chinesisches Unternehmen verlegt eine seiner Werkbänke nach Deutschland – noch dazu mit einer Technologie, bei der Deutschland und Europa den Anschluss verloren haben.

Der Aufstieg Chinas geht zulasten Kontinentaleuropas. Kein Land verfügt über die meisten Weltklassepatente in einer der 58 betrachteten Technologien. Immerhin, für die Europäische Union als Ganzes reicht es für zwei Spitzenpositionen: bei den Technologien Windkraft und Functional Food. Dabei werden Nahrungsmittel mit gesundheitsfördernden Inhaltsstoffen angereichert.

Hier sind vor allem große Nahrungsmittelkonzerne wie Nestlé oder Danone immer stärker aktiv. Der frühere Fresenius- und heutige Nestlé-Chef Ulf Schneider trimmt den Schweizer Konzern immer stärker in Richtung gesunde Ernährung, auch weil sich hier höhere Margen erzielen lassen.

Deutschland bleibt zwar die stärkste europäische Patentmacht, ist breit aufgestellt und schlägt sich gemessen an seiner Einwohnerzahl beachtlich. Doch der Anspruch, eine führende Technologienation zu sein, gerät immer stärker unter Druck.

Die Corona-Pandemie mit dem mehrmonatigen Stillstand in weiten Teilen der produzierenden Wirtschaft dürfte die bedrohliche Situation eher noch verschärfen. „Maschinenbau und Autoindustrie etwa treten derzeit bei Investitionen massiv auf die Bremse“, beobachtet Hubert Barth, Deutschlandchef der Wirtschaftsprüfungsgesellschaft EY.

Gehörte Deutschland 2010 in 47 der 58 Technologien noch zu den drei Nationen mit den meisten Weltklassepatenten, hat sich dieser Anteil 2019 auf 22 Technologien mehr als halbiert. Diese Entwicklung betrifft auch und besonders Deutschlands traditionell starken Bereiche Industrie und Mobilität.

Zwei Gründe sind wesentlich für die Schwäche Deutschlands verantwortlich, meinen die Studienautoren. Auf der einen Seite hat die chinesische Führung 2015 das Innovationsvorhaben „Made in China 2025“ beschlossen. Was in der Europäischen Gemeinschaft mit den unterschiedlichen Interessen von 27 Nationen vielleicht immer ein Lippenbekenntnis geblieben wäre, lässt sich in einem Einparteienland ohne Wahlen leicht umsetzen.

Dabei geht es um einen ambitionierten und mit 270 Milliarden Euro subventionierten Plan. Durch gezielte Forschung und Entwicklung in zentralen Wirtschaftszweigen wie Flugzeugbau, Elektromobilität oder Chipproduktion will die kommunistische Partei das Land an die Weltspitze bringen.

Auf der anderen Seite funktioniert in Ländern wie den USA die Vernetzung samt Forschungskooperationen zwischen Universitäten und großen Unternehmen besser und pragmatischer – ohne Berührungsängste, wie sie in Deutschland zwischen Bildungseinrichtungen und der freien Wirtschaft immer noch vorherrschen.

Deutschland hat die zweitmeisten Impfstoff-Patente

Doch die Patentstudie offenbart für Deutschland auch Positives, gerade vor dem Hintergrund der Coronakrise: eine hohe Innovationskraft im Gesundheitsbereich. In der wichtigen Impfstoff-Technologie ist Deutschland das Land mit den zweitmeisten Weltklassepatenten. Zehn Prozent aller Weltklassepatente in diesem Bereich kommen aus Deutschland. Neben den Impfstoffen hat Deutschland herausragende Expertise in der Erforschung von Krankheiten und der Präzisionsmedizin.

Deutschlands mit Abstand beste Technologie ist die Windkraft. Hier verfügt es mit über 21,2 Prozent der Weltklassepatente, das sind in absoluten Zahlen 958, über fast so viele wie der Spitzenreiter USA, der auf 991 kommt. Herausragendes Unternehmen ist Enercon aus Aurich. Gut aufgestellt ist Deutschland auch noch im 3D-Druck mit 15 Prozent aller herausragenden Patente.

Doch in vielen anderen Branchen wie Digitalisierung offenbaren sich große Schwächen, wie der Blick ins Detail belegt. Auch traditionelle und einst starke Zweige wie Mobilität und Industrie geraten unter Druck.

„Europa braucht ein klares politisches Engagement für eine gemeinsame Initiative“, fordert Brigitte Mohn, Vorstandsmitglied der Bertelsmann Stiftung. Der Wettbewerb finde nicht innerhalb der europäischen Länder oder ihrer jeweiligen Organisationen statt, sondern komme aus Asien und den USA.

Vor diesem Hintergrund hält Mohn eine gesamteuropäische Innovationsplattform, umgeben von einem transnationalen Ökosystem, das von staatlichen Budgets und finanziellen Anreizsystemen unterstützt wird, für notwendig. Das wäre „ein klares Zeichen, Innovation als Grundlage für die Zukunftsfähigkeit und Nachhaltigkeit der europäischen Volkswirtschaften und Gesellschaften in ihren Ländern ernst zu nehmen“, so Mohn.

Anlass für solch einen Paradigmenwechsel könne der tiefe Einschnitt infolge der Corona-Pandemie sein. Dadurch ergibt sich jetzt die Chance, gesellschaftliche Prioritäten zu überprüfen und anzupassen. Beispielsweise indem milliardenschwere Konjunkturprogramme, wie sie viele Nationalstaaten und die Europäische Union im Moment verabschieden, in die Förderung von Zukunftstechnologien wie Klimaschutz und Digitalisierung gelenkt werden. „Eine erneute Abwrackprämie ist dafür sicher nicht das beste Mittel“, meint Studienautor Thomas Rausch.

Der Detailblick offenbart: Deutschland enttäuscht in vielen Branchen, aber nicht überall. Es gibt auch positive Überraschungen:


Wo Deutschland positiv überrascht

1. Energie

Die Solarenergie steht wie keine andere Branche dafür, wie Deutschland eine Spitzenposition aus der Hand gegeben hat. Von 2005 bis 2008 stellten deutsche Unternehmen mehr Solarzellen her als alle anderen. Als das letzte Werk des einstigen Vorzeigeunternehmens Solarworld im Herbst 2018 geschlossen wurde, kam die Produktion im Land so gut wie zum Erliegen – während die Branche weltweit neue Rekorde einfuhr.

Die Entwicklung lässt sich an den Weltklassepatenten ablesen. Bis 2019 sank der deutsche Anteil an den Spitzenpatenten auf zehn Prozent. Das ist genau der Wert, den Deutschland auch schon 2000 innehatte. 2009 lag der Anteil in der Solarthermie bei 16,4 Prozent.

China hielt 2000 hingegen nur eine Handvoll Weltklassepatente in der Photovoltaik und hat Deutschland mit einem weltweiten Anteil von 13 Prozent überholt. Auch Südkoreas Wachstum ist beachtlich. 2000 hielt das Land keine zehn Patente, heute hat es Deutschland ebenfalls überholt.

Dabei hängt kaum ein Sektor so von Innovationen ab wie die Energie. Wenn die Energiewende gelingen soll, müssen effiziente Energieträger her. So kann der Umstieg auf Elektromobilität nur gelingen, wenn die Batterietechnik weiterentwickelt wird.

Rund die Hälfte der Energiepatente entfällt auf Batterien. Sie sind ein Beispiel für Ostasiens Innovationskraft: Gut 45 Prozent der Weltklassepatente hielt die Region 2019, während Nordamerikas Anteil sich fast exakt gegensätzlich entwickelt hat und 2019 auf 29 Prozent gefallen ist. Die Europäische Union stagnierte über die Jahre weitgehend stabil bei rund 17,5 Prozent. Deutschland fiel von neun auf 7,5 Prozent.

Zwar gibt es Batteriehersteller, die mit „Made in Germany“ werben, aber meist wird hier nur das Akkupaket zusammengebaut. Die Batteriezelle, das innovative Herz der Akkus, stammt in der Regel von Unternehmen wie Samsung, LG Chem oder Panasonic aus Südkorea, Japan oder China.

Der einzige positive Ausreißer für Deutschland in den Energietechnologien ist die Windkraft. Hier hielt Deutschland 2019 rund 21 Prozent der weltweiten Spitzenpatente und zog damit mit den USA gleich. Diese Stärke Deutschlands trägt wesentlich dazu bei, dass die EU in dem Gebiet etwa die Hälfte der weltweit führenden Patente für sich verzeichnen kann.

Ein Großteil der Patente ist neben kleineren und mittelgroßen Firmen wie Nordex, Nidec, Senvion und Gamesa vor allem dem Windanlagenhersteller Enercon zuzuschreiben, der den Unternehmenssitz im ostfriesischen Aurich damit zu einer der innovativsten Städte der Branche macht.

Doch Branchenvertreter warnen, dass die Windkraft in Deutschland ein ähnliches Schicksal erleiden könnte wie die Solarenergie. Enercon, einst ein Weltmarktführer, baut Arbeitsplätze ab. Bereits 2017 kam es zu drastischen Stellenstreichungen in der Branche. Sie klagt, dass durch Windkraftgegner, Naturschützer, Politik und Bürokratie die nächste Zukunftsindustrie in Deutschland ausgebremst werde.

2. Infrastruktur

Wie sehr der technische Fortschritt in China den Westen nicht nur wirtschaftlich, sondern auch politisch aus dem Konzept bringt, wird durch den Streit um den Aufbau der 5G-Mobilfunknetze deutlich. Für den Ausbau der Netze kommen international bislang vor allem drei Unternehmen infrage: Neben Nokia und Ericsson aus Europa gehört der chinesische Konzern Huawei dazu.

Fast alle westlichen Länder sind besorgt, weil ihrer Meinung nach die chinesischen Sicherheitsbehörden über Huawei Zugriff auf die Netze der Kunden haben. Doch ohne den chinesischen Anbieter wird es schwierig.

Insgesamt hat Ostasien bei den Anteilen an den Weltklassepatenten in den digitalen Infrastrukturtechnologien Nordamerika und die EU überholt. 2019 kamen 38,5 Prozent aller aktiven Weltklassepatente aus den ostasiatischen Staaten sowie 35,4 Prozent aus Nordamerika und 17,8 Prozent aus der EU, die beide deutlich Anteile eingebüßt haben.

Ähnlich sieht es beim Internet der Dinge aus, auch hier ist die Aufholjagd Chinas beachtlich. Zur Jahrtausendwende dominierte Nordamerika die Innovationen in den genannten Infrastrukturtechnologien, bis 2005 hatte diese Region ihren Anteil an den weltweit wichtigsten Patenten auf 48 Prozent ausgebaut. Mittlerweile ist er auf gut 35 Prozent geschrumpft.

Die EU verzeichnete im Jahr 2000 noch rund 30 Prozent der neuen Patente im Sektor. Seither ist der Anteil auf gut 18 Prozent im Jahr 2019 gesunken.

3. Gesundheit

Gesundheitstechnologien sind der einzige Bereich, in dem Europa noch vor Ostasien liegt. Besonders ausgeprägt ist die europäische und deutsche Stärke in der Impfstoff-Technologie, die in der Coronakrise im Fokus steht. Im Gegensatz zu den meisten anderen Technologien weist Europa hier eine hohe Dynamik auf und hat in den letzten Jahren immer mehr zum Spitzenreiter USA aufgeschlossen.

Das deutsche Wachstum – von gut drei Prozent der Weltklassepatente im Jahr 2000 auf über zehn Prozent im Jahr 2019 – ist mit dem Namen des Tübinger Unternehmens Curevac verbunden. Zwar dementierte das Unternehmen Berichte, wonach sich die US-Regierung exklusiven Zugang zur Forschung des Unternehmens gesichert hat. Doch diese Episode zeigte, welchen diplomatischen Sprengstoff das Ringen um strategisch wichtige Innovationen birgt.

Insgesamt dominieren die technologischen Aktivitäten im Bereich schwerer Krankheiten wie Krebs oder Aids. Hier hat die EU ihren Anteil von 21,2 auf 24,1 Prozent leicht ausbauen können. Nordamerikas Anteil hat sich verringert und lag 2019 bei 42,7 Prozent, im Jahr 2000 waren es noch 55,7 Prozent. Ostasien lag 2019 bei 16,5 Prozent, wobei China mit einem Anteil von 7,1 Prozent den größten Wert aufweist, damit aber nicht annähernd an die Stärke heranreicht, die es in anderen Technologiefeldern erreicht hat.

Im Ländervergleich der Weltklassepatente dominieren die USA klar mit einem Anteil von fast 40 Prozent. Deutschland und Großbritannien liegen jeweils in etwa gleichauf mit China.

Bei einem Blick auf die marktbestimmenden Unternehmen ist auffällig, dass China zwar insgesamt die größte Dynamik im Feld der Gesundheitstechnologien aufweist, dieses Wachstum aber nicht chinesischen Unternehmen zu verdanken hat. Die Zunahme chinesischer Innovationskraft geht hier auf die großen internationalen Pharma- und Biotechunternehmen wie Roche, Bristol-Myers Squibb oder Novartis zurück, die ihre Forschungsaktivitäten an den Stärken der jeweiligen Standorte ausrichten.

4. Industrie

In Deutschland wird die Industrie 4.0 bald Wirklichkeit. Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) wollen gemeinsam mit Forschern der Fraunhofer-Gesellschaft und Unternehmensvertretern herausfinden, wie sich das Konzept der Smart Factory, also der vernetzten und auf Kunden abgestimmten und sich selbst optimierenden Fabrik, effizient in die Werkhallen bringen lässt. Die verarbeitende Industrie ist das Feld, in dem Deutschland seinen Standortvorteil ausspielen könnte.

Die Frage ist aber, ob die Unternehmen mit ihren vornehmlich mittelständischen Strukturen in der globalen Dynamik mithalten können. Bei vielen klassischen Maschinenbauern hat die Digitalisierung lange keine führende Rolle gespielt. Anders als die großen Autobauer, die ebenfalls eher spät auf die Technologie setzten, können die meisten Mittelständler nicht kurzfristig ein paar Milliarden lockermachen, um bisherige Versäumnisse aufzuholen.

Auffällig ist, dass in der ersten Hälfte des Beobachtungszeitraums bis 2010 fast nirgendwo auf der Welt nennenswerte Bewegungen in Industrietechnologien zu finden sind. Erst ab 2011 nahm die Dynamik in den drei großen Regionen deutlich zu – mit der Folge, dass sich die Patentzahl allein in den letzten fünf Jahren verdoppelt hat.

Besonders augenscheinlich ist auch hier das starke Wachstum Ostasiens seit 2011, das dazu geführt hat, dass die Region im Jahr 2017 Nordamerika die Führungsrolle in industriellen Zukunftstechnologien abnehmen konnte. Heute hält Ostasien 39 Prozent und Nordamerika 33 Prozent des Patentvolumens. Die EU hat ihren Anteil über die Jahre leicht ausgebaut und stabilisiert sich bei rund 20 Prozent.

Wichtiger Schwerpunkt sind moderne Fertigungstechnologien im vernetzten Umfeld. Dabei geht es um Steuerungen, Robotik, die vernetzte Fabrik und Techniken wie 3D-Druck.

Weltmarktführer wie das japanische Elektronik- und Maschinenbauunternehmen Fanuc oder der Augsburger Roboterbauer Kuka, der mehrheitlich dem chinesischen Midea-Konzern gehört, entwickeln ihre Digitalisierungskonzepte selbst.

Die USA führen die Patente in der Robotik im Ländervergleich mit 27,7 Prozent an. China kommt mit dem höchsten durchschnittlichen Jahreswachstum von knapp 50 Prozent auf rund 17 Prozent, leicht überholt von Japan mit 19 Prozent. Deutschland hält sich stabil bei 10,5 Prozent.

Eine große Chance für Deutschland steckt im kleinsten Segment der Industrietechnologien, dem 3D-Druck. Anteilig benutzen hier mehr Unternehmen die Technik als in jedem anderen Industrieland.

Chemieunternehmen, Softwarehersteller, Gasunternehmen, die führenden 3D-Druck-Firmen und Abnehmer aus der Industrie spielen bereits gut zusammen. Deutschland konnte hier seinen Anteil an den Weltklassepatenten ausbauen: von knapp unter zehn Prozent im Jahr 2000 auf 15,5 Prozent im Jahr 2019. Deutschland steht damit an zweiter Stelle hinter den USA und ist etwa doppelt so stark wie Japan und China mit 8,7 und 7,8 Prozent.

Bislang fügt sich die neue Technologie perfekt in die deutsche Maschinenbauexpertise und die Fertigungs- und Wertschöpfungsketten der deutschen Weltmarktführer in der verarbeitenden Industrie ein. Die Chancen stehen hier so gut wie sonst kaum irgendwo.

Immer weniger Innovationen in der Solartechnik kommen aus Deutschland. Foto: dpa
Noch liegt Europa bei der Entwicklung von Impfstoffen vor Ostasien. Spitzenreiter sind die USA. Foto: dpa
Bei der Entwicklung von digitalen Industrietechnologien hat Deutschland einen Standortvorteil. Ob der ausreichen wird, muss sich zeigen. Foto: dpa