Estudio de patentes: El rápido auge de la innovación en baterías juega un papel fundamental en la transición hacia las energías limpias
Aumentar la capacidad de almacenamiento de electricidad está jugando un papel fundamental en la transición hacia las tecnologías de energía limpia. Entre 2005 y 2018, la actividad del proceso de patentes de baterías y otras tecnologías de almacenamiento de electricidad creció a un ritmo medio anual del 14% en todo el mundo, cuatro veces más rápido que la media de cualquier ámbito tecnológico, según un estudio conjunto publicado hoy por la Oficina Europea de Patentes (OEP) y la Agencia Internacional de la Energía (AIE).
El informe titulado Innovation in batteries and electricity storage – A global analysis based on patent data (La innovación en materia de baterías y almacenamiento de electricidad: un análisis global basado en datos de patentes), demuestra que las baterías representan casi el 90% de toda la actividad del proceso de patentes en el ámbito del almacenamiento de electricidad, y que el aumento de la innovación se debe principalmente a los avances logrados en cuanto a las baterías de iones de litio recargables utilizadas en dispositivos electrónicos de consumo y coches eléctricos. La movilidad eléctrica, concretamente, está impulsando el desarrollo de nuevos compuestos químicos de iones de litio destinados a mejorar la producción eléctrica, la durabilidad, la velocidad de carga y descarga y el reciclado. Los avances tecnológicos también están impulsados por la necesidad de integrar cantidades más grandes de energías renovables como la eólica y la solar en las redes eléctricas.
El estudio también muestra que Japón y Corea del Sur poseen un liderazgo firme en materia de tecnología de baterías a escala mundial, y están por encima de Europa, China y los Estados Unidos en número de patentes internacionales presentadas en este sector.
Dentro de Europa, Alemania presenta el mayor número de patentes en tecnología de baterías (5.080 patentes entre 2000-2018), por delante de Francia (1.354 patentes) y el Reino Unido (652). España aportó 118 familias de patentes internacionales en ese período, de las cuales más de la mitad (65 patentes) se registraron entre 2014-2018, lo que marca una tendencia al alza en los últimos años.
El estudio también muestra que los avances técnicos y la producción en masa en una industria cada vez más madura han provocado un descenso considerable del precio de las baterías en los últimos años: casi un 90% desde 2010 en el caso de las baterías de iones de litio para vehículos eléctricos, y en torno a dos tercios durante el mismo período para las aplicaciones fijas, incluida la gestión de la red eléctrica.
Desarrollar un almacenamiento de electricidad mejor y más barato es un importante reto para el futuro: de acuerdo con el escenario de desarrollo sostenible de la AIE, para que el mundo cumpla los objetivos en materia de clima y energía sostenible, de aquí a 2040 harán falta cerca de 10.000 gigavatios-hora de baterías y otras formas de almacenamiento de energía en todo el mundo, es decir, 50 veces el tamaño del mercado actual.
«La tecnología de almacenamiento de electricidad es vital cuando se trata de hacer frente a la demanda de movilidad eléctrica y lograr dar el giro hacia la energía renovable que se necesita si es que queremos mitigar el cambio climático», afirma el Presidente de la OEP, Antonio Campinos. «El aumento rápido y sostenido en materia de innovación de almacenamiento de electricidad demuestra que los inventores y las empresas están abordando el reto de la transición energética. Los datos sobre patentes revelan que, si bien Asia encabeza firmemente este sector estratégico, los EE. UU. y Europa pueden contar con un nutrido ecosistema de innovación, incluida una gran cantidad de pymes e instituciones de investigación, que les permita permanecer en la carrera para la próxima generación de baterías».
«Las proyecciones de la Agencia Internacional de la Energía (AIE) dejan claro que el almacenamiento de energía deberá crecer exponencialmente en las próximas décadas para hacer que el mundo cumpla los objetivos internacionales en cuanto a clima y energía sostenible. La aceleración de la innovación será esencial para lograr ese crecimiento», afirma el director ejecutivo de la AIE, Fatih Birol. «Al combinar las fortalezas complementarias de la AIE y la OEP, este informe arroja una nueva luz sobre las tendencias actuales de innovación para ayudar a los gobiernos y las empresas a que adopten decisiones inteligentes para nuestro futuro energético».
El rápido crecimiento de la innovación en almacenamiento de electricidad
El informe presenta las principales tendencias en innovación en almacenamiento de electricidad entre 2000 y 2018 medidas en términos de familias de patentes internacionales, cada una de las cuales representa una invención de gran valor para la que se han registrado solicitudes de patentes en dos o más oficinas de patentes en todo el mundo. Dado que las solicitudes de patentes se presentan muchos meses, o incluso años, antes de que los productos se lancen al mercado, a menudo se consideran un indicador temprano de futuras tendencias tecnológicas.
Desde el año 2000, empresas de todo el mundo han presentado más de 65.000 familias de patentes internacionales en el ámbito del almacenamiento de electricidad. El número de familias de patentes internacionales anuales ha aumentado vertiginosamente, de aproximadamente 1.500 en 2005 a más de 7.000 en 2018. Con un promedio de crecimiento anual del 14% desde 2005, este aumento ha sobrepasado considerablemente el incremento medio anual de todos los ámbitos tecnológicos combinados durante el mismo período (3,5 %).
Entre 2000 y 2018, las invenciones en materia de baterías supusieron nueve de cada diez patentes de almacenamiento de electricidad, lo que supera con creces a las soluciones de almacenamiento de electricidad eléctricas (9%), mecánicas (5%) y térmicas (3%). Asimismo, las baterías fueron el único ámbito que siguió mostrando una fuerte tendencia al alza en los últimos años, alcanzando una nueva cota en 2018, y subrayando su posición dominante en el escenario de la innovación en materia de almacenamiento de electricidad.
El aumento de los vehículos eléctricos está impulsando la innovación en iones de litio
El informe concluye que la tecnología de iones de litio (Li-ion), que predomina en los vehículos eléctricos y los dispositivos electrónicos portátiles, ha impulsado la mayor parte de la innovación en baterías desde 2005. En 2018, los avances en células de iones de litio fueron responsables del 45% de la actividad de patentamiento relacionada con células de baterías, en comparación con tan solo el 7% de las células basadas en otros compuestos químicos.
En 2011, los vehículos eléctricos sustituyeron a la electrónica de consumo como principal motor de crecimiento de las invenciones relacionadas con las baterías de iones de litio. Las mejoras en las baterías para los coches eléctricos han producido efectos indirectos positivos sobre las aplicaciones fijas, incluida la gestión de la red eléctrica.
Asimismo, están surgiendo rápidamente otras tecnologías de almacenamiento, como los supercondensadores y las baterías de flujo redox, que también poseen potencial para abordar algunas deficiencias de las baterías de iones de litio.
El liderazgo de las compañías asiáticas
El estudio demuestra que las empresas de Asia se encuentran a la cabeza de la carrera global de tecnología de baterías, con las empresas japonesas y de Corea del Sur como líderes. Las empresas asiáticas representan nueve de las diez solicitantes globales de patentes asociadas a baterías y dos tercios de las primeras 25 compañías, entre las que también se encuentran seis empresas europeas y dos de Estados Unidos. Los cinco solicitantes principales (Samsung, Panasonic, LG, Toyota y Bosch) generaron conjuntamente más de la cuarta parte de la totalidad de familias de patentes internacionales entre 2000 y 2018.
Mientras la innovación en tecnología de baterías se sigue concentrando principalmente en un grupo limitado de compañías de gran envergadura, en los Estados Unidos y Europa, las compañías más pequeñas, las universidades y las entidades de investigación pública también desempeñan un papel considerable. En EEUU, las pymes representan el 34,4%, y las universidades/organizaciones de investigación un 13,8% de las familias de patentes internacionales presentadas. En Europa, las cifras son del 15,9% y 12,7% respectivamente, lo que contrasta con las de Japón (3,4% / 3,5%) y la República de Corea (4,6% / 9,0%).
