Estudio OEP-AIE: el rápido aumento de la innovación en baterías juega un papel clave en la transición a la energía limpia

La mejora de la capacidad de almacenamiento de electricidad está desempeñando un papel fundamental en la transición a las tecnologías de energía limpia. Entre 2005 y 2018, la actividad de registro de patentes de baterías y otras tecnologías de almacenamiento de electricidad creció a una tasa media anual del 14% en todo el mundo, cuatro veces más rápido que la media de todos los campos tecnológicos, 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”, muestra que las baterías representan casi el 90% de todas las patentes registradas en el ámbito del almacenamiento de electricidad, y que el aumento de la innovación está impulsado principalmente por los avances en las baterías recargables de iones de litio utilizadas en los dispositivos electrónicos de consumo y en los automóviles eléctricos. La movilidad eléctrica, en particular, está fomentando el desarrollo de nuevos productos químicos de iones de litio destinados a mejorar la producción de energía, la durabilidad, la velocidad de carga y descarga y la capacidad de reciclaje. El progreso tecnológico también se ve impulsado por la necesidad de integrar mayores cantidades de energía renovable, como la energía eólica y solar, en las redes eléctricas.

El estudio también muestra que el Japón y Corea del Sur han establecido un fuerte liderazgo a nivel mundial en la tecnología de baterías, y que el progreso técnico y la producción en masa en una industria cada vez más madura han dado lugar a una importante caída de los precios de las baterías en los últimos años - en casi un 90% desde 2010 en el caso de las baterías de iones de litio para vehículos eléctricos, y en alrededor de dos tercios durante el mismo período para las aplicaciones estacionarias, incluida la gestión de la red eléctrica.

El desarrollo de un almacenamiento de electricidad mejor y más barato es un gran desafío para el futuro: Según el Escenario de Desarrollo Sostenible de la AIE, para que el mundo cumpla los objetivos climáticos y de energía sostenible, en 2040 se necesitarán en todo el mundo cerca de 10.000 gigavatios-hora de baterías y otras formas de almacenamiento de energía, es decir, 50 veces el tamaño del mercado actual.

En el informe se presentan las principales tendencias de la innovación en materia de almacenamiento de electricidad entre 2000 y 2018, medidas en función de las familias internacionales de patentes (FIP), cada una de las cuales representa una invención de gran valor para la que se han presentado solicitudes de patente en dos o más oficinas de patentes de todo el mundo. Las patentes suelen considerarse un indicador temprano de las futuras tendencias tecnológicas, dado que las solicitudes de patente se presentan muchos meses, o incluso años, antes de que los productos aparezcan en el mercado.

Desde el año 2000, empresas de todo el mundo han presentado más de 65.000 solicitudes de patente en el ámbito del almacenamiento de electricidad. El número anual de FPI ha aumentado considerablemente, de alrededor de 1.500 en 2005 a más de 7.000 en 2018. Con una tasa media de crecimiento anual del 14% desde 2005, este aumento ha superado considerablemente el aumento anual medio en todos los campos tecnológicos combinados durante el mismo período (3,5%).

Entre 2000 y 2018, los inventos en baterías representaron nueve de cada diez patentes de almacenamiento de electricidad, superando con creces las soluciones de almacenamiento de electricidad eléctrica (9%), térmica (5%) y mecánica (3%). Además, las baterías fueron la única esfera que siguió mostrando una fuerte tendencia al alza en los últimos años, alcanzando un nuevo máximo en 2018, y subrayando su posición dominante en el panorama de la innovación en materia de almacenamiento de electricidad.

El informe concluye que la tecnología de iones de litio (Li-ion), dominante en la electrónica portátil y los vehículos eléctricos, ha impulsado la mayor parte de la innovación en materia de baterías desde 2005. En 2018, los avances en las células de Li-ion fueron responsables del 45% de la actividad de patentamiento relacionada con las células de las baterías, en comparación con sólo el 7% de las células basadas en otros productos químicos.

En 2011, los vehículos eléctricos superaron a la electrónica de consumo como el mayor impulsor del crecimiento de las invenciones relacionadas con las baterías de iones de litio (véase el gráfico: Número de FPI relacionados con las aplicaciones de los paquetes de baterías). Las mejoras en los paquetes de baterías para coches eléctricos han producido efectos indirectos positivos en las aplicaciones estacionarias, incluida la gestión de la red eléctrica.

El informe también muestra que el número de solicitudes de patentes de fabricación de pilas de baterías y desarrollos de ingeniería relacionados con las pilas se ha triplicado en la última década. Estos dos campos juntos representaron casi la mitad (47%) de toda la actividad de patentes relacionada con las pilas de baterías en 2018, una clara indicación de la madurez de la industria y de la importancia estratégica de desarrollar una producción en masa eficiente.

Además, están surgiendo rápidamente otras tecnologías de almacenamiento, como los supercapacitores y las baterías de flujo redox, que pueden resolver algunas de las deficiencias de las baterías de iones de litio.

El estudio muestra que las empresas asiáticas van en cabeza en la carrera mundial por la tecnología de las baterías, especialmente las empresas japonesas y surcoreanas. Las empresas asiáticas representan nueve de los diez principales solicitantes mundiales de patentes relacionadas con las baterías y dos tercios de los 25 principales, entre los que también se encuentran seis empresas de Europa y dos de los Estados Unidos. Los cinco principales solicitantes (Samsung, Panasonic, LG, Toyota y Bosch) generaron en conjunto más de una cuarta parte de todas las FPI entre 2000 y 2018.

Si bien la innovación en la tecnología de las baterías sigue concentrándose en gran medida en un grupo limitado de empresas muy grandes, en los Estados Unidos y Europa, las empresas más pequeñas, las universidades y los organismos públicos de investigación también desempeñan un papel importante. En Europa, las PYMES representan el 15,9% y las universidades/organismos de investigación el 12,7% de las FPI presentadas.

Más información: OEP

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