‘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) es el último informe publicado por la Agencia Internacional de la Energía (IEA, por sus siglas en inglés) y la Oficina Europea de Patentes (EPO). El documento ofrece una visión general del panorama de la innovación en esta área tecnológica de gran relevancia para mitigar el cambio climático.
Este estudio conjunto subraya el papel clave que está desempeñando la innovación en baterías y en almacenamiento para la transición hacia tecnologías de energía limpia. Uno de sus objetivos es ayudar a los gobiernos y empresas a tomar decisiones para el futuro energético.
Entre otros datos, el informe refleja que entre los años 2005 y 2018 la actividad de patentes de baterías y otras tecnologías de almacenamiento de electricidad aumentó a una tasa media anual del 14% a nivel mundial, cuatro veces más rápido que la media de todos los campos tecnológicos. En concreto, el número de familias de patentes internacionales anuales ha pasado de aproximadamente 1.500 en 2005 a más de 7.000 en 2018.
Según los datos registrados en el informe, 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. Tal y como explican desde la EPO, puesto 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.
Las baterías dominan el escenario de la innovación
Entre los años 2000 y 2018, las invenciones en materia de baterías supusieron nueve de cada diez patentes de almacenamiento de electricidad, superando en gran medida a las soluciones de almacenamiento eléctricas (9%), mecánicas (5%) y térmicas (3%).
De esta forma, las baterías representan casi el 90% de toda la actividad de patentes en el área del almacenamiento de electricidad, y el aumento de la innovación se debe principalmente a los avances en las baterías recargables, baterías de iones de litio utilizadas en dispositivos electrónicos de consumo y automóviles eléctricos.
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 informe concluye que la tecnología de iones de litio, 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.
Por otro lado, 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. La movilidad eléctrica está fomentando el desarrollo de nuevas químicas de iones de litio destinadas a mejorar la producción de energía, la durabilidad, la velocidad de carga y descarga, y el reciclado.
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.
Además, el informe destaca que 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.
Japón y Corea, países líderes en tecnología de baterías
El estudio de IEA y EPO muestra que Japón y Corea han establecido un fuerte liderazgo en tecnología de baterías a nivel mundial, y están por encima de Europa, China y Estados Unidos en número de patentes internacionales presentadas en este sector.
El documento demuestra que las empresas de Asia se encuentran a la cabeza de la carrera global de tecnología de baterías, con las compañías 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.
Principales cifras en Europa
En Europa, Alemania presenta el mayor número de patentes en tecnología de baterías (5.080 patentes entre 2000 y 2018), por delante de Francia (1.354 patentes) y Reino Unido (652).
Por su parte, España aportó 118 familias de patentes internacionales en ese período, de las cuales más de la mitad (65 patentes) se registraron entre 2014 y 2018, lo que marca una tendencia al alza en los últimos años.
No obstante, 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 EE.UU. las pymes representan el 34,4%, y las universidades y 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%).
Los datos de patentes revelan que, si bien Asia tiene un fuerte liderazgo en esta industria estratégica, EE.UU. y Europa pueden contar con un rico ecosistema de innovación, que incluye un gran número de pymes e instituciones de investigación, para ayudarlos a mantenerse en la carrera por la próxima generación de baterías.
El futuro del almacenamiento de electricidad
También cabe destacar que, en los últimos años, el progreso técnico y la producción en masa en una industria cada vez más madura han llevado a una disminución significativa en los precios de las baterías.
En concreto, en el caso de las baterías de iones de litio para vehículos eléctricos los precios han bajado casi un 90% desde 2010, y alrededor de dos tercios durante el mismo período para aplicaciones estacionarias, incluida la gestión de la red eléctrica.
Desarrollar un almacenamiento de electricidad mejor y más barato es un gran desafío para el futuro. Según la IEA, para que el mundo cumpla los objetivos climáticos y de energía sostenible, se necesitarán cerca de 10.000 gigavatios-hora de baterías y otras formas de almacenamiento de energía en todo el mundo en el año 2040, 50 veces el tamaño del mercado actual.
Los pronósticos de la Agencia Internacional de la Energía muestran que el almacenamiento de energía necesitará crecer exponencialmente en las próximas décadas para permitir que el mundo cumpla con los objetivos internacionales de clima y energía sostenible, y que la innovación será esencial para lograr ese aumento.