Los dos organismos ofrecen estos datos en un informe conjunto titulado "Innovation in batteries and electricity storage - a global analysis based on patent data" y que presentaron recientemente. El estudio muestra que las baterías representan casi el 90% de toda la actividad de patentamiento 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 (Li-ion) 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.
Los líderes están en Asia
El estudio muestra que Japón, en primer lugar, y Corea del Sur, en segundo, se han asentado como los líderes mundiales en la tecnología de las baterías. Las empresas asiáticas representan nueve de los diez principales solicitantes mundiales de patentes relacionadas con las baterías.
Destacan, en especial, 13 empresas japonesas, encabezadas por Panasonic y Toyota, tres empresas coreanas (Samsung, LG y Hyundai) y la taiwanesa Foxconn.
Ahora bien, los datos de las patentes revelan que, si bien los países asiáticos son ahora los líderes en esta industria estratégica, "los Estados Unidos y Europa cuentan con un rico ecosistema de innovación, que incluye un gran número de pymes e instituciones de investigación, para ayudarles a mantenerse en la carrera por la próxima generación de baterías", según señaló António Campinos, presidente de la OEP, en la presentación del informe.
En el ranking de las 25 líderes mundiales en patentes obtenidas aparecen ya cuatro empresas alemanas (Bosch, Daimler AG, BASF y Volkswagen), dos empresas estadounidenses (Ford y General Motors), la Comisión de Energías Alternativas y Energía Atómica (CEA) de Francia y Johnson Controls, de Irlanda.
El análisis de las patentes pone también en evidencia 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: 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 mejor y más barato almacenamiento de electricidad 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, se necesitarán en todo el mundo cerca de 10.000 gigavatios-hora de baterías y otras formas de almacenamiento.
"Las proyecciones de la AIE dejan claro que el almacenamiento de energía tendrá que crecer exponencialmente en las próximas décadas para que el mundo pueda cumplir con los objetivos internacionales en materia de clima y energía sostenible. La innovación acelerada será esencial para lograr ese crecimiento", ha declarado Fatih Birol, director ejecutivo de la Agencia Internacional de la Energía.
"El estudio conjunto de la AIE y la OEP arroja nueva luz sobre las tendencias actuales de innovación para ayudar a los gobiernos y las empresas a tomar decisiones inteligentes para nuestro futuro energético", añade.
La
innovación, clave
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. Dado que las solicitudes de patente se presentan muchos meses, o incluso años antes de que los productos aparezcan en el mercado, suelen considerarse un indicador temprano de las futuras tendencias tecnológicas.
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%).
Los inventos en baterías representaron nueve de cada diez patentes de almacenamiento de electricidad entre 2000 y 2018, superando con creces otras soluciones de almacenamiento, como las eléctricas (9%), térmicas (5%) y mecánicas (3%). Además, de acuerdo con el informe de los dos organismos, 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 innovación.
El informe concluye que la tecnología de iones de litio, 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.
Los vehículos eléctricos son, desde 2011, el mayor impulsor del crecimiento de las inversiones relacionadas con las baterías de iones de litio. Las mejoras en los paquetes de baterías para estos coches han producido efectos indirectos positivos en las aplicaciones estacionarias, incluida la gestión de la red eléctrica.
Otras tecnologías
El estudio también muestra que 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. Según la OEP Y la AIE, "las baterías de flujo redox pueden proporcionar una alternativa más segura, duradera y escalable que las baterías de Li-ion para algunas aplicaciones. En segundo lugar, los supercapacitores pueden complementar las baterías de Li-ion atendiendo necesidades específicas, como la carga y descarga rápidas".
Las baterías de flujo redox se llaman así por las reacciones que utilizan: una de reducción (ganancia de electrones) y otra de oxidación (pérdida de electrones de fluido electrolítico). Son recargables como las de ion-Li y como la corriente eléctrica que fluye de un tanque a otro no degrada la membrana, su longevidad es prácticamente ilimitada. También tienen menos riesgo de incendio y como son fácilmente escalables, resultan particularmente interesantes para las aplicaciones residenciales y estacionarias en gran escala, así como para los vehículos eléctricos.
Sin embargo, aún tienen que superar algunas debilidades. Una de ellas es que sus electrolitos contienen sales de metales pesados potencialmente peligrosas para el medio ambiente, como el vanadio disuelto en ácido sulfúrico. Otro es que la temperatura máxima a la que pueden operar es de 40ºC, si bien este problema ya se ha resuelto en parte con la introducción de un sistema de refrigeración.
Los supercondensadores o ultracondensadores entran en la categoría de almacenamiento eléctrico, ya que no suelen implicar reacciones químicas. Sin embargo, recientemente se han desarrollado algunas soluciones híbridas que combinan métodos de almacenamiento eléctrico con electroquímico. Algunas de las principales ventajas de los condensadores son que pueden cargarse y descargarse en cuestión de segundos y no pierden su capacidad de almacenamiento con el tiempo. Sin embargo, no pueden almacenar electricidad en cantidades tan grandes como las baterías. Esto hace que sean principalmente adecuados como complemento de las baterías para aplicaciones que valoran las ráfagas de energía por encima de la capacidad del medio de almacenamiento.
La mayoría de los supercapacitores se utilizan actualmente en los sectores de la automoción, industria y electrónica, debido a su coste relativamente elevado, pero su mercado sigue creciendo, impulsado principalmente por el aumento de las ventas de sistemas de frenado regenerativo para los ascensores y los vehículos eléctricos híbridos, así como por su utilización en energía eólica y solar, y en trenes y aviones.
