Stromspeicher-Patente

Wettlauf um beste Batterie voll entbrannt

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Für die Energiewende sind leistungsfähige Stromspeicher essenziell. Entsprechend viel Hirnschmalz wird in Stromspeichertechnologien gesteckt: Zwischen 2005 und 2018 nahm die globale Patentierungstätigkeit dafür viermal schneller zu als im Schnitt aller technischen Gebiete, wie eine am Dienstag veröffentlichte Studie zeigt. Dabei dreht sich alles um Batterietechnik: 90 Prozent aller Patente entfallen auf diesen Bereich. Österreich spielt dabei in Europa vorne mit.

Laut Internationaler Energieagentur (IEA) wird 2040 eine Energiespeicherkapazität von annähernd 10.000 GWh in Form von Batterien und sonstigen Speichern benötigt, damit weltweit die Klimaschutz- und Nachhaltigkeitsziele eingehalten werden können. Das ist fast das Fünfzigfache des heutigen Werts, wie es in der gemeinsamen Studie des Europäischen Patentamts und der IEA heißt.

Forscher, Erfinder und Unternehmen haben diesen Bedarf offensichtlich erkannt: Weltweit wurden im Bereich der Stromspeicherung seit 2000 mehr als 65.000 internationale Patentfamilien (IPF) eingereicht. Solche IPF setzen sich aus den Patentanmeldungen in unterschiedlichen Ländern zusammen. Die jährliche Zahl an Patentfamilien ist in diesem Sektor von rund 1500 im Jahr 2005 auf über 7000 im Jahr 2018 stark gestiegen. Die durchschnittliche jährliche Zuwachsrate lag in diesem Zeitraum bei 14 Prozent und damit deutlich höher als in allen Technologiefeldern zusammen (plus 3,5 Prozent).

Das Innovationsgeschehen wird dabei von der Batterietechnik dominiert: Zwischen 2000 und 2018 entfielen der Studie zufolge neun von zehn Patenten im Bereich Stromspeicherung auf Erfindungen in der Batterietechnik, mit großem Abstand gefolgt von elektrischen (neun Prozent), thermischen (fünf Prozent) und mechanischen (drei Prozent) Speicherlösungen. (Patentanmeldungen können für mehrere Bereiche relevant sein, daher übersteigt die Summe 100 Prozent, Anm.)

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Samsung, Panasonic und LG an der Spitze
Im globalen Wettlauf haben asiatische Unternehmen eine klare Führungsposition, neun der zehn weltweit führenden Anmelder von batteriebezogenen Patenten kommen aus Asien. An der Spitze steht Samsung, gefolgt von Panasonic, LG und Toyota. Auf Rang fünf liegt mit Bosch jenes Unternehmen, das in Europa mit Abstand an der Spitze steht und allein für mehr als die Hälfte der Patente aus Europa verantwortlich zeichnet.

Viele Patente aus Österreich
Über den gesamten Zeitraum von 2000 bis 2018 rangiert in Europa Deutschland mit 5080 Patentanmeldungen im Bereich Batterietechnik an der Spitze, vor Frankreich (1354) und Großbritannien (652). Österreich liegt mit 332 Patenten auf dem vierten Platz, noch deutlich vor Italien (263) und der Schweiz (232). Betrachtet man nur 2018, war Österreich mit 72 Patenten sogar auf Rang drei, noch vor Großbritannien (55).

Bei Innovationen in der Batterietechnik spielen in Europa und den USA auch kleinere Unternehmen, Hochschulen und öffentliche Forschungseinrichtungen eine wichtige Rolle. In Europa entfallen 15,9 Prozent der entsprechenden internationalen Patentfamilien auf KMU sowie 12,7 Prozent auf Hochschulen und Forschungseinrichtungen. In Japan und Südkoreas dominieren dagegen größere Unternehmen.

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Deutliche Preissenkungen am Batteriemarkt
Die Lithium-Ionen-Technik ist bei tragbaren Elektronikgeräten und bei Elektrofahrzeugen seit 2005 der stärkste Innovationstreiber im Batteriesektor, wobei 2011 die Verbraucherelektronik von der Elektromobilität als größter Impulsgeber abgelöst wurde. Technischer Fortschritt und Massenproduktion in einem zunehmend ausgereiften Industriezweig haben der Studie zufolge in den vergangenen Jahren zu einer deutlichen Preissenkung am Batteriemarkt geführt - bei Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge um fast 90 Prozent seit 2010 und bei stationären Anwendungen einschließlich Stromnetzmanagement im gleichen Zeitraum um rund zwei Drittel.

Rasch an Bedeutung gewinnen andere Speichertechnologien wie Superkondensatoren und Redox-Flow-Batterien. Sie haben laut Studie das Potenzial, einige der Schwächen von Lithium-Ionen-Batterien zu überwinden.