Armand van Wijck
Het aantal uitvindingen op gebied van elektriciteitsopslag is het afgelopen decennium jaarlijks met 14% toegenomen, zo blijkt uit gezamenlijke studie die het Europees Octrooibureau (EPO) en het Internationaal Energieagentschap (IEA) op vandaag publiceren.
Uit het rapport blijkt dat lithium-ion (Li-on) technologie sinds 2005 de meeste accu-innovaties heeft aangestuurd. ‘Dit is duidelijk zichtbaar in drie innovatiegolven van patentaanvragen’, aldus onderzoeker Yann Ménière, Chief Economist bij het EPO. ‘Voor 2011 was consumentenelektronica de belangrijkste groeimotor voor innovatie. Dit is nu overgenomen door elektrische voertuigen. Een derde, aankomende golf, is stationaire opslag voor het elektriciteitsnet.’
Er is in het rapport een recente toename zichtbaar van octrooieringsactiviteit rondom vaste-stofelektrolyten. Dit luidt volgens Ménière de volgende generatie Li-on-accu’s in. ‘Deze zijn momenteel licht ontvlambaar, omdat de anode en kathode in directe verbinding staan middels een vloeibaar elektrolyt. Vaste-stof-accu’s hebben dit probleem niet.’ Daarnaast groeit de innovatie op het gebied van supercondensatoren, die het mogelijk maken om zeer snel te (ont)laden. Dit is interessant voor zowel elektrische mobiliteit als elektriciteitsnetten. Er komen inmiddels aanvragen binnen voor condensatoren met innovatieve materialen zoals grafeen.
Een andere opvallende trend is het gevolg van de duurzame energietransitie. Volgens het IEA zal in 2040 wereldwijd bijna 10.000 GWh aan energieopslag per jaar uitgerold moeten worden als we de duurzame klimaatdoelstellingen willen halen. Dat is 50 keer de omvang van de huidige vraag. Energieopslag zal daarom de komende decennia exponentieel moeten toenemen. ‘We zien daardoor ook een toename in octrooieringsactiviteit rondom nieuwe concepten zoals redox-flow-accu’s’, vertelt Ménière. ‘Deze zijn momenteel nog in ontwikkeling. Ze zijn stabieler dan Li-on-accu’s en niet vlambaar, omdat de materialen zijn opgeslagen in gescheiden tanks. Daarnaast zijn ze veel makkelijker op te schalen: in tegenstelling tot Li-on-accu’s hebben ze geen schaarse en vervuilende materialen zoals kobalt nodig. Ze zullen Li-on-accu’s niet vervangen, maar een belangrijk alternatief bieden.’ Interessant is dat de innovatie rondom redox-flow voornamelijk komt van kleine bedrijven en universiteiten in de VS en Europa. Dit in tegenstelling tot de rest van alle accu-patenten, waarin Azië en specifieker Japan en Zuid-Korea een gigantische voorsprong hebben.
Technische vooruitgang en massaproductie hebben de afgelopen jaren geleid tot een significante daling van de accuprijzen. Sinds 2010 bijna 90% voor Li-ion-accu’s voor elektrische voertuigen en ongeveer 65% voor stationaire toepassingen, waaronder elektriciteitsnetbeheer. In 2018 waren innovaties op het gebied van massaproductie en celtechniek samen goed voor 47% van alle octrooieringsactiviteit met betrekking tot accucellen. Tegelijkertijd nam innovatie rondom het recyclen toe. Ménière: ‘Omdat de meeste accu’s vervuilende materialen bevatten, is het belangrijk om de levensduur zoveel mogelijk te verlengen. Zo hebben oude Li-on-accu’s zelfs potentie voor gridmanagement: we kunnen ze in een systeem plaatsen om de opslagcapaciteit van bijvoorbeeld windenergie te vergroten.’
