rafmagn samtenging

EPO-IEA rannsókn: Hröð aukning nýsköpunar rafhlöðu gegnir lykilhlutverki í umbreytingum á hreinni orku

Hluti:

Útgefið

4 árum

September 22, 2020

ESB Fréttaritari Upplýsingafulltrúi

Uppfinning raforkugeymslu sýnir 14% árlegan vöxt síðastliðinn áratug, sameiginleg rannsókn evrópsku einkaleyfastofunnar (EPO) og Alþjóða orkustofnunarinnar (IEA)
Magn rafhlaða og önnur orkugeymsla þarf að vaxa fimmföldun árið 2040 til að koma heiminum á réttan kjöl með loftslagsmálum og sjálfbærum orkumarkmiðum
Rafbílar eru nú helstu drifkraftar nýsköpunar rafhlöðunnar
Framfarir í endurhlaðanlegum litíum-rafhlöðum beinast að flestum nýjum uppfinningum
Asíuríki hafa mikla forystu í alþjóðlegu rafhlöðutæknihlaupi
Hröð nýsköpun þurfti að knýja fram umskiptin um hreina orku í Evrópu til að ná markmiði evrópska grænna samningsins

Að bæta getu til að geyma rafmagn gegnir lykilhlutverki í umskiptum yfir í hreina orkutækni. Milli 2005 og 2018 jókst einkaleyfisvirkni í rafhlöðum og annarri raforkugeymslutækni að meðaltali 14% á ári á heimsvísu, fjórum sinnum hraðar en meðaltal allra tæknisviða, samkvæmt sameiginlegri rannsókn sem birt var í dag af evrópsku einkaleyfastofunni (EPO) og Alþjóða orkustofnunin (IEA).

Fáðu

Í skýrslunni, Nýsköpun í rafgeymum og rafgeymslu - alþjóðleg greining byggð á gögnum um einkaleyfi, sýnir að rafhlöður eru nærri 90% af allri einkaleyfisstarfsemi á sviði raforkugeymslu og það aukning nýsköpunar er aðallega knúin áfram af framförum í endurhlaðanlegum litíum-rafhlöðum sem notaðar eru í rafeindatækjum neytenda og rafbílum. Sérstaklega rafknúin hreyfanleiki stuðlar að þróun nýrra litíum-jón efnafræði sem miða að því að bæta afl, endingu, hleðslu / losunarhraða og endurvinnanleika. Tækniþróunin er einnig knúin áfram af þörfinni að samþætta stærra magn af endurnýjanlegri orku eins og vindi og sólarorku í raforkunet.

Rannsóknin sýnir einnig að Japan og Suður-Kórea hafa náð sterkri forystu í rafhlöðutækni á heimsvísu og að tækniframfarir og fjöldaframleiðsla í sífellt þroskaðri iðnaði hefur leitt til verulegrar lækkunar á rafhlöðuverði undanfarin ár - um næstum 90% síðan 2010 þegar um er að ræða Li-ion rafhlöður fyrir rafknúin ökutæki, og um tvo þriðju á sama tíma fyrir kyrrstæð forrit, þar með talin rafmagnsnetstjórnun.

Að þróa betri og ódýrari raforkugeymslu er mikil áskorun til framtíðar: Samkvæmt sjálfbærri þróun IEA, fyrir heiminn að uppfylla loftslag og sjálfbær orkumarkmið, nálægt 10 000 gígavattstundum rafhlöður og annars konar orkugeymslu verður krafist um allan heim árið 2040 - 50 sinnum stærri en núverandi markaður. Árangursríkar geymslulausnir eru nauðsynlegar til að koma á framfæri hreinum orkuskiptum í Evrópu til að ná markmiði evrópska grænna samningsins: að gera álfuna loftslagshlutlaus fyrir árið 2050.

"Rafgeymslutækni er mikilvæg þegar kemur að því að koma til móts við eftirspurn eftir rafknúnum hreyfanleika og ná þeirri breytingu í átt að endurnýjanlegri orku sem þarf til að draga úr loftslagsbreytingum, “sagði António Campinos forseti EPO. „Hröð og viðvarandi aukning nýsköpunar raforkugeymslu sýnir að uppfinningamenn og fyrirtæki takast á við áskorunina um orkuskipti. Einkaleyfisgögnin leiða í ljós að á meðan Asía hefur mikla forystu í þessari stefnumótandi atvinnugrein geta Bandaríkin og Evrópa treyst á ríku vistkerfi nýsköpunar, þar á meðal fjölda lítilla og meðalstórra fyrirtækja og rannsóknarstofnana, til að hjálpa þeim að vera í kapphlaupinu um næstu kynslóð rafhlöður. “

"Framreikningar IEA gera það ljóst að orkugeymsla þarf að vaxa mikið á næstu áratugum til að gera heiminum kleift að uppfylla alþjóðleg loftslag og sjálfbær orkumarkmið. Hröð nýsköpun verður nauðsynleg til að ná þeim vexti, “sagði Fatih Birol, framkvæmdastjóri IEA. „Með því að sameina viðbótarstyrk IEA og EPO varpar þessi skýrsla nýju ljósi á nýsköpunarþróun nútímans til að hjálpa stjórnvöldum og fyrirtækjum að taka skynsamlegar ákvarðanir varðandi orku framtíð okkar.“

Hækkun rafknúinna ökutækja sem auka Li-ion nýsköpun

Skýrslan, sem sýnir helstu þróun í nýsköpun raforkugeymslu milli áranna 2000 og 2018, mælt með tilliti til alþjóðlegra einkaleyfafjölskyldna, kemst að því litíumjón (Li-ion) tækni, sem er ráðandi í flytjanlegum rafeindatækjum og rafknúnum ökutækjum, hefur ýtt undir mestan hluta nýsköpunar rafhlöðunnar síðan 2005. Árið 2018 voru framfarir í Li-ion frumum ábyrgar fyrir 45% af einkaleyfisstarfsemi sem tengdist rafhlöðufrumum samanborið við aðeins 7 % fyrir frumur byggðar á öðrum efnafræði.

Árið 2011 náðu rafknúin ökutæki fram úr neytendatækjum sem stærsti vaxtarbroddur Li-ion rafhlöðutengdra (Sjá línurit: Fjöldi IPF sem tengjast forritum fyrir rafhlöðupakka). Þessi þróun varpar ljósi á áframhaldandi störf bílaiðnaðarins við að losa um kolvetni og þróa aðra hreina orkutækni. Að tryggja að rafhlöður í rafknúnum ökutækjum séu árangursríkar og áreiðanlegar er lykilatriði til að hvetja neytendur til notkunar þeirra eftir 2020, en eftir það munu strangari losunarmarkmið ESB ná til jarðefnaeldsneytisbifreiða.

Hlutur uppfinningar frá Evrópulöndum er tiltölulega hóflegur á öllum sviðum Li-jón tækni, en hann er tvöfalt hærri á nýjum sviðum samanborið við rótgrónari, til dæmis að búa til 11% uppfinninga bæði í litíum járnfosfati (LFP) og Lithium nikkel kóbalt áloxíð (NCA), sem báðir eru álitnir vænlegir kostir við núverandi efnafræði Li-jóna.

Endurbætur á rafhlöðupökkum fyrir rafbíla hafa einnig haft jákvæð áhrif á hleðslu á kyrrstæðar umsóknir, þar á meðal stjórnun rafmagnsneta.

Skýrslan sýnir einnig að einkaleyfisvirkni við framleiðslu rafhlöðufrumna og frumutengda verkfræðiþróun hefur þrefaldast á síðasta áratug. Þessir tveir reitir voru samtals nærri helmingur (47%) af allri einkaleyfisstarfsemi sem tengist rafhlöðufrumum árið 2018, skýr vísbending um þroska iðnaðarins og stefnumótandi mikilvægi þess að þróa skilvirka fjöldaframleiðslu.

Að auki, önnur geymslutækni, svo sem ofurþéttar og redox flæði rafhlöður, eru einnig að koma hratt fram með möguleika á að taka á nokkrum veikleika Li-ion rafhlöður.

Asísk fyrirtæki í fararbroddi

Rannsóknin sýnir það Japan hefur skýra forystu í alþjóðlegu kapphlaupi um rafhlöðutækni, með til 40.9% hlutur alþjóðlegra einkaleyfafjölskyldna í rafhlöðutækni á árunum 2000-2018, síðan Suður-Kórea með 17.4% hlut, Evrópu (15.4%), Bandaríkin (14.5%) og Kína (6.9%). Asísk fyrirtæki eru með níu af tíu helstu umsækjendum á heimsvísu um einkaleyfi sem tengjast rafhlöðum og tvo þriðju af þeim 25 efstu, sem einnig innihalda sex fyrirtæki frá Evrópu og tvö frá Bandaríkjunum. Fimm efstu umsækjendur (Samsung, Panasonic, LG, Toyota og Bosch) mynduðu saman yfir fjórðung allra IPFs á árunum 2000 til 2018. Í Evrópu einkennist nýsköpun í raforkugeymslu af Þýskalandi, sem eitt og sér stendur fyrir meira en helmingi alþjóðlegra einkaleyfafjölskyldna í rafhlöðutækni sem er upprunnin frá Evrópu (Sjá línurit: Landfræðilegur uppruni evrópskra IPF í rafhlöðutækni, 2000-2018).

Þótt nýsköpun í rafhlöðutækni sé enn að mestu leyti einbeitt í afmörkuðum hópi mjög stórra fyrirtækja, í Bandaríkjunum og Evrópu, gegna smærri fyrirtæki, háskólar og opinberar rannsóknarstofnanir einnig mikilvægu hlutverki. Fyrir Bandaríkin eru lítil og meðalstór fyrirtæki 34.4% og háskólar / rannsóknarstofnanir 13.8% af IPF-skjölum sem lögð voru fram. Í Evrópu eru tölurnar 15.9% og 12.7% í samanburði við Japan (3.4% / 3.5%) og Lýðveldið Kóreu (4.6% / 9.0%).

Meiri upplýsingar

Lesið samantekt

Lestu rannsóknina í heild sinni

Skýringar til ritstjóra

Um alþjóðlegar einkaleyfisfjölskyldur

Einkaleyfisgreiningin í þessari skýrslu er byggð á hugmyndinni um alþjóðlegar einkaleyfisfjölskyldur (IPFs). Hver IPF táknar sérstaka uppfinningu og nær til einkaleyfisumsókna sem lagðar eru fram og gefnar út í að minnsta kosti tveimur löndum eða þær eru lagðar fram og birtar af svæðisbundinni einkaleyfastofu, svo og birtar alþjóðlegar einkaleyfisumsóknir. IPFs tákna uppfinningar sem uppfinningamaðurinn telur nógu mikilvæga til að leita verndar á alþjóðavettvangi og aðeins tiltölulega lítið hlutfall umsókna stenst raunverulega þessa þröskuld. Þetta hugtak er því hægt að nota sem hljómgrunn til að bera saman alþjóðlega nýsköpunarstarfsemi þar sem það dregur úr þeim hlutdrægni sem getur komið upp þegar bornar eru saman einkaleyfisumsóknir á mismunandi innlendum einkaleyfastofum.

Um EPO

Með tæplega 7 000 starfsmenn, er Evrópska einkaleyfastofan (EPO) er ein stærsta opinbera þjónustustofnun Evrópu. EPO var með höfuðstöðvar í Munchen með skrifstofur í Berlín, Brussel, Haag og Vín, með það að markmiði að efla samstarf um einkaleyfi í Evrópu. Með miðlægu einkaleyfisveitingarferli EPO geta uppfinningamenn fengið hágæða einkaleyfisvernd í allt að 44 löndum sem ná til um 700 milljóna manna markaðar. EPO er einnig leiðandi yfirvald heims varðandi upplýsingar um einkaleyfi og einkaleyfaleit.

Um Alþjóða orkumálastofnunina
The Alþjóðlega orkustofnunin (IEA) er kjarninn í alþjóðlegum viðræðum um orkumál, þar sem veitt er opinber greining, gögn, tillögur um stefnu og raunverulegar lausnir til að hjálpa löndum að koma á öruggri og sjálfbærri orku fyrir alla. Með því að nota allt eldsneyti og tækni er IEA talsmaður stefnu sem eykur áreiðanleika, hagkvæmni og sjálfbærni orku. IEA styður umbreytingar á hreinum orku um allan heim til að hjálpa til við að ná alþjóðlegum sjálfbærnimarkmiðum.