Las tecnologías de redes eléctricas han experimentado un rápido crecimiento en los últimos años. Han registrado una aceleración espectacular en su innovación en torno al año 2010 y otro aumento más tarde en esa década, la innovación en smart grids está impulsando la última oleada de patentes de redes eléctricas, y la inteligencia artificial (IA) ha estado en el centro de esta última oleada. Son algunas de las principales conclusiones del estudio ‘Patents for Enhanced Electrical Grids’ (Patentes para redes eléctricas mejoradas), que muestra un aumento extraordinario de la actividad de obtención de patentes en torno a los años 2009 y 2013, una tendencia que desde entonces se ha mantenido en un nivel alto en el sector.
El nuevo estudio, publicado por la Oficina Europea de Patentes (EPO) y la Agencia Internacional de Energía (IEA), revela que las familias de patentes internacionales (IPF) para las redes eléctricas crecieron un 30% cada año, muy por encima del aumento anual del 12% para las tecnologías energéticas bajas en carbono y del 4% para el conjunto de las tecnologías.
En concreto, durante todo el período analizado en el informe (2001-2022), el número de familias de patentes internacionales relacionadas con la infraestructura física de la red eléctrica y de redes eléctricas inteligentes se multiplicó por ocho, mientras que apenas se duplicaron para todas las tecnologías en su conjunto.
Patentes para redes eléctricas mejoradas
Este estudio combina la experiencia de la Agencia Internacional de la Energía y la Oficina Europea de Patentes y es la investigación más completa y actualizada hasta el momento sobre patentes en el área de problemas y oportunidades clave de la red eléctrica.
‘Patents for Enhanced Electrical Grids’ es el cuarto estudio conjunto de EPO e IEA desde 2020, que analiza diversos aspectos de la transición energética mundial. Este estudio en particular incluye contribuciones de expertos de 13 oficinas nacionales de patentes, entre ellas la de España, coordinadas por el Observatorio de Patentes y Tecnología de la EPO.
Cada familia internacional de patentes (FIP) cubre una única invención de alto valor amparada por solicitudes de patente presentadas y publicadas en varias oficinas de patentes. Las FIP son un indicador fiable de la innovación porque representan invenciones cuyo valor el inventor considera suficiente para solicitar protección internacional.
Impulso a la innovación en tecnología de redes eléctricas
En la última década, la demanda de energía eléctrica ha aumentado a un ritmo dos veces superior al de la demanda energética mundial en general, lo que ha contribuido a que cada vez sea más urgente contar con redes eléctricas que conecten fuentes de energía renovable con las ciudades y fábricas que consumen esa energía. Además, el estudio indica la necesidad de modernizar la infraestructura de la red eléctrica existente. Por ejemplo, para 2030 es necesario reemplazar más de 1,7 millones de kilómetros de líneas de transporte de electricidad antiguas. De esta manera, las redes eléctricas inteligentes, modernas y ampliadas, son esenciales para el éxito de la transición energética.
Según el informe, en los últimos 19 años las patentes de tecnologías de redes eléctricas han aumentado a niveles aproximadamente siete veces superiores a los de 2005. En concreto, las patentes relacionadas con la red eléctrica experimentaron una aceleración espectacular durante el período 2009-2013, y desde entonces se han estabilizado en la mayoría de las regiones principales del mundo.
Redes eléctricas inteligentes, el mayor aumento en patentes
El informe muestra que la patentabilidad de la infraestructura física de la red eléctrica sigue siendo sólida, pero la mayor parte del aumento en la última década ha provenido de las tecnologías de redes eléctricas inteligentes, que ahora representan más familias de patentes internacionales que las tecnologías de red física y almacenamiento juntas.
La aparición de mercados y estándares impulsados por políticas para contadores inteligentes e infraestructura de carga de vehículos eléctricos (VE) hace más de una década ha ayudado a impulsar la innovación en la tecnología de smart grids, lo que ha dado lugar a redes eléctricas más flexibles y bidireccionales.
De esta forma, el informe destaca que la innovación en redes eléctricas inteligentes está impulsando la última oleada de patentes de redes eléctricas. Aunque se presta mucha atención a las innovaciones que ayudan a los clientes a controlar la demanda de electricidad, las áreas de patentes de smart grids más importantes se relacionan con el control de activos a gran escala de la red eléctrica.
El estudio indica que se están desarrollando tecnologías inteligentes para abordar problemas en casi todos los aspectos de las redes eléctricas. Las actividades de patentamiento en el control de activos a gran escala de la red despegaron alrededor de 2010 y han seguido aumentando de manera constante desde entonces.
Los solicitantes de patentes japoneses tienen una fuerte ventaja en ámbitos como la previsión y la toma de decisiones o el control remoto de inversores y activos de almacenamiento de electricidad, mientras que la reciente aceleración de las patentes en la detección de fallas ha sido impulsada principalmente por solicitantes chinos. La medición inteligente fue el primer campo orientado al cliente que mostró un aumento en las patentes, principalmente en los EE.UU. y Europa, pero se ha reducido significativamente después de un auge de actividad durante el período en que se estaban implementando por primera vez.
En términos más generales, según el informe, las tendencias de patentamiento tienden a ser más volátiles en el lado del cliente de las redes inteligentes, debido a los tiempos de desarrollo de productos más cortos y la estandarización de protocolos e interfaces para equipos conectados a la red eléctrica. Y se observa una dinámica similar en las patentes de carga de vehículos eléctricos, aunque han vuelto a experimentar un gran crecimiento desde 2015, a medida que han surgido nuevas técnicas de agregación y control remoto. En general, los solicitantes japoneses representan aproximadamente un tercio de las solicitudes de patentes en ese campo durante el período 2011-2022, seguidos por los estadounidenses y los europeos con aproximadamente el 20% cada uno.
Patentes de IA relacionadas con la red eléctrica
La tendencia más notable ha sido el aumento de las soluciones relacionadas con la IA (que se han sextuplicado desde 2018) que se utilizan para detectar fallas, por ejemplo, así como para anticipar la demanda eléctrica para gestionar mejor la oferta.
Las patentes de IA relacionadas con la red eléctrica crecieron más del 500% en los cinco años hasta 2022, y ahora son el área más activa de patentes entre las tecnologías digitales habilitadoras, liderada por Estados Unidos y China.
El área principal de las IPF relacionadas con la IA son las que respaldan la previsión y la toma de decisiones, una categoría que cuenta con el 39% de las IPF relacionadas con la IA e impulsó un rápido crecimiento de las patentes de redes eléctricas relacionadas con la IA entre 2000 y 2022.
No obstante, la IA se aplica en patentes relacionadas con otras áreas de las redes inteligentes, en particular las microrredes y la gestión de cortes de suministro.
Estados Unidos y China son las principales regiones de patentes para estas tecnologías, con el 24% y el 23% de las IPF relacionadas con la IA respectivamente, seguidas de los países de la UE con el 18%.
Europa, Japón, EE.UU y China
El estudio también analiza a nivel geográfico las patentes relacionadas con las redes eléctricas. Europa se ha situado entre los líderes mundiales durante la última década, aunque Asia es una fuerte competencia especialmente en el ámbito de las smart grids.
Durante gran parte del período considerado en el estudio, las empresas, universidades e instituciones de investigación de Europa, Japón y Estados Unidos han liderado el número de solicitudes de patentes para tecnologías de redes eléctricas.
Desde 2019, los solicitantes de China han aumentado drásticamente sus solicitudes de patentes, lo que las ha llevado al mismo nivel que Europa en 2022, centrándose principalmente en redes inteligentes y tecnologías relacionadas con el almacenamiento.
Además, el estudio analiza el papel importante de las empresas emergentes y las organizaciones públicas de investigación. En China, muchas solicitudes provienen de las organizaciones de investigación públicas del país, así como de los principales actores de la industria. La mayoría de las empresas emergentes en este sector se encuentran en Europa y los EE.UU., y contribuyen principalmente a tecnologías de hardware (infraestructura de red y equipo de medición).
Un tercio de las empresas emergentes en tecnologías de redes eléctricas tienen una solicitud de patente, lo que es mucho más alto que en otras áreas tecnológicas.