Trends in der Energieforschung I: Energiespeicher

Informationsportale und Services von FIZ Karlsruhe bilden starke Kombi: Das neue Forschungsportal Energiespeicher, der BINE Informationsdienst und die Patentdatenbanken in STN International.

Mit den Informationsportalen zum Thema Energie, wie dem neuen Forschungsportal Energiespeicher und dem BINE Informationsdienst „Energieforschung für die Praxis“, sowie dem weltweit führenden Online-Service auf dem Gebiet der Forschungs- und Patentinformation, STN International, stellt FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur eine einzigartige Kombination von Informationsquellen bereit, um fundierte Antworten auf diese Fragen zu geben. Verbindet man Informationen über die Energieforschung gekonnt mit den Patentinformationen der STN-Datenbanken, lässt sich sehr genau analysieren, was sich z. B. in der internationalen Forschung in Sachen Energiespeicher tut.

Kompakte Qualitätsinformation zur Energiespeicherforschung in Deutschland

Zum schnellen Überblick über die aktuelle Forschung zu Energietechnologien und Energiespeichern wirft man einen Blick in die Portale BINE-Info und Energiespeicher. Das neue Forschungsportal Energiespeicher, das seit August 2013 im Auftrag des Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) von FIZ Karlsruhe betrieben wird, liefert einen hervorragenden Überblick über die Forschungsaktivitäten in diesem Bereich in Deutschland: Die wichtigsten Forschungsthemen werden in kurzen Dossiers dargestellt. Auf einen Blick wird deutlich, wo derzeit der Fokus der Speicherforschung liegt, z. B. auf Redox-Flow-Batterien (Flüssigbatterietechnologie). Eine Suche mit dem Stichwort „Redox“ zeigt, dass sich drei aktuell geförderte Projekte mit der Entwicklung elektrochemischer Energiespeicherung befassen (Stand 10/2013). Die anschließende Suchanfrage nach „Redox Flow Batterien“ in „BINE-Info“ lieferte (ebenfalls Stand 10/ 2013) acht Veröffentlichungen zur praktischen Erprobung des Einsatzes von Redox-Flow-Batterien. Wird das Wort „Redox“ alleine als Suchbegriff eingegeben, kommt man auf 14 Publikationen, die für das Thema interessant sein könnten.

Veredelte Patentinformationen erleichtern Trend Mining

Auf Basis dieser Informationen kann die Suche nun inhaltlich deutlich vertieft werden, indem eine Patenrecherche aufgesetzt wird. Für eine wissenschaftlich belastbare, internationale Trendanalyse zur Energiespeicherung sind Patentinformationen grundlegende Indikatoren für den Stand der Forschung und Innovation. Die Qualität, d. h. die Präzision der Suche und der Suchergebnisse in Datenbanken – in unserem Falle: in Patentdatenbanken –, hängt wesentlich davon ab, wie die Originalinformation (z. B. eine Patentschrift) aufbereitet, d. h. indexiert wird. Hinter den Kulissen von STN International sind verschiedene Indexierungs- und Klassifikationssysteme im Einsatz, z. B. die Internationale Patentklassifikation (IPC) und die neue Cooperative Patent Classification (CPC). Diese wird zukünftig gemeinsam von dem amerikanischen (USPTO) und dem Europäischen Patentamt (EPO) für die Klassifizierung von Patentveröffentlichungen benutzt. Innovationen im Bereich der Energiespeicherung ist ein eigener Bereich in der Klassifikation zugeteilt. Hierdurch lässt sich z. B. in INPADOC, der größten Patentdatenbank der Welt, präzise nach Erfindungen für die Flüssigbatterietechnologie Redox Flow recherchieren.

Patentaktivitäten zu elektrochemischer Energiespeicherung steigen

Eine Recherche nach Redox-Flow-Publikationen in der STN-Patentfamiliendatenbank INPADOC im Zeitraum 2000 bis 2013 ergibt folgendes Bild an Patentaktivitäten:

Trendanalyse mit Rückverfolgungsoption – Eine Besonderheit bei der Trendanalyse mit Patentdate

Eine Besonderheit der Trendanalyse mit Patentinformationen ist, dass sich die identifizierten Trends anhand der Patentanmelder sowie der Herkunftsländer teilweise zurückverfolgen lassen. Die hier als Beispiel recherchierten Fakten lassen entsprechende Schlüsse auf den Auslöser des aufgezeigten Trends für Redox-Flow-Batterien zu. So kann man z. B. Aussagen darüber treffen, welche Industriezweige bzw. Branchen die Treiber sind: Hinter den meisten Patenten stehen japanische Stromversorger bzw. Unternehmen, die sich bereits seit langem (teilweise seit den 80er Jahren) auf die Herstellung von Energie- bzw. Kraftwerkstechnik spezialisiert haben, wie z. B. Sumitomo Electric Industries, Mitsui LTD oder Kansai Electric Power CO. Der Zeitpunkt des Anstiegs der Patentanmeldungen legt bereits einen Zusammenhang mit der Katastrophe im Kernkraftwerk Fukushima (2011) bzw. der damit verbundenen Suche nach alternativen Energiekonzepten und Technologien nahe.

Für die Interpretation der Trendanalyse benötigt man Expertenwissen

Zur Analyse und Interpretation solcher Trends und deren Auslöser bedarf es fundierten Fachwissens. Wir haben daher einen Experten zum Thema Redox-Flow-Batterien befragt: Dr. Jens Burfeind, Gruppenleiter für Elektrochemische Speicher am Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT.

FIZ KA: Herr Burfeind, Sie sind ein Experte auf dem Gebiet der Redox-Flow-Technologie. Erst kürzlich konnten Sie und Ihr Institut in diesem Bereich einen wichtigen technischen Durchbruch verkünden. Was waren Ihrer Meinung nach die Treiber für den in unserer Recherche gefunden starken Anstieg der Patentpublikationen?

Jens Burfeind (JB): „Wir haben diesen starken Anstieg in 2012 ebenfalls beobachtet. Aus unserer Sicht gab es für den Anstieg der Patentanmeldungen im Wesentlichen zwei Auslöser. Zum einen sehen wir ganz klar die Katastrophe in Fukushima und die darauf folgende Suche nach alternativen Energiekonzepten als Treiber für diesen Trend in Japan. Ein weiterer Faktor war ein zweiter Unfall mit einer Hochtemperatur-Natrium-Schwefel-Batterie, wie sie in Japan kommerziell von der Firma NGK auch im Megawattbereich vertrieben wird. Diese Art von Batterien arbeitet bei ca. 350 °C und der Unfall geschah am 21. September 2011. Der Vorfall war der Grund für massive konstruktive Änderungen durch NGK an den Batterien. Während dieser Zeit wurde empfohlen, die Batterien nicht zu nutzen. Beide Ereignisse führten dazu, dass die im Vergleich zu anderen Technologien recht sichere und praxisfreundliche Redox-Flow-Technologie stärker in den Fokus der japanischen Forschung und der Wirtschaft rückte. Dies hatte zur Folge, dass die forschende Industrie in Japan die bereits vorhandenen Ideen und Konzepte zur Verbesserung der Redox-Technologie als Patente angemeldet hat, um sich diese Ideen eben auch patentrechtlich schützen zu lassen. Einen ähnlichen Effekt hatte die Entscheidung der Bundesregierung zur Einleitung der Energiewende, die ja im Grunde auch eine direkte Folge von Fukushima war, für deutsche Forschungsinstitute. Auch die deutschen Forschungsinstitute, wie u. a. auch wir, sahen die hohen Potenziale der Redox-Flow-Technik als Schlüsseltechnologie für die Energieversorgung mit erneuerbaren Energien und ließen sich die bereits vorhandenen Ideen patentieren.“

FIZ KA: Wie wird sich dieser Trend weiterentwickeln?

JB: „Wir sehen hier erst die Spitze des Eisberges. Durch neue Materialien und Technologien, wie etwa Nanotechnologie, hat die Redox-Flow-Forschung noch große Potenziale, die Funktions- und Leistungsfähigkeit zu verbessern bzw. zu steigern. Wir erwarten, dass nun auch zunehmend Industriepartner in dieses Feld einsteigen werden, die in der Regel auch mehr und schneller patentieren müssen. Wir sind daher sicher, dass die Zahl der Patentanmeldungen in diesem Feld in den nächsten Jahren weiter stark ansteigen wird.“

FIZ KA: Herr Burfeind, wir danken Ihnen für dieses Gespräch.

Das Gespräch führte Dr. Robert Hauser, Pressesprecher bei FIZ Karlsruhe

Redaktion: HAU / BAB