Markt für elektrochemische Energiespeicherung

Marktübersicht

Der Markt für elektrochemische Energiespeicherung wird voraussichtlich von 2023 bis 2031 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 14,6 % wachsen.

Elektrochemische Energiespeicherung wandelt elektrische Energie in chemische Energie um und speichert sie für die spätere Verwendung. Dabei werden elektrochemische Reaktionen genutzt, um elektrische Energie in einem Gerät oder System zu speichern und freizugeben. Es gibt zwei Haupttypen von Systemen, die Elektrochemie zur Energiespeicherung nutzen.

Batterien sind Energiespeicher, die elektrische Energie in chemische Energie und bei Bedarf wieder in Elektrizität umwandeln.

Sie bestehen aus einer oder mehreren elektrochemischen Zellen mit positiven und negativen Elektroden und einem Medium, das die Ionenbewegung zwischen den Elektroden ermöglicht, wenn die Batterie geladen oder entladen wird. Elektrochemische Geräte, sogenannte Superkondensatoren, speichern Energie als elektrische Ladungen an der Stelle, an der eine Elektrode und eine Flüssigkeit aufeinandertreffen. Batterien trennen positive und negative Ladungen physisch, anstatt Energie durch chemische Prozesse zu speichern. Superkondensatoren haben eine hohe Leistungsdichte, um schnell geladen und entladen zu werden. Deshalb eignen sie sich gut für Anwendungen, die schnelle Energieschübe benötigen, wie z. B. regeneratives Bremsen in Autos oder die Bereitstellung von Strom bei hohem Bedarf. Batterien und Superkondensatoren haben einzigartige Eigenschaften, die sie für verschiedene Anwendungen geeignet machen. Batterien haben normalerweise eine höhere Energiedichte, was bedeutet, dass sie mehr Energie pro Massen- oder Volumeneinheit speichern können. Deshalb eignen sie sich besser für Benutzer, die Energie für lange Zeit speichern müssen. Superkondensatoren hingegen haben eine höhere Leistungsdichte, was bedeutet, dass sie schnell Energie abgeben können, aber nicht so viel Energie speichern können wie Batterien.

Marktdynamik

Markttreiber

• Steigende Nachfrage nach Energiespeicherung

Die sich ändernden Trends bei Angebot und Nachfrage führen dazu, dass die Energienetze immer komplizierter werden. Energiespeicherung ist ein wichtiger Bestandteil, um das Netz stabil zu halten. Elektrochemische Energiespeichersysteme können schnell auf Änderungen der Energienachfrage reagieren, was dazu beiträgt, das Netz im Gleichgewicht zu halten. Sie können Spitzenlasten decken, die Last nivellieren und das Netz unterstützen, was das Stromnetz als Gesamtsystem zuverlässiger und effizienter macht. Immer mehr Menschen wollen Elektroautos fahren und benötigen daher bessere Batteriesysteme. Elektrofahrzeuge verfügen über Lithium-Ionen-Batterien, eine Art elektrochemischer Energiespeicherung, die als ihre Haupttechnologie verwendet wird. Die Nachfrage nach elektrochemischer Energiespeicherung steigt zusammen mit der Nachfrage nach Elektroautos. Diese Anwendungen und die Zunahme der Energiespeicherung treiben die Nachfrage nach elektrochemischer Energiespeicherung an.

• Technologischer Fortschritt

Eines der Hauptziele des technologischen Fortschritts besteht darin, Energiespeichergeräte mit mehr Energie zu versehen. Eine höhere Energiedichte bedeutet, dass mehr Energie auf demselben Raum gespeichert werden kann. Dadurch halten Batterien und Superkondensatoren länger und sind leistungsfähiger. Diese Verbesserung ist besonders wichtig, wenn Energiespeicher klein und leicht sein müssen, wie bei Elektroautos und tragbaren Geräten. Die meisten neuen Technologien versuchen, den Energieverlust beim Laden und Entladen zu reduzieren. Wenn die Effizienz verbessert wird, wird weniger Energie verschwendet, was bedeutet, dass das gesamte System effektiver arbeitet, weniger kostet und weniger globale Auswirkungen hat. Technologische Fortschritte können die Kosten für die Herstellung elektrochemischer Energiespeichersysteme durch Änderungen bei Materialien, Herstellungsverfahren und Design senken.

Marktbeschränkungen

• Hohe Kosten

Kosten können dazu führen, dass Geld in Forschung und Entwicklung investiert wird, um elektrochemische Energiespeichersysteme effizienter und kostengünstiger zu machen. Da der Bedarf an Energiespeicherung steigt, sind Unternehmen und Regierungen eher bereit, in Forschung und Entwicklung zu investieren, um neue Wege zu finden, die Kosten zu senken und die Energiespeicherung wirtschaftlich erschwinglicher zu machen. Traditionelle Energiequellen könnten auf dem Markt für elektrochemische Energiespeicherung eine Nachfrage nach Technologien wecken, da diese mit der Zeit wettbewerbsfähiger und kostengünstiger werden. Da die Preise für fossile Brennstoffe und andere Möglichkeiten zur Energiespeicherung steigen oder die Vorschriften strenger werden, kann die elektrochemische Energiespeicherung eine sauberere und kostengünstigere Option sein.

Umfang des Marktes

Segmentanalyse

Nach Typ segmentieren

• Flüssigkeitsfluss

Flüssigkeitsflussbatterien sind Geräte, die Elektrochemie zur Energiespeicherung nutzen. Sie bieten eine einzigartige Möglichkeit, Elektrizität zu speichern und zu übertragen, indem flüssige Elektrolyte in Tanks außerhalb der Batterie aufbewahrt werden. In herkömmlichen Batterien ist die speicherbare Energiemenge für die Elektroden begrenzt. Flüssigkeitsflussbatterien trennen Strom- und Energiekapazität, wodurch sich die speicherbare Energiemenge leichter erhöhen lässt. In einer Flüssigkeitsflussbatterie werden die Elektrolyte in verschiedenen Tanks außerhalb der Batterie selbst aufbewahrt, statt innerhalb. Meistens sind diese Elektrolyte flüssige Lösungen mit aktiven Spezies, die an reversiblen Redoxprozessen teilnehmen können.

• Lithium

Lithiumbasierte elektrochemische Energiespeicherung umfasst Lithium-Ionen-Batterien, die elektrische Energie durch reversible elektrochemische Prozesse speichern und freigeben. Lithiumbasierte Batterien sind eine der am häufigsten verwendeten Möglichkeiten zur Energiespeicherung, da sie eine hohe Energiedichte und lange Lebensdauer haben und in vielen Branchen eingesetzt werden können. Am häufigsten werden Lithium-Ionen-Batterien zur Speicherung elektrischer Energie verwendet. Eisenphosphat wird als Elektrode in Lithium-Eisenphosphat-Batterien verwendet, einem Lithium-Ionen-Batterietyp. LFP-Batterien sind dafür bekannt, sicher zu sein und an Orten mit hohen Temperaturen effektiv zu funktionieren.

• Bleisäure

Blei-Säure-Batterien sind eine schon lange verwendete Methode zur elektrochemischen Energiespeicherung. Die meisten Blei-Säure-Batterien bestehen aus positiven und negativen Elektroden aus Blei und Bleidioxidplatten, die in eine verdünnte Schwefelsäurelösung getaucht sind. Meistens werden die Platten in einen Kunststoff- oder anderen passenden Behälter gegeben. Es gibt zwei Arten von Blei-Säure-Batterien: Starterbatterien (SLI) und Deep-Cycle-Batterien. Blei-Säure-Batterien werden an vielen Orten verwendet, beispielsweise als Starterbatterien für Autos, in unterbrechungsfreien Stromversorgungssystemen (USV), zur Speicherung von Solar- und Windenergie, als Notstromversorgung für Telekommunikation, für Elektroroller und für viele andere tragbare und stationäre Stromversorgungszwecke.

Segment nach Anwendung

• Benutzerseite

Elektrochemische Energiespeichersysteme können auf der Benutzerseite für viele Dinge eingesetzt werden. Sie können verwendet werden, um Energie zu speichern und Strom bereitzustellen, der als Reserve verwendet werden kann. Verbraucher und Unternehmen nutzen diese Anwendungen, die wichtig sind, um die Energiewirtschaft, die Netzstabilität und die Fähigkeit zur Nutzung erneuerbarer Energiequellen zu verbessern. Basierend auf Lithium-Ionen-Batterien können Energiespeichergeräte in Haushalten verwendet werden, um den zusätzlichen Strom zu speichern, der tagsüber von Solarmodulen erzeugt wird. Diese gespeicherte Energie kann nachts oder bei geringer Sonneneinstrahlung genutzt werden, wodurch die Nutzung des Netzes weniger notwendig wird. Elektrofahrzeuge speichern Energie in Lithium-Ionen-Batterien, wodurch sie Strom speichern und zum Antrieb des Elektromotors nutzen können. Die Batterien verleihen Elektroautos Reichweite und Leistung und ermöglichen den Umstieg auf sauberere und nachhaltigere Fortbewegungsarten.

• Gitterseite

Elektrochemische Energiespeichersysteme können schnell auf Änderungen der benötigten und verfügbaren Strommenge reagieren. Dies trägt dazu bei, die Frequenz des Netzes zu stabilisieren und das Netz stabil zu halten. Indem diese Systeme je nach Bedarf Strom hinzufügen oder wegnehmen, können sie das Netz im Gleichgewicht halten und sicherstellen, dass immer genügend Strom vorhanden ist. Systeme, die Energie speichern, können bei geringer Nachfrage zusätzlichen Strom speichern und ihn bei hoher Nachfrage nutzen. Diese Lastverschiebung trägt dazu bei, dass das Netz besser funktioniert und entlastet wird. Elektrochemische Energiespeicher bieten lebenswichtigen Organisationen wie Krankenhäusern und Rechenzentren Ersatzstromquellen, wenn das Netz gestört ist. Energiespeicher können dazu beitragen, die Netzkapazität zu erhöhen, indem sie teure Änderungen an der Netzinfrastruktur hinauszögern.

• Netzgekoppelte erneuerbare Energie

Die elektrochemische Energiespeicherung ist ein sehr wichtiger Faktor für die einfache Nutzung und Integration erneuerbarer Energiequellen in Systeme, die an das Netz angeschlossen sind. Indem sie mit der unregelmäßigen und variablen Natur erneuerbarer Energie umgehen, tragen Energiespeicher dazu bei, das Netz stabil zu halten und eine zuverlässigere und effizientere Nutzung erneuerbarer Energien zu ermöglichen. Erneuerbare Energie kann zu unterschiedlichen Zeiten erzeugt werden, indem Energie auf elektrochemische Weise gespeichert wird. Wenn viel Energie produziert wird, kann die zusätzliche Energie gespeichert und verwendet werden, wenn keine Produktion stattfindet. Energiespeichersysteme können das Netz unterstützen, indem sie die Frequenz regulieren.

• Elektrischer Hilfsdienst

Erneuerbare Energiequellen wie Sonne und Wind können Spannungsschwankungen im Netz verursachen. Elektrische Hilfsdienste wie Blindleistungskompensation helfen, die Spannungsniveaus durch Regulierung innerhalb akzeptabler Bereiche zu halten. Dadurch wird sichergestellt, dass die Stromquelle immer stabil und zuverlässig ist. Die Netzfrequenz kann sich ändern, wenn sich die Menge an Ökostrom ändert. Elektrische Hilfsdienste wie die Fähigkeit von Energiespeichersystemen und anderen flexiblen Ressourcen, auf Frequenzschwankungen zu reagieren, helfen, die Netzfrequenz innerhalb eines begrenzten Bereichs zu halten, sodass die Stromversorgung stabil und zuverlässig ist. Im Falle eines Netzausfalls oder eines Systemfehlers können elektrische Hilfsdienste wie Schwarzstartpotenzial von Energiespeichersystemen genutzt werden.

• Neues Energiefahrzeug

Plug-in-Elektroautos haben einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor, einen Akkupack und einen Stecker zum Laden der Akkus. Das elektrochemische Energiespeichersystem, ein Lithium-Ionen-Akku, hilft dem Auto, über kürzere Strecken allein mit Strom zu fahren, was Kraftstoff spart und die Umweltverschmutzung verringert. Einige NEVs, insbesondere solche mit kleinen Akkus, können elektrochemische Energiespeicher nutzen, um mehr Kilometer pro Ladung zurückzulegen. Durch das Hinzufügen eines kleinen Akkupacks zu einem Auto kann die rein elektrische Reichweite erhöht werden, oder in Situationen mit hohem Bedarf kann zusätzliche Leistung bereitgestellt werden. Dadurch wird der Verbrennungsmotor weniger wichtig.

Regionale Analyse

Nordamerika

Der Markt für Bleibatterien in Nordamerika wird voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 5,2 % wachsen. Der Bereich SLI-Batterien ist Teil des nordamerikanischen Batteriemarkts mit dem schnellsten Wachstum. Aufgrund der großen Anzahl an Autos im Land werden viele Bleibatterien für SLI verkauft, d. h. für Start-, Beleuchtungs- und Zündfunktionen. Die Vereinigten Staaten sind einer der bedeutendsten Märkte der Welt für Industriebatterien, da sie über eine starke industrielle Infrastruktur, eine wachsende Anzahl batteriebasierter Energiespeicherprojekte und eine wachsende Infrastruktur für Ökostrom verfügen. Dies deutet auf eine höhere Nachfrage nach dem Markt für elektrochemische Energiespeicher in der nordamerikanischen Region hin.

Europa

Da die Automobilindustrie schnell wächst, wird erwartet, dass das SLI-Batteriesegment in den nächsten Jahren der führende Markt für elektrochemische Energiespeicherung sein wird. Es wird erwartet, dass mehr Geld in netzunabhängige Solaranlagen fließt, was den Bleisäureunternehmen in Europa große Chancen bietet. Solarenergie beseitigt Kohlenstoffemissionen und fördert die Nutzung erneuerbarer Energiequellen. Aufgrund der hohen Anzahl von Unternehmen in Deutschland wird erwartet, dass das Land auf dem europäischen Markt für Bleisäurebatterien führend sein wird. Dies deutet darauf hin, dass die Nachfrage nach Bleisäurebatterien weiter steigen wird, was zu einem Markt für elektrochemische Energiespeicherung zur Speicherung elektrochemischer Energie in Europa führen könnte.

Asien-Pazifik

Der Markt für Lithium-Ionen-Batterien im asiatisch-pazifischen Raum wird voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von etwa 15,8 % wachsen. In Zukunft wird die Autoindustrie wahrscheinlich einer der größten Märkte für Lithium-Ionen-Batterien sein. Elektrofahrzeuge werden voraussichtlich das Lithium-Ionen-Batteriegeschäft ankurbeln, da sie immer beliebter werden. Ein Großteil der Bevölkerung im asiatisch-pazifischen Raum hat keinen Zugang zu Strom und ist auf traditionelle Brennstoffe wie Kerosin und Diesel angewiesen, um ihre Häuser zu beleuchten und ihre Telefone aufzuladen. Aufgrund der technischen Vorteile und der sinkenden Kosten von Lithium-Ionen-Batterien werden Energiespeichersysteme, die Lithium-Ionen-Batterien verwenden, wahrscheinlich immer häufiger eingesetzt. China wird voraussichtlich der größte Akteur auf dem Markt für elektrochemische Energiespeicher im asiatisch-pazifischen Raum sein. Dies liegt daran, dass immer mehr Menschen in die Städte ziehen, Geld ausgeben und Elektrofahrzeuge kaufen.

Südamerika

Der Markt für Verbraucherbatterien in Südamerika wird weiterhin schnell wachsen. Der untersuchte Markt für elektrochemische Energiespeicherung wird vor allem durch die sich erholende Wirtschaft der Region und die sinkenden Preise für Lithium-Ionen-Batterien angetrieben. Allerdings erheben südamerikanische Länder hohe Steuern auf Telekommunikation und investieren nicht viel in den Telekommunikationssektor. Dies dürfte den Markt für elektrochemische Energiespeicherung bremsen, da die Telekommunikation der größte Endverbraucher ist. Lithium-Ionen-Quellen werden in Zukunft wahrscheinlich in Ländern wie Chile zu finden sein. Daher wird erwartet, dass das Land einen großen Beitrag leisten wird. Die Preise für Lithium-Ionen-Batterien sind stark gesunken, weil sich die Technologie verbessert hat und sie jetzt in großen Mengen hergestellt werden, was als Skaleneffekte bezeichnet wird.

Schlüsselspieler

1. Tesla Motors
2. Energie-GmbH
3. S&C Elektrotechnik GmbH
4. LG CNS
5. NEC Energielösungen
6. Fluence Energy LLC
7. Fortschrittliche Microgrid-Lösungen
8. Konvergente Energie und Leistung LP
9. Duke Energy Corporation
10. NextEra Energie
11. Stromquelle Zhejiang Narada
12. Shenzhen Clou Elektronik
13. EVE Energie
14. Sungrow-Kraft

Jüngste Entwicklungen

18. Mai 2021 Forscher der Harvard University berichteten über den Entwurf einer langlebigen Festkörper-Lithiumbatterie, die mit einem Hochstrom mindestens 10.000 Mal geladen und entladen werden kann. Die Batterie verwendet eine mehrschichtige Struktur, die das Wachstum von Lithiumdendriten kontrolliert und eindämmt, die die Hauptursache für Instabilität und Kurzschlüsse in Lithium-Metall-Batterien sind.