Marché du stockage d'énergie électrochimique

Aperçu du marché

Le marché du stockage d’énergie électrochimique devrait croître à un TCAC de 14,6 % de 2023 à 2031.

Le stockage électrochimique de l'énergie transforme l'énergie électrique en énergie chimique et la conserve pour une utilisation ultérieure. Il consiste à utiliser des réactions électrochimiques pour stocker et libérer de l'énergie électrique dans un appareil ou un système. Il existe deux principaux types de systèmes qui utilisent l'électrochimie pour stocker l'énergie.

Les batteries sont des dispositifs qui stockent de l’énergie et qui transforment l’énergie électrique en énergie chimique, puis en électricité en cas de besoin.

Les supercondensateurs sont constitués d'une ou plusieurs cellules électrochimiques avec des électrodes positives et négatives et un milieu qui permet aux ions de se déplacer entre les électrodes lorsque la batterie est chargée ou déchargée. Les dispositifs électrochimiques appelés supercondensateurs stockent l'énergie sous forme de charges électriques au point où une électrode et un liquide se rencontrent. Les batteries séparent physiquement les charges positives et négatives au lieu de stocker l'énergie par des processus chimiques. Les supercondensateurs ont une densité de puissance élevée pour charger et décharger rapidement. Cela les rend adaptés aux utilisations qui nécessitent des poussées d'énergie rapides, comme le freinage régénératif dans les voitures ou la fourniture d'énergie lorsque la demande est élevée. Les batteries et les supercondensateurs ont des qualités uniques qui les rendent adaptés à diverses utilisations. Les batteries ont généralement une densité énergétique plus élevée, ce qui signifie qu'elles peuvent stocker plus d'énergie par unité de masse ou de volume. Cela les rend plus adaptés aux utilisateurs qui ont besoin de stocker de l'énergie pendant une longue période. D'autre part, les supercondensateurs ont une densité de puissance plus élevée, ce qui signifie qu'ils peuvent fournir de l'énergie rapidement mais ne peuvent pas stocker autant d'énergie que les batteries.

Dynamique du marché

Facteurs moteurs du marché

• Demande croissante de stockage d'énergie

L'évolution des tendances de l'offre et de la demande rend les réseaux énergétiques plus complexes. Le stockage d'énergie est un élément important pour maintenir la stabilité du réseau. Les systèmes de stockage d'énergie électrochimique peuvent réagir rapidement aux variations de la demande énergétique, ce qui contribue à maintenir l'équilibre du réseau. Ils peuvent prendre en charge l'écrêtement des pointes, le nivellement de la charge et le support du réseau, ce qui rend le système électrique plus fiable et plus efficace dans son ensemble. De plus en plus de personnes souhaitent conduire des voitures électriques et ont donc besoin de meilleurs systèmes de batteries. Les véhicules électriques sont équipés de batteries lithium-ion, un type de stockage d'énergie électrochimique utilisé comme technologie principale. La demande de stockage d'énergie électrochimique augmente parallèlement à la demande de voitures électriques. Ces applications et l'augmentation du stockage d'énergie stimulent la demande du marché du stockage d'énergie électrochimique.

• Progrès technologiques

L’un des principaux objectifs des avancées technologiques est de permettre aux dispositifs de stockage d’énergie de contenir plus d’énergie. Une densité énergétique plus élevée signifie que davantage d’énergie peut être stockée dans le même espace. Les batteries et les supercondensateurs durent ainsi plus longtemps et sont plus puissants. Cette amélioration est particulièrement importante lorsque le stockage d’énergie doit être petit et léger, comme dans le cas des voitures électriques et des gadgets portables. La plupart des nouvelles technologies tentent de réduire la quantité d’énergie perdue pendant la charge et la vidange. Lorsque l’efficacité est améliorée, moins d’énergie est gaspillée, ce qui signifie que l’ensemble du système fonctionne plus efficacement, coûte moins cher et a un impact global plus faible. Les avancées technologiques peuvent réduire les coûts de fabrication des systèmes de stockage d’énergie électrochimique en modifiant les matériaux, les méthodes de fabrication et la conception.

Restrictions du marché

• Des coûts élevés

Les coûts peuvent encourager l’investissement dans la recherche et le développement pour rendre les systèmes de stockage d’énergie électrochimique plus efficaces et plus rentables. À mesure que le besoin de stockage d’énergie augmente, les entreprises et les gouvernements sont plus disposés à investir dans la recherche et le développement pour trouver de nouveaux moyens de réduire les coûts et de rendre le stockage d’énergie plus abordable. Les sources d’énergie traditionnelles pourraient créer un désir de technologies de stockage d’énergie électrochimique à mesure qu’elles deviennent plus compétitives et rentables au fil du temps. À mesure que le prix des combustibles fossiles et d’autres moyens de stockage de l’énergie augmente ou que les réglementations deviennent plus strictes, le stockage d’énergie électrochimique peut être une option plus propre et moins chère.

Périmètre du marché

Analyse segmentaire

Segmenter par type

• Écoulement de liquide

Les batteries à flux liquide sont des dispositifs qui utilisent l'électrochimie pour stocker l'énergie. Elles offrent un moyen unique de stocker et d'envoyer de l'électricité en conservant les électrolytes liquides dans des réservoirs situés à l'extérieur de la batterie. Dans les batteries classiques, la quantité d'énergie pouvant être stockée est limitée pour les électrodes. Les batteries à flux liquide séparent la puissance et la capacité énergétique, ce qui permet d'augmenter plus facilement la quantité d'énergie pouvant être stockée. Dans une batterie à flux liquide, les électrolytes sont conservés dans des réservoirs différents situés à l'extérieur de la batterie elle-même, plutôt qu'à l'intérieur. La plupart du temps, ces électrolytes sont des solutions liquides contenant des espèces actives pouvant participer à des processus redox réversibles.

• Lithium

Le stockage d'énergie électrochimique au lithium utilise des batteries lithium-ion pour stocker et libérer l'énergie électrique en subissant des processus électrochimiques réversibles. Les batteries au lithium sont l'un des moyens les plus utilisés pour stocker l'énergie car elles ont une densité énergétique élevée et une longue durée de vie et peuvent être utilisées dans de nombreuses industries. La plupart du temps, les batteries lithium-ion sont utilisées pour stocker l'énergie électrique. Le phosphate de fer est utilisé comme électrode dans les batteries lithium-fer-phosphate, qui sont un type de batterie lithium-ion. Les batteries LFP sont connues pour être sûres et fonctionner efficacement dans des endroits à haute température.

• Acide de plomb

Les batteries au plomb sont une méthode de stockage d'énergie électrochimique utilisée depuis longtemps. La plupart des batteries au plomb sont constituées d'électrodes positives et négatives constituées de plaques de plomb et de dioxyde de plomb, qui sont immergées dans une solution d'acide sulfurique diluée. La plupart du temps, les plaques sont placées dans un récipient en plastique ou autre. Il existe deux types de batteries au plomb. Les batteries de démarrage (SLI) et les batteries à décharge profonde. Les batteries au plomb sont utilisées dans de nombreux endroits, comme les batteries de démarrage pour les voitures, les systèmes d'alimentation sans interruption (UPS), le stockage d'énergie solaire et éolienne, l'alimentation de secours pour les télécommunications, les scooters électriques et de nombreuses autres utilisations d'énergie portables et stationnaires.

Segmenter par application

• Côté utilisateur

Les systèmes de stockage d'énergie électrochimique peuvent être utilisés à de nombreuses fins du côté de l'utilisateur. Ils peuvent être utilisés pour stocker de l'énergie et fournir une alimentation de secours. Les consommateurs et les entreprises utilisent ces applications, qui sont importantes pour améliorer l'économie d'énergie, la stabilité du réseau et la capacité à utiliser des sources d'énergie renouvelables. Basés sur des batteries lithium-ion, les dispositifs de stockage d'énergie peuvent être utilisés dans les maisons pour stocker l'électricité supplémentaire produite par les panneaux solaires pendant la journée. Cette énergie économisée peut être utilisée la nuit ou lorsqu'il n'y a pas beaucoup d'énergie solaire, ce qui rend moins nécessaire l'utilisation du réseau. Les véhicules électriques stockent l'énergie dans des batteries lithium-ion, ce qui leur permet de stocker et d'utiliser l'électricité pour alimenter le moteur électrique. Les batteries confèrent aux voitures électriques autonomie et performances, ce qui permet de passer à des moyens de transport plus propres et plus durables.

• Côté grille

Les systèmes de stockage d'énergie électrochimique peuvent réagir rapidement aux variations de la quantité d'énergie nécessaire et disponible. Cela permet de stabiliser la fréquence du réseau et de maintenir la stabilité du réseau. En ajoutant ou en retirant de l'énergie selon les besoins, ces systèmes peuvent maintenir l'équilibre du réseau et garantir qu'il y ait toujours suffisamment d'électricité. Les systèmes qui stockent l'énergie peuvent stocker de l'énergie supplémentaire lorsque la demande est faible et l'utiliser lorsque la demande est élevée. Ce déplacement de charge aide le réseau à mieux fonctionner et réduit le stress. Le stockage d'énergie électrochimique fournit des sources d'alimentation de secours aux organisations essentielles comme les hôpitaux, les centres de données et les centres de données en cas de perturbation du réseau. Le stockage d'énergie peut aider à augmenter la capacité du réseau en retardant la nécessité d'apporter des modifications coûteuses à l'infrastructure du réseau.

• Énergie renouvelable connectée au réseau

Le stockage électrochimique de l'énergie est un facteur très important pour faciliter l'utilisation et l'intégration des sources d'énergie renouvelables dans les systèmes reliés au réseau. En gérant la nature irrégulière et variable de l'énergie renouvelable, les dispositifs de stockage d'énergie contribuent à maintenir la stabilité du réseau et permettent une utilisation plus fiable et plus efficace de l'énergie renouvelable. L'énergie renouvelable peut être produite à différents moments en préservant l'énergie de manière électrochimique. Lorsqu'il y a une production énergétique importante, l'énergie supplémentaire peut être économisée et utilisée lorsqu'il n'y a pas de production. Les systèmes de stockage d'énergie peuvent aider le réseau en régulant la fréquence.

• Service auxiliaire électrique

Les sources d'énergie renouvelables telles que le soleil et le vent peuvent provoquer des variations de tension sur le réseau. Les services auxiliaires électriques, tels que la compensation de puissance réactive, aident à maintenir les niveaux de tension dans des plages acceptables en les régulant. Cela garantit que la source d'énergie est toujours stable et fiable. La fréquence du réseau peut changer lorsque la quantité d'énergie verte change. Les services de soutien électrique, comme la capacité des systèmes de stockage d'énergie et d'autres ressources flexibles à répondre aux fluctuations de fréquence, aident à maintenir la fréquence du réseau dans une plage restreinte afin que l'alimentation électrique soit stable et fiable. En cas de panne de réseau ou de défaillance du système, les services auxiliaires électriques comme le potentiel de démarrage à froid des systèmes de stockage d'énergie.

• Véhicule à énergie nouvelle

Les voitures électriques rechargeables sont équipées d'un moteur à combustion interne, d'un moteur électrique, d'une batterie et d'une prise pour charger les batteries. Le système de stockage d'énergie électrochimique, une batterie lithium-ion, permet à la voiture de fonctionner uniquement à l'électricité sur des distances plus courtes, économisant ainsi du carburant et réduisant la pollution. Certains NEV, en particulier ceux dotés de petites batteries, peuvent utiliser le stockage d'énergie électrochimique pour parcourir plus de kilomètres par charge. L'ajout d'une petite batterie à une voiture peut augmenter l'autonomie tout électrique, ou une puissance supplémentaire peut être ajoutée dans les situations de forte demande. Cela rend le moteur à combustion interne moins important.

Analyse régionale

Amérique du Nord

Le marché des batteries au plomb-acide en Amérique du Nord devrait croître à un TCAC de 5,2 %. La section Batterie SLI fait partie du marché nord-américain des batteries avec la croissance la plus rapide. En raison du grand nombre de voitures dans le pays, de nombreuses batteries au plomb-acide sont vendues pour SLI, c'est-à-dire pour le démarrage, l'éclairage et l'allumage. Les États-Unis sont l'un des marchés les plus importants au monde pour les batteries industrielles car ils disposent d'une infrastructure industrielle solide, d'un nombre croissant de projets de stockage d'énergie à base de batteries et d'une infrastructure croissante pour l'énergie verte. Cela indique une demande plus élevée pour le marché du stockage d'énergie électrochimique dans la région nord-américaine.

Europe

L'industrie automobile se développant rapidement, le segment des batteries SLI devrait devenir le principal marché du stockage d'énergie électrochimique au cours des prochaines années. L'investissement accru dans les installations solaires hors réseau devrait offrir aux entreprises de batteries au plomb-acide en Europe une grande opportunité. L'énergie solaire élimine les émissions de carbone et encourage l'utilisation de sources d'énergie renouvelables. En raison du nombre élevé d'entreprises en Allemagne, le pays devrait être le leader du marché européen des batteries au plomb-acide. Cela indique que la demande de batteries au plomb-acide continuera d'augmenter, ce qui pourrait conduire à un marché du stockage d'énergie électrochimique pour le stockage de l'énergie électrochimique en Europe.

Asie-Pacifique

Le marché des batteries lithium-ion en Asie-Pacifique devrait croître à un TCAC d'environ 15,8 %. À l'avenir, l'industrie automobile sera probablement l'un des plus grands marchés pour les batteries lithium-ion. Les véhicules électriques devraient faire croître le marché des batteries lithium-ion à mesure qu'ils deviennent plus populaires. Une grande partie de la population de l'Asie-Pacifique n'a pas accès à l'électricité et dépend des carburants traditionnels comme le kérosène et le diesel pour éclairer leurs maisons et charger leurs téléphones. En raison des avantages techniques et du coût décroissant des batteries lithium-ion, les systèmes de stockage d'énergie qui utilisent des batteries lithium-ion sont susceptibles d'être de plus en plus utilisés. La Chine devrait être le plus grand acteur du marché du stockage d'énergie électrochimique en Asie-Pacifique. En effet, de plus en plus de personnes se déplacent vers les villes, dépensent de l'argent et achètent des véhicules électriques.

Amérique du Sud

Le marché des batteries grand public en Amérique du Sud va continuer à croître rapidement. Le marché du stockage d'énergie électrochimique qui a été évoqué est principalement porté par l'amélioration de l'économie de la région et la baisse des prix des batteries lithium-ion. Mais les pays d'Amérique du Sud ont une taxe élevée sur les télécommunications et n'investissent pas beaucoup dans le secteur des télécommunications. Cela devrait ralentir le marché du stockage d'énergie électrochimique puisque les télécommunications sont le plus gros utilisateur final. Les sources de lithium-ion devraient être trouvées à l'avenir dans des pays comme le Chili. Le pays devrait donc apporter une contribution importante. Les prix des batteries lithium-ion ont beaucoup baissé car la technologie s'est améliorée et elles sont désormais fabriquées en grandes quantités, ce que l'on appelle les économies d'échelle.

Acteurs clés

1. Tesla Motors
2. Greensmith Énergie
3. Société d'électricité S&C
4. LG SNC
5. Solutions énergétiques NEC
6. Fluence Energy LLC
7. Solutions avancées pour micro-réseaux
8. Convergent Energy et Power LP
9. Société d'énergie Duke
10. NextEra Energy
11. Source d'énergie de Zhejiang Narada
12. Shenzhen Clou Electronics
13. EVE Energie
14. Puissance de Sungrow

Développements récents

18 mai 2021 Des chercheurs de l'Université Harvard ont annoncé la conception d'une batterie au lithium à semi-conducteurs longue durée qui peut être chargée et déchargée au moins 10 000 fois à un courant chimique élevé. La batterie utilise une structure multicouche qui contrôle et contient la croissance des dendrites de lithium, qui sont la principale cause d'instabilité et de court-circuit dans les batteries lithium-métal.