電気化学エネルギー貯蔵市場

市場概要

電気化学エネルギー貯蔵市場は、2023年から2031年にかけて14.6%のCAGRで成長すると予想されています。

電気化学的エネルギー貯蔵は、電気エネルギーを化学エネルギーに変換し、後で使用するために保存します。これには、電気化学反応を使用してデバイスまたはシステムに電気エネルギーを貯蔵および放出することが含まれます。電気化学を使用してエネルギーを貯蔵するシステムには、主に 2 つのタイプがあります。

バッテリーは、電気エネルギーを化学エネルギーに変換し、必要に応じて電気に戻すエネルギーを蓄える装置です。

これらは、正極と負極を備えた 1 つ以上の電気化学セルと、バッテリーの充電または放電時にイオンが電極間を移動できるようにする媒体で構成されています。スーパーキャパシタと呼ばれる電気化学デバイスは、電極と液体が接する点でエネルギーを電荷として蓄えます。バッテリーは、化学プロセスによってエネルギーを蓄えるのではなく、正電荷と負電荷を物理的に分離します。スーパーキャパシタは、急速充電および急放電するための高電力密度を備えています。そのため、自動車の回生ブレーキや需要が高いときに電力を供給するなど、急速なエネルギーバーストが必要な用途に適しています。バッテリーとスーパーキャパシタには、さまざまな用途に適した独自の特性があります。通常、バッテリーはエネルギー密度が高く、つまり質量または体積あたりに多くのエネルギーを蓄えることができます。そのため、長期間エネルギーを蓄える必要があるユーザーに適しています。一方、スーパーキャパシタは電力密度が高く、エネルギーを素早く供給できますが、バッテリーほど多くのエネルギーを蓄えることはできません。

市場の動向

市場の推進要因

• エネルギー貯蔵の需要増加

需要と供給の傾向の変化により、エネルギーグリッドはより複雑になっています。エネルギー貯蔵は、グリッドを安定させるための重要な要素です。電気化学エネルギー貯蔵システムは、エネルギー需要の変化に迅速に対応できるため、グリッドのバランスを保つのに役立ちます。ピークシェービング、負荷平準化、グリッドサポートに対応できるため、電力システムの信頼性と効率がシステム全体として高まります。電気自動車を運転したい人が増えているため、より優れたバッテリーシステムが必要です。EVには、主な技術として使用される電気化学エネルギー貯蔵の一種であるリチウムイオン電池が搭載されています。電気化学エネルギー貯蔵の需要は、電気自動車の需要とともに増加しています。これらのアプリケーションとエネルギー貯蔵の増加は、電気化学エネルギー貯蔵市場の需要を促進します。

• 技術の進歩

技術革新の主な目的の 1 つは、エネルギー貯蔵装置により多くのエネルギーを蓄えることです。エネルギー密度が高いということは、同じスペースにより多くのエネルギーを蓄えられることを意味します。これにより、バッテリーとスーパーキャパシタの寿命が延び、より強力になります。この改善は、電気自動車やポータブル ガジェットのように、エネルギー貯蔵装置を小型軽量にする必要がある場合に特に重要です。ほとんどの新しい技術は、充電と放電中に失われるエネルギーの量を減らすことを目指しています。効率が向上すると、無駄になるエネルギーが減り、システム全体がより効率的に機能し、コストが削減され、地球への影響が小さくなります。技術革新により、材料、製造方法、設計を変更することで、電気化学エネルギー貯蔵システムの製造コストを削減できます。

市場の制約

• 高いコスト

コストは、電気化学エネルギー貯蔵システムの効率とコスト効率を高めるための研究開発に資金を投入することを促す可能性があります。エネルギー貯蔵の必要性が高まるにつれて、企業や政府は、コストを下げ、エネルギー貯蔵をより経済的に手頃な価格にする新しい方法を見つけるために、研究開発に投資する準備がより整います。従来のエネルギー源は、時間の経過とともに競争力とコスト効率が向上するため、電気化学エネルギー貯蔵市場の技術に対する需要を生み出す可能性があります。化石燃料やその他のエネルギー貯蔵方法の価格が上昇したり、規制が厳しくなったりすると、電気化学エネルギー貯蔵はよりクリーンで安価なオプションになる可能性があります。

市場範囲

セグメント分析

タイプ別セグメント

• 液体の流れ

液体フロー電池は、電気化学を利用してエネルギーを蓄える装置です。液体電解質を電池の外側のタンクに保管することで、電気を蓄え、送るユニークな方法を提供します。通常の電池では、電極に蓄えられるエネルギーの量は限られています。液体フロー電池は、電力とエネルギーの容量を分離しているため、蓄えられるエネルギーの量を増やすことが容易になります。液体フロー電池では、電解質は電池の内側ではなく、電池自体の外側の別のタンクに保管されます。ほとんどの場合、これらの電解質は、可逆的な酸化還元プロセスに参加できる活性種を含む液体溶液です。

• リチウム

リチウムベースの電気化学エネルギー貯蔵には、可逆的な電気化学プロセスを経て電気エネルギーを貯蔵および放出するリチウムイオン電池があります。リチウムベースの電池は、エネルギー密度が高く、サイクル寿命が長く、多くの業界で使用できるため、エネルギーを貯蔵するためによく使用される方法の 1 つです。ほとんどの場合、リチウムイオン電池は電気エネルギーの貯蔵に使用されます。リン酸鉄は、リチウムイオン電池の一種であるリン酸鉄リチウム電池の電極として使用されます。LFP 電池は安全で、高温の場所でも効果的に機能することで知られています。

• 鉛蓄電池

鉛蓄電池は、長い間使用されてきた電気化学的エネルギー貯蔵方法です。ほとんどの鉛蓄電池は、鉛と二酸化鉛のプレートで作られた正極と負極で構成され、希硫酸溶液に浸されています。ほとんどの場合、プレートはプラスチックまたはその他の適切な容器に入れられます。鉛蓄電池には、始動 (SLI) バッテリーとディープサイクル バッテリーの 2 種類があります。鉛蓄電池は、自動車の始動バッテリー、無停電電源装置 (UPS) システム、太陽光および風力エネルギー貯蔵、通信のバックアップ電源、電動スクーター、その他多くのポータブルおよび固定電源用途など、さまざまな場所で使用されています。

アプリケーション別セグメント

• ユーザー側

電気化学エネルギー貯蔵システムは、ユーザー側でさまざまな用途に使用できます。エネルギーを貯蔵し、バックアップ可能な電力を供給するために使用できます。消費者と企業はこれらのアプリケーションを使用しており、これはエネルギー経済、グリッドの安定性、および再生可能エネルギー源を使用する能力を向上させるために重要です。リチウムイオン電池をベースにしたエネルギー貯蔵装置は、日中にソーラーパネルで生成された余分な電気を貯蔵するために家庭で使用できます。この節約されたエネルギーは夜間または太陽からのエネルギーがあまりないときに使用できるため、グリッドを使用する必要性が低くなります。EVはリチウムイオン電池にエネルギーを貯蔵し、これにより電気を貯蔵して電気モーターに電力を供給できます。バッテリーにより電気自動車の航続距離と性能が向上し、よりクリーンで持続可能な移動手段に切り替えることができます。

• グリッドサイド

電気化学エネルギー貯蔵システムは、必要な電力量と利用可能な電力量の変化に迅速に対応できます。これにより、グリッドの周波数を安定させ、グリッドを安定させることができます。必要に応じて電力を追加または削減することで、これらのシステムはグリッドのバランスを保ち、常に十分な電力を確保できます。エネルギーを貯蔵するシステムは、需要が低いときに余分な電力を貯蔵し、需要が高いときにそれを使用できます。この負荷移動により、グリッドの動作が改善され、ストレスが軽減されます。電気化学エネルギー貯蔵は、病院、データセンターなどの重要な組織に、グリッドが中断した場合にバックアップ電源を提供します。エネルギー貯蔵は、グリッドのインフラストラクチャへの高価な変更の必要性を先送りすることで、グリッドの容量を増やすのに役立ちます。

• 再生可能エネルギーのグリッド接続

電気化学的エネルギー貯蔵は、グリッドに接続されたシステムで再生可能エネルギー源を簡単に使用および統合するための非常に重要な要素です。再生可能エネルギーの不規則で変動する性質に対処することで、エネルギー貯蔵装置はグリッドの安定性を維持し、再生可能エネルギーをより確実かつ効率的に使用できるようにします。再生可能エネルギーは、電気化学的方法でエネルギーを保存することで、さまざまな時間に生成できます。エネルギー生産が多い場合は、余分なエネルギーを保存して、生産がないときに使用できます。エネルギー貯蔵システムは、周波数を調整することでグリッドに役立ちます。

• 電気補助サービス

太陽や風などの再生可能エネルギー源は、グリッドの電圧変化を引き起こす可能性があります。無効電力補償などの電気補助サービスは、電圧レベルを調整して許容範囲内に保つのに役立ちます。これにより、電源が常に安定して信頼できるものになります。グリーン エネルギーの量が変化すると、グリッド周波数が変化する可能性があります。エネルギー貯蔵システムやその他の柔軟なリソースが周波数の変動に対応する機能などの電気サポート サービスは、グリッドの周波数を制限された範囲内に保ち、電力供給が安定して信頼できるものになるようにします。グリッドの停電やシステム障害が発生した場合、ブラック スタートなどの電気補助サービスは、エネルギー貯蔵システムから電力を供給します。

• 新エネルギー車

プラグイン電気自動車には、内燃エンジン、電動モーター、バッテリーパック、バッテリーを充電するためのプラグがあります。電気化学エネルギー貯蔵システムであるリチウムイオンバッテリーは、自動車が短い距離を電気だけで走行できるようにし、燃料を節約し、汚染を減らします。一部の NEV、特に小型バッテリーを搭載した NEV は、電気化学エネルギー貯蔵を使用して、1 回の充電で走行できる距離を延ばすことができます。自動車に小型バッテリーパックを追加すると、完全電気走行距離を延ばしたり、需要が高い状況で余分な電力を追加したりできます。これにより、内燃エンジンの重要性は低くなります。

地域分析

北米

北米の鉛蓄電池市場は、5.2%のCAGRで拡大すると予想されています。SLIバッテリー部門は、最も急速に成長している北米のバッテリー市場の一部です。国内の自動車の数が多いため、多くの鉛蓄電池がSLI、つまり始動、照明、点火用に販売されています。米国は、強力な産業インフラ、バッテリーベースのエネルギー貯蔵プロジェクトの増加、グリーン電力のインフラの成長により、産業用バッテリーの世界で最も重要な市場の1つです。これは、北米地域での電気化学エネルギー貯蔵市場の需要が高まっていることを示しています。

ヨーロッパ

自動車産業が急速に成長するにつれ、SLI バッテリー セグメントは今後数年間で電気化学エネルギー貯蔵市場をリードすると予想されています。オフグリッド ソーラー設備への資金投入が増えることで、ヨーロッパの鉛蓄電池企業に大きなチャンスがもたらされると予想されています。太陽光発電は炭素排出を削減し、再生可能エネルギー源の使用を促進します。ドイツは企業数が多いため、ヨーロッパの鉛蓄電池市場のリーダーになると予想されています。これは、鉛蓄電池の需要が今後も増加し、ヨーロッパで電気化学エネルギーを蓄える電気化学エネルギー貯蔵市場につながる可能性があることを意味しています。

アジア太平洋

アジア太平洋地域のリチウムイオン電池市場は、年平均成長率約 15.8% で成長すると予想されています。将来的には、自動車産業がリチウムイオン電池の最大の市場の 1 つになるでしょう。電気自動車の人気が高まるにつれ、リチウムイオン電池事業が拡大すると予想されています。アジア太平洋地域の住民の多くは電力を利用できず、家の照明や携帯電話の充電に灯油やディーゼルなどの従来の燃料に依存しています。リチウムイオン電池の技術的な利点とコストの低下により、リチウムイオン電池を使用するエネルギー貯蔵システムはますます使用されるようになるでしょう。中国は、アジア太平洋地域の電気化学エネルギー貯蔵市場で最大のプレーヤーになると予想されています。これは、より多くの人々が都市に移り住み、お金を使い、電気自動車を購入するためです。

南アメリカ

南米の消費者向けバッテリー市場は、引き続き急速に成長します。調査された電気化学エネルギー貯蔵市場は、主に地域の経済が好転し、リチウムイオン電池の価格が下がったことで牽引されています。しかし、南米諸国は通信に対する税金が高く、通信部門にあまり投資していません。通信が最大のエンドユーザーであるため、電気化学エネルギー貯蔵市場の減速が予想されます。リチウムイオン源は、将来的にはチリなどの場所で発見される可能性があります。したがって、この国は大きな貢献をすると予想されます。技術が向上したため、リチウムイオン電池の価格が大幅に下がり、現在は大量生産されており、これを規模の経済と呼びます。

主要人物

1. テスラモーターズ
2. グリーンスミス・エナジー
3. S&Cエレクトリックカンパニー
4. LG CNS
5. NECエネルギーソリューションズ
6. フルエンス・エナジーLLC
7. 高度なマイクログリッドソリューション
8. コンバージェント・エナジー・アンド・パワー LP
9. デューク・エナジー・コーポレーション
10. ネクストエラエネルギー
11. 浙江ナラダ電源
12. 深セン クロー エレクトロニクス
13. EVEエネルギー
14. サングローパワー

最近の動向

2021年5月18日、ハーバード大学の研究者らは、高電流化学反応で少なくとも1万回の充放電が可能な長寿命の固体リチウム電池の設計を報告した。この電池は、リチウム金属電池の不安定性と短絡の主な原因であるリチウムデンドライトの成長を制御・抑制する多層構造を採用している。