전기화학 에너지 저장 시장

시장 개요

전기화학 에너지 저장 시장은 2023년부터 2031년까지 14.6%의 CAGR 로 성장할 것으로 예상됩니다.

전기화학적 에너지 저장은 전기 에너지를 화학 에너지로 바꾸어 나중에 사용하기 위해 저장합니다. 여기에는 전기화학적 반응을 사용하여 장치나 시스템에서 전기 에너지를 저장하고 방출하는 것이 포함됩니다. 전기화학을 사용하여 에너지를 저장하는 두 가지 주요 시스템 유형이 있습니다.

배터리는 전기 에너지를 화학 에너지로 바꾸고, 필요할 때 다시 전기 에너지로 바꾸어 에너지를 저장하는 장치입니다.

이들은 양극과 음극이 있는 하나 이상의 전기화학 셀 과 배터리가 충전되거나 방전될 때 이온이 전극 사이를 이동할 수 있는 매질로 구성됩니다. 슈퍼커패시터라고 하는 전기화학 장치는 전극과 액체가 만나는 지점에 전기 전하로 에너지를 저장합니다. 배터리는 화학적 과정을 통해 에너지를 저장하는 대신 양전하와 음전하를 물리적으로 분리합니다. 슈퍼커패시터는 빠르게 충전하고 방전할 수 있는 높은 전력 밀도를 가지고 있습니다. 따라서 자동차의 재생 제동이나 수요가 높을 때 전력을 공급하는 것과 같이 빠른 에너지 버스트가 필요한 용도에 적합합니다. 배터리와 슈퍼커패시터는 다양한 용도에 적합하게 만드는 고유한 특성을 가지고 있습니다. 배터리는 일반적으로 에너지 밀도가 더 높아 질량이나 부피 단위당 더 많은 에너지를 저장할 수 있습니다. 따라서 장시간 에너지를 저장해야 하는 사용자에게 더 좋습니다. 반면 슈퍼커패시터는 전력 밀도가 더 높아 에너지를 빠르게 제공할 수 있지만 배터리만큼 많은 에너지를 저장할 수 없습니다.

시장 동향

시장 동인

• 에너지 저장에 대한 수요 증가

변화하는 수요와 공급 추세로 인해 에너지 그리드가 더욱 복잡해지고 있습니다. 에너지 저장은 그리드를 안정적으로 유지하는 데 중요한 구성 요소입니다. 전기화학 에너지 저장 시스템은 에너지 수요의 변화에 신속하게 대응할 수 있어 그리드의 균형을 유지하는 데 도움이 됩니다. 피크 쉐이빙, 부하 평준화 및 그리드 지원을 처리할 수 있어 전체 시스템으로서 전력 시스템을 더욱 안정적이고 효율적으로 만듭니다. 더 많은 사람들이 전기 자동차를 운전하고 싶어 하므로 더 나은 배터리 시스템이 필요합니다. EV에는 주요 기술로 사용되는 전기화학 에너지 저장 유형인 리튬 이온 배터리가 있습니다. 전기화학 에너지 저장에 대한 수요는 전기 자동차에 대한 수요와 함께 증가합니다. 이러한 응용 프로그램과 에너지 저장의 증가는 전기화학 에너지 저장 시장 수요를 촉진합니다.

• 기술의 발전

기술 발전의 주요 목표 중 하나는 에너지 저장 장치에 더 많은 에너지를 담는 것입니다. 에너지 밀도가 높을수록 같은 공간에 더 많은 에너지를 담을 수 있습니다. 이를 통해 배터리와 슈퍼커패시터가 더 오래 지속되고 더 강력해집니다. 이러한 개선은 전기 자동차 및 휴대용 기기와 같이 에너지 저장 장치가 작고 가벼워야 할 때 특히 중요합니다. 대부분의 신기술은 충전 및 방전 중에 손실되는 에너지 양을 줄이려고 합니다. 효율성이 향상되면 에너지 낭비가 줄어들어 전체 시스템이 더 효과적으로 작동하고 비용이 절감되며 전 세계에 미치는 영향이 줄어듭니다. 기술 발전은 재료, 제조 방법 및 설계를 변경하여 전기화학적 에너지 저장 시스템을 만드는 비용을 줄일 수 있습니다.

시장 제약

• 높은 비용

비용은 전기화학 에너지 저장 시스템을 보다 효율적이고 비용 효율적으로 만들기 위한 연구 개발에 투자하도록 장려할 수 있습니다. 에너지 저장에 대한 필요성이 증가함에 따라 기업과 정부는 비용을 낮추고 에너지 저장을 보다 경제적으로 저렴하게 만드는 새로운 방법을 찾기 위해 연구 개발에 투자할 준비가 더 되어있습니다. 전통적인 에너지원은 시간이 지남에 따라 경쟁력이 높아지고 비용 효율적이 되면서 전기화학 에너지 저장 시장에 대한 기술에 대한 욕구를 만들어낼 수 있습니다. 화석 연료 및 기타 에너지 저장 방법의 가격이 오르거나 규제가 더 엄격해짐에 따라 전기화학 에너지 저장은 더 깨끗하고 저렴한 옵션이 될 수 있습니다.

시장 범위

세그먼트 분석

유형별 세그먼트

• 액체 흐름

액체 흐름 배터리는 전기화학을 사용하여 에너지를 저장하는 장치입니다. 액체 전해질을 배터리 외부 탱크에 보관하여 전기를 저장하고 보내는 독특한 방법을 제공합니다. 일반 배터리에서는 전극에 저장할 수 있는 에너지의 양이 제한됩니다. 액체 흐름 배터리는 전력과 에너지 용량을 분리하여 저장할 수 있는 에너지의 양을 늘리는 것이 더 쉽습니다. 액체 흐름 배터리에서는 전해질이 배터리 내부가 아닌 배터리 외부의 다른 탱크에 보관됩니다. 대부분의 경우 이러한 전해질은 가역적 산화환원 과정에 참여할 수 있는 활성 종이 있는 액체 용액입니다.

• 리튬

리튬 기반 전기화학 에너지 저장은 가역적 전기화학 공정을 거쳐 전기 에너지를 저장하고 방출하는 리튬 이온 배터리를 사용합니다. 리튬 기반 배터리는 높은 에너지 밀도와 긴 사이클 수명을 가지고 있으며 많은 산업에서 사용할 수 있기 때문에 에너지를 저장하는 데 널리 사용되는 방법 중 하나입니다. 대부분의 경우 리튬 이온 배터리는 전기 에너지를 저장하는 데 사용됩니다. 인산철은 리튬 이온 배터리 유형인 리튬 철 인산 배터리의 전극으로 사용됩니다. LFP 배터리는 안전하고 고온의 장소에서 효과적으로 작동하는 것으로 알려져 있습니다.

• 납산

납산 배터리는 오랫동안 사용되어 온 전기화학적 에너지 저장 방법입니다. 대부분의 납산 배터리는 양극과 음극이 납과 이산화납 판으로 만들어지며, 이를 희석된 황산 용액에 담급니다. 대부분의 경우 판은 플라스틱이나 기타 적합한 용기에 넣습니다. 납산 배터리에는 두 가지 유형이 있습니다. 시동(SLI) 배터리와 딥사이클 배터리입니다. 납산 배터리는 자동차 시동 배터리, 무정전 전원 공급 장치(UPS) 시스템, 태양광 및 풍력 에너지 저장, 통신 백업 전원, 전기 스쿠터 및 기타 여러 휴대용 및 고정형 전원 용도와 같이 많은 곳에서 사용됩니다.

응용 프로그램별 세그먼트

• 사용자 측

전기화학 에너지 저장 시스템은 사용자 측에서 여러 가지 용도로 사용할 수 있습니다. 에너지를 저장하고 백업할 수 있는 전력을 제공하는 데 사용할 수 있습니다. 소비자와 기업은 이러한 애플리케이션을 사용하는데, 이는 에너지 경제, 그리드 안정성 및 재생 에너지원을 사용하는 기능을 개선하는 데 중요합니다. 리튬 이온 배터리를 기반으로 하는 에너지 저장 장치는 가정에서 낮 동안 태양광 패널에서 생산된 추가 전기를 저장하는 데 사용할 수 있습니다. 이렇게 저장된 에너지는 밤이나 태양으로부터 많은 에너지가 없을 때 사용할 수 있으므로 그리드를 사용할 필요가 줄어듭니다. EV는 리튬 이온 배터리에 에너지를 저장하여 전기를 저장하고 사용하여 전기 모터에 전원을 공급할 수 있습니다. 배터리는 전기 자동차에 범위와 성능을 제공하여 다른 곳으로 가는 더 깨끗하고 지속 가능한 방법으로 전환할 수 있습니다.

• 그리드 측면

전기화학적 에너지 저장 시스템은 필요하고 사용 가능한 전력량의 변화에 빠르게 대응할 수 있습니다. 이는 그리드의 주파수를 안정화하고 그리드를 안정적으로 유지하는 데 도움이 됩니다. 필요에 따라 전력을 추가하거나 제거함으로써 이러한 시스템은 그리드의 균형을 유지하고 항상 충분한 전기가 있도록 할 수 있습니다. 에너지를 저장하는 시스템은 수요가 낮을 때 추가 전력을 저장하고 수요가 높을 때 사용할 수 있습니다. 이러한 부하 이동은 그리드가 더 잘 작동하고 스트레스를 줄이는 데 도움이 됩니다. 전기화학적 에너지 저장은 그리드가 중단될 경우 병원, 데이터 센터 및 백업 전원과 같은 필수 조직에 제공합니다. 에너지 저장은 그리드 인프라에 대한 값비싼 변경의 필요성을 미루어 그리드의 용량을 늘리는 데 도움이 될 수 있습니다.

• 재생 에너지 그리드 연결

전기화학적 에너지 저장은 그리드에 연결된 시스템에서 재생 에너지원을 사용하고 통합하기 쉽게 만드는 매우 중요한 요소입니다. 재생 에너지의 불규칙하고 가변적인 특성을 처리함으로써 에너지 저장 장치는 그리드를 안정적으로 유지하고 재생 에너지를 보다 안정적이고 효율적으로 사용할 수 있도록 돕습니다. 재생 에너지는 전기화학적 방식으로 에너지를 보존함으로써 다른 시간에 만들어질 수 있습니다. 에너지 생산이 많을 때, 여분의 에너지를 저장하여 생산이 없을 때 사용할 수 있습니다. 에너지 저장 시스템은 주파수를 조절하여 그리드를 도울 수 있습니다.

• 전기 보조 서비스

태양 및 풍력과 같은 재생 에너지원은 그리드에서 전압 변화를 일으킬 수 있습니다. 무효 전력 보상과 같은 전기 보조 서비스는 전압 레벨을 조절하여 허용 범위 내로 유지하는 데 도움이 됩니다. 이를 통해 전원이 항상 안정적이고 신뢰할 수 있도록 합니다. 그리드 주파수는 녹색 에너지의 양이 변하면 변경될 수 있습니다. 에너지 저장 시스템 및 기타 유연한 리소스가 주파수 변동에 대응하는 능력과 같은 전기 지원 서비스는 그리드의 주파수를 제한된 범위 내로 유지하여 전력 공급이 안정적이고 신뢰할 수 있도록 합니다. 그리드 정전 또는 시스템 장애의 경우 에너지 저장 시스템에서 블랙 스타트 전위와 같은 전기 보조 서비스가 발생합니다.

• 신에너지 차량

플러그인 전기 자동차는 내연 기관, 전기 모터, 배터리 팩, 배터리를 충전하는 플러그가 있습니다. 전기화학적 에너지 저장 시스템인 리튬 이온 배터리는 자동차가 짧은 거리 동안 전기만으로 작동하도록 돕고 연료를 절약하고 오염을 줄입니다. 일부 NEV, 특히 작은 배터리가 장착된 NEV는 전기화학적 에너지 저장을 사용하여 충전당 더 많은 마일을 달릴 수 있습니다. 자동차에 작은 배터리 팩을 추가하면 전기 주행 범위를 늘리거나 수요가 많은 상황에서 추가 전력을 추가할 수 있습니다. 이렇게 하면 내연 기관의 중요성이 줄어듭니다.

지역 분석

북아메리카

북미의 납산 배터리 시장은 5.2%의 CAGR로 확대될 것으로 예상됩니다. SLI 배터리 부문은 가장 빠르게 성장하는 북미 배터리 시장의 일부입니다. 이 나라에는 많은 자동차가 있기 때문에 많은 납산 배터리가 SLI, 즉 시동, 조명 및 점화용으로 판매됩니다. 미국은 강력한 산업 인프라, 증가하는 수의 배터리 기반 에너지 저장 프로젝트, 그리고 녹색 전력을 위한 성장하는 인프라를 갖추고 있기 때문에 산업용 배터리에 있어 세계에서 가장 중요한 시장 중 하나입니다. 이는 북미 지역의 전기화학 에너지 저장 시장에 대한 수요가 더 높다는 것을 나타냅니다.

유럽

자동차 산업이 급속히 성장함에 따라 SLI 배터리 부문은 향후 몇 년 동안 선도적인 전기화학 에너지 저장 시장이 될 것으로 예상됩니다. 오프그리드 태양광 설비에 더 많은 자금이 투자되면 유럽의 납산 배터리 회사에 큰 기회가 생길 것으로 예상됩니다. 태양광 발전은 탄소 배출을 제거하고 재생 에너지원의 사용을 장려합니다. 독일에는 많은 회사가 있기 때문에 이 나라는 유럽의 납산 배터리 시장을 선도할 것으로 예상됩니다. 이는 납산 배터리에 대한 수요가 계속 증가할 것임을 나타내며, 이는 유럽에서 전기화학 에너지를 보관하기 위한 전기화학 에너지 저장 시장으로 이어질 수 있습니다.

아시아 태평양

아시아 태평양 지역의 리튬 이온 배터리 시장은 약 15.8%의 CAGR로 성장할 것으로 예상됩니다. 미래에 자동차 산업은 리튬 이온 배터리의 가장 큰 시장 중 하나가 될 가능성이 큽니다. 전기 자동차는 점점 더 대중화됨에 따라 리튬 이온 배터리 사업을 성장시킬 것으로 예상됩니다. 아시아 태평양 지역 인구의 대부분은 전력을 사용할 수 없으며 등유와 디젤과 같은 기존 연료에 의존하여 집을 밝히고 휴대전화를 충전합니다. 리튬 이온 배터리의 기술적 이점과 비용 감소로 인해 리튬 이온 배터리를 사용하는 에너지 저장 시스템이 점점 더 많이 사용될 가능성이 큽니다. 중국은 아시아 태평양 전기화학 에너지 저장 시장에서 가장 큰 플레이어가 될 것으로 예상됩니다. 이는 더 많은 사람들이 도시로 이주하고, 돈을 쓰고, 전기 자동차를 구매하기 때문입니다.

남아메리카

남미의 소비자용 배터리 시장은 계속해서 빠르게 성장할 것입니다. 전기화학 에너지 저장 시장은 주로 지역 경제가 개선되고 리튬 이온 배터리 가격이 하락함에 따라 주도되었습니다. 그러나 남미 국가들은 통신에 대한 세금이 높고 통신 부문에 많은 투자를 하지 않습니다. 통신이 가장 큰 최종 사용자이기 때문에 이로 인해 전기화학 에너지 저장 시장이 둔화될 것으로 예상됩니다. 리튬 이온 소스는 앞으로 칠레와 같은 곳에서 발견될 가능성이 높습니다. 따라서 이 나라는 큰 기여를 할 것으로 예상됩니다. 리튬 이온 배터리 가격은 기술이 향상되고 이제 대량으로 생산되기 때문에 크게 하락했으며 이를 규모의 경제라고 합니다.

주요 플레이어

1. 테슬라 모터스
2. 그린스미스 에너지
3. S&C 전기회사
4. 엘지씨엔에스
5. NEC 에너지 솔루션
6. 플루언스 에너지 LLC
7. 고급 마이크로그리드 솔루션
8. 컨버전트 에너지 앤 파워 LP
9. 듀크 에너지 코퍼레이션
10. 넥스트에라 에너지
11. 저장 나라다 파워 소스
12. 심천 Clou 전자
13. 이브 에너지
14. 선그로우 파워

최근 개발 사항

2021년 5월 18일 하버드 대학의 연구원들은 고전류 화학에서 최소 10,000회 충전 및 방전이 가능한 오래 지속되는 고체 리튬 배터리의 설계를 보고했습니다. 이 배터리는 리튬 금속 배터리의 불안정성과 단락의 주요 원인인 리튬 수지가 성장하는 것을 제어하고 억제하는 다층 구조를 사용합니다.