Mercado de Armazenamento de Energia Eletroquímica

Visão geral do mercado

Espera-se que o mercado de armazenamento de energia eletroquímica cresça a um CAGR de 14,6% de 2023 a 2031.

O armazenamento de energia eletroquímica transforma energia elétrica em energia química e a guarda para uso posterior. Inclui o uso de reações eletroquímicas para armazenar e liberar energia elétrica em um dispositivo ou sistema. Existem dois tipos principais de sistemas que usam eletroquímica para armazenar energia.

Baterias são dispositivos que armazenam energia e transformam energia elétrica em energia química e novamente em eletricidade quando necessário.

Eles consistem em uma ou mais células eletroquímicas com eletrodos positivos e negativos e um meio que permite que os íons se movam entre os eletrodos quando a bateria é carregada ou descarregada. Dispositivos eletroquímicos chamados supercapacitores armazenam energia como cargas elétricas no ponto onde um eletrodo e um líquido se encontram. As baterias separam fisicamente as cargas positivas e negativas em vez de armazenar energia por meio de processos químicos. Os supercapacitores têm uma alta densidade de potência para carregar e descarregar rapidamente. Isso os torna bons para usos que precisam de explosões rápidas de energia, como frenagem regenerativa em carros ou fornecimento de energia quando a demanda é alta. Baterias e supercapacitores têm qualidades únicas que os tornam bons para vários usos. As baterias geralmente têm uma densidade de energia mais alta, o que significa que podem armazenar mais energia por unidade de massa ou volume. Isso os torna melhores para usuários que precisam armazenar energia por um longo tempo. Por outro lado, os supercapacitores têm uma densidade de potência mais alta, o que significa que podem fornecer energia rapidamente, mas não podem armazenar tanta energia quanto as baterias.

Dinâmica de Mercado

Motoristas de mercado

• Aumento da procura por armazenamento de energia

As tendências de mudança de demanda e oferta levam as redes de energia a se tornarem mais complicadas. O armazenamento de energia é um componente importante para manter a rede estável. Os sistemas de armazenamento de energia eletroquímica podem reagir rapidamente a mudanças na demanda de energia, o que ajuda a manter a rede equilibrada. Eles podem cuidar do corte de pico, nivelamento de carga e suporte de rede, o que torna o sistema de energia mais confiável e eficiente como um sistema inteiro. Mais pessoas querem dirigir carros elétricos, então exigem melhores sistemas de bateria. Os EVs têm baterias de íons de lítio, que é um tipo de armazenamento de energia eletroquímica usado como sua principal tecnologia. A demanda por armazenamento de energia eletroquímica aumenta junto com a demanda por carros elétricos. Essas aplicações e o aumento no armazenamento de energia impulsionam a demanda do mercado de armazenamento de energia eletroquímica.

• Avanços tecnológicos

Um dos principais objetivos dos avanços tecnológicos é fazer com que os dispositivos de armazenamento de energia contenham mais energia. Maior densidade de energia significa que mais energia pode ser mantida no mesmo espaço. Isso faz com que baterias e supercapacitores durem mais e sejam mais potentes. Essa melhoria é especialmente importante quando o armazenamento de energia precisa ser pequeno e leve, como carros elétricos e dispositivos portáteis. A maioria das novas tecnologias tenta reduzir a quantidade de energia perdida durante o carregamento e a drenagem. Quando a eficiência é melhorada, menos energia é desperdiçada, o que significa que todo o sistema funciona de forma mais eficaz, custa menos e tem um impacto global menor. Os avanços tecnológicos podem reduzir os custos de fabricação de sistemas de armazenamento de energia eletroquímica alterando materiais, métodos de fabricação e design.

Restrições de mercado

• Custos elevados

Os custos podem incentivar o investimento em pesquisa e desenvolvimento para tornar os sistemas de armazenamento de energia eletroquímica mais eficientes e econômicos. À medida que a necessidade de armazenamento de energia aumenta, as empresas e os governos estão mais dispostos a gastar em pesquisa e desenvolvimento para encontrar novas maneiras de reduzir custos e tornar o armazenamento de energia mais economicamente acessível. As fontes de energia tradicionais podem criar um desejo do Mercado de Armazenamento de Energia Eletroquímica por tecnologias à medida que elas se tornam mais competitivas e econômicas ao longo do tempo. À medida que o preço dos combustíveis fósseis e outras formas de armazenar energia sobem ou as regulamentações ficam mais rígidas, o armazenamento de energia eletroquímica pode ser uma opção mais limpa e barata.

Âmbito do mercado

Análise Segmental

Segmento por tipo

• Fluxo de Líquido

Baterias de fluxo líquido são dispositivos que usam eletroquímica para armazenar energia. Elas oferecem uma maneira única de armazenar e enviar eletricidade mantendo eletrólitos líquidos em tanques fora da bateria. Em baterias regulares, a quantidade de energia que pode ser armazenada é limitada para os eletrodos. Baterias de fluxo líquido, capacidade de energia e potência separadas, o que torna mais fácil aumentar a quantidade de energia que pode ser armazenada. Em uma bateria de fluxo líquido, os eletrólitos são mantidos em tanques diferentes fora da própria bateria, em vez de dentro. Na maioria das vezes, esses eletrólitos são soluções líquidas com espécies ativas que podem participar de processos redox reversíveis.

• Lítio

O armazenamento de energia eletroquímica à base de lítio tem baterias de íons de lítio para armazenar e liberar energia elétrica passando por processos eletroquímicos reversíveis. As baterias à base de lítio são uma das principais formas usadas para armazenar energia porque têm alta densidade de energia e longo ciclo de vida e podem ser usadas em muitas indústrias. Na maioria das vezes, as baterias de íons de lítio são usadas para armazenamento de energia elétrica. O fosfato de ferro é usado como eletrodo em baterias de fosfato de ferro-lítio, que é um tipo de bateria de íons de lítio. As baterias LFP são conhecidas por serem seguras e funcionarem efetivamente em locais com altas temperaturas.

• Chumbo ácido

Baterias de chumbo-ácido são um método de armazenamento de energia eletroquímica que tem sido usado por um longo tempo. A maioria das baterias de chumbo-ácido consiste em eletrodos positivos e negativos feitos de placas de chumbo e dióxido de chumbo, que são submersas em uma solução diluída de ácido sulfúrico. Na maioria das vezes, as placas são colocadas em um recipiente de plástico ou outro recipiente adequado. Existem dois tipos de baterias de chumbo-ácido. Baterias de partida (SLI) e baterias de ciclo profundo. Baterias de chumbo-ácido são usadas em muitos lugares, como baterias de partida para carros, sistemas de alimentação ininterrupta (UPS), armazenamento de energia solar e eólica, energia de reserva para telecomunicações, scooters elétricas e muitos outros usos de energia portáteis e estacionárias.

Segmento por aplicação

• Lado do usuário

Os sistemas de armazenamento de energia eletroquímica podem ser usados para muitas coisas no lado do usuário. Eles podem ser usados para armazenar energia e fornecer energia que pode ser reservada. Consumidores e empresas usam essas aplicações, que são importantes para melhorar a economia de energia, a estabilidade da rede e a capacidade de usar fontes de energia renováveis. Com base em baterias de íons de lítio, os dispositivos de armazenamento de energia podem ser usados em residências para armazenar a eletricidade extra produzida por painéis solares durante o dia. Essa energia economizada pode ser usada à noite ou quando não há muita energia do sol, tornando menos necessário usar a rede. Os EVs armazenam energia em baterias de íons de lítio, o que os permite armazenar e usar eletricidade para alimentar o motor elétrico. As baterias fornecem aos carros elétricos alcance e desempenho, tornando possível mudar para maneiras mais limpas e sustentáveis de chegar a outros lugares.

• Lado da grade

Os sistemas de armazenamento de energia eletroquímica podem responder rapidamente a mudanças na quantidade de energia necessária e disponível. Isso ajuda a estabilizar a frequência da rede e a mantê-la estável. Ao adicionar ou retirar energia conforme necessário, esses sistemas podem manter a rede equilibrada e garantir que sempre haja eletricidade suficiente. Os sistemas que armazenam energia podem armazenar energia extra quando a demanda é baixa e usá-la quando a demanda é alta. Essa movimentação de carga ajuda a rede a funcionar melhor e reduz o estresse. O armazenamento de energia eletroquímica fornece a organizações essenciais como hospitais, data centers e fontes de energia de backup se a rede for interrompida. O armazenamento de energia pode ajudar a aumentar a capacidade da rede, adiando a necessidade de mudanças caras na infraestrutura da rede.

• Energia Renovável Conectada à Rede

O armazenamento de energia eletroquímica é um fator muito importante para facilitar o uso e a integração de fontes de energia renováveis em sistemas que estão ligados à rede. Ao lidar com a natureza irregular e variável da energia renovável, os dispositivos de armazenamento de energia ajudam a manter a rede estável e permitem que a energia renovável seja usada de forma mais confiável e eficiente. A energia renovável pode ser feita em momentos diferentes, preservando a energia de forma eletroquímica. Quando há muita produção de energia, a energia extra pode ser economizada e usada quando não há produção. Os sistemas de armazenamento de energia podem ajudar a rede regulando a frequência.

• Serviço Auxiliar Elétrico

Fontes de energia renováveis, como sol e vento, podem causar mudanças de voltagem na rede. Serviços auxiliares elétricos, como compensação de energia reativa, ajudam a manter os níveis de voltagem dentro de faixas aceitáveis, regulando-os. Isso garante que a fonte de energia esteja sempre estável e confiável. A frequência da rede pode mudar quando a quantidade de energia verde muda. Serviços de suporte elétrico, como a capacidade de sistemas de armazenamento de energia e outros recursos flexíveis de responder a flutuações na frequência, ajudam a manter a frequência da rede dentro de uma faixa restrita para que o fornecimento de energia seja estável e confiável. No caso de um apagão da rede ou falha do sistema, serviços auxiliares elétricos, como potencial de black start de sistemas de armazenamento de energia.

• Veículo de Nova Energia

Carros elétricos plug-in têm um motor de combustão interna, um motor elétrico, uma bateria e um plugue para carregar as baterias. O sistema de armazenamento de energia eletroquímica, uma bateria de íons de lítio, ajuda o carro a funcionar apenas com eletricidade por distâncias mais curtas, economizando combustível e reduzindo a poluição. Alguns NEVs, especialmente aqueles com baterias pequenas, podem usar armazenamento de energia eletroquímica para obter mais milhas por carga. Adicionar uma pequena bateria a um carro pode aumentar o alcance totalmente elétrico, ou potência extra pode ser adicionada em situações de alta demanda. Isso torna o motor de combustão interna menos importante.

Análise regional

América do Norte

Espera-se que o mercado de baterias de chumbo-ácido na América do Norte se expanda a um CAGR de 5,2%. A seção de baterias SLI faz parte do mercado de baterias da América do Norte com o crescimento mais rápido. Devido ao grande número de carros no país, muitas baterias de chumbo-ácido são vendidas para SLI, ou seja, partida, iluminação e ignição. Os Estados Unidos são um dos mercados mais significativos do mundo para baterias industriais porque têm uma forte infraestrutura industrial, um número crescente de projetos de armazenamento de energia baseados em baterias e uma infraestrutura crescente para energia verde. Isso indica uma demanda maior pelo mercado de armazenamento de energia eletroquímica na região da América do Norte.

Europa

À medida que a indústria automobilística cresce rapidamente, espera-se que o segmento de baterias SLI seja o principal Mercado de Armazenamento de Energia Eletroquímica nos próximos anos. Mais dinheiro indo para instalações solares fora da rede é esperado para dar às empresas de chumbo-ácido na Europa uma grande oportunidade. A energia solar remove as emissões de carbono e incentiva o uso de fontes de energia renováveis. Devido ao alto número de empresas na Alemanha, espera-se que o país seja o líder no mercado de baterias de chumbo-ácido da Europa. Isso indica que a demanda por baterias de chumbo-ácido continuará aumentando, o que pode levar a um Mercado de Armazenamento de Energia Eletroquímica para manter energia eletroquímica na Europa.

Ásia Pacífico

O mercado de baterias de íons de lítio na Ásia-Pacífico deve crescer a um CAGR de cerca de 15,8%. No futuro, a indústria automobilística provavelmente será um dos maiores mercados para baterias de íons de lítio. Espera-se que os veículos elétricos aumentem o negócio de baterias de íons de lítio à medida que se tornam mais populares. Muitas pessoas da Ásia-Pacífico não têm acesso à energia e dependem de combustíveis tradicionais como querosene e diesel para iluminar suas casas e carregar seus telefones. Devido aos benefícios técnicos e ao custo decrescente das baterias de íons de lítio, os sistemas de armazenamento de energia que usam baterias de íons de lítio provavelmente serão usados cada vez mais. Espera-se que a China seja o maior player no mercado de armazenamento de energia eletroquímica da Ásia-Pacífico. Isso ocorre porque mais pessoas estão se mudando para as cidades, gastando dinheiro e comprando veículos elétricos.

Ámérica do Sul

O mercado de baterias de consumo na América do Sul continuará a crescer rapidamente. O Mercado de Armazenamento de Energia Eletroquímica que foi levado em consideração é impulsionado principalmente pela melhora da economia da região e pela queda dos preços das baterias de íons de lítio. Mas os países sul-americanos têm um alto imposto sobre telecomunicações e não investem muito no setor de telecomunicações. Espera-se que isso desacelere o Mercado de Armazenamento de Energia Eletroquímica, já que as telecomunicações são o maior usuário final. Fontes de íons de lítio provavelmente serão encontradas no futuro em lugares como o Chile. Portanto, espera-se que o país faça uma grande contribuição. Os preços das baterias de íons de lítio caíram muito porque a tecnologia melhorou, e agora elas são feitas em grandes quantidades, o que é chamado de economias de escala.

Principais jogadores

1. Motores Tesla
2. Energia Greensmith
3. S&C Companhia Elétrica
4. LG CNS
5. Soluções de Energia NEC
6. Fluence Energia LLC
7. Soluções avançadas de microrrede
8. Energia convergente e potência LP
9. Corporação de Energia Duke
10. NextEra Energia
11. Fonte de energia Zhejiang Narada
12. Shenzhen Clou Eletrônicos
13. Energia EVE
14. Poder Sungrow

Desenvolvimentos recentes

18 de maio de 2021 Pesquisadores da Universidade de Harvard relataram o design de uma bateria de lítio de estado sólido de longa duração que pode ser carregada e descarregada pelo menos 10.000 vezes em um produto químico de alta corrente. A bateria usa uma estrutura multicamadas que controla e contém o crescimento de dendritos de lítio, que são a principal causa de instabilidade e curto-circuito em baterias de lítio-metal.