Markt für piezoelektrische Energiegewinnungssysteme – Globale Branchengröße, Anteil, Trends, Chancen und Prognose, segmentiert nach Technologie (Lichtenergie, Vibrationsenergie, Wärmeenergie, Sonstige), nach Komponente (Wandler, integrierte Schaltkreise für Energiemanagement, Speichersysteme), nach Region, nach Wettbewerb 2018–2028

Marktübersicht

Der globale Markt für piezoelektrische Energiegewinnungssysteme wurde im Jahr 2022 auf 597,93 Millionen USD geschätzt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich ein robustes Wachstum mit einer CAGR von 4,75 % bis 2028 verzeichnen. Bei der piezoelektrischen Energiegewinnung handelt es sich um den Prozess, bei dem mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird, abhängig von der Menge der beim Verformen oder Komprimieren des Materials ausgeübten Spannung, der Art und Menge der Verformung des Materialkristalls sowie der Frequenz oder Geschwindigkeit der Vibration oder Komprimierung des Materials. Seine Wirkung ist ein reversibler Prozess, bei dem Material, das einen direkten piezoelektrischen Effekt, d. h. Ladungstrennung aufgrund von Spannung, aufweist, auch den umgekehrten piezoelektrischen Effekt aufweist, d. h. das Auftreten von Spannung und Dehnung, wenn das elektrische Feld angelegt wird.

Wichtige Markttreiber

Wachsende Nachfrage nach nachhaltiger Energie

Die globale Nachfrage nach nachhaltigen Energiequellen ist zu einer treibenden Kraft hinter dem Wachstum des Marktes für piezoelektrische Energiegewinnungssysteme geworden. Während die Welt mit Umweltproblemen und der Notwendigkeit, ihren CO2-Fußabdruck zu reduzieren, zu kämpfen hat, haben sich piezoelektrische Energiegewinnungssysteme als überzeugende Lösung herausgestellt, da sie eine saubere, erneuerbare und umweltfreundliche Energiequelle bieten. Einer der Hauptgründe für die Einführung piezoelektrischer Energiegewinnungssysteme ist das zunehmende Bewusstsein für den Klimawandel und die dringende Notwendigkeit, von fossilen Brennstoffen wegzukommen. Während Länder und Industrien danach streben, ehrgeizige Nachhaltigkeitsziele zu erreichen und Treibhausgasemissionen zu reduzieren, hat sich der Fokus auf erneuerbare Energietechnologien verlagert, die dazu beitragen können, die Umweltauswirkungen der Energieerzeugung zu mildern. Die piezoelektrische Energiegewinnung passt perfekt zu dieser Agenda, da sie aus mechanischen Vibrationen und Bewegungen Strom erzeugt, ohne schädliche Emissionen zu erzeugen.

Darüber hinaus geht der Bedarf an nachhaltigen Energiequellen über die bloße Bekämpfung des Klimawandels hinaus. Er umfasst auch den Wunsch nach Energiesicherheit und -resilienz. Piezoelektrische Energiegewinnungssysteme können in verschiedenen Anwendungen eine lokale Stromerzeugung ermöglichen, die Abhängigkeit von zentralisierten Energienetzen verringern und die Energieresilienz verbessern, insbesondere an abgelegenen oder netzunabhängigen Standorten. Parallel dazu werden die wirtschaftlichen Vorteile nachhaltiger Energie zunehmend anerkannt. Die piezoelektrische Energiegewinnung kann zu Kosteneinsparungen führen, indem sie die Abhängigkeit von herkömmlichen Energiequellen und Batterien verringert. Diese Systeme können insbesondere in Anwendungen von Vorteil sein, in denen die Kosten für Batteriewechsel und -wartung hoch sind, wie etwa in Fernüberwachungsgeräten oder Infrastruktursensoren.

Darüber hinaus hat das globale Engagement für nachhaltige Praktiken zu regulatorischen Anreizen und Subventionen geführt, um die Einführung erneuerbarer Energietechnologien, einschließlich der piezoelektrischen Energiegewinnung, zu fördern. Regierungen und Organisationen auf der ganzen Welt bieten finanzielle Anreize und Unterstützung, um die Integration dieser Systeme in verschiedene Anwendungen zu fördern. Da die Nachfrage nach nachhaltigen Energielösungen weiter steigt, steht der globale Markt für piezoelektrische Energiegewinnungssysteme vor einem erheblichen Wachstum. Diese Systeme bieten nicht nur eine umweltfreundliche Alternative, sondern tragen auch zur Energiesicherheit, zu wirtschaftlichen Einsparungen und zur Energieresilienz bei. In einer Welt, die sich zunehmend auf Nachhaltigkeit konzentriert, sind piezoelektrische Energiegewinnungssysteme gut positioniert, um eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung der Zukunft einer sauberen und effizienten Energieerzeugung zu spielen.

Miniaturisierung und IoT-Geräte

Die Miniaturisierung und die aufkeimende Landschaft des Internets der Dinge (IoT) werden voraussichtlich starke Treiber sein, die den globalen Markt für piezoelektrische Energiegewinnungssysteme auf neue Höhen treiben. Die Konvergenz dieser beiden Trends hat zu einem Anstieg der Nachfrage nach kompakten, effizienten und nachhaltigen Energiequellen geführt, und piezoelektrische Energiegewinnungssysteme haben sich als perfekte Ergänzung herausgestellt. Die schnelle Verbreitung von IoT-Geräten verändert die Art und Weise, wie wir mit unserer Umwelt interagieren und Daten sammeln. Diese Geräte, von intelligenten Thermostaten bis hin zu tragbaren Fitness-Trackern und Industriesensoren, werden zu einem integralen Bestandteil unseres täglichen Lebens und unserer Industrien. Die Achillesferse vieler IoT-Geräte ist jedoch ihre Abhängigkeit von herkömmlichen Batterien, die umständlich, begrenzt und umweltschädlich sein können. Hier kommt die piezoelektrische Energiegewinnung als bahnbrechende Neuerung ins Spiel.

Piezoelektrische Energiegewinnungssysteme nutzen mechanische Vibrationen und Bewegungen und wandeln sie in elektrische Energie um. Im Zusammenhang mit miniaturisierten IoT-Geräten bedeutet dies, dass alltägliche Aktionen wie Gehen oder sogar die subtilen Vibrationen von Maschinen als Energiequelle genutzt werden können. Dies verlängert nicht nur die Lebensdauer von IoT-Geräten, sondern reduziert auch die Notwendigkeit häufiger Batteriewechsel, senkt die Wartungskosten und minimiert die Umweltbelastung. Darüber hinaus geht es bei der Miniaturisierung nicht nur darum, Geräte kleiner zu machen; es geht auch darum, sie effizienter und autarker zu machen. Piezoelektrische Materialien können in die Struktur von IoT-Geräten integriert oder in ihre Komponenten eingebaut werden, wodurch sie energieeffizienter und umweltfreundlicher werden. Diese Integration kann zu energieautonomen Geräten führen, die unter den richtigen Bedingungen unbegrenzt betrieben werden können.

Da das IoT weiterhin in verschiedene Branchen vordringt, darunter Gesundheitswesen, Fertigung, Landwirtschaft und Smart Cities, wird die Nachfrage nach piezoelektrischen Energiegewinnungssystemen exponentiell steigen. Diese Systeme entsprechen den Kernprinzipien des IoT – Konnektivität, Nachhaltigkeit und Effizienz – und sind daher für die IoT-Revolution unverzichtbar. Mit Fortschritten bei Materialien und Technologie sieht die Zukunft miniaturisierter IoT-Geräte, die von piezoelektrischen Energiegewinnungssystemen angetrieben werden, außerordentlich vielversprechend aus, was das Wachstum auf dem Weltmarkt vorantreibt und zu einer nachhaltigeren und vernetzteren Welt beiträgt.

Wichtige Marktherausforderungen

Begrenzte Energieabgabe

Die begrenzte Energieabgabe piezoelektrischer Energiegewinnungssysteme stellt ein erhebliches Hindernis auf dem Weg des globalen Marktes für piezoelektrische Energiegewinnungssysteme dar. Obwohl diese Systeme eine vielversprechende Quelle für erneuerbare Energie darstellen, bringt ihre relativ geringe Energieproduktionskapazität Herausforderungen und Einschränkungen mit sich, die ihre breite Einführung behindern können. Eines der Hauptprobleme ist die unzureichende Energieabgabe für bestimmte Anwendungen. Piezoelektrische Energiegewinnungssysteme nutzen zur Stromerzeugung in erster Linie mechanische Vibrationen und Bewegungen. Diese Vibrationen sind oft subtil und liefern möglicherweise nicht genug Energie, um Geräte oder Systeme mit höherem Energiebedarf mit Strom zu versorgen. Daher eignet sich die piezoelektrische Energiegewinnung besser für Anwendungen mit geringem Stromverbrauch und intermittierender Nutzung, wie Sensoren, drahtlose Geräte und bestimmte IoT-Anwendungen.

Diese Einschränkung wird besonders deutlich, wenn man sie mit anderen erneuerbaren Energiequellen wie Sonne oder Wind vergleicht, die deutlich mehr Strom erzeugen können. Solarmodule beispielsweise können unter den richtigen Bedingungen eine konstante Stromversorgung erzeugen, was sie für größere oder kontinuierliche Strombedarfe praktischer macht. Neben der begrenzten Energieabgabe stellt die Variabilität der Vibrationsquellen eine weitere Herausforderung dar. Die Effizienz der piezoelektrischen Energiegewinnung hängt stark von der Frequenz und Amplitude der Vibrationen ab. In realen Szenarien können diese Faktoren schwanken und die Konsistenz und Zuverlässigkeit der Stromerzeugung beeinträchtigen. In städtischen Umgebungen beispielsweise stimmen Vibrationen durch Fußgängerverkehr oder Fahrzeuge möglicherweise nicht immer mit dem Energiebedarf der Geräte überein. Darüber hinaus kann die Kosteneffizienz von piezoelektrischen Energiegewinnungssystemen in Frage gestellt werden, wenn man die Energieabgabe berücksichtigt. In einigen Fällen können die Kosten für die Implementierung und Wartung dieser Systeme die Vorteile übersteigen, insbesondere im Vergleich zu etablierteren und effizienteren Energiequellen.

Zu den Bemühungen, diese Herausforderungen zu bewältigen, gehören die Erforschung fortschrittlicher Materialien und technischer Techniken zur Verbesserung der Energieumwandlungseffizienz sowie die Entwicklung von Energiespeicherlösungen zur Speicherung der gewonnenen Energie für die Verwendung in Zeiten geringer Vibration. Die Bewältigung der begrenzten Energieabgabe bleibt jedoch eine anhaltende Herausforderung bei der Ausweitung der Anwendbarkeit der piezoelektrischen Energiegewinnung auf ein breiteres Spektrum energieintensiver Anwendungen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass piezoelektrische Energiegewinnungssysteme zwar unbestreitbare Vorteile in Bezug auf Nachhaltigkeit und Umweltfreundlichkeit bieten, ihre begrenzte Energieabgabe jedoch weiterhin eine erhebliche Herausforderung darstellt. Die Überwindung dieser Einschränkung ist entscheidend, um das volle Potenzial der piezoelektrischen Energiegewinnung auszuschöpfen und ihre Marktreichweite über stromsparende, intermittierende Anwendungen hinaus zu erweitern.

Variabilität der Schwingungsquellen

Die Variabilität der Schwingungsquellen stellt ein erhebliches Hindernis für das Wachstum des globalen Marktes für piezoelektrische Energiegewinnungssysteme dar. Piezoelektrische Energiegewinnungssysteme, die auf der Umwandlung mechanischer Schwingungen und Bewegungen in elektrische Energie beruhen, sind in hohem Maße von den Eigenschaften dieser Schwingungen abhängig. Die Inkonsistenz und Unvorhersehbarkeit der Schwingungsquellen kann die Zuverlässigkeit und Effizienz dieser Systeme erheblich beeinträchtigen. Eine der grundlegenden Herausforderungen ist die unregelmäßige Natur der Schwingungen in realen Umgebungen. Diese Schwingungen können in Frequenz, Amplitude und Richtung variieren, was die Entwicklung piezoelektrischer Energiegewinnungssysteme, die diese Energie konsistent erfassen und in Elektrizität umwandeln, zu einer Herausforderung macht. In einer städtischen Umgebung können beispielsweise Fußgängerverkehr, Fahrzeugbewegungen und andere Vibrationsquellen in unregelmäßigen Abständen und mit unregelmäßiger Intensität auftreten, was es schwierig macht, vorherzusagen, wann und wie viel Energie gewonnen werden kann.

Die Variabilität der Vibrationsquellen wird durch die Tatsache verschärft, dass unterschiedliche Anwendungen und Branchen einzigartige Vibrationsprofile aufweisen können. Beispielsweise unterscheiden sich die Vibrationen in Industriemaschinen von denen in Transportsystemen oder Unterhaltungselektronik. Diese Vielfalt an Quellen erfordert maßgeschneiderte Lösungen und Konstruktionen, was die Komplexität und die Kosten der Implementierung von piezoelektrischen Energiegewinnungssystemen erhöht. Darüber hinaus hängt die Effizienz der piezoelektrischen Energieumwandlung stark von den Resonanzfrequenzen ab. Wenn die Vibrationen nicht mit der Resonanzfrequenz der verwendeten piezoelektrischen Materialien übereinstimmen, kann die Effizienz der Energieumwandlung suboptimal sein, was zu Energieverlusten führt. Das Erreichen einer Resonanz mit unterschiedlichen und unvorhersehbaren Vibrationsquellen kann eine anspruchsvolle Aufgabe sein.

Zuverlässigkeit ist ein weiterer kritischer Punkt. Bei Anwendungen, bei denen eine konstante und zuverlässige Stromversorgung erforderlich ist, wie etwa bei Fernüberwachungsgeräten oder bestimmten IoT-Anwendungen, kann die Variabilität der Vibrationsquellen zu Stromunterbrechungen oder unzureichender Energieerzeugung führen. Diese Unzuverlässigkeit kann das Vertrauen in piezoelektrische Energiegewinnungssysteme für kritische Anwendungen untergraben.

Um die Herausforderung der Variabilität der Vibrationsquellen zu bewältigen, sind innovative technische Lösungen, adaptive Algorithmen und die Entwicklung von Materialien und Designs erforderlich, die unter einer Reihe von Vibrationsbedingungen effizient funktionieren. Darüber hinaus können prädiktive Modellierung und Datenanalyse dazu beitragen, unterschiedliche Vibrationsquellen besser zu verstehen und zu nutzen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Inkonsistenz und Unvorhersehbarkeit der Vibrationsquellen eine erhebliche Herausforderung für die breitere Einführung piezoelektrischer Energiegewinnungssysteme darstellen. Die Entwicklung vielseitiger und anpassungsfähiger Lösungen, die mit diesen Schwankungen zurechtkommen, ist unerlässlich, um die Zuverlässigkeit und Wirksamkeit dieser Systeme in einer Vielzahl von Anwendungen und Branchen zu verbessern.

Materialeigenschaften

Materialeigenschaften stellen im Kontext des globalen Marktes für piezoelektrische Energiegewinnungssysteme eine erhebliche Herausforderung dar. Piezoelektrische Energiegewinnungssysteme basieren auf speziellen Materialien, die mechanische Schwingungen in elektrische Energie umwandeln können. Diese Materialien haben einzigartige Eigenschaften, die sie für diesen Zweck geeignet machen, doch um die breite Einführung dieser Systeme zu fördern, müssen mehrere Herausforderungen in Bezug auf die Materialeigenschaften bewältigt werden. Eine der größten Herausforderungen besteht darin, Materialien zu finden, die das richtige Gleichgewicht zwischen Effizienz, Haltbarkeit und Kosteneffizienz finden. Piezoelektrische Materialien müssen einen hohen piezoelektrischen Koeffizienten aufweisen, der ihre Fähigkeit bestimmt, mechanische Energie effizient in elektrische Energie umzuwandeln. Das Erreichen einer hohen Effizienz ist entscheidend, um die aus Schwingungen gewonnene Energie zu maximieren. Materialien mit überlegenen piezoelektrischen Eigenschaften können jedoch teuer und in großen Mengen schwierig herzustellen sein.

Die Haltbarkeit ist ein weiterer entscheidender Faktor. Piezoelektrische Energiegewinnungssysteme werden häufig in Anwendungen eingesetzt, in denen sie Umweltfaktoren wie Temperaturschwankungen, Feuchtigkeit und mechanischer Belastung ausgesetzt sind. Die verwendeten Materialien müssen diesen Bedingungen standhalten, ohne im Laufe der Zeit erheblich abzubauen. Die Entwicklung von Materialien, die sowohl hoch piezoelektrisch als auch langlebig sind, bleibt eine Herausforderung, insbesondere für langfristige Anwendungen in rauen Umgebungen. Ein weiterer Aspekt der Materialeigenschaften ist die Auswahl geeigneter Materialien für bestimmte Anwendungen. Für bestimmte Schwingungsfrequenzen oder -amplituden sind unterschiedliche Materialien möglicherweise besser geeignet. Die Herausforderung besteht darin, die Materialeigenschaften mit den Eigenschaften der Schwingungsquelle abzustimmen, um eine optimale Energieumwandlungseffizienz zu gewährleisten. Dies erfordert ein tiefes Verständnis der piezoelektrischen Materiallandschaft und die Fähigkeit, Materialien an spezifische Anwendungsanforderungen anzupassen. Darüber hinaus können die Verfügbarkeit und Beschaffung dieser Materialien eine Herausforderung darstellen. Die Marktnachfrage nach hochwertigen piezoelektrischen Materialien steigt mit dem Wachstum von Energiegewinnungsanwendungen, was zu Lieferkettenengpässen und Preisschwankungen führen kann. Während die Forschung an der Weiterentwicklung piezoelektrischer Materialien weiter voranschreitet, wird die Suche nach nachhaltigen und umweltfreundlichen Materialien angesichts des übergeordneten Ziels, die Umweltauswirkungen der Energieerzeugung zu reduzieren, immer wichtiger.

Wichtige Markttrends

Aufstieg bei IoT und drahtlosen Sensornetzwerken

Der Aufstieg bei IoT (Internet of Things) und drahtlosen Sensornetzwerken ist eine überzeugende treibende Kraft, die den globalen Markt für piezoelektrische Energiegewinnungssysteme zu neuen Höhen treibt. Dieser Trend verändert die Landschaft der vernetzten Geräte und Sensoren in verschiedensten Branchen, und piezoelektrische Energiegewinnungssysteme spielen eine zentrale Rolle bei der Deckung des Energiebedarfs dieser Geräte. So treibt die Verbreitung von IoT und drahtlosen Sensornetzwerken den Markt anVerbreitung von Geräten mit geringem StromverbrauchIoT-Geräte und drahtlose Sensoren sind in der Regel so konzipiert, dass sie wenig Strom verbrauchen und energieeffizient sind, um ihre Lebensdauer zu verlängern. Piezoelektrische Energiegewinnungssysteme erfüllen diese Anforderung perfekt, indem sie eine nachhaltige und zuverlässige Energiequelle für diese Geräte darstellen.

Reduzierung von Batteriewechsel und WartungsaufwandIn vielen IoT- und Sensoranwendungen kann ein häufiger Batteriewechsel logistisch anspruchsvoll und kostspielig sein, insbesondere bei entfernten oder unzugänglichen Geräten. Piezoelektrische Energiegewinnung reduziert oder eliminiert den Bedarf an Batteriewechseln und reduziert so Betriebskosten und Wartungsaufwand. Verlängerte GerätelebensdauerIoT-Geräte und -Sensoren, die von piezoelektrischen Energiegewinnungssystemen gespeist werden, können über längere Zeiträume ohne Unterbrechung betrieben werden. Diese Langlebigkeit ist besonders wertvoll bei Anwendungen, bei denen eine konsistente Datenerfassung und -kommunikation von entscheidender Bedeutung ist.

UmweltsensorikIoT und drahtlose Sensornetzwerke sind stark in die Umweltüberwachung eingebunden, beispielsweise bei der Messung der Luftqualität, bei Wetterstationen und bei der Schadstoffbekämpfung. Durch piezoelektrische Energiegewinnung können diese Geräte in abgelegenen oder ökologisch sensiblen Gebieten autonom arbeiten, wodurch die Qualität und Genauigkeit der Datenerfassung verbessert wird. Intelligente Gebäude und InfrastrukturBei intelligenten Gebäudeanwendungen kann die piezoelektrische Energiegewinnung in Strukturen integriert werden, um IoT-Sensoren zur Belegungserkennung, Temperaturüberwachung und Energieverwaltung mit Strom zu versorgen. Ebenso können piezoelektrische Materialien bei Infrastrukturanwendungen Energie aus Strukturschwingungen in Brücken und Straßen erfassen und so die Effizienz von Smart-City-Initiativen steigern. Tragbare GeräteDer Markt für tragbare Technologie boomt und viele tragbare Geräte verfügen über IoT-Funktionen. Diese Wearables können mithilfe piezoelektrischer Energiegewinnung mit Strom versorgt werden, indem die Energie aus den Bewegungen des Trägers gewonnen wird, wodurch die Notwendigkeit des häufigen Aufladens verringert wird.

Industrielles IoT (IIoT)In industriellen Umgebungen werden drahtlose Sensornetzwerke zur Zustandsüberwachung, vorausschauenden Wartung und Prozessoptimierung eingesetzt. Piezoelektrische Energiegewinnung kann eine autarke Stromquelle für diese Sensoren darstellen und eine kontinuierliche Datenerfassung ohne Ausfallzeiten gewährleisten. UmweltverträglichkeitIoT-Geräte, die mit piezoelektrischer Energiegewinnung betrieben werden, tragen zur Umweltverträglichkeit bei, indem sie die Abhängigkeit von Einwegbatterien verringern und Elektroschrott minimieren. Forschung und EntwicklungDie Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen im Bereich der piezoelektrischen Energiegewinnungstechnologie werden durch die wachsende Nachfrage aus den Bereichen IoT und Sensornetzwerke vorangetrieben. Dies führt zu Innovationen bei Materialien und Systemdesign, die die Effizienz der Energiegewinnung weiter verbessern. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Aufstieg des IoT und der drahtlosen Sensornetzwerke verschiedene Branchen revolutioniert und piezoelektrische Energiegewinnungssysteme an der Spitze dieser Transformation stehen. Diese Systeme bieten eine zuverlässige und nachhaltige Lösung zur Stromversorgung des riesigen Netzwerks von Geräten mit geringem Stromverbrauch und machen sie effizienter, kostengünstiger und umweltfreundlicher. Da das IoT weiter expandiert, steht dem globalen Markt für piezoelektrische Energiegewinnungssysteme ein erhebliches Wachstum bevor.

Fortschritte bei piezoelektrischen Materialien

Fortschritte bei piezoelektrischen Materialien werden voraussichtlich eine wichtige treibende Kraft hinter dem Wachstum des globalen Marktes für piezoelektrische Energiegewinnungssysteme sein. Diese Materialien sind das Herzstück der piezoelektrischen Energiegewinnung, und laufende Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen verbessern kontinuierlich ihre Effizienz, Haltbarkeit und Vielseitigkeit. So prägen Fortschritte bei piezoelektrischen Materialien den Markt, Verbesserte EffizienzEiner der Hauptvorteile fortschrittlicher piezoelektrischer Materialien ist ihre verbesserte Energieumwandlungseffizienz. Forscher entwickeln Materialien mit höheren piezoelektrischen Koeffizienten, was bedeutet, dass sie mechanische Vibrationen und Bewegungen effizient in elektrische Energie umwandeln können. Diese höhere Effizienz ermöglicht es piezoelektrischen Energiegewinnungssystemen, mehr Leistung aus derselben Eingangsleistung zu erzeugen, was sie praktischer und kostengünstiger macht.

Erweiterter FrequenzbereichFortschrittliche piezoelektrische Materialien können über einen breiteren Frequenzbereich betrieben werden, wodurch sie Energie aus einem breiteren Spektrum von Schwingungsquellen erfassen können. Diese Anpassungsfähigkeit ist für verschiedene Anwendungen von entscheidender Bedeutung, von niederfrequenten Schwingungen in Industriemaschinen bis hin zu hochfrequenten Schwingungen in der Unterhaltungselektronik. Haltbarkeit und ZuverlässigkeitHaltbarkeit ist ein entscheidender Faktor, insbesondere bei Anwendungen, bei denen piezoelektrische Energiegewinnungssysteme rauen Umgebungen ausgesetzt sind. Fortschritte bei den Materialien haben zu robusteren und langlebigeren Optionen geführt, die Temperaturschwankungen, Feuchtigkeit und mechanischer Belastung ohne nennenswerte Verschlechterung standhalten können. Dies erhöht die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit dieser Systeme.

MiniaturisierungDa der Trend zu kleineren und kompakteren Geräten anhält, entwickeln sich auch piezoelektrische Materialien weiter, um diesen Anforderungen gerecht zu werden. Fortschrittliche Materialien können für miniaturisierte Anwendungen maßgeschneidert werden, wodurch die Integration von Energiegewinnungsfunktionen in kleinere und effizientere Geräte wie Wearables und IoT-Sensoren ermöglicht wird. Anpassung und MaßanfertigungForscher entwickeln piezoelektrische Materialien, die individuell angepasst und auf bestimmte Anwendungen zugeschnitten werden können. Diese Flexibilität ermöglicht die Optimierung von Materialien, um sie an die Schwingungseigenschaften und Anforderungen verschiedener Branchen und Anwendungsfälle anzupassen.

NachhaltigkeitFortschritte bei Materialien konzentrieren sich auch auf Nachhaltigkeit. Es werden umweltfreundliche und bleifreie piezoelektrische Materialien entwickelt, um Umweltvorschriften und Nachhaltigkeitsziele zu erfüllen. Kostengünstige LösungenWährend Hochleistungsmaterialien unverzichtbar sind, erforschen Forscher auch kostengünstige Lösungen, um piezoelektrische Energiegewinnungssysteme zugänglicher zu machen. Dabei geht es darum, das richtige Gleichgewicht zwischen Leistung und Erschwinglichkeit zu finden. IntegrationFortschrittliche piezoelektrische Materialien können nahtloser in verschiedene Strukturen und Geräte integriert werden, was ihre Praktikabilität und Vielseitigkeit verbessert. Diese Integrationsfähigkeit eröffnet neue Möglichkeiten für die Energiegewinnung in Infrastruktur, Gebäuden und sogar Kleidung.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Fortschritte bei piezoelektrischen Materialien an der Spitze der Innovation auf dem globalen Markt für piezoelektrische Energiegewinnungssysteme stehen. Diese Materialien sind der Schlüssel zur Verbesserung der Effizienz, Zuverlässigkeit und Nachhaltigkeit von Energiegewinnungssystemen, erweitern ihre Anwendbarkeit in verschiedenen Branchen und treiben das Marktwachstum voran. Da die Forschung auf diesem Gebiet fortgesetzt wird, können wir in Zukunft noch mehr spannende Entwicklungen und Anwendungen erwarten.

Segmenteinblicke

Technologieeinblicke

Die Lichtenergiegewinnung wird den Markt dominieren, der Markt für piezoelektrische Energiegewinnungssysteme ist in Lichtenergiegewinnung und elektromagnetische Energiegewinnung unterteilt. Im Jahr 2019 hatte die Lichtenergiegewinnungstechnologie den größten Anteil am Markt für Energiegewinnungssysteme. Das Wachstum der Lichtenergiegewinnung ist auch auf die zunehmende Zahl von Unternehmen zurückzuführen, die an der Herstellung von Solarprodukten für Gebäudeautomation, Unterhaltungselektronik und Sicherheitsanwendungen beteiligt sind. Während die elektromagnetische Energiegewinnung Strömungsenergie durch Flüssigkeitsfluss und elektromagnetische Induktion in elektrische Energie umwandelt. Es wird ein Finite-Elemente-Modell zur Schätzung der erzeugten Spannung des Energieerzeugers entwickelt.

Regionale Einblicke

Nordamerika wird im Prognosezeitraum voraussichtlich den Markt dominieren. Aufgrund der anhaltenden und schnellen technischen Fortschritte in der Region hat sich Nordamerika zum wichtigsten Markt für Investitionen in Gebäude- und Heimautomatisierung entwickelt, bei denen erneuerbare Energien zum Einsatz kommen und die Nachfrage nach Energieerzeugersystemen ankurbelt.

Der Großteil der Einnahmen der Region kam aus den Vereinigten Staaten. Aufgrund der Absicht der Regierung, das Land energieunabhängig zu machen, und der florierenden Industrie- und Transportsektoren wird für die Branche ein erhebliches Wachstum erwartet.

Im Vergleich zu anderen Märkten verzeichnet der nordamerikanische Markt eine hohe Akzeptanz des industriellen IoT, was den Bedarf an Energieerzeugersystemen steigert.

Regierungsprogramme zur Reduzierung der Energieemissionen veralteter und öffentlicher Gebäude haben ebenfalls zu diesem Wachstum beigetragen. So werden beispielsweise 50 der energieintensivsten Gebäude der Bundesregierung dank eines Vertrags der US-General Services Administration mit IBM mit hochentwickelter und intelligenter Gebäudetechnologie ausgestattet sein.

Darüber hinaus hat der Start des Smart-City-Projekts das lokale Marktumfeld verändert. Neben der Durchführung von Veranstaltungen zur Förderung der Zusammenarbeit und des Wissensaustauschs zwischen Städten, Unternehmen und Hochschulen, die an der Schaffung von Smart Cities im ganzen Land beteiligt sind, umfasst dieses Vorhaben auch verschiedene Zuschüsse und Finanzierungspakete.

Jüngste Entwicklungen

• Im September 2022 kündigten E-Peas SA und Energous Corporation die Einführung eines neuen Wireless Energy Harvesting Evaluation Kit an, das für Energy-Harvesting-Anwendungen für intelligente Gebäude/Smart Homes, industrielles IoT im medizinischen Bereich und Asset-Tracker für Einzelhandel und Lager entwickelt wurde. Das Kit enthält den 1W WattUp PowerBridge-Sender des Unternehmens und bietet eine drahtlose Lösung, mit der Gerätehersteller drahtlose Stromversorgung und Energiegewinnung über eine Reihe angeschlossener Geräte hinweg implementieren können. Außerdem sind zwei Evaluierungsplatinen von e-peas enthaltendie AEM30940 RF-Evaluierungsplatine und die EP112 Energy Harvesting Optimized Antenna-Evaluierungsplatine.

Wichtige Marktteilnehmer

• Powercast Corporation
• Texas Instruments Incorporated
• Fujitsu Limited
• ABB Ltd.
• Honeywell International Inc.
• STMicroelectronics NV
• EnOcean GmbH
• Voltree Power Inc.
• Bionic Power Inc.
• Energy Partners.