Mercado de supercondensadores de Estados Unidos por tipo de producto (condensador de doble capa, pseudocondensadores, condensadores híbridos), tipo de módulo (módulos de menos de 10 voltios, módulos de 10 voltios a 25 voltios, módulos de 25 voltios a 50 voltios, módulos de 50 voltios a 100 voltios y módulos de más de 100 voltios), material (carbón activado, carbón derivado de carburo, aerogel de c

Se prevé que el mercado de supercondensadores de Estados Unidos crezca a un buen ritmo durante el período de pronóstico. La creciente demanda de soluciones de energía renovable y la creciente instalación de generación de energía renovable impulsarán el mercado. Un supercondensador (SC), también conocido como ultracondensador, es un condensador de alta capacidad con restricciones de voltaje más bajas y un valor de capacitancia mucho más alto que los condensadores ordinarios. Cubre la brecha entre los condensadores electrolíticos y las baterías recargables. Tiene de 10 a 100 veces la capacidad de almacenamiento de energía de los condensadores electrolíticos por unidad de volumen o masa, puede tomar y distribuir carga mucho más rápido que las baterías y puede soportar muchos más ciclos de carga y descarga que las baterías recargables. A diferencia de los condensadores convencionales, que almacenan energía eléctrica entre dos placas paralelas mediante la separación de cargas bajo la influencia de un campo eléctrico, los supercondensadores almacenan energía eléctrica en una doble capa eléctrica entre las interfaces de electrodo y electrolito mediante la adsorción de iones de carga opuesta que son atraídos a las interfaces de electrodo y electrolito mediante la adsorción de iones de carga opuesta que se manifiestan dentro de una distancia de Angstrom (A) de la interfaz. Los materiales básicos que se tienen en cuenta para la fabricación de dichos electrodos tienen áreas de superficie extremadamente grandes (1500–3000 m2/g), lo que abre la puerta a lograr valores de capacitancia específica más altos (1–1000 F) así como una alta potencia específica.

Creciente demanda de soluciones de energía renovable para impulsar el crecimiento del mercado

La carga y descarga de supercondensadores es fundamental para el funcionamiento continuo, además de sostener cargas máximas y energía de respaldo. Comprende dispositivos industriales alimentados por batería, incluidos medidores inteligentes, detectores de humo, timbres con video y dispositivos médicos. Varios proveedores están introduciendo nuevos productos para ayudar en esto. Por ejemplo, en noviembre de 2021, Texas Instruments (TI) presentó recientemente un nuevo convertidor reductor/elevador bidireccional de corriente de reposo (IQ) de 60 nA. Los ingenieros pueden aumentar la vida útil de la batería hasta en un 20 % utilizando el convertidor reductor/elevador TPS61094 en lugar de los condensadores de capa híbrida (HLC) que se utilizan habitualmente, que también ofrecen un IQ ultrabajo y tienen un modo reductor para la carga de supercondensadores.

Sobre la base de la tecnología actual de supercondensadores, se están realizando más investigaciones para la creación de soluciones económicas y creativas. Esto subraya la necesidad de reducir el coste de producción de electrodos a base de carbono y la dependencia de componentes esenciales, al tiempo que se proporciona una alternativa más rentable y respetuosa con el medio ambiente a las versiones actuales. Por ejemplo, en 2021, científicos del Imperial College de Londres y del University College de Londres (UCL) crearon recientemente un material de electrodos para supercondensadores que es más denso en energía y respetuoso con el medio ambiente, allanando el camino para una mayor adopción en el mercado de la tecnología de vehículos eléctricos de alta potencia y carga rápida.

Se están construyendo más instalaciones de energía solar y eólica en todo el país debido a la creciente responsabilidad de proteger los recursos de la Tierra y practicar la sostenibilidad ambiental. Para fortalecer la estructura de las fuentes de energía renovable, la administración estadounidense también ha desarrollado políticas y marcos regulatorios de apoyo. Por ejemplo, Estados Unidos de América instaló 29 gigavatios de energía renovable en el mismo año, alrededor de un 80% más que en 2019, incluidos 15 gigavatios de energía solar y aproximadamente 14 gigavatios de energía eólica, según un informe de marzo de 2020 de la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA).

También se prevé que el ritmo del mercado local en los EE. UU. se acelere por el uso creciente de la tecnología solar fotovoltaica (PV) y los ambiciosos objetivos para promover la transición a la energía baja en carbono. Además, varios gobiernos y organizaciones han señalado que la combinación de generación primaria del país ha experimentado una expansión significativa de la tecnología solar fotovoltaica a lo largo del tiempo. Por ejemplo, la Administración de Información Energética (EIA) de los Estados Unidos informa que la generación total de tecnología solar fotovoltaica representó aproximadamente el 9,6% de los recursos renovables netos a escala de servicios públicos en 2019 en comparación con el 8,5% en 2018, con un aumento de más de 8,78 millones de megavatios-hora año tras año (MWh). Se prevé que el mercado de los sistemas de energía renovable esté impulsado por estas razones, que incluyen la adopción de programas gubernamentales rentables para fomentar el desarrollo de infraestructura sostenible.

La creciente demanda de vehículos eléctricos de pila de combustible aumentará el crecimiento del mercado de supercondensadores de EE. UU.

Para aumentar el uso de automóviles eléctricos de pila de combustible (FCEV) en todo el país, EE. UU. se ha concentrado en invertir en vehículos de hidrógeno e instalaciones de recarga. Para apoyar la adopción a largo plazo de FCEV, el gobierno y el Departamento de Energía de EE. UU. (DoE) han realizado importantes inversiones en iniciativas de investigación y desarrollo. El DoE de EE. UU. otorgó fondos al subprograma de I+D de pilas de combustible en 2019 por un total de aproximadamente USD 30 millones para cumplir con los objetivos futuros de costo, rendimiento y durabilidad. Además, varias naciones y estados se están concentrando de forma independiente en la creación y el establecimiento de una flota considerable de FCEV de hidrógeno para actividades privadas y comerciales. Durante el período de tiempo previsto, se prevé que estas variables aumenten la demanda de productos en los Estados Unidos.

El ciclo de vida extendido y la alta densidad energética de los supercondensadores estadounidenses ayudarán al valor de mercado

Los supercondensadores son condensadores de alta capacidad que están menos restringidos por el voltaje y tienen una mayor capacitancia que los condensadores regulares. Este condensador, que es un nuevo componente de almacenamiento de energía, tiene un rango de temperatura más amplio, mayor capacidad de corriente, mayor eficiencia, una vida útil más larga, un estado de carga fácilmente observable y un rango de voltaje más amplio. Las baterías de iones de litio suelen durar entre 500 y 10 000 ciclos de carga, mientras que los supercondensadores pueden durar entre 100 000 y un millón de ciclos. También pueden funcionar en un rango de temperatura mucho más amplio que las baterías convencionales, de -40 °C a 70 °C, y a cualquier voltaje inferior a su voltaje de trabajo continuo máximo. Esto podría hacer que estos condensadores se conviertan en una solución energética deseable para cada vez más aplicaciones, lo que se prevé que impulse el mercado

Consideración de los supercondensadores como un sustituto viable de las baterías convencionales

Los supercondensadores pueden cargarse y liberar energía más rápidamente que las baterías convencionales, que realizan la misma función mucho más lentamente. Estos condensadores equipados con electrodos y electrolitos pueden cargarse y descargarse rápidamente en un gran número de ciclos, lo que los convierte en un sustituto eficaz de las baterías convencionales en una variedad de aplicaciones. El uso de tecnología de almacenamiento de energía con pocas o ninguna emisión se está volviendo más popular entre los consumidores a medida que el respeto al medio ambiente gana importancia.

El mercado de tecnologías de energía alternativa se está expandiendo a medida que las principales empresas tecnológicas intensifican sus esfuerzos para minimizar las emisiones de gases de efecto invernadero. Los supercondensadores reducen la posibilidad de producir residuos tóxicos peligrosos porque se pueden recargar y reciclar. Por lo tanto, se pueden considerar una alternativa ambientalmente benigna a las baterías convencionales. Los supercondensadores aún no son tan avanzados como los sistemas tradicionales de almacenamiento de energía basados en baterías, pero con los recientes desarrollos en supercondensadores basados en grafeno, pronto podrían superarlos.

Aumento de la instalación de generación de energía renovable para impulsar el crecimiento

En comparación con las baterías y los condensadores convencionales, los supercondensadores son una nueva tecnología en el campo de los sistemas de almacenamiento de energía que pueden proporcionar mejores densidades de potencia y energía. Estas baterías serán una fuente de energía deseable para la producción de energía renovable debido a sus beneficios, como su capacidad para grandes corrientes de carga y descarga, una eficiencia extremadamente alta y un rango de temperatura más amplio.

Los Estándares de Cartera de Energía Renovable (RPS, por sus siglas en inglés) fueron desarrollados por la Conferencia Nacional de Legislaturas Estatales (NCSL, por sus siglas en inglés) para promover la producción de energía doméstica, diversificar las fuentes de energía y promover el crecimiento económico en los Estados Unidos. Las empresas de servicios públicos de la Fase I deben cumplir con el objetivo de energías renovables del 14 % para 2025, el 30 % para 2030, el 65 % para 2040 y el 100 % para 2050 según las nuevas leyes. Para las empresas de servicios públicos de la Fase II, el objetivo de energías renovables aceleradas es del 26 % para 2025, del 41 % para 2030 y del 100 % para 2045. Como resultado de estas leyes gubernamentales, se prevé que el mercado de energía renovable se desarrolle durante todo el período de pronóstico.

Desarrollo reciente

• Kyocera AXA presentó una línea de supercondensadores tipo bolsa en agosto de 2022 para reducir las baterías de sobretensión de corriente. Estos condensadores se pueden utilizar de forma independiente como dispositivos de respaldo de energía del sistema, a veces reemplazando a las baterías, o se pueden utilizar junto con baterías primarias o secundarias.
• En mayo de 2022 se formó una empresa conjunta entre CAP-XX Limited e Iconic Industries. Esta empresa es responsable de comercializar óxido de grafeno reducido (rGO), que se utiliza en supercondensadores y otros dispositivos de almacenamiento de energía. En nombre de la empresa conjunta, CAP-XX utilizaría rGO para producir y comercializar supercondensadores y otros dispositivos de almacenamiento de energía bajo el nombre de CAP-XX.
• Los supercondensadores y sensores se utilizan en los tranvías más recientes y se recibieron entregas de tranvías PK TS Vityaz en febrero de 2021. Como los tranvías más recientes de la serie, los supercondensadores de estos tranvías ayudarían a la conservación de energía y reducirían la demanda de energía.

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Segmentación del mercado

El mercado de supercondensadores de Estados Unidos se divide en tipo de producto, tipo de módulo, servicio, material y aplicación. Según el tipo de producto, el mercado se divide en condensadores de doble capa, pseudocondensadores y condensadores híbridos. Según el tipo de módulo, el mercado se divide en módulos de menos de 10 voltios, módulos de 10 voltios a 25 voltios, módulos de 25 voltios a 50 voltios, módulos de 50 voltios a 100 voltios y módulos de más de 100 voltios. Según el material, el mercado se divide en carbón activado, carbón derivado de carburo, aerogel de carbono y otros. Según la aplicación, el mercado se divide en automoción, industrial, energía, electrónica de consumo y aeroespacial y defensa.

Actores del mercado

Los principales actores del mercado de supercondensadores de Estados Unidos son Eaton Corporation plc, Maxwell Technologies Inc., TOKIN Corporation, Panasonic Corporation of North America, Loxus Inc., AVX Corporation, ADA TECHNOLOGIES y Tesla, Inc.