Marché du stockage d'énergie magnétique supraconducteur - Taille de l'industrie mondiale, part, tendances, opportunités et prévisions, segmentées par type (basse température, haute température), par application (système d'alimentation, utilisation industrielle, établissement de recherche, autres), par région et concurrence, 2019-2029F
Published on: 2024-12-05 | No of Pages : 320 | Industry : Power
Publisher : MIR | Format : PDF&Excel
Marché du stockage d'énergie magnétique supraconducteur - Taille de l'industrie mondiale, part, tendances, opportunités et prévisions, segmentées par type (basse température, haute température), par application (système d'alimentation, utilisation industrielle, établissement de recherche, autres), par région et concurrence, 2019-2029F
| Période de prévision | 2025-2029 |
| Taille du marché (2023) | 67 millions USD |
| Taille du marché (2029) | 158,17 millions USD |
| TCAC (2024-2029) | 15,22 % |
| Segment à la croissance la plus rapide | Utilisation industrielle |
| Le plus grand Marché | Amérique du Nord |
Aperçu du marché
Le marché mondial du stockage d'énergie magnétique supraconducteur était évalué à 67 millions USD en 2023 et devrait connaître une croissance robuste au cours de la période de prévision avec un TCAC de 15,22 % jusqu'en 2029.
Le marché du stockage d'énergie magnétique supraconducteur (SMES) concerne le secteur impliqué dans le développement, la production et le déploiement de systèmes de stockage d'énergie qui utilisent des matériaux supraconducteurs pour stocker et libérer de l'énergie électrique. Les systèmes SMES exploitent les propriétés uniques des supraconducteurs, qui ont une résistance électrique nulle à des températures cryogéniques, pour obtenir un stockage d'énergie à haut rendement avec des capacités de charge et de décharge rapides.
Le marché englobe diverses applications, notamment la stabilisation du réseau, le nivellement de charge et les systèmes d'alimentation de secours. La technologie SMES est particulièrement appréciée pour sa capacité à fournir une puissance instantanée, ce qui la rend idéale pour stabiliser les réseaux électriques et soutenir l'intégration des énergies renouvelables.
Les principaux acteurs
de ce marché sont les fabricants de matériaux supraconducteurs, de systèmes de refroidissement cryogéniques et de systèmes de gestion de l'énergie.La croissance du marché des SMES est tirée par la demande croissante de solutions de stockage d'énergie fiables et efficaces, les progrès des matériaux supraconducteurs et l'accent croissant mis sur l'amélioration de la stabilité du réseau et de la résilience énergétique. La dynamique du marché est influencée par les innovations technologiques, le soutien réglementaire à l'énergie propre et le besoin d'infrastructures énergétiques robustes. À mesure que la technologie mûrit, elle devrait jouer un rôle crucial dans le paysage énergétique futur.
Principaux moteurs du marché
Demande croissante de stabilité et de fiabilité du réseau
Le marché mondial du stockage d'énergie magnétique supraconducteur (SMES) est fortement stimulé par la demande croissante de stabilité et de fiabilité du réseau. Alors que le monde devient de plus en plus dépendant de l'électricité pour les activités quotidiennes et les processus industriels, le besoin d'un réseau électrique stable et fiable n'a jamais été aussi crucial. Les réseaux électriques traditionnels sont souvent vulnérables aux fluctuations de l'offre et de la demande, ce qui peut entraîner des perturbations et des pannes. Les systèmes SMES offrent une solution à ces défis en fournissant des capacités de réponse rapide pour stabiliser le réseau.
La technologie SMES peut stocker l'énergie et la libérer instantanément, ce qui la rend exceptionnellement efficace pour faire face aux fluctuations à court terme de l'offre et de la demande d'électricité. Cette capacité est particulièrement précieuse dans les réseaux modernes, qui intègrent de plus en plus de sources d'énergie renouvelables intermittentes telles que l'énergie éolienne et solaire. Ces sources peuvent être imprévisibles et varier en termes de production, ce qui crée des défis pour les opérateurs de réseau pour maintenir un approvisionnement constant. En déployant des systèmes SMES, les opérateurs de réseau peuvent atténuer ces fluctuations, garantissant ainsi une alimentation électrique stable et fiable.
La croissance des technologies de réseau intelligent et la complexité croissante des réseaux électriques nécessitent des solutions avancées pour la gestion du réseau. Les systèmes SMES améliorent la stabilité du réseau en fournissant des services auxiliaires tels que la régulation de fréquence et le support de tension. Cela est essentiel pour maintenir l'intégrité opérationnelle des réseaux modernes, qui deviennent de plus en plus interconnectés et sophistiqués. À mesure que les gouvernements et les services publics investissent dans la modernisation et la résilience du réseau, la demande de technologie SMES devrait augmenter, stimulant la croissance du marché.
Progrès dans les matériaux supraconducteurs
Les progrès dans les matériaux supraconducteurs sont un moteur majeur du marché mondial des SMES. Les supraconducteurs sont des matériaux qui, à très basse température, présentent une résistance électrique nulle et la capacité d'expulser les champs magnétiques. Ces propriétés les rendent idéaux pour une utilisation dans les systèmes SMES, où un stockage d'énergie efficace et des capacités de décharge rapide sont essentiels. Au fil des ans, des progrès significatifs ont été réalisés dans le développement de nouveaux matériaux supraconducteurs et l'amélioration des performances des matériaux existants.
Les supraconducteurs à haute température (HTS) constituent une avancée notable dans ce domaine. Contrairement aux supraconducteurs classiques, qui nécessitent des températures extrêmement basses proches du zéro absolu, les matériaux HTS fonctionnent à des températures relativement plus élevées. Cela réduit le coût et la complexité des systèmes de refroidissement nécessaires pour maintenir la supraconductivité. Le développement des matériaux HTS a élargi les applications pratiques des systèmes SMES, les rendant plus viables commercialement.
Les recherches sur de nouveaux composés supraconducteurs et de nouvelles techniques de fabrication continuent d'améliorer l'efficacité et les performances des systèmes SMES. Ces avancées conduisent à des densités de stockage d'énergie accrues, à une fiabilité améliorée et à des coûts réduits. À mesure que les matériaux supraconducteurs deviennent plus avancés et accessibles, leur adoption dans les systèmes SMES devrait augmenter, stimulant davantage l'expansion du marché.
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Principaux défis du marché
Coûts élevés et viabilité économique
L'un des principaux défis auxquels est confronté le marché mondial du stockage d'énergie magnétique supraconducteur (SMES) est le coût élevé associé à la technologie. Les systèmes SMES nécessitent des matériaux supraconducteurs sophistiqués, des systèmes de refroidissement cryogénique et une infrastructure avancée, qui contribuent tous à leur coût global. Les coûts des matériaux supraconducteurs, en particulier des supraconducteurs à haute température (HTS), restent relativement élevés en raison de la complexité de leur production et du besoin d'éléments rares et coûteux.
Les systèmes de refroidissement cryogéniques nécessaires pour maintenir les supraconducteurs à leurs températures de fonctionnement augmentent également les coûts. Ces systèmes de refroidissement impliquent généralement l'utilisation d'hélium liquide ou d'autres cryogènes, qui sont non seulement coûteux, mais nécessitent également une maintenance et une gestion opérationnelle continues. La combinaison de ces facteurs se traduit par un investissement initial élevé pour les systèmes SMES, ce qui peut constituer un obstacle à leur adoption généralisée, en particulier sur les marchés où les contraintes de coût sont une préoccupation majeure.
La viabilité économique est également remise en cause par le fait que les systèmes SMES, tout en offrant une réponse rapide et une efficacité élevée, peuvent ne pas toujours offrir la même rentabilité que d'autres technologies de stockage d'énergie telles que les batteries lithium-ion ou le stockage hydroélectrique par pompage. Ces technologies alternatives ont permis de réduire considérablement les coûts au fil du temps grâce aux progrès technologiques et aux économies d'échelle. En revanche, le marché des SMES se trouve encore dans une phase où les coûts doivent encore baisser pour concurrencer efficacement ces alternatives plus établies.
Pour relever ces défis, les efforts de recherche et développement en cours se concentrent sur la réduction du coût des matériaux supraconducteurs et l'amélioration de l'efficacité des systèmes de refroidissement. Les innovations dans la science des matériaux, telles que le développement de matériaux HTS plus rentables, et les progrès dans les technologies de refroidissement pourraient jouer un rôle crucial pour rendre les systèmes SMES plus viables économiquement à l'avenir. Cependant, tant que ces obstacles financiers ne seront pas surmontés, l'adoption généralisée de la technologie SMES pourrait rester limitée.
Complexité technique et opérationnelle
Un autre défi important pour le marché mondial des SMES est la complexité technique et opérationnelle des systèmes. La technologie SMES implique des composants et des processus complexes qui nécessitent une ingénierie précise et une gestion sophistiquée. Le cœur d'un système SMES est l'aimant supraconducteur, qui doit être maintenu à des températures extrêmement basses pour rester dans un état supraconducteur. L'obtention et le maintien de ces températures impliquent des systèmes de refroidissement cryogénique complexes, qui ajoutent à la complexité opérationnelle et nécessitent des connaissances et des compétences spécialisées pour une gestion efficace.
Les défis techniques s'étendent au-delà des systèmes de refroidissement à la conception et à l'intégration des composants SMES. Les aimants supraconducteurs doivent être soigneusement conçus pour gérer des courants et des champs magnétiques élevés sans subir d'extinction, un phénomène où l'état supraconducteur est perdu, entraînant une augmentation soudaine de la résistance et de la génération de chaleur. Cela nécessite des matériaux avancés et une ingénierie précise pour garantir la fiabilité et la sécurité du système.
L'intégration des systèmes SMES dans les réseaux électriques existants peut être difficile. La technologie doit être compatible avec les exigences opérationnelles du réseau, y compris la régulation de la tension, le contrôle de la fréquence et la réponse aux changements soudains de charge. Cela nécessite des systèmes de contrôle et des logiciels sophistiqués pour gérer efficacement le système SMES et garantir qu'il fournit les avantages escomptés sans perturber les opérations du réseau.
La complexité des systèmes SMES implique également des exigences opérationnelles et de maintenance plus élevées. Un personnel qualifié est nécessaire pour gérer les systèmes, effectuer la maintenance de routine et résoudre les problèmes techniques qui peuvent survenir. Français Cela s'ajoute aux coûts opérationnels globaux et à la complexité du déploiement de la technologie SMES.
Les efforts visant à simplifier la conception et le fonctionnement des systèmes SMES, ainsi que les avancées dans les technologies d'automatisation et de contrôle, sont essentiels pour relever ces défis. La recherche et le développement visant à réduire la complexité technique et à améliorer la facilité d'intégration et d'exploitation seront essentiels pour une adoption plus large de la technologie SMES à l'avenir.
Principales tendances du marché
Adoption croissante des supraconducteurs à haute température (HTS)
Une tendance importante sur le marché mondial du stockage d'énergie magnétique supraconducteur (SMES) est l'adoption croissante des supraconducteurs à haute température (HTS). Traditionnellement, les matériaux supraconducteurs nécessitaient des températures extrêmement basses pour maintenir leur état supraconducteur, ce qui nécessitait l'utilisation de systèmes de refroidissement cryogéniques coûteux et complexes. Cependant, les matériaux HTS fonctionnent à des températures relativement plus élevées, ce qui réduit considérablement les besoins de refroidissement et les coûts associés.
Le développement et la commercialisation des HTS ont été stimulés par les progrès de la science des matériaux et des technologies de fabrication. Les matériaux HTS tels que l'oxyde de cuivre yttrium-baryum (YBCO) et l'oxyde de cuivre bismuth-strontium-calcium (BSCCO) ont démontré des caractéristiques de performance supérieures, notamment des densités de courant critique et des capacités de champ magnétique plus élevées. Cela les a rendus de plus en plus attrayants pour les applications SMES, où un stockage d'énergie efficace et une réponse rapide sont essentiels.
L'adoption des HTS devrait continuer à croître à mesure que la technologie mûrit et devient plus rentable. Les caractéristiques de performance améliorées des matériaux HTS permettent la conception de systèmes SMES plus petits et plus efficaces, qui peuvent être intégrés dans une gamme plus large d'applications, de la stabilisation du réseau au soutien des énergies renouvelables. De plus, les besoins réduits en refroidissement des systèmes HTS entraînent une baisse des coûts d'exploitation, ce qui renforce encore leur attractivité.
L'accent croissant mis sur la réduction des coûts et l'amélioration de l'efficacité des matériaux HTS est susceptible de stimuler davantage l'innovation et l'expansion sur le marché des PME. À mesure que la technologie HTS continue d'évoluer, on prévoit que son adoption se généralisera, contribuant à la croissance et au développement du marché mondial des PME.
Intégration aux sources d'énergie renouvelables
Une autre tendance clé sur le marché mondial des PME est l'intégration croissante des systèmes SMES aux sources d'énergie renouvelables. L'augmentation de la production d'énergie renouvelable, comme l'énergie éolienne et solaire, présente des défis liés à la variabilité et à l'intermittence de ces sources. Les systèmes SMES offrent une solution en fournissant des capacités rapides de stockage et de décharge d'énergie qui peuvent aider à équilibrer les fluctuations de l'offre et de la demande associées aux énergies renouvelables.
La technologie SMES est particulièrement bien adaptée aux applications qui nécessitent une densité de puissance élevée et des temps de réponse rapides. En intégrant les systèmes SMES aux installations d'énergie renouvelable, les opérateurs peuvent atténuer les fluctuations de la production d'énergie, améliorer la stabilité du réseau et améliorer l'efficacité globale des systèmes d'énergie renouvelable. Cette intégration permet de relever le défi de l'intermittence, rendant les sources d'énergie renouvelables plus fiables et viables.
L'accent mis sur la transition vers une énergie propre et la réduction des émissions de carbone a conduit à une augmentation des investissements dans les technologies qui soutiennent l'intégration des énergies renouvelables. Les systèmes SMES sont de plus en plus déployés en conjonction avec des projets d'énergie renouvelable pour fournir des services auxiliaires tels que la régulation de fréquence et le soutien de tension. Cette tendance est motivée à la fois par les politiques réglementaires et les incitations du marché qui encouragent l'utilisation de solutions de stockage d'énergie avancées pour soutenir les objectifs d'énergie renouvelable.
La tendance à l'intégration des SMES aux sources d'énergie renouvelables devrait se poursuivre à mesure que les pays et les régions s'efforcent d'atteindre leurs objectifs en matière d'énergie renouvelable et d'améliorer la résilience de leurs systèmes énergétiques. La synergie entre la technologie SMES et la production d'énergie renouvelable est susceptible de stimuler davantage la croissance et l'innovation sur le marché des SMES.
Progrès dans la conception et l'efficacité des systèmes
Les progrès dans la conception et l'efficacité des systèmes représentent une tendance significative sur le marché mondial des SMES. Les efforts de recherche et développement en cours visent à améliorer les performances, la fiabilité et la rentabilité des systèmes SMES. Les innovations dans la conception des systèmes, notamment les améliorations apportées aux aimants supraconducteurs, aux systèmes de refroidissement cryogénique et aux technologies de contrôle, sont à l'origine de ces avancées.
De nouvelles approches de conception sont explorées pour optimiser la densité et l'efficacité du stockage d'énergie des systèmes SMES. Par exemple, les améliorations apportées à la conception des aimants et aux techniques de traitement des matériaux conduisent à des aimants supraconducteurs plus compacts et plus puissants. Ces avancées contribuent à des capacités de stockage d'énergie plus élevées et à un fonctionnement plus efficace des systèmes SMES.
Le développement de systèmes de contrôle et de logiciels avancés améliore la fonctionnalité et les performances de la technologie SMES. Ces systèmes permettent une gestion plus précise des processus de stockage et de décharge d'énergie, ce qui conduit à une meilleure intégration avec les opérations du réseau et à une efficacité globale améliorée.
L'accent mis sur l'augmentation de l'efficacité et la réduction des coûts d'exploitation stimule le développement de technologies de refroidissement innovantes et de solutions de gestion thermique plus efficaces. Ces avancées contribuent à réduire le coût du maintien des températures supraconductrices et à améliorer la viabilité économique des systèmes SMES.
À mesure que la technologie continue de progresser, la tendance vers des systèmes SMES plus efficaces et plus rentables devrait stimuler la croissance et l'adoption du marché. Les innovations dans la conception et l'efficacité des systèmes joueront un rôle crucial dans le façonnement de l'avenir du marché des SMES et l'expansion de ses applications.
Informations sectorielles
Informations sur les types
Le segment des hautes températures détenait la plus grande part de marché en 2023. Les matériaux à haute température fonctionnent à des températures relativement plus élevées, par rapport aux matériaux à basse température qui nécessitent des températures proches du zéro absolu. Les températures de fonctionnement plus élevées des matériaux semi-conducteurs à haute température (HTS) réduisent le besoin de systèmes de refroidissement cryogéniques complexes et coûteux. Cela réduit les coûts d'exploitation et de maintenance associés aux systèmes SMES, ce qui rend les solutions basées sur HTS plus viables économiquement.
Les avancées récentes de la technologie HTS ont considérablement amélioré ses caractéristiques de performance. Des matériaux tels que l'oxyde de cuivre yttrium-baryum (YBCO) et l'oxyde de cuivre bismuth-strontium-calcium (BSCCO) présentent des densités de courant critique élevées et de fortes capacités de champ magnétique. Ces améliorations ont conduit à des systèmes SMES plus efficaces et plus puissants, capables de gérer un stockage d'énergie plus important et des taux de décharge plus rapides. En conséquence, les systèmes HTS sont de plus en plus privilégiés pour les applications nécessitant des performances élevées et une réponse rapide.
La réduction des besoins de refroidissement réduit non seulement les coûts, mais simplifie également la conception et l'intégration du système. Les systèmes HTS sont plus polyvalents et plus faciles à déployer dans divers environnements, y compris les environnements urbains et les applications industrielles, par rapport aux systèmes à semi-conducteurs à basse température (LTS) qui nécessitent une infrastructure de refroidissement étendue et coûteuse.
À mesure que la technologie HTS continue de mûrir, ses avantages par rapport aux systèmes LTS deviennent plus prononcés. La baisse des coûts et l'amélioration des performances des matériaux HTS favorisent une adoption et une acceptation plus larges sur le marché. Les politiques réglementaires de soutien et les investissements accrus dans la recherche et le développement renforcent encore la croissance des systèmes SMES basés sur HTS.
Informations régionales
La région Amérique du Nord détenait la plus grande part de marché en 2023. L'Amérique du Nord, en particulier les États-Unis, est une plaque tournante de la recherche et du développement avancés dans les technologies supraconductrices. Les grandes institutions de recherche, telles que celles financées par le ministère de l'Énergie (DOE) et d'autres agences fédérales, stimulent l'innovation dans la technologie SMES. Cet accent mis sur la R&D favorise les avancées technologiques et commercialise de nouveaux matériaux et systèmes supraconducteurs, donnant à l'Amérique du Nord un avantage concurrentiel sur le marché des SMES.
La région bénéficie d'importantes opportunités d'investissement et de financement dédiées aux technologies de stockage d'énergie. Les subventions gouvernementales, les subventions et les investissements du secteur privé soutiennent le développement et le déploiement des systèmes SMES. Le DOE américain et diverses initiatives au niveau des États offrent des incitations financières et un soutien aux projets visant à améliorer la stabilité du réseau et à intégrer des sources d'énergie renouvelables, stimulant ainsi davantage la croissance du marché.
L'Amérique du Nord a été à l'avant-garde de la modernisation de son infrastructure de réseau électrique. Dans le cadre de ces efforts de modernisation, l'accent est mis en priorité sur l'adoption de solutions de stockage d'énergie avancées telles que les SMES pour améliorer la fiabilité et la résilience du réseau. L'accent mis par la région sur la mise à niveau de l'infrastructure du réseau pour soutenir l'intégration des énergies renouvelables crée un environnement favorable à l'adoption de la technologie SMES.
Les principaux acteurs
du marché des SMES, notamment les fournisseurs de technologies et les sociétés énergétiques, sont basés en Amérique du Nord. Ces entreprises s'engagent activement dans le déploiement et la commercialisation de systèmes SMES, en tirant parti de leur vaste expertise industrielle et de leurs réseaux établis pour stimuler la croissance du marché.Le marché nord-américain de l'énergie nécessite des solutions de stockage hautes performances pour résoudre des problèmes tels que la stabilité du réseau, la régulation de fréquence et le nivellement de charge. Les systèmes SMES, avec leurs capacités de réponse rapide et leur rendement élevé, sont bien adaptés pour répondre à ces demandes.
Développements récents
- En juin 2024, Honeywell a dévoilé sa plateforme Battery Manufacturing Excellence (Battery MXP), un logiciel de pointe basé sur l'intelligence artificielle (IA) conçu pour optimiser les opérations des gigafactory dès le départ. La plateforme vise à améliorer le rendement des cellules de batterie et à accélérer les processus de démarrage des installations pour les fabricants. Historiquement, les solutions autonomes de fabrication de batteries ont entraîné des taux de rebut de matériaux allant jusqu'à 30 % pendant les opérations en régime permanent, et encore plus élevés pendant les phases de montée en puissance des installations. Cette inefficacité a entraîné des pertes financières substantielles en raison du gaspillage d'énergie et de matériaux, les gigafactories mettant souvent des années à atteindre une efficacité de production et une rentabilité optimales. Battery MXP s'appuie sur des techniques d'IA avancées pour identifier et résoudre de manière préventive les problèmes de qualité avant qu'ils n'entraînent un gaspillage de matériaux. En intégrant l'apprentissage automatique, la plateforme détecte et analyse les conditions contribuant aux problèmes de qualité, convertissant ces données en informations exploitables. Ces informations permettent aux fabricants d'améliorer l'efficacité opérationnelle et la productivité, entraînant des améliorations significatives à la fois de la qualité de la production et de la rentabilité.
- En mai 2024, TÜV Rheinland, une société allemande de test et de certification de premier plan, a inauguré son centre de test de composants et d'accessoires pour nouvelles énergies à Guangzhou, la capitale de la province du Guangdong. À l'occasion de la célébration du 30e anniversaire de TÜV Rheinland (Guangdong) Ltd, l'entreprise a réaffirmé sa forte confiance dans la croissance robuste de l'économie chinoise, en mettant l'accent sur le progrès économique dans la région de la Grande Baie de Guangdong-Hong Kong-Macao.
- En avril 2024, EIT InnoEnergy a lancé le programme « One-Stop-Shop to EU Finance » pour simplifier l'accès au financement public sur l'ensemble de la chaîne de valeur des batteries. Cette initiative, développée en collaboration avec le vice-président de la Commission européenne Maroš Šefčovič, aborde les complexités de l'obtention de financements publics pour le secteur stratégique des batteries en Europe. Dévoilé à la COP28 et faisant partie du cadre de l'Alliance européenne pour les batteries (EBA), le programme est conçu pour simplifier le processus de financement public des petites et moyennes entreprises (PME) impliquées dans l'industrie des batteries. Cette nouvelle initiative s'appuie sur le Fonds stratégique pour les matériaux de batterie de l'EBA lancé en janvier 2024, qui tire parti des investissements privés pour soutenir les projets en phase de démarrage dans le segment amont de la chaîne de valeur des batteries.
Principaux acteurs du marché
- Schneider Electric SE
- Siemens AG
- American Superconductor Corporation
- Bruker Corporation
- Fujikura Ltd.
- General Electric Company
- Hitachi, Ltd.
- Asahi Kasei Corporation
- Konecranes Plc
- Linde plc
- Magnetics (Division de Spang & Société)
- Mitsubishi Electric Corporation
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