Mercato dei supercondensatori negli Stati Uniti per tipo di prodotto (condensatori a doppio strato, pseudocondensatori, condensatori ibridi), tipo di modulo (moduli inferiori a 10 volt, moduli da 10 volt a 25 volt, moduli da 25 volt a 50 volt, moduli da 50 volt a 100 volt e moduli superiori a 100 volt), materiale (carbone attivo, carbone derivato dal carburo, aerogel di carbonio e altri) e applica

Si prevede che il mercato dei supercondensatori degli Stati Uniti crescerà a un buon ritmo durante il periodo di previsione. La crescente domanda di soluzioni di energia rinnovabile e la crescente installazione di generazione di energia rinnovabile stimoleranno il mercato. Un supercondensatore (SC), noto anche come ultracondensatore, è un condensatore ad alta capacità con restrizioni di tensione inferiori e un valore di capacità molto più elevato rispetto ai condensatori ordinari. Colma il divario tra condensatori elettrolitici e batterie ricaricabili. Ha una capacità di accumulo di energia da 10 a 100 volte superiore a quella dei condensatori elettrolitici per unità di volume o massa, può ricevere e distribuire la carica molto più velocemente delle batterie e può sopportare molti più cicli di carica e scarica rispetto alle batterie ricaricabili. A differenza dei condensatori convenzionali, che immagazzinano energia elettrica tra due piastre parallele tramite separazione di carica sotto l'influenza di un campo elettrico, i supercondensatori immagazzinano energia elettrica in un doppio strato elettrico tra le interfacce elettrodo ed elettrolita tramite l'adsorbimento di ioni di carica opposta che sono attratti dalle interfacce elettrodo ed elettrolita tramite l'adsorbimento di ioni di carica opposta che si manifestano entro una distanza di Angstrom (A) dall'interfaccia. I materiali di base presi in considerazione per la produzione di tali elettrodi hanno aree superficiali estremamente grandi (1500-3000 m2/g), il che apre la porta al raggiungimento di valori di capacità specifica più elevati (1-1000 F) nonché di un'elevata potenza specifica.

Crescente domanda di soluzioni di energia rinnovabile per guidare la crescita del mercato

La carica e la scarica dei supercondensatori sono fondamentali per il funzionamento continuo, oltre a sostenere carichi di picco e alimentazione di backup. Comprende gadget industriali alimentati a batteria tra cui contatori intelligenti, rilevatori di fumo, videocitofoni e gadget medici. Diversi fornitori stanno introducendo nuovi prodotti per agevolare questo. Ad esempio, a novembre 2021, Texas Instruments (TI) ha recentemente presentato un nuovo convertitore buck/boost bidirezionale a corrente di riposo (IQ) da 60 nA. Gli ingegneri possono aumentare la durata della batteria fino al 20% utilizzando il convertitore buck/boost TPS61094 al posto dei condensatori a strato ibrido (HLC) utilizzati di routine, che offrono anche un IQ ultra-basso e hanno una modalità buck per la carica dei supercondensatori.

Sulla base dell'attuale tecnologia dei supercondensatori, si stanno svolgendo ulteriori ricerche sulla creazione di soluzioni economiche e creative. Ciò sottolinea la necessità di ridurre i costi di produzione degli elettrodi a base di carbonio e la dipendenza dai componenti essenziali, fornendo al contempo un'alternativa più conveniente ed ecologica alle versioni attuali. Ad esempio, nel 2021, gli scienziati dell'Imperial College di Londra e dell'University College di Londra (UCL) hanno recentemente creato un materiale per elettrodi per supercondensatori che è più denso di energia e rispettoso dell'ambiente, aprendo la strada a una maggiore adozione sul mercato della tecnologia dei veicoli elettrici ad alta potenza e a ricarica rapida.

Nel paese vengono costruite sempre più installazioni di energia solare ed eolica a causa della crescente responsabilità di proteggere le risorse della Terra e praticare la sostenibilità ambientale. Per rafforzare la struttura delle fonti di energia rinnovabile, l'amministrazione statunitense ha anche sviluppato politiche di supporto e quadri normativi. Ad esempio, gli Stati Uniti d'America hanno installato 29 gigawatt di energia rinnovabile nello stesso anno, circa l'80% in più rispetto al 2019, inclusi 15 gigawatt di energia solare e circa 14 gigawatt di energia eolica, secondo un rapporto di marzo 2020 dell'Agenzia internazionale per le energie rinnovabili (IRENA).

Si prevede inoltre che il ritmo del mercato locale negli Stati Uniti sarà accelerato dall'uso crescente della tecnologia solare fotovoltaica (PV) e dagli obiettivi ambiziosi per promuovere la transizione verso l'energia a basse emissioni di carbonio. Inoltre, diversi governi e organizzazioni hanno notato che il mix di generazione primario della nazione ha visto una significativa espansione della tecnologia solare fotovoltaica nel tempo. Ad esempio, l'Energy Information Administration (EIA) negli Stati Uniti segnala che la generazione totale dalla tecnologia solare fotovoltaica ha rappresentato circa il 9,6% delle risorse rinnovabili nette su scala di pubblica utilità nel 2019 rispetto all'8,5% nel 2018, con un aumento di oltre 8,78 milioni di megawattora anno su anno (MWh). Si prevede che il mercato dei sistemi di energia rinnovabile sarà guidato da queste ragioni, che includono l'adozione di programmi governativi redditizi per incoraggiare lo sviluppo di infrastrutture sostenibili.

Crescente domanda di veicoli elettrici a celle a combustibile per aumentare la crescita del mercato dei supercondensatori negli Stati Uniti

Per aumentare l'uso di auto elettriche a celle a combustibile (FCEV) in tutta la nazione, gli Stati Uniti si sono concentrati sugli investimenti in veicoli a idrogeno e strutture di rifornimento. Per supportare l'adozione a lungo termine di FCEV, il governo e il Dipartimento dell'energia degli Stati Uniti (DoE) hanno effettuato importanti investimenti in iniziative di ricerca e sviluppo. Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha assegnato fondi al sottoprogramma di ricerca e sviluppo sulle celle a combustibile nel 2019 per un totale di circa 30 milioni di USD per soddisfare gli obiettivi futuri di costi, prestazioni e durata. Inoltre, diverse nazioni e stati si stanno concentrando in modo indipendente sulla creazione e l'istituzione di una flotta di FCEV a idrogeno di notevoli dimensioni per attività private e aziendali. Durante il periodo di tempo previsto, si prevede che queste variabili aumenteranno la domanda di prodotti negli Stati Uniti.

Ciclo di vita esteso e alta densità energetica dei supercondensatori statunitensi per favorire il valore di mercato

I supercondensatori sono condensatori ad alta capacità che sono meno limitati in termini di tensione e hanno una capacità maggiore rispetto ai condensatori normali. Questo condensatore, che è un nuovo componente di accumulo di energia, ha un intervallo di temperatura più ampio, una maggiore capacità di corrente, una maggiore efficienza, un ciclo di vita più lungo, uno stato di carica facilmente osservabile e un intervallo di tensione più ampio. Le batterie agli ioni di litio durano in genere tra 500 e 10.000 cicli di carica, mentre i supercondensatori possono durare tra 100.000 e un milione di cicli. Possono anche funzionare in un intervallo di temperatura molto più ampio rispetto alle batterie convenzionali, da -40 °C a 70 °C, e a qualsiasi tensione inferiore alla sua massima tensione di lavoro continua. Ciò potrebbe portare questi condensatori a essere una soluzione di alimentazione desiderabile per sempre più applicazioni, il che si prevede guiderà il mercato

Considerazione dei supercondensatori come un sostituto valido per le batterie convenzionali

I supercondensatori possono caricare e rilasciare energia più rapidamente delle batterie convenzionali, che svolgono la stessa funzione molto più lentamente. Questi condensatori dotati di elettrodi ed elettroliti possono caricarsi e scaricarsi rapidamente su un numero molto elevato di cicli, rendendoli un sostituto efficace per le batterie convenzionali in una varietà di applicazioni. L'uso di tecnologie di accumulo di energia con emissioni ridotte o nulle sta diventando sempre più popolare tra i consumatori, poiché il rispetto dell'ambiente sta diventando sempre più importante.

Il mercato delle tecnologie energetiche alternative si sta espandendo, poiché le principali aziende tecnologiche intensificano i loro sforzi per ridurre al minimo le emissioni di gas serra. I supercondensatori riducono la possibilità di produrre rifiuti tossici pericolosi perché possono essere ricaricati e riciclati. Possono quindi essere considerati un'alternativa ecologica alle batterie convenzionali. I supercondensatori non sono ancora avanzati quanto i tradizionali sistemi di accumulo di energia basati su batterie, ma grazie ai recenti sviluppi nei supercondensatori basati sul grafene, potrebbero presto superarli.

Aumento dell'installazione di generatori di energia rinnovabile per alimentare la crescita

Rispetto alle batterie e ai condensatori convenzionali, i supercondensatori rappresentano una nuova tecnologia nel campo dei sistemi di accumulo di energia, in grado di fornire maggiore potenza e densità di energia. Queste batterie saranno una fonte di energia desiderabile per la produzione di energia rinnovabile per i loro vantaggi, come la capacità di grandi correnti di carica e scarica, un'efficienza estremamente elevata e un intervallo di temperatura più ampio.

I Renewable Portfolio Standards (RPS) sono stati sviluppati dalla National Conference of State Legislatures (NCSL) per promuovere la produzione di energia nazionale, diversificare le fonti di energia e promuovere la crescita economica negli Stati Uniti. Le utility di Fase I devono soddisfare l'obiettivo di energie rinnovabili del 14% entro il 2025, del 30% entro il 2030, del 65% entro il 2040 e del 100% entro il 2050 in base alle nuove leggi. Per le utility di Fase II, l'obiettivo accelerato per le energie rinnovabili è del 26% entro il 2025, del 41% entro il 2030 e del 100% entro il 2045. Come risultato di queste leggi governative, si prevede che il mercato delle energie rinnovabili si svilupperà durante tutto il periodo di previsione.

Sviluppo recente

• Kyocera AXA ha presentato una linea di supercondensatori a sacchetto nell'agosto 2022 per ridurre le batterie di sovratensione. Questi condensatori possono essere utilizzati in modo indipendente come dispositivi di backup dell'alimentazione di sistema, a volte sostituendo le batterie, oppure possono essere utilizzati insieme a batterie primarie o secondarie.
• A maggio 2022 è stata costituita una joint venture tra CAP-XX Limited e Iconic Industries. Questa società è responsabile della commercializzazione dell'ossido di grafene ridotto (rGO), che viene utilizzato nei supercondensatori e in altri dispositivi di accumulo di energia. Per conto della joint venture, CAP-XX utilizzerebbe rGO per produrre e commercializzare supercondensatori e altri dispositivi di accumulo di energia con il nome CAP-XX.
• I supercondensatori e i sensori sono utilizzati nei tram più recenti e hanno ricevuto le consegne dei tram PK TS Vityaz nel febbraio 2021. Come i tram più recenti della serie, i supercondensatori di questi tram aiuterebbero a risparmiare energia e a ridurre la domanda di potenza.

Scarica il report di esempio gratuito

Segmentazione del mercato

Il mercato dei supercondensatori degli Stati Uniti è suddiviso in tipo di prodotto, tipo di modulo, servizio, materiale e applicazione. In base al tipo di prodotto, il mercato è suddiviso in condensatori a doppio strato, pseudocondensatori e condensatori ibridi. In base al tipo di modulo, il mercato è suddiviso in moduli inferiori a 10 volt, moduli da 10 volt a 25 volt, moduli da 25 volt a 50 volt, moduli da 50 volt a 100 volt e moduli superiori a 100 volt. In base al materiale, il mercato è suddiviso in carbone attivo, carbone derivato dal carburo, aerogel di carbonio e altri. In base all'applicazione, il mercato è suddiviso in Automotive, Industrial, Energy, Consumer Electronics e Aerospace & Defense.

Attori del mercato

I principali attori del mercato dei supercondensatori negli Stati Uniti sono Eaton Corporation plc, Maxwell Technologies Inc., TOKIN Corporation, Panasonic Corporation of North America, Loxus Inc., AVX Corporation, ADA TECHNOLOGIES e Tesla, Inc.