超伝導磁気エネルギー貯蔵市場 - 世界の産業規模、シェア、傾向、機会、予測、タイプ別（低温、高温）、アプリケーション別（電力システム、産業用途、研究機関、その他）、地域別および競合状況別、2019-2029年予測

市場概要

世界の超伝導磁気エネルギー貯蔵市場は、2023年に6,700万米ドルと評価され、2029年までの予測期間中に15.22%のCAGRで堅調な成長が見込まれています。

超伝導磁気エネルギー貯蔵（SMES）市場は、超伝導材料を使用して電気エネルギーを貯蔵および放出するエネルギー貯蔵システムの開発、製造、展開に関わる分野に関連しています。 SMES システムは、極低温で電気抵抗がゼロになる超伝導体のユニークな特性を活用して、急速充放電機能を備えた高効率エネルギー貯蔵を実現します。

市場には、グリッド安定化、負荷平準化、バックアップ電源システムなど、さまざまなアプリケーションが含まれます。SMES 技術は、瞬時に電力を供給できる能力が特に高く評価されており、電力グリッドの安定化や再生可能エネルギーの統合のサポートに最適です。この市場の主要プレーヤーには、超伝導材料、極低温冷却システム、エネルギー管理システムのメーカーが含まれます。

SMES 市場の成長は、信頼性が高く効率的なエネルギー貯蔵ソリューションの需要の増加、超伝導材料の進歩、グリッドの安定性とエネルギー回復力の強化への注目の高まりによって推進されています。市場の動向は、技術革新、クリーン エネルギーに対する規制支援、堅牢なエネルギー インフラストラクチャの必要性によって左右されます。この技術が成熟するにつれ、将来のエネルギー分野で重要な役割を果たすことが期待されています。

主要な市場推進要因

グリッドの安定性と信頼性に対する需要の高まり

世界の超伝導磁気エネルギー貯蔵 (SMES) 市場は、グリッドの安定性と信頼性に対する需要の高まりによって大きく推進されています。世界が日常の活動や産業プロセスでますます電気に依存するようになるにつれて、安定した信頼性の高い電力グリッドの必要性はかつてないほど重要になっています。従来の電力グリッドは、供給と需要の変動の影響を受けやすく、混乱や停電につながる可能性があります。SMES システムは、グリッドを安定させるための迅速な対応機能を提供することで、これらの課題に対するソリューションを提供します。

SMES 技術はエネルギーを貯蔵して瞬時に放出できるため、電力供給と需要の短期的な変動に対処するのに非常に効果的です。この機能は、風力や太陽光発電などの間欠的な再生可能エネルギー源をますます統合している現代のグリッドで特に価値があります。これらの電源は予測不可能で出力が変動することがあり、送電網事業者が安定した供給を維持することが課題となります。送電網事業者は SMES システムを導入することで、こうした変動を平滑化し、安定した信頼性の高い電力供給を確保できます。

スマート グリッド技術の発展と電気ネットワークの複雑化により、送電網管理のための高度なソリューションが必要になっています。SMES システムは、周波数調整や電圧サポートなどの補助サービスを提供することで送電網の安定性を高めます。これは、相互接続と高度化が進む現代の送電網の運用の整合性を維持するために不可欠です。政府や電力会社が送電網の近代化と回復力に投資するにつれて、SMES 技術の需要が高まり、市場の成長が促進されると予想されます。

超伝導材料の進歩

超伝導材料の進歩は、世界の SMES 市場の主要な推進力です。超伝導体とは、非常に低い温度で電気抵抗がゼロで磁場を放出する能力を示す材料です。これらの特性により、効率的なエネルギー貯蔵と急速放電機能が不可欠な SMES システムでの使用に最適です。長年にわたり、新しい超伝導材料の開発と既存の材料の性能向上において大きな進歩が遂げられてきました。

高温超伝導体 (HTS) は、この分野における注目すべき進歩です。絶対零度に近い極低温を必要とする従来の超伝導体とは異なり、HTS 材料は比較的高い温度で動作します。これにより、超伝導を維持するために必要な冷却システムのコストと複雑さが軽減されます。HTS 材料の開発により、SMES システムの実用化が拡大し、商業的に実現可能になりました。

新しい超伝導化合物と製造技術の研究により、SMES システムの効率と性能が継続的に向上しています。これらの進歩により、エネルギー貯蔵密度の増加、信頼性の向上、コストの削減が実現しています。超伝導材料がより高度で入手しやすくなるにつれて、SMES システムでの採用が増加し、市場拡大がさらに促進されると予想されます。

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主要な市場課題

高コストと経済的実現可能性

世界の超伝導磁気エネルギー貯蔵 (SMES) 市場が直面している主な課題の 1 つは、この技術に関連する高コストです。SMES システムには、高度な超伝導材料、極低温冷却システム、高度なインフラストラクチャが必要であり、これらすべてが全体的な費用に影響します。超伝導材料、特に高温超伝導体 (HTS) のコストは、製造の複雑さと希少で高価な元素の必要性から、比較的高いままです。

超伝導体を動作温度に維持するために必要な極低温冷却システムもコストを増加させます。これらの冷却システムでは通常、液体ヘリウムまたはその他の極低温物質が使用されますが、これらは高価なだけでなく、継続的なメンテナンスと運用管理も必要です。これらの要因が組み合わさると、SMES システムの初期資本投資が高くなり、特にコスト制約が大きな懸念事項となっている市場では、SMES システムの広範な採用の障壁となる可能性があります。

SMES システムは、迅速な応答と高い効率を提供しますが、リチウムイオン電池や揚水発電などの他のエネルギー貯蔵技術と同じコスト効率を常に提供できるとは限らないため、経済的実現可能性はさらに低くなります。これらの代替技術は、技術の進歩と規模の経済により、時間の経過とともに大幅なコスト削減を実現しています。対照的に、SMES 市場は、これらのより確立された代替品と効果的に競争するために、コストをさらに下げる必要がある段階にあります。

これらの課題に対処するために、進行中の研究開発の取り組みは、超伝導材料のコストを削減し、冷却システムの効率を改善することに重点を置いています。よりコスト効率の高い HTS 材料の開発などの材料科学の革新や、冷却技術の進歩は、将来 SMES システムを経済的に実現可能にする上で重要な役割を果たす可能性があります。ただし、これらのコスト障壁が克服されるまで、SMES 技術の広範な採用は限られたままになる可能性があります。

技術的および運用上の複雑さ

世界の SMES 市場にとってもう 1 つの大きな課題は、システムの技術的および運用上の複雑さです。SMES 技術には、正確なエンジニアリングと高度な管理を必要とする複雑なコンポーネントとプロセスが含まれます。SMES システムの核となるのは超伝導磁石であり、超伝導状態を維持するためには超低温に維持する必要があります。これらの温度を達成し維持するには、複雑な極低温冷却システムが必要です。これにより、運用がさらに複雑になり、効果的に管理するには専門知識とスキルが必要になります。

技術的な課題は、冷却システムだけでなく、SMES コンポーネントの設計と統合にも及びます。超伝導磁石は、クエンチング (超伝導状態が失われ、抵抗と発熱が急激に増加する現象) を起こさずに高電流と高磁場を処理できるように、慎重に設計する必要があります。これには、システムの信頼性と安全性を確保するための高度な材料と精密なエンジニアリングが必要です。

SMES システムを既存の電力網に統合することは、困難な場合があります。この技術は、電圧調整、周波数制御、負荷の急激な変化への対応など、電力網の運用要件と互換性がある必要があります。これには、SMES システムを効果的に管理し、電力網の運用を中断することなく意図したメリットを確実に提供するための高度な制御システムとソフトウェアが必要です。

SMES システムの複雑さは、運用と保守の要件も高くなることを意味します。システムの管理、定期的な保守の実行、発生する可能性のある技術的な問題への対処には、熟練した人員が必要です。これにより、SMES 技術の導入にかかる全体的な運用コストと複雑さが増します。

これらの課題に対処するには、SMES システムの設計と運用を簡素化する取り組み、および自動化と制御技術の進歩が不可欠です。技術的な複雑さを軽減し、統合と運用の容易さを向上させることを目的とした研究開発は、将来 SMES 技術が広く採用されるために不可欠です。

主要な市場動向

高温超伝導体 (HTS) の採用増加

世界の超伝導磁気エネルギー貯蔵 (SMES) 市場における顕著な傾向は、高温超伝導体 (HTS) の採用増加です。従来、超伝導材料は超伝導状態を維持するために極低温を必要とし、高価で複雑な極低温冷却システムの使用を必要としていました。しかし、HTS 材料は比較的高い温度で動作するため、冷却要件と関連コストが大幅に削減されます。

HTS の開発と商業化は、材料科学と製造技術の進歩によって推進されてきました。イットリウムバリウム銅酸化物 (YBCO) やビスマスストロンチウムカルシウム銅酸化物 (BSCCO) などの HTS 材料は、より高い臨界電流密度と磁場能力を含む優れた性能特性を示しています。これにより、効率的なエネルギー貯蔵と迅速な応答が重要な SMES アプリケーションにとって、これらの材料はますます魅力的になっています。

HTS の採用は、技術が成熟し、より費用対効果が高くなるにつれて、引き続き増加すると予想されます。HTS 材料の強化された性能特性により、より小型で効率的な SMES システムの設計が可能になり、グリッド安定化から再生可能エネルギーのサポートまで、より幅広いアプリケーションに統合できます。さらに、HTS システムの冷却要件が軽減されることで運用コストが削減され、その魅力がさらに高まります。

HTS 材料のコスト削減と効率向上への注目が高まることで、SMES 市場のさらなる革新と拡大が促進されると考えられます。HTS 技術が進化し続けるにつれて、その採用がさらに広まり、世界の SMES 市場の成長と発展に貢献することが期待されます。

再生可能エネルギー源との統合

世界の SMES 市場におけるもう 1 つの重要な傾向は、SMES システムと再生可能エネルギー源の統合が進んでいることです。風力や太陽光発電などの再生可能エネルギー発電の増加により、これらのエネルギー源の変動性と間欠性に関する課題が生じています。SMES システムは、再生可能エネルギーに関連する需要と供給の変動のバランスをとるのに役立つ、迅速なエネルギー貯蔵および放出機能を提供することで、ソリューションを提供します。

SMES 技術は、高電力密度と迅速な応答時間を必要とするアプリケーションに特に適しています。 SMES システムを再生可能エネルギー設備と統合することで、事業者は電力出力の変動を平滑化し、グリッドの安定性を高め、再生可能エネルギー システムの全体的な効率を向上させることができます。この統合により、間欠性の課題に対処し、再生可能エネルギー源の信頼性と実行可能性を高めることができます。

クリーン エネルギーへの移行と炭素排出量の削減に重点が置かれているため、再生可能エネルギーの統合をサポートする技術への投資が増加しています。SMES システムは、周波数調整や電圧サポートなどの補助サービスを提供するために、再生可能エネルギー プロジェクトと組み合わせて導入されることが増えています。この傾向は、再生可能エネルギーの目標をサポートする高度なエネルギー貯蔵ソリューションの使用を促進する規制政策と市場インセンティブの両方によって推進されています。

国や地域が再生可能エネルギー目標を達成し、エネルギー システムの回復力を高めようとしているため、SMES と再生可能エネルギー源を統合する傾向は今後も続くと予想されます。 SMES 技術と再生可能エネルギー発電の相乗効果により、SMES 市場のさらなる成長と革新が促進されると考えられます。

システム設計と効率の進歩

システム設計と効率の進歩は、世界の SMES 市場における重要なトレンドです。進行中の研究開発の取り組みは、SMES システムの性能、信頼性、および費用対効果の向上に重点を置いています。超伝導磁石、極低温冷却システム、および制御技術の強化を含むシステム設計の革新が、これらの進歩を推進しています。

SMES システムのエネルギー貯蔵密度と効率を最適化するために、新しい設計アプローチが模索されています。たとえば、磁石の設計と材料処理技術の改善により、よりコンパクトで強力な超伝導磁石が実現しています。これらの進歩は、SMES システムのエネルギー貯蔵容量の向上とより効率的な運用に貢献します。

高度な制御システムとソフトウェアの開発により、SMES 技術の機能とパフォーマンスが向上しています。これらのシステムにより、エネルギー貯蔵および放出プロセスのより正確な管理が可能になり、グリッド運用との統合が改善され、全体的な効率が向上します。

効率の向上と運用コストの削減に重点が置かれているため、革新的な冷却技術とより効果的な熱管理ソリューションの開発が進んでいます。これらの進歩は、超伝導温度を維持するためのコストを削減し、SMES システムの経済的実現可能性を向上させるのに役立ちます。

技術が進歩するにつれて、より効率的で費用対効果の高い SMES システムへの傾向が市場の成長と採用を促進すると予想されます。システム設計と効率の革新は、SMES 市場の将来を形作り、その用途を拡大する上で重要な役割を果たします。

セグメント別インサイト

タイプ別インサイト

2023 年には、高温セグメントが最大の市場シェアを占めました。高温材料は、絶対零度に近い温度を必要とする低温材料と比較して、比較的高い温度で動作します。高温半導体 (HTS) 材料のより高い動作温度により、複雑でコストのかかる極低温冷却システムの必要性が低減します。これにより、SMES システムに関連する運用コストとメンテナンス コストが削減され、HTS ベースのソリューションがより経済的に実行可能になります。

HTS テクノロジの最近の進歩により、そのパフォーマンス特性が大幅に向上しました。イットリウム バリウム銅酸化物 (YBCO) やビスマス ストロンチウム カルシウム銅酸化物 (BSCCO) などの材料は、高い臨界電流密度と強力な磁場機能を備えています。これらの改善により、より効率的で強力な SMES システムが実現し、より大きなエネルギー貯蔵とより速い放電速度を処理できるようになりました。その結果、HTS システムは、高性能と迅速な応答を必要とするアプリケーションでますます好まれるようになっています。

冷却要件の削減により、コストが削減されるだけでなく、システムの設計と統合も簡素化されます。HTS システムは、広範囲で高価な冷却インフラストラクチャを必要とする低温半導体 (LTS) システムと比較して、より汎用性が高く、都市環境や産業用途を含むさまざまな設定で簡単に導入できます。

HTS テクノロジが成熟するにつれて、LTS システムに対するその利点がより顕著になります。 HTS 材料のコスト低下と性能向上により、市場での採用と受容が広がっています。支援的な規制政策と研究開発への投資増加により、HTS ベースの SMES システムの成長がさらに促進されます。

地域別インサイト

北米地域は 2023 年に最大の市場シェアを占めました。北米、特に米国は、超伝導技術の高度な研究開発の中心地です。エネルギー省 (DOE) やその他の連邦政府機関が資金提供している主要な研究機関は、SMES 技術の革新を推進しています。この研究開発への重点により、技術の進歩が促進され、新しい超伝導材料とシステムが商品化され、北米は SMES 市場で競争上の優位性を獲得しています。

この地域は、エネルギー貯蔵技術に特化した多額の投資と資金調達の機会の恩恵を受けています。政府の助成金、補助金、民間部門の投資は、SMES システムの開発と展開をサポートしています。米国エネルギー省とさまざまな州レベルの取り組みは、グリッドの安定性の向上と再生可能エネルギー源の統合を目的としたプロジェクトに財政的インセンティブとサポートを提供し、市場の成長をさらに促進しています。

北米は、電力グリッド インフラストラクチャの近代化の最前線に立っています。これらの近代化の取り組みの一環として、グリッドの信頼性と回復力を高めるために、SMES などの高度なエネルギー貯蔵ソリューションの採用に重点が置かれています。再生可能エネルギーの統合をサポートするためにグリッド インフラストラクチャのアップグレードに重点が置かれているこの地域は、SMES 技術の採用に好ましい環境を作り出しています。

テクノロジー プロバイダーやエネルギー会社など、SMES 市場の主要プレーヤーは北米に拠点を置いています。これらの企業は、SMES システムの導入と商品化に積極的に取り組んでおり、広範な業界の専門知識と確立されたネットワークを活用して市場の成長を促進しています。

北米のエネルギー市場では、グリッドの安定性、周波数調整、負荷平準化などの問題に対処するために、高性能の貯蔵ソリューションが必要です。 SMES システムは、迅速な応答機能と高い効率性を備えており、これらの需要を満たすのに最適です。

最近の開発

• 2024 年 6 月、ハネウェルは、ギガファクトリーの運用を最初から最適化するように設計された最先端の人工知能 (AI) 駆動型ソフトウェアである Battery Manufacturing Excellence Platform (Battery MXP) を発表しました。このプラットフォームは、バッテリー セルの歩留まりの向上を目標とし、メーカーの施設の立ち上げプロセスを加速します。歴史的に、バッテリー製造のスタンドアロン ソリューションでは、定常運用中に最大 30% の材料廃棄率が発生し、施設の立ち上げ段階ではさらに高くなります。この非効率性により、エネルギーと材料の無駄によって多大な経済的損失が発生し、ギガファクトリーが最適な生産効率と収益性に到達するまでに何年もかかることがよくあります。Battery MXP は、高度な AI 技術を活用して、材料の無駄につながる前に品質の問題を事前に特定して対処します。機械学習を統合することで、プラットフォームは品質問題の一因となる条件を検出して分析し、このデータを実用的な洞察に変換します。これらの洞察により、メーカーは運用効率と生産性を高め、生産品質とコスト効率の両方を大幅に改善することができます。
• 2024年5月、ドイツの大手試験認証会社であるTÜV Rheinlandは、広東省の省都である広州に新エネルギー部品および付属品試験センターを開設しました。 TÜV Rheinland (Guangdong) Ltd の 30 周年記念式典で、同社は中国経済の力強い成長、特に広東省・香港・マカオ大湾区の経済発展に対する強い自信を再確認しました。
• 2024 年 4 月、EIT InnoEnergy は、バッテリーバリューチェーン全体にわたる公的資金へのアクセスを合理化するために、「EU ファイナンスへのワンストップショップ」プログラムを開始しました。欧州委員会の Maroš Šefčovič 副委員長と共同で開発されたこのイニシアチブは、ヨーロッパの戦略的バッテリーセクターへの公的資金確保の複雑さに対処します。 COP28で発表され、欧州バッテリーアライアンス（EBA）フレームワークの一部であるこのプログラムは、バッテリー業界に携わる中小企業（SME）の公的資金調達プロセスを簡素化するように設計されています。この新しいイニシアチブは、2024年1月に導入されたEBA戦略バッテリー材料基金に基づいており、民間投資を活用してバッテリーバリューチェーンの上流セグメントの初期段階のプロジェクトをサポートします。

主要な市場プレーヤー

• シュナイダーエレクトリックSE
• シーメンスAG
• アメリカンスーパーコンダクターコーポレーション
• ブルカーコーポレーション
• フジクラ
• ゼネラルエレクトリック会社名
• 株式会社日立製作所
• 旭化成株式会社
• Konecranes Plc
• Linde plc
• Magnetics (Division of Spang &会社)
• 三菱電機株式会社