機械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（揚水式水力貯蔵（PHS）、圧縮空気エネルギー貯蔵（CAES）、フライホイールエネルギー貯蔵（FES））、エンドユーザー別（公益事業、産業部門、商業部門）、地域および競合別、2019年～2029年予測

市場概要

世界の機械的エネルギー貯蔵市場は、2023年に376億7,000万米ドルと評価され、2029年までの予測期間中に7.22%のCAGRで堅調な成長が見込まれています。

機械的エネルギー貯蔵市場には、機械的プロセスを通じてエネルギーを貯蔵し、必要に応じて放出する技術が含まれます。この市場には、主に揚水式水力貯蔵、圧縮空気エネルギー貯蔵（CAES）、フライホイールエネルギー貯蔵などのシステムが含まれます。これらの技術は、物理的な方法を利用してエネルギーを貯蔵および変換し、高効率、拡張性、長い運用寿命などの利点を提供します。

揚水式水力貯蔵では、異なる高度の貯水池間で水を移動させて発電します。圧縮空気エネルギー貯蔵は、地下の洞窟またはコンテナに圧力をかけた空気を貯蔵し、その後、放出してタービンを駆動します。フライホイールエネルギー貯蔵は、回転するフライホイールを使用して運動エネルギーを貯蔵し、それを電気エネルギーに変換します。

この市場は、再生可能エネルギーの統合、グリッドの安定性、エネルギーセキュリティに対する需要の高まりによって推進されています。世界がよりクリーンなエネルギー源に移行するにつれて、機械式エネルギー貯蔵ソリューションは、需要と供給のバランスを取り、グリッドの信頼性を高め、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の成長をサポートする上で重要な役割を果たします。市場は、技術の進歩、コスト削減、エネルギー貯蔵ソリューションを促進する政府の支援政策により成長すると予想されています。

主要な市場推進要因

再生可能エネルギー源の統合

風力や太陽光発電などの再生可能エネルギー源の統合は、世界の機械エネルギー貯蔵市場の主な推進力です。世界がよりクリーンなエネルギーソリューションに移行するにつれて、再生可能エネルギー源の断続性は、グリッドの安定性とエネルギー供給にとって大きな課題となります。揚水式水力貯蔵、圧縮空気エネルギー貯蔵 (CAES)、フライホイールエネルギー貯蔵などの機械エネルギー貯蔵システムは、これらの課題に対処するための効果的なソリューションを提供します。

揚水式水力貯蔵は、異なる標高の貯水池間で水を移動させるもので、特に需要と供給のバランスをとるのに優れています。再生可能エネルギーの発電量が消費量を上回る場合、余剰電力を使用して水をより高い標高に汲み上げることができます。再生可能エネルギーの発電量が少ない期間には、貯蔵された水が放出されて発電が行われるため、変動が平滑化され、安定したエネルギー供給が確保されます。

圧縮空気エネルギー貯蔵は、同様に、余剰電力を地下の洞窟やコンテナに圧縮空気の形で貯蔵することで機能します。エネルギー需要が供給を上回ると、圧縮空気が放出されてタービンが駆動し、発電が行われます。このプロセスは、再生可能エネルギー源の変動性に対応し、信頼性の高いエネルギー供給を確保するのに役立ち、エネルギー供給の信頼性を確保します。

フライホイール エネルギー貯蔵システムは、回転運動エネルギーの形でエネルギーを貯蔵します。このシステムは迅速に応答でき、再生可能エネルギー発電の短期的な変動を補正することでグリッドの安定性を提供できます。機械エネルギー貯蔵システムは、再生可能エネルギー源の変動出力に適応できるため、バランスのとれた回復力のあるエネルギー システムの一部としての魅力が高まります。

世界中の政府や組織が野心的な再生可能エネルギー目標を設定し、温室効果ガスの排出削減を目指す中、機械エネルギー貯蔵ソリューションの需要は今後も高まり続けるでしょう。これらの技術は、再生可能エネルギー源をグリッドに統合し、持続可能なエネルギーの未来への移行をサポートする上で重要な役割を果たします。

技術の進歩

機械エネルギー貯蔵システムの技術進歩は、市場の成長の大きな原動力です。材料、設計、エンジニアリングの革新により、これらのシステムの性能、効率、コスト効率が向上しました。研究開発が進むにつれて、機械エネルギー貯蔵技術はより競争力が増し、より幅広い用途で実行可能になっています。

揚水式水力貯蔵では、より効率的なタービン発電機システムの開発と、改良された水力モデリング技術が進歩しています。これらの革新により、エネルギー変換の効率が向上し、運用コストが削減されます。新しいサイト選択基準と小型システムにより、従来の大規模施設が実現不可能な場所でも揚水式水力貯蔵の可能性が拡大しています。

圧縮空気エネルギー貯蔵技術では、高効率コンプレッサーとエキスパンダーの開発が進歩しています。高強度合金や複合材料などの先端材料の革新により、貯蔵容器の性能と耐久性が向上しました。さらに、圧縮時に発生する熱を捕捉して再利用する断熱 CAES の研究により、システム全体の効率が大幅に向上する可能性があります。

フライホイール エネルギー貯蔵システムは、高速ベアリング、磁気浮上、複合材料の進歩の恩恵を受けています。これらの開発により、フライホイールは摩擦とエネルギー損失を減らして高速で動作できるようになりました。高度な制御システムとパワー エレクトロニクスの使用により、フライホイール システムの応答性と信頼性も向上しました。

テクノロジーの進歩に伴い、機械エネルギー貯蔵システムはより効率的で、コスト効率が高く、拡張可能になると予想されます。これらの改善により、機械エネルギー貯蔵ソリューションの採用が促進され、世界中のエネルギー システムへの統合が促進されます。進行中の技術進化は、世界の機械エネルギー貯蔵市場の成長と発展に貢献する重要な要因です。

グリッドの安定性と信頼性に対する需要の増加

グリッドの安定性と信頼性に対する需要の高まりは、世界の機械エネルギー貯蔵市場の重要な推進力です。電力グリッドがより複雑になり、変動性のある再生可能エネルギー源の割合が高くなるにつれて、グリッドの安定性と信頼性を維持することがますます重要になっています。機械エネルギー貯蔵システムは、これらの課題に対処し、安定した信頼性の高いエネルギー供給を保証するソリューションを提供します。

グリッドの安定性は、停電を防ぎ、電気システムの継続的な動作を確保するために不可欠です。揚水式水力貯蔵、圧縮空気エネルギー貯蔵 (CAES)、フライホイール エネルギー貯蔵などの機械的エネルギー貯蔵技術は、供給と需要の変動時にバッファーとして機能することで、グリッドの安定性を維持するための重要なサポートを提供できます。

揚水式水力貯蔵システムは、電力需要の変化に迅速に対応できるため、グリッドの安定性を提供するのに特に効果的です。貯水池間の水の流れを調整することで、これらのシステムは、グリッド需要の変動に合わせて発電量を迅速に増減できます。この機能は、周波数の不均衡を防ぎ、電力グリッドの全体的な安定性を維持するのに役立ちます。

圧縮空気エネルギー貯蔵システムは、需要が高いときや再生可能エネルギーの発電量が少ないときにバックアップ電源を提供することで、グリッドの安定性にも貢献します。貯蔵された圧縮空気をすばやく放出して発電できるため、CAES システムは、供給と需要のバランスを取り、グリッドの信頼性をサポートするための貴重な資産になります。

フライホイール エネルギー貯蔵システムは、応答時間が短く、電力密度が高いため、電力の供給と需要の短期的な変動に応じてグリッドの安定性を提供するのに適しています。エネルギーを急速に吸収および放出する能力は、電圧と周波数の変動を平滑化するのに役立ち、グリッド全体の信頼性に貢献します。

電化の増加と再生可能エネルギー源の統合により、信頼性が高く安定した電力供給の必要性が高まるにつれて、機械的エネルギー貯蔵ソリューションの需要は高まり続けます。これらのシステムは、グリッドの安定性と信頼性をサポートする上で重要な役割を果たしており、現代のエネルギーインフラストラクチャの重要なコンポーネントとなっています。

主要な市場の課題

初期資本コストが高い

世界の機械的エネルギー貯蔵市場が直面している主な課題の 1 つは、これらのシステムの導入に関連する初期資本コストが高いことです。揚水式水力貯蔵、圧縮空気エネルギー貯蔵 (CAES)、フライホイールエネルギー貯蔵などの機械的エネルギー貯蔵技術では、通常、インフラストラクチャ、機器、および設置に多額の投資が必要です。

揚水式水力貯蔵は成熟した技術ですが、大規模な貯水池と水力インフラストラクチャの構築が必要であり、コストと時間がかかります。このようなプロジェクトに適した場所の開発も、特に地理的または環境的制約のある地域では困難です。さらに、許可と建設に関連する長いリードタイムも、初期費用の高騰に寄与します。

圧縮空気エネルギー貯蔵システムにも、多額の資本が必要です。地下の洞窟や貯蔵容器の建設、高圧コンプレッサーとエキスパンダーの設置には、多額の投資が必要です。さらに、圧縮中に発生する熱を捕捉して再利用する断熱 CAES の開発には、費用対効果の高いソリューションを実現するために追加の研究開発努力が必要です。

フライホイール エネルギー貯蔵システムは、応答時間が短く、電力密度が高いものの、高度な材料、高速ベアリング、磁気浮上システムへの多額の投資が必要です。これらのハイテク コンポーネントに関連するコストと精密なエンジニアリングの必要性が、全体的な資本支出に影響します。

初期資本コストが高いと、特に資金が限られている地域や、代替の貯蔵オプションの方がコスト競争力が高い地域では、機械エネルギー貯蔵技術の広範な採用の障壁となる可能性があります。この課題に対処するには、経済的インセンティブ、補助金、革新的な資金調達メカニズムが、経済的負担を軽減し、機械エネルギー貯蔵プロジェクトへの投資を促進する上で重要な役割を果たすことができます。

さらに、技術の進歩と規模の経済により、時間の経過とともにコストを削減できる可能性があります。研究開発の取り組みにより、機械エネルギー貯蔵システムの効率と費用対効果が継続的に向上するにつれて、これらの技術の経済的実現可能性が向上し、より幅広い用途や市場で利用しやすくなることが期待されます。

サイト固有の制限

世界の機械エネルギー貯蔵市場にとってもう 1 つの大きな課題は、サイト固有の制限です。機械エネルギー貯蔵システムは、効果的に動作するために特定の地理的条件または環境条件を必要とすることが多く、これにより、システムの展開と拡張性が制限される可能性があります。

たとえば、揚水式水力貯蔵には、標高差が大きく、水資源にアクセスできる適切な場所が必要です。理想的な場所は通常、大規模な貯水池を建設できる山岳地帯または丘陵地帯です。しかし、必要な地形と水資源を備えた適切な場所を見つけるのは困難な場合があり、そのようなプロジェクトの環境への影響は、地域社会や規制機関の間で懸念を引き起こす可能性があります。

圧縮空気エネルギー貯蔵システムには、地下洞窟や枯渇したガス田など、圧縮空気を貯蔵するのに適した地層が必要です。このような地層の可用性は限られており、潜在的な場所を特定して評価するプロセスは複雑でコストがかかる可能性があります。適切な地下層がない地域では、CAES システムの導入は非現実的または経済的に実現不可能な場合があります。

フライホイール エネルギー貯蔵システムは、地理的要因による制約がそれほどありませんが、それでもスペースとインフラストラクチャに関連する制限に直面しています。フライホイールの設置には、高速回転と高度な制御システムに対応するための特殊な施設が必要です。さらに、精密なエンジニアリングと安全性の考慮が必要なため、特定の都市または産業環境ではフライホイールの導入が制限される可能性があります。

機械エネルギー貯蔵システムの場所固有の制限は、地域のエネルギー需要を満たす能力に影響し、全体的な市場の可能性に影響を与える可能性があります。これらの課題を克服するには、モジュール式でスケーラブルな設計、ハイブリッド ストレージ システム、より幅広い展開機能を備えた新しいテクノロジの開発などの革新的なアプローチが不可欠です。

研究、テクノロジの進歩、適応型展開戦略を通じてサイト固有の制限に対処することで、機械エネルギー貯蔵システムの適用範囲を拡大し、持続可能で回復力のあるエネルギー インフラストラクチャへの貢献を高めることができます。

主要な市場動向

ハイブリッド ストレージ システムの採用拡大

世界の機械エネルギー貯蔵市場における注目すべき動向は、ハイブリッド ストレージ システムの採用拡大です。ハイブリッド システムは、機械エネルギー貯蔵テクノロジと他の形式のエネルギー貯蔵または発電を組み合わせて、パフォーマンス、効率、および費用対効果を最適化します。さまざまな貯蔵方法を統合することで、これらのシステムは限界に対処し、個々の技術の長所を強化することができます。

ハイブリッド システムでは、多くの場合、揚水発電やフライホイール システムなどの機械的貯蔵と、リチウムイオン バッテリーやフロー バッテリーなどの化学的貯蔵技術が組み合わされています。この組み合わせにより、短期的な電力バランスから長期的なエネルギー貯蔵まで、より幅広い用途が可能になります。たとえば、フライホイール システムは迅速な応答と高い電力密度を提供する点で優れていますが、長時間の貯蔵には適していない可能性があります。これらをバッテリーと統合すると、よりバランスのとれた信頼性の高いエネルギー供給を確保できます。

もう 1 つの例は、揚水発電と太陽光発電または風力発電の組み合わせです。再生可能エネルギーの出力が高い期間には、余剰電力を使用して水をより高い標高に汲み上げることができます。再生可能エネルギーの出力が低い期間には、貯蔵された水を放出して発電することができ、継続的で安定したエネルギー供給を確保できます。

ハイブリッド システムの採用は、グリッドの安定性から再生可能エネルギーの統合まで、さまざまな要求に対応できる、より柔軟で回復力のあるエネルギー貯蔵ソリューションの必要性によって推進されています。技術の進歩によりハイブリッド システムの効率と費用対効果が継続的に向上するにつれて、その使用は増加し、より革新的で統合されたエネルギー貯蔵ソリューションにつながると予想されます。

材料と技術の進歩

材料と技術の進歩は、世界の機械エネルギー貯蔵市場に大きな影響を与えています。材料科学と工学の革新により、機械エネルギー貯蔵システムの性能、効率、耐久性が向上し、さまざまなアプリケーションでより競争力と実行可能性が高まっています。

揚水式水力貯蔵では、高度なタービン発電機システムの開発と改良された水力モデリング技術により、効率が向上し、運用コストが削減されています。高強度複合材や耐腐食コーティングなどの材料の革新も、運用寿命の延長とメンテナンスの必要性の低減に貢献しています。

圧縮空気エネルギー貯蔵システムは、高効率コンプレッサーとエキスパンダーの進歩の恩恵を受けています。先進的な合金や複合材などの新素材により、貯蔵容器の性能と耐久性が向上しています。さらに、圧縮中に発生する熱を捕捉して再利用する断熱 CAES の研究により、これらのシステムの全体的な効率が向上しています。

フライホイール エネルギー貯蔵システムは、高速ベアリング、磁気浮上、高度な制御システムの進歩により大幅に改善されています。これらの革新により、フライホイールは摩擦とエネルギー損失を減らして高速で動作できるようになり、より効率的で応答性の高いシステムになります。

研究開発が技術の進歩を推進し続けるにつれて、機械エネルギー貯蔵システムはより効率的で、費用対効果が高く、拡張可能になると予想されます。これらの進歩は、市場を拡大し、エネルギー貯蔵ソリューションを世界のエネルギーインフラに統合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

揚水式水力貯蔵セグメントは、2023年に最大の市場シェアを占めました。揚水式水力貯蔵（PHS）は、その広範な採用と卓越性を強調するいくつかの重要な要因により、世界の機械エネルギー貯蔵市場を支配しています。

PHS技術は、非常に効率的で信頼性があります。通常、70％から90％の範囲の往復効率を達成できるため、大規模なエネルギー貯蔵の信頼できるソリューションになります。この効率は、特に再生可能エネルギー源からのエネルギー生成の変動が大きい地域で、供給と需要のバランスを取り、安定したグリッドを確保するために重要です。

PHSは、大きなエネルギー貯蔵容量と長い放電期間を備えています。他の貯蔵技術とは異なり、PHSは大量のエネルギーを貯蔵し、長期間にわたって放出できるため、グリッドの安定化と負荷分散に最適です。この機能は、発電の変動を平滑化するために信頼性の高いバックアップを必要とする、風力や太陽光発電などの断続的な再生可能エネルギー源を統合する場合に特に役立ちます。

PHS は、確立されたインフラストラクチャと運用経験の恩恵を受けています。この技術は数十年にわたって使用されており、世界中の多数の大規模施設がパフォーマンスと信頼性の確かな実績を提供しています。この長い歴史により、十分に発達したサプライ チェーン、規模の経済によるコスト削減、豊富な技術的専門知識が実現しました。

PHS プロジェクトは通常、運用寿命が長く、50 年を超えることもよくあります。この長寿命により、安定した投資収益が得られ、建設に必要な高額な初期資本支出が正当化されます。長期にわたって一貫したパフォーマンスを提供するこの技術の能力は、エネルギー市場で高く評価されています。

初期コストが高く、サイト固有の制限があるにもかかわらず、高効率、大容量のストレージ、実証済みの信頼性、および長期的な運用上の利点の組み合わせにより、PHS は世界の機械的エネルギー貯蔵市場で支配的なプレーヤーであり続けます。

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地域別インサイト

2023 年には、アジア太平洋地域が最大の市場シェアを占めました。中国やインドなどの国の急速な経済成長と工業化が大きな要因です。これらの経済が拡大するにつれて、産業活動、都市開発、再生可能エネルギー源の統合をサポートするための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が高まっています。機械エネルギー貯蔵システム、特に揚水式水力貯蔵 (PHS) は、大規模で信頼性の高いエネルギー貯蔵を提供することで、これらの需要を満たすのに適しています。

再生可能エネルギーとエネルギー インフラストラクチャに対する政府の政策と投資は重要な役割を果たします。アジア太平洋諸国の多くは、再生可能エネルギーの導入に野心的な目標を掲げ、送電網の安定性を高め、クリーンエネルギーの統合を支援するために、エネルギー貯蔵技術に多額の投資を行っています。補助金、インセンティブ、研究助成金などの政策は、市場の成長を刺激し、機械エネルギー貯蔵システムの導入を促進します。

技術の進歩とコスト削減により、この地域における機械エネルギー貯蔵ソリューションの実現可能性と魅力が向上しました。アジア太平洋市場は、揚水式水力貯蔵や圧縮空気エネルギー貯蔵 (CAES) などのシステムのコストを削減し、効率を高める技術と材料の革新の恩恵を受けています。これらの進歩により、エネルギー貯蔵はよりアクセスしやすく、大規模な用途でも経済的に実行可能になります。

戦略的な地理的要因と環境的要因も、この地域の優位性に貢献しています。アジア太平洋地域は、多くの山岳地帯と既存の水資源を備えており、大規模な揚水式水力貯蔵プロジェクトに適した地理的条件を備えています。この好ましい環境は、大規模なPHS施設の開発を促進します。

最近の開発

• 2024年5月、中国は新しいエネルギー貯蔵技術を推進するための「ゴールデンサーキット」イニシアチブを開始し、いくつかの省がこれらのソリューションを導入し、グリーンエネルギーへの移行を加速するための取り組みを強化しています。従来の揚水貯蔵とは異なり、これらの新しいタイプのエネルギー貯蔵技術は、主に電力出力の形でエネルギーを貯蔵することに重点を置いています。2024年に、これらの新しいエネルギー貯蔵技術の開発が初めて政府活動報告に正式に含まれました。
• 2024年3月、Superdielectricsは、電界と従来の化学貯蔵方法を統合することにより、革新的な水性ポリマーベースのソリューションを生み出す最先端のエネルギー貯蔵技術を開発しました。同社は、高度なハイブリッドエネルギー貯蔵システムであるFaraday 1を正式に発売しました。この技術は、100 万時間を超える厳しいテストを経て、鉛蓄電池に比べて大幅な性能向上が実証されており、さらに進歩すればリチウムイオン電池の能力に匹敵するか、それを上回る可能性を秘めています。当時のエネルギー貯蔵市場は主にリチウムイオン電池と鉛蓄電池が占めており、太陽光や風力などの急速に変動し断続的な再生可能エネルギー源を経済的に貯蔵することが課題となっていました。Superdielectrics の特許取得済みポリマーベースの技術は、これらの課題に効果的に対処し、再生可能エネルギーを経済的に貯蔵するための有望なソリューションを提供しました。
• 2024 年 7 月、安全でスケーラブルかつ持続可能な亜鉛ベースの長期エネルギー貯蔵システムのリーダーである Eos Energy Enterprises, Inc. は、最先端の新しい製造ラインでの商業生産の開始に成功したことを発表しました。ペンシルベニア州タートルクリークに位置するこの施設は、同社の Eos Z3™ バッテリーの大規模な生産能力を大幅に向上させます。商業生産の開始は、Eos にとって重要なマイルストーンであり、運用能力の重要な強化と、長期エネルギー貯蔵ソリューションに対する高まる需要への対応力を反映しています。このラインをオンライン化するプロセスでは、重要な機械プロセス、ソフトウェア統合、および全体的なライン パフォーマンスの包括的な評価と検証が行われました。

主要な市場プレーヤー

• ABB Limited
• Siemens AG
• Schneider Electric SE
• General Electric Company
• Toshiba Corporation
• Hydrostor Inc.
• Redflow Limited
• AES企業
• Centrica plc
• S&C Electric Company
• Eos Energy Storage LLC
• Samsung SDI Co., Ltd