Рынок суперконденсаторов в США по типу продукта (двухслойный конденсатор, псевдоконденсаторы, гибридные конденсаторы), типу модуля (модули напряжением менее 10 вольт, модули напряжением от 10 до 25 вольт, модули напряжением от 25 до 50 вольт, модули напряжением от 50 до 100 вольт и модули напряжением более 100 вольт), материалу (активированный уголь, карбидный углерод, углеродный аэрогель и другие

Ожидается, что рынок суперконденсаторов в США будет расти хорошими темпами в течение прогнозируемого периода. Растущий спрос на решения в области возобновляемой энергии и рост установок возобновляемой генерации будут стимулировать рынок. Суперконденсатор (SC), также известный как ультраконденсатор, представляет собой конденсатор большой емкости с более низкими ограничениями по напряжению и гораздо более высоким значением емкости, чем у обычных конденсаторов. Он заполняет пробел между электролитическими конденсаторами и перезаряжаемыми батареями. Он имеет в 10–100 раз большую емкость хранения энергии, чем электролитические конденсаторы на единицу объема или массы, может принимать и распределять заряд гораздо быстрее, чем батареи, и может выдерживать гораздо больше циклов зарядки и разрядки, чем перезаряжаемые батареи. В отличие от обычных конденсаторов, которые хранят электрическую энергию между двумя параллельными пластинами посредством разделения зарядов под воздействием электрического поля, суперконденсаторы хранят электрическую энергию в двойном электрическом слое между интерфейсами электрода и электролита посредством адсорбции противоположно заряженных ионов, которые притягиваются к интерфейсам электрода и электролита посредством адсорбции противоположно заряженных ионов, которые проявляются на расстоянии Ангстрема (А) от интерфейса. Основные материалы, которые принимаются во внимание для изготовления таких электродов, имеют чрезвычайно большую площадь поверхности (1500–3000 м2/г), что открывает двери для достижения более высоких значений удельной емкости (1–1000 Ф), а также высокой удельной мощности.

Растущий спрос на решения в области возобновляемой энергии для стимулирования роста рынка

Зарядка и разрядка суперконденсатора имеют решающее значение для непрерывной работы, в дополнение к поддержанию пиковых нагрузок и резервного питания. Он включает в себя промышленные гаджеты с батарейным питанием, включая интеллектуальные счетчики, детекторы дыма, видеодомофоны и медицинские гаджеты. Несколько поставщиков представляют новые продукты, чтобы помочь этому. Например, в ноябре 2021 года Texas Instruments (TI) недавно представила новый двунаправленный понижающий/повышающий преобразователь тока покоя (IQ) 60 нА. Инженеры могут увеличить срок службы батареи до 20%, используя понижающий/повышающий преобразователь TPS61094 вместо обычно используемых гибридных слоевых конденсаторов (HLC), которые также обеспечивают сверхнизкий IQ и имеют понижающий режим для зарядки суперконденсатора.

На основе современной технологии суперконденсаторов проводятся дополнительные исследования по созданию недорогих и креативных решений. Это подчеркивает необходимость снижения стоимости производства электродов на основе углерода и зависимости от основных компонентов, обеспечивая при этом более экономичную и экологически чистую альтернативу текущим версиям. Например, в 2021 году ученые из Имперского колледжа Лондона и Университетского колледжа Лондона (UCL) создали электродный материал для суперконденсаторов, который является более энергоемким и экологически чистым, что открывает путь для более широкого внедрения на рынке мощной технологии быстрой зарядки электромобилей.

В связи с растущей ответственностью за защиту ресурсов Земли и практикой экологической устойчивости по всей стране строится все больше установок солнечной и ветровой энергии. Чтобы укрепить структуру возобновляемых источников энергии, администрация США также разработала поддерживающую политику и нормативную базу. Например, Соединенные Штаты Америки установили 29 гигаватт возобновляемой энергии в том же году, что примерно на 80% больше, чем в 2019 году, включая 15 гигаватт солнечной энергии и примерно 14 гигаватт ветровой энергии, согласно отчету Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA) за март 2020 года.

Темпы местного рынка в США также, как ожидается, будут ускорены за счет расширяющегося использования солнечной фотоэлектрической (PV) технологии и амбициозных целей по содействию переходу к низкоуглеродной энергетике. Кроме того, несколько правительств и организаций отметили, что первичный генерирующий комплекс страны с течением времени значительно расширил использование солнечной фотоэлектрической технологии. Например, Управление энергетической информации (EIA) в Соединенных Штатах сообщает, что общая генерация с помощью солнечной фотоэлектрической технологии составила около 9,6% чистых возобновляемых ресурсов коммунального масштаба в 2019 году по сравнению с 8,5% в 2018 году, с ростом более чем на 8,78 млн мегаватт-часов в годовом исчислении (МВт-ч). Ожидается, что рынок систем возобновляемой энергии будет стимулироваться этими причинами, которые включают принятие прибыльных государственных программ по поощрению устойчивого развития инфраструктуры.

Рост спроса на электромобили на топливных элементах увеличит рост рынка суперконденсаторов в США

Чтобы увеличить использование электромобилей на топливных элементах (FCEV) по всей стране, США сосредоточились на инвестициях в водородные автомобили и заправочные станции. Чтобы поддержать долгосрочное внедрение FCEV, правительство и Министерство энергетики США (DoE) вложили крупные средства в инициативы по исследованиям и разработкам. В 2019 году Министерство энергетики США выделило средства на подпрограмму НИОКР по топливным элементам на общую сумму около 30 миллионов долларов США для достижения будущих целей по стоимости, производительности и долговечности. Кроме того, несколько стран и штатов независимо друг от друга концентрируются на создании и налаживании значительного парка водородных FCEV для частной и деловой деятельности. Ожидается, что в течение ожидаемого периода времени эти переменные увеличат спрос на продукцию в Соединенных Штатах.

Увеличенный жизненный цикл и высокая плотность энергии суперконденсаторов США для повышения рыночной стоимости

Суперконденсаторы — это конденсаторы большой емкости, которые менее ограничены по напряжению и имеют более высокую емкость, чем обычные конденсаторы. Этот конденсатор, который является новым компонентом хранения энергии, имеет более широкий температурный диапазон, более высокую токовыделимость, более высокую эффективность, более длительный срок службы, легко наблюдаемое состояние заряда и более широкий диапазон напряжения. Литий-ионные аккумуляторы обычно выдерживают от 500 до 10 000 циклов зарядки, тогда как суперконденсаторы могут выдерживать от 100 000 до миллиона циклов. Они также могут работать в гораздо более широком диапазоне температур, чем обычные аккумуляторы — от -40 °C до 70 °C — и при любом напряжении ниже максимального непрерывного рабочего напряжения. Это может привести к тому, что эти конденсаторы станут желаемым решением для все большего числа приложений, что, как прогнозируется, будет стимулировать рынок

Рассмотрение суперконденсаторов как жизнеспособной замены обычных аккумуляторов

Суперконденсаторы могут заряжаться и высвобождать энергию быстрее, чем обычные аккумуляторы, которые выполняют ту же функцию гораздо медленнее. Эти конденсаторы с электродами и электролитом могут быстро заряжаться и разряжаться в течение очень большого количества циклов, что делает их эффективной заменой обычных аккумуляторов в различных приложениях. Использование технологии хранения энергии с небольшими или нулевыми выбросами становится все более популярным среди потребителей, поскольку экологичность приобретает все большее значение.

Рынок альтернативных энергетических технологий расширяется, поскольку крупные технологические компании наращивают усилия по минимизации выбросов парниковых газов. Суперконденсаторы снижают вероятность производства любых опасных токсичных отходов, поскольку их можно перезаряжать и перерабатывать. Поэтому их можно рассматривать как экологически чистую альтернативу обычным батареям. Суперконденсаторы пока не настолько продвинуты, как традиционные системы хранения энергии на основе батарей, но благодаря недавним разработкам в области суперконденсаторов на основе графена они вскоре могут их превзойти.

Увеличение установки возобновляемых источников энергии для обеспечения роста

По сравнению с батареями и обычными конденсаторами суперконденсаторы представляют собой новую технологию в области систем хранения энергии, которая может обеспечить лучшую мощность и плотность энергии. Эти батареи станут желательным источником питания для производства возобновляемой энергии из-за их преимуществ, таких как их способность выдерживать большие токи заряда и разряда, чрезвычайно высокая эффективность и более широкий температурный диапазон.

Стандарты портфеля возобновляемых источников энергии (RPS) были разработаны Национальной конференцией законодательных органов штатов (NCSL) для содействия внутреннему производству энергии, диверсификации источников энергии и содействия экономическому росту в Соединенных Штатах. Коммунальные предприятия фазы I должны достичь целевого показателя возобновляемых источников энергии в 14% к 2025 году, 30% к 2030 году, 65% к 2040 году и 100% к 2050 году в соответствии с новыми законами. Для коммунальных предприятий фазы II ускоренный целевой показатель возобновляемых источников энергии составляет 26% к 2025 году, 41% к 2030 году и 100% к 2045 году. В результате этих государственных законов ожидается, что рынок возобновляемых источников энергии будет развиваться в течение всего прогнозируемого периода.

Последние разработки

• В августе 2022 года компания Kyocera AXA представила линейку суперконденсаторов в стиле «пакет» для снижения скачков тока в батареях. Эти конденсаторы можно использовать независимо в качестве устройств резервного питания системы, иногда заменяя батареи, или их можно использовать вместе с первичными или вторичными батареями.
• В мае 2022 года было создано совместное предприятие между CAP-XX Limited и Iconic Industries. Эта компания отвечает за коммерциализацию восстановленного оксида графена (rGO), который используется в суперконденсаторах и других устройствах хранения энергии. От имени совместного предприятия CAP-XX будет использовать rGO для производства и продажи суперконденсаторов и других устройств хранения энергии под названием CAP-XX.
• Суперконденсаторы и датчики используются в самых последних трамваях и получили поставки трамваев PK TS Vityaz в феврале 2021 года. Как самые последние трамваи серии, суперконденсаторы этих трамваев будут способствовать энергосбережению и снижению спроса на электроэнергию.

Загрузить бесплатный образец отчета

Сегментация рынка

Рынок суперконденсаторов в США делится на тип продукта, тип модуля, обслуживание, материал и применение. В зависимости от типа продукта рынок делится на двухслойные конденсаторы, псевдоконденсаторы и гибридные конденсаторы. В зависимости от типа модуля рынок делится на модули менее 10 В, модули от 10 В до 25 В, модули от 25 В до 50 В, модули от 50 В до 100 В и модули выше 100 В. В зависимости от материала рынок делится на активированный уголь, карбидный углерод, углеродный аэрогель и другие. В зависимости от сферы применения рынок делится на автомобильный, промышленный, энергетический, потребительский, а также аэрокосмический и оборонный.

Участники рынка

Основными игроками на рынке суперконденсаторов в США являются Eaton Corporation plc, Maxwell Technologies Inc., TOKIN Corporation, Panasonic Corporation of North America, Loxus Inc., AVX Corporation, ADA TECHNOLOGIES и Tesla, Inc.