حجم سوق المكثفات الفائقة في الولايات المتحدة، وحصتها، وتحليل تأثير فيروس كورونا (COVID-19)، حسب النوع (المكثفات مزدوجة الطبقات، والمكثفات الزائفة، والمكثفات الهجينة) وحسب التطبيق (استقرار الشبكة، UPS، الطاقة المتجددة، النقل، وغيرها) والتوقعات الإقليمية، 2021- 2028

رؤى السوق الرئيسية

بلغ حجم سوق المكثفات الفائقة في الولايات المتحدة 55.8 مليون دولار أمريكي في عام 2020. ومن المتوقع أن ينمو السوق من 60.9 مليون دولار أمريكي في عام 2021 إلى 141.7 مليون دولار أمريكي في عام 2028، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 12.8٪ في الفترة 2021-2028. لقد كان التأثير العالمي لـCOVID-19 مذهلاً ولا مثيل له، حيث يشهد هذا السوق طلبًا سلبيًا في جميع المناطق وسط الوباء. بناءً على تحليلنا، أظهر السوق في منطقة الولايات المتحدة معدل نمو بطيئًا بنسبة 5.7٪ في عام 2020 مقارنة بمتوسط ​​النمو السنوي خلال الفترة 2017-2019. يُعزى الارتفاع في معدل النمو السنوي المركب خلال الفترة المتوقعة إلى الطلب والنمو في هذا السوق، والعودة إلى مستويات ما قبل الوباء بمجرد انتهاء الوباء.

المكثف الفائق، المعروف أيضًا باسم المكثف الفائق، هو جهاز إلكتروني يستخدم لتخزين كميات كبيرة من الشحنات الكهربائية. تتكون هذه المكثفات من لوحين معدنيين مطليين بالكربون المنشط المسامي مغمورين في محلول كهربائي مصنوع من الأيونات الموجبة والأيونات السالبة المذابة في مذيب. عندما يتم شحن الجهاز، تتراكم الأيونات من الإلكتروليت على سطح كل لوح مطلي بالكربون، وبالتالي تخزين الطاقة المتكونة بين الجزيئات. بالمقارنة مع البطاريات المستخدمة تقليديًا، توفر بطاريات المكثفات الفائقة طاقة مستقرة، وتتعامل مع المزيد من التقلبات ودورات التفريغ، وتتميز بدرجات حرارة تشغيل واسعة النطاق.

يوفر اعتماد صناعة السيارات على نطاق واسع لهذه المكثفات دفعة قوية لنمو السوق في البلاد. يتم استخدامها على نطاق واسع في السيارات من أجل دورة شحن/تفريغ سلسة تستخدم في تشغيل/إيقاف التشغيل في السيارة. وتماشيًا مع هذا، فإن تحول تفضيل المستهلك للسيارات الكهربائية والهجينة (HEV) يدعم أيضًا نمو السوق. بالإضافة إلى ذلك، فإن الطلب المتزايد على المكونات الكهربائية من قبل قطاع المرافق يعمل كعامل آخر محفز للنمو.

لقد أضر الحصار المفروض على الصناعة الكهربائية بنمو السوق في الولايات المتحدة.

إن رد الفعل الاقتصادي العكسي الناجم عن انتشار فيروس كورونا الجديد على مستوى العالم له تأثير ضار على كل صناعة وقطاع المكثفات الفائقة في الولايات المتحدة. وقد تكبدت الصناعات خسائر كبيرة في وقت التشغيل بسبب فرض قواعد صارمة مثل عمليات إغلاق الدولة من أجل الحد من انتشار المرض من الفيروس. وبناء على ذلك، أدى تفشي الفيروس إلى تغيير الطلب على هذه المنتجات في الولايات المتحدة. كما أدى الإغلاق إلى توقف سلسلة التوريد، خاصة للمواد الخام من منطقة آسيا وإفريقيا، مثل المواد القائمة على الكربون، وأكاسيد المعادن، الكربيدات والنيتريدات وغيرها من المواد المنحل بالكهرباء. وقد أدى ذلك إلى تأخير كبير في تلبية الطلبات الحالية.

وكانت الشركات تواجه بالفعل أزمة نقدية ضخمة بسبب عدم وجود طلبات جديدة مع بدء الوباء. أثرت الاضطرابات في أزمة سلسلة التوريد بشكل أكبر على هوامش أرباحهم. ونظرًا لانخفاض الطلب وتوقف الأنشطة التشغيلية، يواجه مصنعو الأنظمة تحديات هائلة، مما سيؤدي إلى زيادة تكلفة الإنتاج ويؤدي إلى انخفاض معدل العائد على الاستثمار. علاوة على ذلك، فإن عدم توفر القوى العاملة الماهرة إلى جانب عمليات إغلاق المصانع طويلة الأمد سيعيق إمكانات صناعة التطبيقات.

أحدث الاتجاهات

زيادة الطلب على المركبات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود لتعزيز نمو سوق المكثفات الفائقة في الولايات المتحدة

تركز الولايات المتحدة على الانغماس في مركبات الهيدروجين ومحطات التزود بالوقود لتعزيز استخدام المركبات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود (FCEVs) في البلاد. لقد استثمرت الحكومة ووزارة الطاقة الأمريكية (DoE) بشكل كبير في أنشطة البحث والتطوير لتنفيذ أهداف واعدة طويلة المدى من أجل دعم اعتماد FCEVs لسنوات. في عام 2019، حصل البرنامج الفرعي للبحث والتطوير في خلايا الوقود على تمويل إجمالي قدره حوالي 30 مليون دولار أمريكي من قبل وزارة الطاقة الأمريكية لتلبية أهداف التكلفة والأداء والمتانة المستقبلية. وتركز الدول والدول المختلفة أيضًا بشكل منفصل على تطوير وتحقيق أسطول كبير من مركبات الهيدروجين FCEV في العمليات الخاصة والتجارية. من المتوقع أن تؤدي هذه العوامل إلى زيادة الطلب على المنتج في الولايات المتحدة خلال الفترة المتوقعة.

زيادة التركيز على استخدام موارد الطاقة المتجددة لدفع ديناميكيات السوق

أدى الالتزام المتزايد بالحفاظ على موارد الأرض وتحقيق الاستدامة البيئية إلى إنشاء المزيد من منشآت الطاقة الشمسية وطاقة الرياح في البلاد. وقد أدخلت إدارة الولايات المتحدة أيضًا سياسات وأطر تنظيمية مواتية لتعزيز هيكل مصادر الطاقة المتجددة. على سبيل المثال، في مارس 2020، أعلنت الوكالة الدولية للطاقة المتجددة (إيرينا) أن الولايات المتحدة الأمريكية قامت بتركيب 29 جيجاوات من مصادر الطاقة المتجددة في نفس العام، أي ما يقرب من 80٪ أكثر مما كانت عليه في عام 2019، بما في ذلك 15 جيجاوات من الطاقة الشمسية وحوالي 14 جيجاوات. من طاقة الرياح.

وعلاوة على ذلك، تزايد تركيبالطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV)ومن المرجح أن تؤدي التكنولوجيا والأهداف الطموحة لدعم التحول إلى الطاقة منخفضة الكربون إلى زيادة وتيرة الصناعة الإقليمية. علاوة على ذلك، أفادت العديد من الحكومات والمنظمات أن تكنولوجيا الطاقة الشمسية الكهروضوئية شهدت توسعًا كبيرًا في مزيج التوليد الأولي في البلاد على مر السنين. على سبيل المثال، وفقًا لإدارة معلومات الطاقة بالولايات المتحدة (EIA)، بلغ إجمالي التوليد من تكنولوجيا الطاقة الشمسية الكهروضوئية حوالي 9.6% من صافي الموارد المتجددة على مستوى المرافق في عام 2019 من 8.5% في عام 2018، مما يشهد زيادة على أساس سنوي. أكثر من 8.78 مليون ميجاوات/ساعة. ومن المتوقع أن تؤدي هذه العوامل، بما في ذلك تنفيذ سياسات حكومية مربحة لتعزيز تنمية البنية التحتية المستدامة، إلى دفع السوق في أنظمة الطاقة المتجددة.

العوامل الدافعة

زيادة تركيب محطات توليد الطاقة المتجددة لدعم النمو

المكثفات الفائقة هي تقنية ناشئة في مجال أنظمة تخزين الطاقة التي يمكن أن توفر كثافة طاقة أعلى وكثافة طاقة أعلى مقارنة بالبطاريات والمكثفات التقليدية. ستصبح هذه البطاريات حلاً جذابًا للطاقة لتوليد الطاقة المتجددة بسبب مزاياها، بما في ذلك القدرة العالية على الشحن والتفريغ الحالية، والكفاءة العالية جدًا، ونطاق درجات الحرارة الأوسع.

أنشأ المؤتمر الوطني للمجالس التشريعية في الولايات (NCSL) معايير محفظة الطاقة المتجددة (RPS) لتنويع موارد الطاقة لديها، وتعزيز إنتاج الطاقة المحلي، وتشجيع التنمية الاقتصادية في الولايات المتحدة. تتطلب اللوائح الجديدة من مرافق المرحلة الأولى تحقيق هدف مصادر الطاقة المتجددة وهو 14 % بحلول عام 2025، و30% بحلول عام 2030، و65% بحلول عام 2040، و100% بحلول عام 2050. تبلغ متطلبات الطاقة المتجددة لمرافق المرحلة الثانية 26% بحلول عام 2025، و41% بحلول عام 2030، و100% بحلول عام 2045. ومن المتوقع أن تقود هذه اللوائح الحكومية سوق الطاقة المتجددة، والذي بدوره من المرجح أن يدفع نمو السوق خلال الفترة المتوقعة.

دورة حياة ممتدة وكثافة طاقة عالية للمكثفات الفائقة الأمريكية للمساعدة في القيمة السوقية

المكثفات الفائقة هي مكثفات عالية السعة ولها سعة أكبر وقيود جهد أقل من المكثفات الأخرى. باعتباره مكونًا جديدًا لتخزين الطاقة، يتمتع هذا المكثف بدورة حياة أطول، وقدرة تيار عالية، وكفاءة عالية، ونطاق درجة حرارة واسع، وحالة شحن يمكن مراقبتها بسهولة، ونطاق جهد واسع. من حيث مقارنة العمر الافتراضي، يتراوح متوسط ​​عمر بطاريات الليثيوم أيون بين 500 و10000 دورة شحن، في حين أن عمر المكثفات الفائقة يتراوح من 100000 إلى مليون دورة. ويمكنه أيضًا العمل في نطاق درجة حرارة -40 درجة مئوية إلى 70 درجة مئوية، وهو أكثر شمولاً بكثير من البطاريات التقليدية ويعمل بأي جهد أقل من الحد الأقصى لجهد التشغيل المستمر. ونتيجة لذلك، قد تصبح هذه المكثفات حلاً جذابًا للطاقة لعدد متزايد من التطبيقات، والتي من المتوقع أن تقود هذا السوق.

العوامل المقيدة

القيود المفروضة على استخدام المكثفات الفائقة الأمريكية لعدد أكبر من دورات الحياة

تستخدم المكثفات الفائقة على نطاق واسع فيالمركبات الكهربائيةوتخزين الطاقة المتجددة والعسكرية والإلكترونيات الاستهلاكية وغيرها من المجالات بسبب خصائصها الممتازة. ومع ذلك، يتأثر هذا السوق بشكل رئيسي بقصر وقت التطوير، ومعدل التفريغ الذاتي، وفقدان الجهد التدريجي، والسرعة العالية. يمكن أن تفقد بطارية المكثف ما يصل إلى 10% إلى 20% من شحنتها يوميًا بسبب خاصية التفريغ الذاتي، مما يجعل معدل تفريغها أعلى بكثير من بطاريات الليثيوم أيون. هناك عقبة كبيرة أخرى تؤثر على معدل نمو الصناعة في الولايات المتحدة وهي كثافة الطاقة المنخفضة لهذه المكثفات. في الوقت الحالي، لا تزال هناك فجوة معينة بين المكثفات الفائقة (<20 وات/كجم) والبطاريات (30-200 وات/كجم) من حيث كثافات الطاقة مما يحد من نمو السوق في الولايات المتحدة.

التقسيم

حسب نوع التحليل

يستفيد قطاع المكثفات مزدوجة الطبقات من تطبيقاته المتنوعة

حسب النوع، يتم تقسيم السوق إلى مكثفات مزدوجة الطبقات، ومكثفات زائفة، ومكثفات هجينة.

ومن المتوقع أن يهيمن قطاع المكثفات مزدوجة الطبقات على السوق، ويرجع ذلك أساسًا إلى تطبيقاتها المتنوعة مثل تخزين الطاقة، ووحدات UPS، والمركبات الكهربائية والهجينة. كما تتوفر هذه المكثفات الفائقة بسعات ودرجات حرارة مختلفة مما يجعل تركيبها سهلاً.

استحوذ قطاع المكثفات الزائفة أيضًا على حصة كبيرة في السوق. تُستخدم هذه المكثفات في تطبيقات متعددة لدمج البطاريات لزيادة كثافة الطاقة وتسهيل تدفق الكهرباء في أنظمة تخزين الطاقة. إن مرافق البحث والتطوير طويلة الأمد من قبل اللاعبين الرئيسيين في الصناعة لتطوير المكثفات الهجينة مثل مكثفات الليثيوم أيون ذات الجدوى الاقتصادية والكفاءة المحسنة ستدفع نمو قطاع المكثفات الهجينة من عام 2020 إلى عام 2028.

عن طريق تحليل التطبيق

نظرًا للاستخدام الأقصى للمكثفات الفائقة، واستقرار الشبكة، وقطاع UPS، تمتلك سوق أسهم كبيرة في الولايات المتحدة.

تساعد المكثفات الفائقة شبكات الطاقة على العمل بشكل أقرب إلى سعتها الإجمالية نظرًا لكثافة الطاقة العالية وعمرها الأطول مقارنة بالبطاريات التقليدية. استحوذ قطاع UPS على أكبر حصة سوقية في عام 2020. ومن المتوقع أن يؤدي الطلب المتزايد على حلول الطاقة الاحتياطية من الصناعات الصناعية والتجارية إلى دفع اعتماد المنتج في تطبيقات UPS. من المتوقع أن يؤدي تزايد منشآت الطاقة المتجددة والحاجة إلى الطاقة المستمرة إلى زيادة الطلب على هذه المكثفات في تطبيقات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح وخلايا الوقود.

من المتوقع أن يكون قطاع تطبيقات السيارات أحد أسرع القطاعات نموًا في الصناعة بسبب الميل المتزايد نحو اعتماد مركبات منخفضة الانبعاثات. وتتكون قطاعات السوق الأخرى من حصاد الطاقة، والطائرات بدون طيار، والإلكترونيات الاستهلاكية، والتطبيقات العسكرية والبحرية. ومن المتوقع أن تؤدي الإمكانات الهائلة الناجمة عن الاعتماد المتزايد للإلكترونيات الاستهلاكية، إلى جانب التقدم التكنولوجي في هذه الصناعة، إلى دفع تطوير القطاع الآخر من هذا السوق في البلاد.

رؤى إقليمية

ومن المتوقع أن تدعم الزيادة الهائلة في الطلب العالمي على الطاقة، وبناء مؤسسات جديدة لخدمة الانفجار السكاني المفاجئ والتوسع الحضري السريع، نمو هذا السوق. ومن المتوقع أيضًا أن يؤدي الإعداد المتزايد للبنى التحتية الجديدة إلى تعزيز متطلبات الطاقة عبر مختلف القطاعات، مما يزيد الحاجة إلى مكثفات فائقة متعددة للحفاظ على تخزين وتوزيع مستقر للكهرباء. على سبيل المثال، في سبتمبر 2019، توقعت إدارة معلومات الطاقة الأمريكية (EIA) أن القطاع الصناعي، بما في ذلك البناء والزراعة والتعدين والتصنيع والتكرير، من المرجح أن يمثل الحصة المهيمنة في استهلاك الطاقة العالمي. ومن المتوقع أن يرتفع استهلاك الطاقة هذا بنحو 50% بحلول عام 2050 مقارنة بمستويات عام 2018.

من المتوقع أن يؤدي إدخال المنتج في العديد من تطبيقات السيارات مثل المساعدة في الطاقة، وبدء التشغيل التلقائي، والتسخين المسبق بالمحفز، وأنظمة قفل الأبواب، والكبح المتجدد، وتثبيت النظام الكهربائي إلى زيادة الطلب على المكثفات الفائقة في الولايات المتحدة خلال فترة التوقعات. فترة.

اللاعبون الرئيسيون في الصناعة

يتصدر اللاعبون الرئيسيون الاستثمارات في أنشطة البحث والتطوير

إن المشهد التنافسي للأسواق مجزأ إلى حد كبير مع وجود لاعبين مختلفين يعملون على مستويات الدولة. يركز المشاركون في الصناعة بشكل كبير على تطوير المكثفات عالية الأداء ذات الخصائص التشغيلية المحسنة لتعزيز موطئ قدمهم العالمي. بالنظر إلى جميع السيناريوهات، استحوذت الجهات الفاعلة الرئيسية مثل Maxwell Technologies وSkeleton Technologies وKilowat Labs, Inc. وCAP-XX على حصة سوقية كبيرة في سوق المكثفات الفائقة في منطقة الولايات المتحدة نظرًا لأجهزة التخزين ذات الأداء الأفضل وسلسلة التوريد القائمة.

قائمة الشركات الرئيسية:

• ماكسويل تكنولوجيز (الولايات المتحدة)


• تقنيات الهيكل العظمي (إستونيا)


• شركة Kilowatt Labs, Inc.  (الولايات المتحدة)


• كاب-XX (أستراليا)


• كورنيل دوبيلير إلكترونيك  (الولايات المتحدة)


• إيوكسوس (الولايات المتحدة)


• تارغراي(كندا)


• NETenergy (الولايات المتحدة)


• مختبرات النانو (الولايات المتحدة)


• إيتون (أيرلندا)

التطورات الصناعية الرئيسية:

• أبريل 2020- وقعت شركة Electrochem Solution، وهي شركة تابعة لشركة Integer Holdings Corporation (ITGR)، شراكة ترخيص تقنية مع Nanoramic Laboratories لمكثفاتها الفائقة من سلسلة FastCAP EE. تسمح هذه الشراكة لشركة Electrochem Solution بتصنيع وبيع وتوزيع هذه المكثفات الفائقة في جميع أنحاء العالم. هذه المكثفات القوية ذات درجات الحرارة العالية قادرة على توفير كثافة طاقة عالية في الظروف القاسية.


• فبراير 2020-بدأت شركة Skeleton Technologies في توريد وحدات ذات مكثفات فائقة لشركة Attabotics، التي يقع مقرها الرئيسي في كالجاري، ألبرتا، كندا. تقدم الشركة حلاً لمراكز التنفيذ التي تشمل التخزين الآلي والاسترجاع وتلبية الطلبات ونظام الفرز.

تغطية التقرير

تمثيل انفوجرافيك ل U.S. Supercapacitor Market

يسلط تقرير أبحاث السوق الضوء على الولايات المتحدة لتقديم فهم أفضل للمستخدم. علاوة على ذلك، يوفر تقرير أبحاث السوق رؤى حول أحدث اتجاهات الصناعة ويحلل التقنيات المنتشرة بوتيرة سريعة على المستوى العالمي. كما يسلط الضوء على بعض العوامل والقيود المحفزة للنمو، مما يساعد القارئ على اكتساب معرفة متعمقة حول الصناعة.

نطاق التقرير والتجزئة

يصف

 تفاصيل

فترة الدراسة

  2017-2028

سنة الأساس

  2020

فترة التنبؤ

  2021-2028

الفترة التاريخية

  2017-2019

وحدة

  القيمة (مليون دولار أمريكي)

التقسيم

  حسب النوع وحسب التطبيق

التقسيم

حسب النوع

• المكثفات ذات الطبقة المزدوجة


• المكثفات الزائفة


• المكثفات الهجينة

عن طريق التطبيق

• استقرار الشبكة


• يو بي إس


• الطاقة المتجددة


• مواصلات


• آحرون