Marktgröße, Anteil und Branchenanalyse für Grid-Scale-Batterien, nach Batteriechemie (Blei-Säure, Natriumbasis, Redox-Flow, Lithium-Ionen und andere), nach Eigentum (im Besitz Dritter, im Besitz eines Versorgungsunternehmens), nach Anwendung ( Erneuerbare Energien, Spitzenverschiebung, Hilfsdienste, Notstrom und andere) und regionale Prognosen, 2024–2032

Der weltweite Markt für Grid-Scale-Batterien wurde im Jahr 2023 auf 10,07 Milliarden US-Dollar geschätzt und wird voraussichtlich von 12,78 Milliarden US-Dollar im Jahr 2024 auf 48,71 Milliarden US-Dollar im Jahr 2032 wachsen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 18,20 % im Prognosezeitraum entspricht. Nordamerika dominierte den globalen Markt für Netzbatterien mit einem Anteil von 54,12 % im Jahr 2023.

Netzbatterien sind eine Technologie, die es Netzbetreibern und Versorgungsunternehmen ermöglicht, Energie für die spätere Nutzung zu reservieren. Ein Batterie-Energiespeichersystem (BESS) ist ein elektrochemisches Gerät, das Energie aus dem Kraftwerk oder einem Netz lädt (oder sammelt). Anschließend gibt es diese Energie ab, um bei Bedarf Strom oder andere Netzdienstleistungen bereitzustellen. Der zunehmende Trend zu erneuerbaren Energien treibt das Wachstum des Marktes für Netzbatterien voran.

Die globale COVID-19-Pandemie war beispiellos und erschütternd, wobei die Nachfrage nach Netzbatterien in allen Regionen im Vergleich zum Niveau vor der Pandemie höher war als erwartet. Die COVID-19-Pandemie hat den Markt im Jahr 2020 vor Herausforderungen gestellt; Nach Angaben der Internationalen Energieagentur ist der jährliche Batteriespeicher im Netzmaßstab in den Jahren 2020 und 2021 gestiegen. Dieser Anstieg deutet darauf hin, dass der Markt trotz der Herausforderungen von COVID-19 ein Wachstum verzeichnete.

MARKTRENDS

Bedeutende Fortschritte in der Batterietechnologie zur Förderung des Marktwachstums

Mit steigenden Produktionsmengen sinken die Herstellungskosten pro Einheit weiter, wodurch Netzbatterien für eine breite Einführung erschwinglicher werden. Neue Kathoden- und Anodenmaterialien bieten im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus eine höhere Energiedichte und niedrigere Produktionskosten, wodurch die Gesamtkosten des Batteriesystems weiter gesenkt werden. Automatisierung und fortschrittliche Fertigungstechniken optimieren die Produktionseffizienz und tragen so zu Kostensenkungen bei.

Neue Materialien wie nickelreiche Schichtoxide und Lithiumeisenphosphat bieten eine höhere Energiedichte, sodass Batterien mehr Energie in einem kleineren Volumen speichern können, wodurch der Platzbedarf und die Kosten für den Einsatz reduziert werden. Der Ersatz herkömmlicher Graphitanoden durch Silizium bietet eine noch höhere theoretische Energiedichte, was möglicherweise zu einer Verdoppelung der Speicherkapazität und einer Erhöhung der Reichweite für zukünftige Batteriesysteme führt. Fortschritte bei der Stapelung und Verpackung erhöhen die Energiedichte, ohne Kompromisse bei Sicherheit oder Stabilität einzugehen. Es wird erwartet, dass die Fortschritte in der Batterietechnologie weiter voranschreiten, die Kosten weiter senken, die Leistung verbessern und die Anwendungen erweitern und so zu einem transformativen Wandel hin zu einer saubereren und widerstandsfähigeren Energiezukunft beitragen.

Der zunehmende Trend zu Batterien mit geschmolzenem Salz schafft lukrative Chancen für den Markt

Wärmespeicher haben in letzter Zeit nicht die Aufmerksamkeit der Branche auf sich gezogen, ebenso wie Batteriespeicher, die immer häufiger eingesetzt werden. Lithium-Ionen-Batterien werden überwiegend in Netzbatterien verwendet, aber in jüngster Zeit haben auch Salzschmelzebatterien stark an Bedeutung gewonnen. Diese gewonnene Aufmerksamkeit wird auf seine Vorteile im Vergleich zu anderen Batterietypen zurückgeführt. Zu den Vorteilen von Natriumbatterien zählen die Nachhaltigkeit und der geringere Einsatz kritischer Materialien und Frequenzen, der größere Radius von Natrium und sein geringeres Redoxpotential, was zu einer geringeren Energiedichte als bei Lithium-Ionen-Batterien führt.

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WACHSTUMSFAKTOREN

Vorteile von Grid-Scale-Batterien zur Förderung des Marktwachstums

Energiespeicherung bietet zahlreiche Vorteile wie die Integration verschiedener Ressourcen und die Verbesserung von Zuverlässigkeit und Belastbarkeit. Darüber hinaus bieten Batterien im Netzmaßstab den Vorteil der Arbitrage. Arbitrage besteht darin, die Batterie zu niedrigen Energiepreisen zu laden und zu teureren Spitzenzeiten zu entladen. Für den Betreiber von Batterieenergiespeichersystemen (BESS) kann diese Praxis eine Einnahmequelle darstellen, indem sie von den Strompreisen profitiert, die im Laufe des Tages schwanken. Eine Erweiterung des Energie-Arbitrage-Dienstes ist die Reduzierung der Einschränkung erneuerbarer Energien.

Anlagenbetreiber und Projektentwickler sind daran interessiert, eine möglichst kostengünstige und emissionsfreie erneuerbare Energieerzeugung zu nutzen. Allerdings können in Systemen mit einem zunehmenden Anteil variabler erneuerbarer Energien (VRE) die begrenzte Flexibilität konventioneller Generatoren und zeitliche Diskrepanzen zwischen Angebot an erneuerbarer Energie und Strombedarf dazu führen, dass erneuerbare Generatoren ihre Leistung drosseln. Das Laden der Batterie mit kostengünstiger Energie bei überschüssiger erneuerbarer Energieerzeugung und das Entladen bei hoher Nachfrage erweist sich für Anlagenbetreiber als rentabel.

BESS kann die Einschränkungen bei erneuerbaren Energien verringern und den Wert maximieren, den Entwickler auf dem Markt verkaufen können. Eine weitere Erweiterung der Arbitrage in Energiesystemen ohne Strommärkte ist der Lastausgleich. Mit dem Lastausgleich laden Systembetreiber Batterien in Zeiten überschüssiger Erzeugung auf und geben Energie bei überschüssiger Nachfrage frei, um die Nutzung der Erzeugungsressourcen effizienter zu koordinieren.

Verstärkte Integration erneuerbarer Energien mit Batteriespeicherung zur Förderung der Einführung von Batterien

Batteriespeicher im Netzmaßstab können ebenfalls zu sauberer Energie beitragen. Batteriespeicher sind eine von mehreren Technologieoptionen, die die Flexibilität des Stromversorgungssystems verbessern und ein hohes Maß an Integration erneuerbarer Energien ermöglichen können. Studien und praktische Erfahrungen haben gezeigt, dass vernetzte Energiesysteme große Mengen erneuerbarer Energie aus variablen erneuerbaren Energiequellen (VRE) ohne neue Energiespeicherressourcen sicher und zuverlässig integrieren können.

Die Batterien erreichen allmählich eine Größe, die es erneuerbaren Energien ermöglicht, mittelgroße Erdgasgeneratoren zu ersetzen. Mit rund 200 Megawatt erreichen Batterien sogar eine Größe, die es ermöglicht, kleine bis mittlere Erdgasgeneratoren durch erneuerbare Energien zu ersetzen. Laut Wesley Cole, einem Energieanalysten am National Renewable Energy Laboratory, macht die zusätzliche Speicherung erneuerbarer Energien auch rentabler. Zudem sinkt der Wert umso mehr, je mehr erneuerbare Energien ans Netz gehen. Die Speicherung hilft, indem sie überschüssige Energie, die mitten am Tag, wenn der Strombedarf geringer ist, verloren gegangen wäre, auffängt und auf einen Zeitpunkt verlagert, an dem sie wertvoller ist.

Der aus erneuerbaren Quellen erzeugte Strom wird für den Zugang der Verbraucher direkt in das Netz eingespeist, die Nachfrage aus dem Netz schwankt jedoch. Heute stellen Batteriespeichersysteme für mittelständische Erzeuger erneuerbarer Energien eine kostengünstige und echte Lösung dar, den erzeugten Strom einzufangen. Durch den Anschluss an das nationale Stromnetz ist die Teilnahme an Demand-Response-Programmen möglich und die eingezahlte Energie wird genutzt, um die maximale Rendite zu erzielen.

BESCHRÄNKENDE FAKTOREN

Hohe Installations- und Wartungskosten behindern die Marktexpansion

Lithium-Ionen-Batterien entzünden sich aufgrund von Anomalien in ihren Energiekomponenten – Elektrolyten aus organischen Lösungsmitteln, sauerstoffreicher Kathode und brennbaren Gasen. Darüber hinaus sind Lithium-Ionen-Batterien äußerst empfindlich gegenüber hohen Temperaturen und grundsätzlich entflammbar. Diese Akkus werden durch Hitze viel schneller beschädigt, als dies normalerweise der Fall wäre. Wenn ein Lithium-Ionen-Akku eine Fehlfunktion hat, geht er in Flammen auf und kann großen Schaden anrichten.

Trotz seiner allgemeinen Vorteile hat Lithium-Ionen auch seine Nachteile. Es ist zerbrechlich und benötigt Schutzschaltungen, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Eine in jedem Pack integrierte Sicherheitsschaltung begrenzt die Höchstspannung jeder Zelle während des Ladevorgangs und verhindert, dass die Zellenspannung während des Entladens zu stark absinkt.

Alterung ist bei den meisten Lithium-Ionen-Batterien ein Problem, und viele Hersteller schweigen dazu. Nach einem Jahr ist eine gewisse Verschlechterung der Kapazität spürbar, unabhängig davon, ob der Akku verwendet wird. Oftmals ist die Batterie nach zwei bis drei Jahren kaputt. Es ist zu beachten, dass auch andere Chemikalien altersbedingte degenerative Wirkungen haben. Dies gilt insbesondere für Nickel-Metallhydrid, wenn es hohen Umgebungstemperaturen ausgesetzt wird.

Darüber hinaus ist All-Vanadium-RFB die am besten erforschte und entwickelte RFB-Chemie. Die Marktakzeptanz dieses Systems wurde jedoch durch teure Chemikalien behindert. Allerdings bieten wasserlösliche organische Redoxspezies eine potenzielle Option für kostengünstige Materialien. Die Syntheseprozesse, die erforderlich sind, um die Molekülstruktur für eine hohe Löslichkeit und ein optimales Potenzial anzupassen, erhöhen wiederum die Materialkosten und begrenzen die Verfügbarkeit poröser Membranen, um Cross-Over zu reduzieren, was die Kapital- und Wartungskosten weiter erhöht.

MARKTSEGMENTIERUNG

Durch Analyse der Batteriechemie

Lithium-Ionen-Segment wird aufgrund etablierter Lieferkette den Markt dominieren

Basierend auf der Batteriechemie ist der Markt in Lithium-Ionen-Batterien, Blei-Säure-Batterien, Redox-Flow-Batterien, natriumbasierte Batterien und andere unterteilt. Das Lithium-Ionen-Segment hielt im Jahr 2021 den größten Marktanteil. Aufgrund technologischer Innovationen und verbesserter Fertigungsmöglichkeiten werden diese Batterien in verschiedenen Anwendungen eingesetzt. Die Lithium-Ionen-Technologie machte mehr als 90 % der installierten Leistung und Energiekapazität großer Batteriespeichersysteme in Nordamerika aus (wobei zwischen Laden und Entladen viel Energie verloren ging) und schnelle Reaktionszeiten.

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Nach Eigentümeranalyse

Segment im Besitz von Versorgungsunternehmen liegt aufgrund erhöhter Investitionen an der Spitze

Auf der Grundlage der Eigentumsverhältnisse wird der Markt in Eigentum Dritter und Eigentum von Versorgungsunternehmen eingeteilt. Das Segment der Energieversorger hält im Jahr 2021 aufgrund der gestiegenen Investitionen staatlicher und nichtstaatlicher Energieversorger den Marktanteil bei Netzbatterien. Das Segment wird durch die positiven politischen Rahmenbedingungen regionaler Organisationen wie der U.S. Energy Storage Association (ESA) unterstützt. Energieversorger haben einen besseren Einblick in die Anforderungen des Netzes und können Speicher besser lokalisieren und bereitstellen, um ihren Bedarf zu decken, aber alle Kosten an die Kunden weitergeben.

Durch Anwendungsanalyse

Segment für erneuerbare Energien wird dominieren, unterstützt durch den zunehmenden Trend der Integration erneuerbarer Energien mit Netzbatterien

Je nach Anwendung wird der Markt in erneuerbare Energien, Spitzenlastverschiebung, Hilfsdienste, Notstrom und andere kategorisiert. Das Segment der erneuerbaren Energien wird im Prognosezeitraum den Markt dominieren. Ein kombinierter Rückgang der Kosten für Großbatterien und Strom aus erneuerbaren Energiequellen dürfte die Rolle batteriebasierter Energiespeichersysteme beim Übergang zu einer dekarbonisierten Welt erweitern. 

REGIONALE EINBLICKE

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Die nordamerikanische Region dominierte den Markt. Die Verfügbarkeit günstiger staatlicher Maßnahmen, Steuererleichterungen für den Einsatz erneuerbarer Energien und zunehmende Investitionen öffentlicher und privater Unternehmen sind einige der Hauptmerkmale, die die Ausweitung der regionalen Marktgröße vorantreiben.

Im Asien-Pazifik-Raum wird im Prognosezeitraum voraussichtlich die höchste CAGR zu verzeichnen sein. Auf China entfiel aufgrund laufender Regierungsinitiativen und Investitionen zur Ankurbelung des Marktwachstums der größte Umsatzanteil in der Region.

Europa versucht auch, die lokale Batterieproduktion anzukurbeln. Der Just Transition Fund unterstützt die Entwicklung von Energiespeicheranlagen in Regionen, die von fossilen Brennstoffen abhängig sind. Darüber hinaus stellt die Recovery and Resilience Facility 37 % ihrer Mittel für nachhaltige Klimaausgaben zur Erholung von COVID-19 bereit. Davon dürfte die Entwicklung der Energiespeicherung profitieren.

Für den Rest der Welt wird ebenfalls ein außergewöhnliches Wachstum erwartet. Unter den verschiedenen Formen der Energiespeicherung sind elektrochemische Batterien die Hauptkandidaten für den Einsatz im lateinamerikanischen Energiesektor. Andererseits steht der Batterieeinsatz vor finanziellen Herausforderungen, wie etwa den hohen Kosten für den Import. Dieser Faktor behindert die Marktausweitung von Netzbatterien im Rest der Welt.

Liste der wichtigsten Netzbatterieunternehmen Unternehmen

General Electric wird mit seinem breiten Produktangebot und einem renommierten Markennamen dominieren

General Electric geht auf Schlüsselaspekte seines Geschäfts ein, die ihm einen Wettbewerbsvorteil auf dem Markt verschaffen. Einige wichtige Faktoren sind die finanzielle Lage, erfahrene Mitarbeiter, die Einzigartigkeit der Produkte und andere. Darüber hinaus sind umfassende Forschungs- und Entwicklungskapazitäten und eine solide Belegschaft die Stärken von General Electric. Zum Beispiel

• Im März 2018 kündigte GE eine innovative Energiespeicherplattform namens Reservoir an. Das Reservoir lässt sich in das gesamte Stromnetz integrieren, um Kunden die Möglichkeit zu geben, die Integration erneuerbarer Energien zu steigern, die Finanzleistung zu verbessern, den Netzbetrieb zu verbessern, die Energiekosten zu senken und eine dezentralere, lokale Erzeugung zu ermöglichen.

LISTE DER WICHTIGSTEN UNTERNEHMEN IM PROFIL:

• Samsung SDI CO., LTD. (Südkorea)


• NGK Insulators, LTD. (Japan)


• BYD Company Ltd (China)


• General Electric (USA)


• Redflow Limited (Australien)


• Ambri Incorporated (USA)


• VRB Energy (Kanada)


• 24M Technologies, Inc. (USA)


• Lockheed Martin Corporation (USA)


• FZSONICK SA (Schweiz)


• KORE Power, Inc. (USA)

WICHTIGSTE ENTWICKLUNGEN DER INDUSTRIE:

• September 2022: NGK Insulators schloss ein umfangreiches Natrium-Schwefel-Batteriespeichersystem (NAS) an einem ehemaligen LNG-Terminal in Japan an. Toho Gas, ein kombiniertes Versorgungsunternehmen, das 54 Städte in drei Präfekturen in Zentraljapan bedient, hat das 11,4 MW/69,6 MWh NAS-System für den Einsatz an der Tsu LNG-Station in der Präfektur Mie bestellt. Die Fertigstellung ist für das Geschäftsjahr 2025 geplant.


• September 2022: Redflow arbeitete mit der University of Queensland im Rahmen des Forschungszentrums für sichere und zuverlässige Energiespeicherung des Australian Research Council (ARC) zusammen, das von der Deakin University verwaltet wird. Das Forschungsprojekt mit dem Titel „Extending Flow Battery Operation“ wurde ins Leben gerufen, um ein tieferes Verständnis der Elektrolytchemie und der Elektrodenmaterialien zu entwickeln und die Betriebseigenschaften des Zink-Brom-Moduls (ZBM) weiter zu erweitern.


• Mai 2021: 24M hat 56,8 Millionen US-Dollar in einer Serie-E-Finanzierung eingesammelt, um seinen kapitaleffizienten, einfachen und kostengünstigen halbfesten Herstellungsprozess zu kommerzialisieren und seine Technologieentwicklungsprogramme für Netzspeicher und Elektrofahrzeuge zu erweitern Anwendungen. Die Finanzierung erfolgte durch das globale Handelsunternehmen ITOCHU Corporation. Im Rahmen der Finanzierung und im Rahmen der Finanzierung wird Hiroaki Murase, General Manager des Geschäftsbereichs nachhaltige Energie von ITOCHU, dem Vorstand von 24M beitreten.


• März 2021: NGK wird ein 600 kW/3.600 kWh NAS-Batteriespeichersystem für das Uliastai-Projekt in der westlichen Zavkhan-Provinz der Mongolei liefern. Es ist Teil einer umfassenderen Initiative zur Steigerung der Nutzung erneuerbarer Energien in der Mongolei, die stark von Kohle abhängig ist. Etwa 93 % des gesamten Strombedarfs werden aus dem zentralen Stromnetz gedeckt, das große Lastzentren, darunter die Hauptstadt Ulaanbaatar, aus einer Flotte alternder Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen versorgt. Die Fertigstellung des Projekts ist für 2022 geplant.


• September 2019: GE Renewable Energy gab bekannt, dass es von Convergent Energy + Power mit der Lieferung von Batteriespeichersystemen für drei Projekte in Kalifornien mit einer Gesamtkapazität von 100 MWh beauftragt wurde. Der Leistungsumfang von GE Renewable Energy umfasst einen langfristigen Servicevertrag und erweiterte Garantien. Die Energiespeichersysteme unterstützen zwei Hauptziele. Erstens stellen sie gezielt lokale Kapazitäten bereit, um die Netzzuverlässigkeit in Spitzenzeiten zu verbessern. Zweitens können die Batterie-Energiespeichersysteme als schnell wirkende Stabilisierungsgeräte schnell laden und entladen, um die Frequenz zu regulieren und zur Netzstabilität beizutragen, wodurch sie dazu beitragen, die ständig wachsende Verbreitung variabler erneuerbarer Energien auszugleichen und zu erleichtern. Solche Anlagen werden dazu beitragen, die staatlichen Ziele Kaliforniens von 33 % erneuerbarer Energie bis 2020 und 100 % bis 2050 zu erreichen.

BERICHTSBEREICH

Der Forschungsbericht hebt führende Regionen weltweit hervor, um ein besseres Verständnis der Wettbewerbslandschaft zu ermöglichen. Darüber hinaus bietet der Bericht Einblicke in die neuesten Branchentrends und analysiert Technologien, die auf globaler Ebene in rasantem Tempo eingesetzt werden. Darüber hinaus werden einige der wachstumsfördernden Faktoren und Hemmnisse hervorgehoben, was dem Leser hilft, fundierte Kenntnisse über die Branche zu erlangen.

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