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La tecnologia di raccolta dell’energia cattura l’energia ambientale da fonti come luce, calore e vibrazioni, convertendola in energia elettrica per dispositivi a basso consumo energetico. Utilizzato nell'IoT, nei sensori e nell'elettronica indossabile, consente il funzionamento autosufficiente e senza batteria, riducendo la manutenzione e l'impatto ambientale sfruttando fonti di energia rinnovabili e facilmente disponibili.
Mercato dei sistemi di recupero energeticoè stato valutato a 693,50 milioni di dollari nel 2023 e si prevede che crescerà fino a 1.103,83 milioni di dollari entro il 2032, con un CAGR previsto del 5,30% nel periodo di previsione.
Panoramica del mercato
Crescita e tendenze del mercato: Tendenze attuali che guidano la crescita nel settore della raccolta di energia, comprese le proiezioni del CAGR fino al 2028.
Sfide e opportunità: sfide tecnologiche e normative; crescente domanda di soluzioni energetiche sostenibili e autonome.
I sistemi di raccolta dell’energia funzionano catturando e convertendo l’energia ambientale da varie fonti in energia elettrica utilizzabile per alimentare dispositivi a basso consumo energetico. Questi sistemi sono particolarmente preziosi per le applicazioni in cui le fonti di energia convenzionali come le batterie sono poco pratiche, come sensori remoti, dispositivi elettronici indossabili e dispositivi IoT industriali. Ecco una panoramica di come funzionano i sistemi di raccolta di energia, i principali tipi e le loro applicazioni:
Principio base della raccolta energetica
Fondamentalmente, la raccolta di energia prevede tre fasi principali:
Cattura dell'energia: il sistema cattura l'energia ambientale da fonti come luce, calore o vibrazioni meccaniche.
Conversione di energia: un trasduttore o convertitore trasforma l'energia catturata in energia elettrica.
Stoccaggio e gestione dell'energia: l'energia convertita viene immagazzinata (solitamente in condensatori o batterie) e gestita per garantire un rendimento stabile, anche quando la fonte di energia fluttua.
Tipi comuni di sistemi di raccolta dell'energia
Ogni tipo di sistema di raccolta di energia è personalizzato per catturare un tipo specifico di energia ambientale:
Raccolta dell’energia solare o fotovoltaica
Come funziona: le celle solari (solitamente celle fotovoltaiche) assorbono la luce solare e la convertono direttamente in elettricità attraverso l'effetto fotovoltaico.
Applicazioni: comuni nei dispositivi IoT esterni, nei sensori remoti e nei dispositivi elettronici indossabili esposti alla luce solare o all'illuminazione artificiale.
Recupero dell'energia termica
Come funziona: i generatori termoelettrici (TEG) catturano le differenze di temperatura (gradienti termici) tra due superfici e convertono questo calore in elettricità utilizzando l'effetto Seebeck.
Applicazioni: Ideale per ambienti con calore disperso, come macchine industriali o motori, dove i gradienti di temperatura possono essere facilmente sfruttati.
Raccolta di energia vibrazionale o meccanica
Come funziona: i materiali piezoelettrici generano elettricità quando sottoposti a stress meccanico, vibrazioni o movimento. Vengono utilizzati anche raccoglitori elettromagnetici ed elettrostatici, ciascuno dei quali si basa su un principio diverso per catturare l'energia cinetica.
Applicazioni: utile in ambienti con vibrazioni o movimenti costanti, come apparecchiature industriali, veicoli o dispositivi indossabili.
Raccolta di energia in radiofrequenza (RF).
Come funziona: gli raccoglitori RF catturano l'energia dalle onde radio, inclusi Wi-Fi, segnali cellulari e altre fonti RF, e la convertono in energia CC utilizzabile.
Applicazioni: comune nei dispositivi a basso consumo nelle aree urbane con numerosi segnali RF, come sensori wireless, tag RFID e dispositivi domestici intelligenti.
Raccolta di energia tramite induzione elettromagnetica
Come funziona: questo metodo cattura l'energia da un campo magnetico variabile (induzione). Viene spesso utilizzato in sistemi in cui c'è movimento vicino a una sorgente di campo magnetico.
Applicazioni: spesso utilizzato in applicazioni con movimenti ripetitivi, come sistemi di monitoraggio della pressione dei pneumatici o dispositivi indossabili che si muovono con il corpo.
Componenti chiave di un sistema di raccolta energetica
Trasduttore: converte l'energia ambientale in elettricità (ad esempio celle fotovoltaiche, materiali piezoelettrici o materiali termoelettrici).
Circuito di gestione dell'alimentazione: regola la tensione e la corrente, garantendo un'uscita stabile nonostante le condizioni di ingresso variabili.
Immagazzinamento dell'energia: immagazzina l'energia raccolta per un uso successivo (ad esempio, condensatori o batterie ricaricabili).
Gestione del carico: dirige l'energia al dispositivo e gestisce il consumo di energia per prevenire l'esaurimento dell'energia.
Applicazioni dei sistemi di Energy Harvesting
I sistemi di raccolta di energia sono versatili e supportano varie applicazioni, tra cui:
Sensori remoti e wireless: utili in luoghi in cui la sostituzione delle batterie è impegnativa, come nei sistemi di monitoraggio ambientale o strutturale.
Elettronica indossabile: dispositivi come fitness tracker e strumenti di monitoraggio medico possono utilizzare il calore o il movimento del corpo per produrre energia.
Dispositivi IoT industriali: le macchine che generano vibrazioni o calore possono alimentare sensori o altri dispositivi di monitoraggio.
Città intelligenti e case intelligenti: i sensori nell’illuminazione intelligente, nei parcheggi o nei sistemi idrici possono utilizzare l’energia raccolta per ridurre la dipendenza dall’energia esterna.
Vantaggi e sfide
Vantaggi:
Manutenzione ridotta: elimina o riduce la necessità di sostituzione della batteria, che può essere costosa e impegnativa in località remote.
Sostenibilità: consente ai dispositivi a basso consumo di funzionare con energia rinnovabile, riducendo l'impatto ambientale complessivo.
Durata estesa del dispositivo: supporta il funzionamento continuo dei dispositivi senza tempi di inattività per la sostituzione della batteria.
Sfide:
Bassa potenza in uscita: l'energia raccolta è spesso minima, il che lo rende adatto solo per applicazioni a basso consumo energetico.
Fonti di energia intermittenti: le fonti solari, RF e di vibrazione possono essere incoerenti, il che può influire sull'affidabilità del dispositivo.
Limitazioni di stoccaggio: le soluzioni di stoccaggio dell’energia devono essere efficienti e stabili per garantire energia continua, soprattutto quando la disponibilità di energia fluttua.
Global Growth Insights svela le principali aziende globali di sistemi di raccolta energetica:
- STMicroelettronica
- Sede: Ginevra, Svizzera
- Entrate (2023): $ 16,1 miliardi
- Tasso di crescita annuale composto (CAGR): Proiettato al 9% dal 2024 al 2028
- Punti salienti: STMicroelectronics ha svolto un ruolo determinante nel progresso dei sensori IoT e dei sistemi microelettromeccanici (MEMS), concentrandosi su soluzioni di semiconduttori ad alta efficienza energetica.
- Strumenti texani
- Sede: Dallas, Texas, Stati Uniti
- Entrate (2023): $ 20,03 miliardi
- CAGR: Tasso di crescita previsto dell’8,3% per i componenti di raccolta energetica
- Punti salienti: Texas Instruments continua a innovare nella progettazione di semiconduttori ad alta efficienza energetica, contribuendo in modo significativo allo sviluppo di dispositivi a basso consumo.
- EnOcean GmbH
- Sede: Oberhaching, Germania
- Entrate (2023): Stimato 50 milioni di euro
- CAGR: Crescita prevista del 12% nelle soluzioni wireless di recupero energetico
- Punti salienti: EnOcean è specializzata in moduli wireless di raccolta energia per l'automazione degli edifici, offrendo soluzioni sensor-to-cloud esenti da manutenzione e senza batteria. Nel settembre 2023, EnOcean si è assicurata un investimento significativo da parte di Innovation Industries per promuovere l’innovazione IoT sostenibile.
- Fujitsu limitata
- Sede: Tokio, Giappone
- Entrate (2023): ¥ 3,76 trilioni (circa $ 32 miliardi)
- CAGR: Puntare ad una crescita del 7% nelle soluzioni tecnologiche sostenibili
- Punti salienti: Fujitsu si concentra sulle città intelligenti e sulle soluzioni ambientali, integrando le tecnologie di raccolta dell'energia nelle proprie offerte. La società ha registrato un fatturato di 3,76 trilioni di yen per l'anno fiscale terminato il 31 marzo 2024.
- Cypress Semiconductor (ora parte di Infineon Technologies)
- Sede: Monaco di Baviera, Germania
- Entrate (2023): 15 miliardi di euro (Infineon Technologies)
- CAGR: Crescita del 9% nelle soluzioni energetiche IoT
- Punti salienti: In seguito all'acquisizione da parte di Infineon Technologies, Cypress Semiconductor ha migliorato il proprio portafoglio di soluzioni energetiche focalizzate sull'IoT, sfruttando le sinergie per promuovere l'innovazione.
- ABB Ltd.
- Sede: Zurigo, Svizzera
- Entrate (2023): $ 30 miliardi
- CAGR: Crescita del 6% in automazione ed efficienza energetica
- Punti salienti: ABB integra le applicazioni di raccolta dell'energia nell'automazione industriale, enfatizzando soluzioni energetiche sostenibili ed efficienti.
- Maxim Integrated (ora parte di Analog Devices)
- Sede: Norwood, Massachusetts, Stati Uniti
- Entrate (2023): $ 12 miliardi (dispositivi analogici)
- CAGR: Crescita prevista dell'8% nelle soluzioni di gestione dell'energia
- Punti salienti: L'acquisizione di Maxim Integrated da parte di Analog Devices ha ampliato le proprie capacità nelle tecnologie di gestione dell'energia e di raccolta dell'energia.
- Sistemi Termici Laird
- Sede: Durham, Carolina del Nord, Stati Uniti
- Entrate (2023): $ 500 milioni
- CAGR: Crescita del 5% nelle soluzioni di gestione termica
- Punti salienti: Laird si concentra su soluzioni di gestione termica, compresi moduli termoelettrici che possono essere utilizzati in applicazioni di raccolta di energia.
- Dispositivi analogici
- Sede: Norwood, Massachusetts, Stati Uniti
- Entrate (2023): $ 12 miliardi
- CAGR: Crescita prevista dell'8% nelle soluzioni analogiche e a segnale misto
- Punti salienti: Analog Devices offre una gamma di prodotti per la raccolta di energia, inclusi circuiti integrati e sensori di gestione dell'alimentazione.
- Würth Elettronica
- Sede: Waldenburg, Germania
- Entrate (2023): 1 miliardo di euro
- CAGR: Crescita del 7% nei componenti elettronici ed elettromeccanici
- Punti salienti: Würth Elektronik fornisce componenti adatti per applicazioni di raccolta di energia, come induttori e soluzioni di trasferimento di potenza wireless.
- Tecnologia dei microchip
- Sede: Chandler, Arizona, Stati Uniti
- Entrate (2023): 6,8 miliardi di dollari
- CAGR: Crescita del 6,5% nelle soluzioni di microcontrollori e semiconduttori analogici
- Punti salienti: Microchip offre microcontrollori e prodotti analogici che supportano applicazioni di raccolta di energia, concentrandosi sulla progettazione a basso consumo.
- Manifattura Murata
- Sede: Kyoto, Giappone
- Entrate (2023): ¥ 1,6 trilioni (circa $ 14 miliardi)
- CAGR: Crescita del 5% nei componenti elettronici
- Punti salienti: Murata sviluppa componenti come raccoglitori di energia piezoelettrici e supercondensatori per l'accumulo di energia.
- Corporazione Powercast
- Sede: Pittsburgh, Pennsylvania, Stati Uniti
- Entrate (2023): $ 10 milioni
- CAGR: Crescita prevista del 15% nelle soluzioni di alimentazione wireless
- Punti salienti: Powercast è specializzato nella tecnologia di alimentazione wireless basata su RF, che consente la raccolta remota di energia per varie applicazioni.
- Adamant Namiki Precision Jewel Co., Ltd.
- Sede: Tokio, Giappone
- Entrate (2023): Stima 100 milioni di dollari
- CAGR: Si prevede una crescita del 7% nei componenti di precisione e nelle soluzioni energetiche
- Punti salienti: Conosciuta per i suoi componenti ad alta precisione, Adamant Namiki sta investendo in dispositivi di raccolta di energia in miniatura per applicazioni in dispositivi medici e dispositivi indossabili.
- LORD MicroStrain (Parker Hannifin Corporation)
- Sede: Williston, Vermont, Stati Uniti
- Entrate (2023): Parte dei 16 miliardi di dollari di entrate di Parker Hannifin
- CAGR: Crescita prevista dell'8% nel segmento dei sensori e dei controlli
- Punti salienti: LORD MicroStrain, acquisita da Parker Hannifin, sviluppa sensori wireless e raccoglitori di microenergia per il monitoraggio remoto in applicazioni industriali e aerospaziali.
- Cymbet Corporation
- Sede: Elk River, Minnesota, Stati Uniti
- Entrate (2023): Stima 15 milioni di dollari
- CAGR: Crescita del 10% nella tecnologia delle batterie allo stato solido
- Punti salienti: Cymbet è specializzata in batterie allo stato solido e soluzioni di accumulo dell'energia, che sono componenti critici per sistemi di raccolta dell'energia affidabili ed esenti da manutenzione nei dispositivi IoT.
- Laboratori di silicio
- Sede: Austin, Texas, Stati Uniti
- Entrate (2023): $ 1 miliardo
- CAGR: Crescita prevista del 7% nell’IoT e nella connettività wireless
- Punti salienti: Silicon Labs si concentra su microcontrollori a basso consumo e tecnologie wireless, consentendo soluzioni ad alta efficienza energetica adatte per applicazioni di raccolta di energia nella casa intelligente e nell'automazione industriale.
- Tecnologia Mide (Hutchinson Corporation)
- Sede: Medford, Massachusetts, Stati Uniti
- Entrate (2023): Parte delle entrate di 4 miliardi di dollari di Hutchinson
- CAGR: Crescita dell’8% nei materiali e sensori intelligenti
- Punti salienti: Mide Technology, una divisione di Hutchinson, è nota per i suoi sistemi di raccolta dell'energia piezoelettrica utilizzati nel monitoraggio delle condizioni e nelle reti di sensori wireless.
- Micropelt GmbH
- Sede: Friburgo, Germania
- Entrate (2023): Stimato 5 milioni di dollari
- CAGR: Crescita prevista del 12% per i componenti termoelettrici
- Punti salienti: Micropelt sviluppa raccoglitori di energia termoelettrica, progettati per catturare il calore di scarto e convertirlo in elettricità utilizzabile per piccoli dispositivi elettronici e sensori.
Conclusione
Il mercato della raccolta energetica si sta evolvendo rapidamente, guidato dai progressi dell’IoT, dei dispositivi autonomi e delle esigenze di sostenibilità. Queste aziende leader rappresentano uno spettro diversificato di innovazioni nel campo della microelettronica, dell’energia wireless, delle soluzioni termoelettriche e dello stoccaggio dell’energia a stato solido. Con i continui progressi tecnologici e la crescente domanda di soluzioni energetiche efficienti e a bassa manutenzione, il futuro della raccolta di energia sembra promettente. Insieme, queste aziende sono destinate a dare forma a un mercato che potenzia i dispositivi autosufficienti e contribuisce a un ecosistema energetico più sostenibile.