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November 13, 2024|機械設備

環境発電システム企業トップ 10 以上 |世界的な成長に関する洞察

エナジーハーベスティング技術は、光、熱、振動などの源から周囲エネルギーを捕捉し、それを低エネルギーデバイス用の電力に変換します。 IoT、センサー、ウェアラブルエレクトロニクスに使用され、再生可能ですぐに利用できるエネルギー源を活用することで、バッテリー不要の自立動作が可能になり、メンテナンスと環境への影響が軽減されます。

環境発電システム市場2023 年には 6 億 9,350 万米ドルと評価され、2032 年までに 11 億 383 万米ドルに成長すると予想されており、予測期間中の CAGR は 5.30% と予測されます。

市場概要

市場の成長とトレンド: 2028 年までの CAGR の予測を含む、エネルギーハーベスティング部門の成長を推進する現在のトレンド。

課題と機会: 技術的および規制上の課題。持続可能で自律的なエネルギー ソリューションに対する需要が高まっています。

環境発電システムは、さまざまなソースから周囲エネルギーを捕捉して、低エネルギー機器に電力を供給するために使用可能な電気エネルギーに変換することによって機能します。これらのシステムは、リモート センサー、ウェアラブル電子機器、産業用 IoT デバイスなど、バッテリーなどの従来の電源が実用的ではないアプリケーションにとって特に価値があります。ここでは、環境発電システムの仕組み、主な種類、およびその用途の概要を示します。

エナジーハーベストの基本原理

エネルギーハーベスティングの中核には、次の 3 つの主要な段階が含まれます。

エネルギー捕捉: システムは、光、熱、機械振動などの発生源から周囲エネルギーを捕捉します。

エネルギー変換: トランスデューサーまたはコンバーターは、捕らえたエネルギーを電力に変換します。

エネルギーの保存と管理: 変換されたエネルギーは (通常はコンデンサーまたはバッテリーに) 保存され、ソース エネルギーが変動する場合でも安定した出力を確保できるように管理されます。

一般的な種類の環境発電システム

各タイプの環境発電システムは、特定の種類の周囲エネルギーを捕捉するように調整されています。

太陽光発電または太陽光発電によるエネルギーハーベスティング

仕組み: 太陽電池 (通常は光電池) は太陽光を吸収し、光起電力効果によって太陽光を直接電気に変換します。

用途: 太陽光や人工照明にさらされる屋外の IoT デバイス、リモート センサー、ウェアラブル電子機器で一般的です。

サーマルエネルギーハーベスティング

仕組み: 熱電発電機 (TEG) は、2 つの表面間の温度差 (熱勾配) を捕捉し、ゼーベック効果を利用してこの熱を電気に変換します。

用途: 産業用機械やエンジンなど、温度勾配が利用されやすい廃熱のある環境に最適です。

振動または機械による環境発電

仕組み: 圧電材料は、機械的ストレス、振動、または動きを受けると電気を生成します。電磁ハーベスターと静電ハーベスターも使用され、それぞれが異なる原理に基づいて運動エネルギーを捕捉します。

用途: 産業用機器、車両、ウェアラブルデバイスなど、一定の振動や動きがある環境で役立ちます。

無線周波数 (RF) エナジーハーベスティング

仕組み: RF ハーベスターは、Wi-Fi、携帯信号、その他の RF ソースを含む電波からエネルギーを取得し、使用可能な DC 電力に変換します。

用途: ワイヤレス センサー、RFID タグ、スマート ホーム デバイスなど、RF 信号が豊富な都市部の低電力デバイスで一般的です。

電磁誘導環境発電

仕組み: この方法は、変化する磁場 (誘導) からエネルギーを捕捉します。磁場源の近くで動きが起こるシステムでよく使用されます。

用途: タイヤ空気圧監視システムや体と一緒に動くウェアラブル デバイスなど、反復的な動作を伴うアプリケーションでよく使用されます。

環境発電システムの主要コンポーネント

トランスデューサ: 周囲エネルギーを電気に変換します (太陽電池、圧電材料、熱電材料など)。

電源管理回路: 電圧と電流を調整し、変動する入力条件にもかかわらず安定した出力を保証します。

エネルギー貯蔵: 後で使用するために収集したエネルギーを貯蔵します (コンデンサーや充電式バッテリーなど)。

負荷管理: エネルギーをデバイスに送り、電力使用量を管理してエネルギーの枯渇を防ぎます。

環境発電システムの応用

環境発電システムは多用途であり、次のようなさまざまなアプリケーションをサポートします。

リモートセンサーおよびワイヤレスセンサー: 環境監視システムや構造監視システムなど、バッテリーの交換が難しい場所で役立ちます。

ウェアラブル エレクトロニクス: フィットネス トラッカーや医療監視ツールなどのデバイスは、体温や動きを電力として利用します。

産業用 IoT デバイス: 振動や熱を発生する機械は、センサーやその他の監視デバイスに電力を供給することができます。

スマートシティとスマートホーム: スマート照明、駐車場、または水道システムのセンサーは、収集したエネルギーを使用して外部電力への依存を減らすことができます。

利点と課題

利点：

メンテナンスの軽減: 遠隔地では高価で困難な可能性があるバッテリー交換の必要性を排除または軽減します。

持続可能性: 低電力デバイスを再生可能エネルギーで実行できるようにし、全体的な環境への影響を軽減します。

デバイス寿命の延長: バッテリ交換のためのダウンタイムなしでデバイスの継続動作をサポートします。

課題:

低出力: 多くの場合、収集されるエネルギーは最小限であるため、低エネルギー用途にのみ適しています。

断続的なエネルギー源: 太陽光、RF、振動源は一貫性がない可能性があり、デバイスの信頼性に影響を与える可能性があります。

ストレージの制限: 特にエネルギー利用可能性が変動する場合に、継続的な電力を確保するには、エネルギーストレージ ソリューションが効率的かつ安定している必要があります。

Global Growth Insights は、環境発電システムの世界トップ企業を明らかにします。

  1. STマイクロエレクトロニクス

    • 本部： ジュネーブ、スイス
    • 収益 (2023 年): 161億ドル
    • 年間複合成長率 (CAGR): 2024 年から 2028 年までは 9% になると予測
    • ハイライト: STMicroelectronics は、エネルギー効率の高い半導体ソリューションに重点を置き、IoT および微小電気機械システム (MEMS) センサーの進歩に貢献してきました。
  1. テキサス・インスツルメンツ

    • 本部： 米国テキサス州ダラス
    • 収益 (2023 年): 200.3億ドル
    • 年平均成長率: 環境発電コンポーネントの予測成長率は 8.3%
    • ハイライト: テキサス・インスツルメンツは、エネルギー効率の高い半導体設計の革新を続け、低電力デバイスの開発に大きく貢献しています。
  1. EnOcean GmbH

    • 本部： オーバーハヒング, ドイツ
    • 収益 (2023 年): 推定5,000万ユーロ
    • 年平均成長率: ワイヤレス環境発電ソリューションは 12% の成長が見込まれる
    • ハイライト: EnOcean はビルディングオートメーション向けのワイヤレス環境発電モジュールに特化しており、メンテナンスフリーでバッテリー不要のセンサーからクラウドへのソリューションを提供しています。 2023 年 9 月、EnOcean は持続可能な IoT イノベーションを推進するためにイノベーション インダストリーズから多額の投資を獲得しました。 
  1. 富士通株式会社

    • 本部： 東京、日本
    • 収益 (2023 年): 3.76兆円（約320億ドル）
    • 年平均成長率: 持続可能なテクノロジー ソリューションで 7% の成長を目指す
    • ハイライト: 富士通はスマートシティと環境ソリューションに重点を置き、環境発電技術を製品に統合しています。同社は2024年3月31日終了会計年度の売上高が3兆7,600億円と報告した。 
  1. Cypress Semiconductor (現在は Infineon Technologies の一部)

    • 本部： ミュンヘン、ドイツ
    • 収益 (2023 年): 150億ユーロ（インフィニオンテクノロジーズ）
    • 年平均成長率: IoT エネルギー ソリューションは 9% 成長
    • ハイライト: インフィニオン テクノロジーズによる買収後、サイプレス セミコンダクターは、IoT に焦点を当てたエネルギー ソリューションのポートフォリオを強化し、相乗効果を活用してイノベーションを推進してきました。
  1. ABB株式会社

    • 本部： チューリッヒ、スイス
    • 収益 (2023 年): 300億ドル
    • 年平均成長率: 自動化とエネルギー効率が 6% 向上
    • ハイライト: ABB は、環境発電アプリケーションを産業オートメーションに統合し、持続可能で効率的なエネルギー ソリューションを重視しています。
  1. Maxim Integrated (現在は Analog Devices の一部)

    • 本部： 米国マサチューセッツ州ノーウッド
    • 収益 (2023 年): 120億ドル（アナログ・デバイセズ）
    • 年平均成長率: 電源管理ソリューションは 8% の成長が予測される
    • ハイライト: Analog DevicesによるMaxim Integratedの買収により、電力管理および環境発電技術における同社の能力が拡張されました。
  1. レアード サーマル システムズ

    • 本部： 米国ノースカロライナ州ダーラム
    • 収益 (2023 年): 5億ドル
    • 年平均成長率: 熱管理ソリューションの 5% の成長
    • ハイライト: Laird は、環境発電アプリケーションで利用できる熱電モジュールなどの熱管理ソリューションに重点を置いています。
  1. アナログ・デバイセズ

    • 本部： 米国マサチューセッツ州ノーウッド
    • 収益 (2023 年): 120億ドル
    • 年平均成長率: アナログおよびミックスシグナル ソリューションで 8% の成長が予測される
    • ハイライト: アナログ・デバイセズは、電源管理 IC やセンサーなど、環境発電分野のさまざまな製品を提供しています。
  1. Würth Elektronik

    • 本部： ヴァルデンブルク、ドイツ
    • 収益 (2023 年): 10億ユーロ
    • 年平均成長率: 電子および電気機械部品の 7% の成長
    • ハイライト: Würth Elektronik は、インダクタやワイヤレス電力伝送ソリューションなど、環境発電アプリケーションに適したコンポーネントを提供しています。
  1. マイクロチップ技術

    • 本部： 米国アリゾナ州チャンドラー
    • 収益 (2023 年): 68億ドル
    • 年平均成長率: マイクロコントローラーおよびアナログ半導体ソリューションが 6.5% 成長
    • ハイライト: Microchip は、低電力設計に重点を置き、環境発電アプリケーションをサポートするマイクロコントローラーとアナログ製品を提供しています。
  1. 村田製作所

    • 本部： 京都市
    • 収益 (2023 年): 1.6兆円（約140億ドル）
    • 年平均成長率: 電子部品の5%成長
    • ハイライト: Murata は、圧電エネルギーハーベスタやエネルギー貯蔵用のスーパーキャパシタなどのコンポーネントを開発しています。
  1. パワーキャスト株式会社

    • 本部： 米国ペンシルバニア州ピッツバーグ
    • 収益 (2023 年): 1000万ドル
    • 年平均成長率: ワイヤレス給電ソリューションは 15% の成長が見込まれる
    • ハイライト: Powercast は RF ベースのワイヤレス パワー テクノロジーに特化しており、さまざまなアプリケーションでリモート エナジー ハーベスティングを可能にします。
  1. アダマンド並木精密宝石株式会社

    • 本部： 東京、日本
    • 収益 (2023 年): 推定1億ドル
    • 年平均成長率: 精密部品とエネルギー ソリューションは 7% の成長が見込まれます
    • ハイライト: 高精度のコンポーネントで知られるアダマンド並木は、医療機器やウェアラブル用途向けの小型環境発電装置に投資しています。
  1. LORD MicroStrain (パーカー・ハネフィン社)

    • 本部： 米国バーモント州ウィリストン
    • 収益 (2023 年): パーカー・ハニフィンの160億ドルの収益の一部
    • 年平均成長率: センサーおよび制御セグメント内で 8% の成長が予測される
    • ハイライト: Parker Hannifin が買収した LORD MicroStrain は、産業および航空宇宙用途での遠隔監視用のワイヤレス センサーとマイクロ エネルギー ハーベスターを開発しています。
  1. シンベット株式会社

    • 本部： 米国ミネソタ州エルクリバー
    • 収益 (2023 年): 推定1500万ドル
    • 年平均成長率: 全固体電池技術の 10% の成長
    • ハイライト: Cymbet は、IoT デバイスにおける信頼性が高くメンテナンス不要の環境発電システムの重要なコンポーネントである固体電池とエネルギー貯蔵ソリューションを専門としています。
  1. シリコンラボ

    • 本部： 米国テキサス州オースティン
    • 収益 (2023 年): 10億ドル
    • 年平均成長率: IoT とワイヤレス接続は 7% の成長が見込まれる
    • ハイライト: Silicon Labs は、低電力マイクロコントローラーとワイヤレス技術に焦点を当てており、スマートホームや産業オートメーションにおける環境発電アプリケーションに適したエネルギー効率の高いソリューションを実現しています。
  1. Mid Technology (ハッチンソン社)

    • 本部： 米国マサチューセッツ州メドフォード
    • 収益 (2023 年): ハッチンソンの40億ドルの収益の一部
    • 年平均成長率: スマートマテリアルとセンサーの分野で 8% の成長
    • ハイライト: Hutchinson の一部門である Mide Technology は、状態監視およびワイヤレス センサー ネットワークで使用される圧電発電システムで知られています。
  1. マイクロペルト社

    • 本部： フライブルク、ドイツ
    • 収益 (2023 年): 推定500万ドル
    • 年平均成長率: 熱電部品の成長予測は 12%
    • ハイライト: Micropelt は、廃熱を捕捉し、小型電子デバイスやセンサーに使用できる電力に変換するように設計された熱電エネルギー ハーベスターを開発しています。

結論

エナジーハーベスティング市場は、IoT、自律型デバイス、持続可能性のニーズの進歩によって急速に進化しています。これらの大手企業は、マイクロエレクトロニクス、ワイヤレス パワー、熱電ソリューション、ソリッドステート エネルギー ストレージにわたる多様なイノベーションを代表しています。技術が継続的に進歩し、効率的でメンテナンスの手間がかからないエネルギー ソリューションに対する需要が高まっているため、エナジー ハーベスティングの将来は有望に見えます。これらの企業は協力して、自立型デバイスを強化し、より持続可能なエネルギーエコシステムに貢献する市場を形成しようとしています。