Globaler Markt für Energiegewinnungssysteme nach Technologie (Lichtenergiegewinnung, Vibrationsenergiegewinnung, Hochfrequenzenergiegewinnung, thermische Energiegewinnung), Komponente (Energiegewinnungswandler, Leistungsmanagement-ICs (PMIC), Speichersystem), Anwendung (Gebäude- und Automatisierungstechnik, Unterhaltungselektronik, Industrie, Transportwesen) und Region – Prognose bis 2032

Marktdynamik

Treiber des globalen Marktes für Energiegewinnungssysteme:

Wachsende Nachfrage nach energieeffizienten Lösungen

Die steigende Nachfrage nach energieeffizienten Lösungen treibt den globalen Markt für Energiegewinnungssysteme an. Da Unternehmen und Verbraucher zunehmend Wert auf Energieeinsparung und ökologische Nachhaltigkeit legen, wächst die Nachfrage nach Lösungen, die den Energieverbrauch und die Abhängigkeit von traditionellen Energiequellen reduzieren. Die Besorgnis über den Klimawandel und die ökologischen Auswirkungen der Energienutzung hat das Bewusstsein für den Wert von Nachhaltigkeit geschärft. Laut einer Nielsen-Umfrage sind 81 % der Befragten weltweit der Meinung, dass Unternehmen die Umwelt verbessern sollten.

Darüber hinaus hat der Einsatz von Batterien in elektronischen Geräten, Sensoren und Fernüberwachungssystemen zu erheblichen Mengen an Elektroschrott geführt. Laut dem WEEE-Forum sind weltweit rund 16 Milliarden Handys im Einsatz, von denen bis 2022 voraussichtlich über 5 Milliarden zu Elektroschrott werden. Regierungen und Aufsichtsbehörden haben branchenübergreifende Energieeffizienzrichtlinien und -standards eingeführt. So zielt beispielsweise der Europäische Grüne Deal darauf ab, die EU bis 2050 durch erhebliche Investitionen in Technologien für erneuerbare Energien, wie etwa Energiegewinnungssysteme, klimaneutral zu machen.

Laut dem Bericht „Electricity 2024“ der Internationalen Energieagentur (IEA) wird die weltweite Kapazität erneuerbarer Energien zwischen 2023 und 2028 voraussichtlich 7.300 Gigawatt (GW) erreichen. Dieses Wachstum wird durch Förderprogramme in über 130 Ländern vorangetrieben, wobei Photovoltaik (PV) und Windkraft 95 % des Wachstums ausmachen. Der Bericht prognostiziert außerdem, dass Wind- und Solarenergie im Jahr 2024 mehr Strom erzeugen werden als Wasserkraft und dass erneuerbare Energien bis 2025 Kohle als weltweit wichtigste Energiequelle ablösen werden. Mit steigender Nachfrage dürfte der Markt für Energiegewinnungssysteme weiteres Wachstum und Innovationen erleben.

Hemmnisse auf dem globalen Markt für Energiegewinnungssysteme:

Herausforderungen hinsichtlich Effizienz und Skalierbarkeit

Eine der größten Herausforderungen besteht darin, die Effizienz von Energiegewinnungstechnologien sicherzustellen. So liefern beispielsweise Innenbeleuchtung oder Vibrationen möglicherweise nicht genügend Energie für bestimmte Anwendungen. Auch die Skalierbarkeit ist problematisch, da sich nicht alle Energiegewinnungssysteme problemlos an unterschiedliche Anwendungsfälle oder Standorte anpassen lassen. Die Effizienz von Energiegewinnungstechnologien variiert. Während Solarmodule heutzutage Wirkungsgrade von 20–25 % erreichen, kann ihre tatsächliche Effizienz in der Praxis aufgrund von Umwelteinflüssen geringer ausfallen. Design und verwendete Materialien beeinflussen die Umwandlungseffizienz von Vibrationsenergie.

Die Leistung eines Solarmoduls hängt von seiner Größe und der einfallenden Sonneneinstrahlung ab. Unter idealen Bedingungen kann ein Standard-Solarmodul mit einem Quadratmeter Fläche und einem Wirkungsgrad von 20 % etwa 200 Watt erzeugen (1000 Watt pro Quadratmeter Sonneneinstrahlung). In der Praxis reduzieren jedoch Faktoren wie Verschattung, Witterung und der Sonnenstand die Leistung. Auch die Leistung thermoelektrischer Generatoren (TEGs) ist typischerweise relativ gering. Beispielsweise kann ein kleines TEG-Modul mit einer Temperaturdifferenz von 100 °C je nach Größe und Material nur wenige Milliwatt bis einige Watt Leistung erzeugen.

Darüber hinaus kann die Skalierbarkeit von Energiegewinnungsgeräten schwierig und kostspielig sein. Beispielsweise erfordert der Ausbau eines solarbetriebenen IoT-Netzwerks für eine Smart City erhebliche Investitionen in zusätzliche Solarmodule und Infrastruktur. Jedes zusätzliche Gerät verkompliziert Management und Wartung.

Marktchancen für globale Energiegewinnungssysteme:

Expansion bei IoT- und Smart-Device-Anwendungen

Die Expansion des Internets der Dinge (IoT) eröffnet dem Markt für Energiegewinnungssysteme erhebliche Chancen. IoT-Geräte werden in verschiedenen Branchen immer häufiger eingesetzt, wodurch die Nachfrage nach energieautarken Lösungen steigt, die keinen häufigen Batteriewechsel benötigen. Der IoT-Markt wächst rasant. Im Jahr 2023 gab es weltweit rund 15,14 Milliarden vernetzte IoT-Geräte – fast doppelt so viele wie die Weltbevölkerung. Dank Technologien wie 5G wird diese Zahl in den nächsten sieben Jahren voraussichtlich auf über 25 Milliarden steigen. Die Entwicklung von IoT-Geräten in vielen Branchen, darunter Industrie, Gesundheitswesen, Landwirtschaft und Smart Cities, hat die Nachfrage nach energieeffizienten und energieautarken Lösungen erhöht.

Darüber hinaus umfasst das Internet der Dinge (IoT) eine Vielzahl von Geräten, von Umweltsensoren und intelligenten Zählern bis hin zu tragbaren Gesundheitstrackern und Überwachungssystemen für Industrieanlagen. Energiegewinnungssysteme sind für das IoT-Ökosystem unerlässlich, da diese Geräte für ihren kontinuierlichen Betrieb Stromquellen benötigen.

Darüber hinaus nutzen Smart-Home-Systeme eine Vielzahl drahtloser Sensoren und Geräte zur Steuerung von Beleuchtung, Heizung, Sicherheit und Haushaltsgeräten. Zum Beispiel einintelligentes ThermostatMithilfe eines solarbetriebenen Sensors lassen sich Innen- und Außentemperaturen überwachen und Heiz- und Kühlsysteme entsprechend anpassen, wodurch der Batteriewechsel entfällt. Googles Smart-Home-Sparte Nest hat beispielsweise kürzlich ein neues intelligentes Thermostat auf den Markt gebracht. Das neue Nest Thermostat ist ein einfacheres Modell als das Nest Learning Thermostat oder das Nest Thermostat E und kostet 129,99 US-Dollar – 40 US-Dollar weniger als das Nest E und 120 US-Dollar weniger als das Spitzenmodell der dritten Generation, das Nest Learning Thermostat. Es konnte ab sofort vorbestellt werden.

Infolgedessen hat das Wachstum des Internets der Dinge (IoT) einen großen und stetig wachsenden Markt für Energiegewinnungssysteme geschaffen. Da immer mehr Branchen und Anwendungen die Vorteile des IoT nutzen, steigt die Nachfrage nach energieautarken, autonomen Geräten. Energiegewinnungslösungen sind entscheidend, um diese Nachfrage zu decken und gleichzeitig die langfristige Funktionsfähigkeit und Effizienz von IoT-Netzwerken zu gewährleisten.

Regionalanalyse

Nordamerika dominiert den Weltmarkt

Die globale Marktanalyse für Energiegewinnungssysteme wird in Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, dem Nahen Osten und Afrika sowie Lateinamerika durchgeführt.

Nordamerikaist der weltweit größte Marktteilnehmer im Bereich Energiegewinnungssysteme und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 12,6 % wachsen. Dies ist auf die im Vergleich zu anderen Regionen starke Verbreitung moderner Technologien wie dem industriellen Internet der Dinge (IIoT) in der Region zurückzuführen. Darüber hinaus arbeiten Technologieunternehmen und Cloud-Service-Anbieter in der Region weiterhin strategisch zusammen und schaffen so neue Möglichkeiten, immer vielfältigere Geräte mit dem industriellen IoT zu verbinden.

Zusätzlich haben staatliche Maßnahmen zur Minimierung der Emissionen aus alternden und öffentlichen Gebäuden diese Entwicklung begünstigt. So vereinbarte die US-amerikanische General Services Administration mit IBM die Installation moderner und intelligenter Gebäudetechnologien in 50 der energieintensivsten Gebäude der Bundesregierung. Die Region weist branchenübergreifend die höchste Automatisierungsrate auf. Daher wird erwartet, dass diese Faktoren den weltweiten Markt für Energiegewinnungssysteme im Prognosezeitraum antreiben werden.

Asien-PazifikEs wird erwartet, dass der Markt im Prognosezeitraum eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 13,0 % aufweisen wird. Aufgrund wichtiger Schwellenländer wie Japan, China und Indien wird für den asiatisch-pazifischen Raum im Prognosezeitraum ein starkes Wachstum des weltweiten Marktes für Energiegewinnungssysteme erwartet. Energiegewinnung findet in der Region vielfältige Anwendung, unter anderem in der Industrie, der Unterhaltungselektronik, der Hausautomation und im Transportwesen. Darüber hinaus ist in der Region ein verstärkter Einsatz von Energiegewinnungstechnologien in Gebäuden und Smart-Home-Systemen zu beobachten. Dies dürfte die Marktexpansion im asiatisch-pazifischen Raum weiter ankurbeln.

Aufgrund der niedrigen Betriebs- und Lohnkosten im asiatisch-pazifischen Raum erwägen viele Industrieunternehmen, ihre Produktionsstätten dorthin zu verlagern. Dies trägt zum Wachstum von IoT-Systemen und damit zur Ankurbelung des Marktes bei. Die Initiative „100 Smart Cities Mission“ in Indien wurde im Juni 2015 ins Leben gerufen. Die Regierung hat 14 Milliarden US-Dollar für die Umsetzung des Konzepts der intelligenten Städte sowie die Revitalisierung von 500 kleineren Ortschaften bereitgestellt. Im Januar 2016 wurden 20 Städte für die erste Runde des Wettbewerbs „All India City Challenge“ ausgewählt.

EuropaEs wird erwartet, dass dieser Markt mit einem Anteil von 25 % ein bedeutendes Wachstum verzeichnen wird. Dies ist auf die massive Unterstützung und Investitionen der Europäischen Kommission in Forschung und Entwicklung von Energiegewinnungs- und Energiespeichertechnologien zurückzuführen. Beispielsweise fördert die Europäische Kommission im Rahmen ihres Programms Horizont 2020 das Projekt „Metamaterial Enabled Vibration Energy Harvesting“. Das Projekt startete im Januar 2021 und soll bis Dezember 2024 abgeschlossen sein. Ziel des Projekts ist es, künftig auf Batterien zur Stromversorgung drahtloser Sensoren zu verzichten.

Darüber hinaus könnten aufstrebende Unternehmen Kapital von Investoren einwerben, um die Entwicklung neuartiger Produkte voranzutreiben. Barbara IoT, ein spanisches Unternehmen, schloss im Januar 2021 eine Finanzierungsrunde über rund 469.460 US-Dollar (400.000 Euro) ab, um sein industrielles IoT-Betriebssystem zu entwickeln.

In Lateinamerika und im Nahen Osten wird der Markt für Energiegewinnungssysteme aufgrund der zunehmenden Nutzung erneuerbarer Energien moderat wachsen. Wichtige Länder im Nahen Osten und in Afrika, darunter Saudi-Arabien, die Vereinigten Arabischen Emirate, Südafrika und Ägypten, haben angekündigt, in den kommenden Jahren intelligente Städte zu errichten. Diese Regierungen ergreifen umfangreiche Initiativen zur Förderung intelligenter Städte und laden Unternehmen der Privatwirtschaft ein, ihre intelligenten Lösungen in den im Bau befindlichen Projekten einzusetzen.

Segmentanalyse

Der globale Markt für Energiegewinnungssysteme ist segmentiert nach Technologie und Komponenten.

Nach Technologie ist der Markt weiter unterteilt in Lichtenergiegewinnung, Vibrationsenergiegewinnung, Hochfrequenzenergiegewinnung und thermische Energiegewinnung.

Die Lichtenergiegewinnung hat einen bedeutenden Marktanteil. Dabei wird, oft auch als Solarenergiegewinnung bezeichnet, Energie aus natürlichen oder künstlichen Lichtquellen wie Sonnenlicht oder Innenbeleuchtung gewonnen. Die Lichtenergie wird typischerweise mithilfe von Photovoltaikzellen (Solarmodulen) in Strom umgewandelt. Die Zahl der großen Unternehmen, die sich mit der Entwicklung von solarenergiebasierten Produkten zur Lichtenergiegewinnung beschäftigen, ist stark angestiegen. Die gewonnene Energie wird anschließend effizient in Branchen wie der Gebäudeautomation und der Unterhaltungselektronik eingesetzt.

Mechanische Schwingungen, Oszillationen oder Bewegungen in der Umgebung erzeugen elektrische Energie bei der Schwingungsenergiegewinnung. Piezoelektrische Materialien, die bei mechanischer Belastung eine Spannung erzeugen, werden häufig in Schwingungsenergiegewinnungsgeräten eingesetzt.

Basierend auf den Komponenten ist der Markt in Energiegewinnungswandler unterteilt.Integrierte Schaltkreise für das Energiemanagement(PMIC) und Speichersysteme.

Energiegewinnungstransformatoren beeinflussen das Marktwachstum maßgeblich. Energiegewinnungstransformatoren sind Geräte oder Komponenten, die Energie aus ihrer Umgebung gewinnen. Je nach verwendetem Energiegewinnungsverfahren (z. B. solar, piezoelektrisch, HF, thermisch) können die Wandler Photovoltaikzellen (Solarzellen), piezoelektrische Materialien, Antennen oder thermoelektrische Materialien sein. Sie wandeln zahlreiche Energiequellen in elektrische Energie um, darunter Licht, mechanische Schwingungen, Hochfrequenzsignale oder Temperaturdifferenzen. Darüber hinaus ist der zunehmende Einsatz elektromechanischer Wandler zur Gewinnung von Schwingungsenergie ein entscheidender Faktor für die steigende globale Marktnachfrage.

Energiespeicherung ist für Energiegewinnungssysteme unerlässlich, da sie überschüssige Energie für die spätere Verwendung speichert. Beispiele für Speichersystemkomponenten sind Superkondensatoren, wiederaufladbare Batterien und Energiespeicherkondensatoren. Sie fungieren als Puffer, speichern überschüssige Energie, die von Wandlern erzeugt wird, und geben diese bei Bedarf zur Stromversorgung von Geräten ab, wenn die externe Energiequelle fehlt oder nicht ausreicht.

Der Markt kann nach Anwendungsbereich in Gebäude- und Hausautomation, Unterhaltungselektronik, Industrie und Transport unterteilt werden.

Gebäude- und Hausautomation generiert den größten Umsatz. Zu ihren Anwendungen zählen diverse energieeffiziente Systeme und Geräte in Wohn- und Gewerbegebäuden. Energiegewinnungstechnologien werden durch drahtlose Sensoren, HLK-Steuerungen (Heizung, Lüftung, Klimaanlage), Beleuchtungssysteme und Sicherheitseinrichtungen ermöglicht. Diese Technologien verringern die Abhängigkeit von herkömmlichen Energiequellen und fördern gleichzeitig Energieeinsparung und Nachhaltigkeit in Gebäuden.

Unterhaltungselektronik wie Wearables, Fernbedienungen und stromsparende Geräte nutzen Energiegewinnungstechnologien. Diese Verfahren ermöglichen die Entwicklung autarker Geräte, wodurch der Bedarf an häufigen Batteriewechseln sinkt und der Benutzerkomfort steigt. Solarbetriebene Armbanduhren und Fernbedienungen mit Funkenergiegewinnung sind gängige Beispiele.