Markt für supraleitende Materialien Größe und Ausblick, 2024-2032

Marktübersicht

Der globale Markt für supraleitende Materialien wurde im Jahr 2023 auf 8,21 Milliarden USD geschätzt. Schätzungen zufolge wird er bis 2032 21,25 Milliarden USD erreichen und im Prognosezeitraum (2024–2032) eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von 11,15 % aufweisen. In den letzten Jahren ist mit dem exponentiellen Wachstum der Weltbevölkerung auch der Energiebedarf gestiegen, was auch die weltweite Nachfrage nach Energieeffizienz gefördert hat, um Nachhaltigkeitsziele zu erreichen und Energieverluste zu vermeiden, was das Wachstum des globalen Marktes für supraleitende Materialien beschleunigen dürfte. Darüber hinaus führen Forscher weltweit mehrere Projekte durch, um supraleitende Materialien mit verbesserter Funktionalität zu entwickeln und so Möglichkeiten für Marktwachstum zu schaffen.

Supraleitende Materialien sind Stoffe, die Elektrizität ohne Widerstand leiten können, wenn sie auf eine bestimmte kritische Temperatur abgekühlt werden. Diese einzigartige Eigenschaft ermöglicht es ihnen, große Mengen elektrischen Stroms ohne Energieverlust zu leiten, was sie für verschiedene Anwendungen hocheffizient macht. Supraleiter weisen außerdem den Meißner-Effekt auf, der sie dazu veranlasst, Magnetfelder auszustoßen, was ihre Verwendung in leistungsstarken Magneten und Magnetschwebesystemen ermöglicht.

Basierend auf ihren Betriebstemperaturen werden diese Materialien in Niedertemperatur-Supraleiter (LTS) und Hochtemperatur-Supraleiter (HTS) eingeteilt. Die Anwendungsgebiete supraleitender Materialien erstrecken sich über zahlreiche Branchen, darunter medizinische Bildgebung (MRT-Geräte), Stromübertragung (supraleitende Kabel), Teilchenbeschleuniger und Quantencomputer. Ihre Fähigkeit, die Effizienz und Leistung in diesen Anwendungen zu verbessern, treibt ihre steigende Nachfrage und ihr Marktwachstum an.

Marktdynamik

Globale Markttreiber für supraleitende Materialien

Wachsende Nachfrage nach Energieeffizienz

Die zunehmende Bedeutung von Energieeffizienz ist ein wichtiger Treiber für den Markt für supraleitende Materialien. Supraleiter, die Elektrizität ohne Widerstand leiten können, sind für die Reduzierung von Energieverlusten in Stromübertragungs- und -verteilungssystemen von entscheidender Bedeutung. Diese Fähigkeit macht sie für Stromnetze und Energiespeichersysteme äußerst attraktiv. Beispielsweise können supraleitende Kabel im Vergleich zu herkömmlichen Kupfer- oder Aluminiumkabeln Strom mit minimalen Verlusten übertragen, was zu erheblichen Energieeinsparungen führt. Dies ist von entscheidender Bedeutung für die Modernisierung von Stromnetzen und die Verbesserung der Integration erneuerbarer Energien, bei denen die Minimierung von Energieverschwendung von größter Bedeutung ist.

Darüber hinaus kann die Einführung supraleitender Technologien dazu beitragen, Nachhaltigkeitsziele wie Netto-Null-Emissionen bis 2050 zu erreichen, indem der Energieverbrauch optimiert und sauberere Energiequellen gefördert werden. Da Regierungen und Industrien weltweit Energieeinsparung und ökologische Nachhaltigkeit in den Vordergrund stellen, wird die Nachfrage nach supraleitenden Materialien voraussichtlich steigen und das Marktwachstum in absehbarer Zukunft vorantreiben.

Globale Marktbeschränkung für supraleitende Materialien

Hohe Kosten für supraleitende Materialien

Die hohen Kosten supraleitender Materialien stellen eine erhebliche Marktbeschränkung dar. Die Produktion und Wartung dieser Materialien, insbesondere von Hochtemperatur-Supraleitern (HTS), erfordern komplizierte und kostspielige Herstellungsprozesse. Diese Prozesse erfordern fortschrittliche Technologien und Spezialausrüstung, was die Gesamtkosten erhöht.

Darüber hinaus müssen Supraleiter häufig auf extrem niedrige Temperaturen gekühlt werden, was die Kosten aufgrund der Notwendigkeit komplexer Kühlsysteme und des konstanten Energieverbrauchs weiter erhöht. Beispielsweise können die Kühlsysteme, die zur Aufrechterhaltung der niedrigen Temperaturen für Supraleiter erforderlich sind, wie etwa flüssiges Helium oder Stickstoff, unerschwinglich teuer sein. Dieser erhebliche Kostenunterschied stellt ein Hindernis für eine breite Einführung dar, insbesondere in kostensensiblen Branchen, und begrenzt das Wachstumspotenzial des Marktes trotz der klaren Vorteile, die Supraleiter in Bezug auf Effizienz und Leistung bieten.

Globale Marktchancen für supraleitende Materialien

Anstieg der Forschungs- und Entwicklungsprojekte

In den letzten Jahren gab es einen Anstieg an Forschungs- und Entwicklungsprojekten, die die Innovation und Entdeckung neuer Materialien mit verbesserten Eigenschaften und verbesserter Leistung vorangetrieben haben. So erreichten die Forscher der University of Rochester im März 2023 einen bedeutenden Meilenstein, indem sie ein supraleitendes Material entwickelten, das praktisch bei niedrigen Temperaturen und Drücken eingesetzt werden kann. Die Wissenschaftler beschreiben detailliert die Eigenschaften eines stickstoffdotierten Lutetiumhydrids (NDLH), das bei einer Temperatur von 69 Grad Fahrenheit und einem Druck von 10 Kilobar (entspricht 145.000 Pfund pro Quadratzoll oder psi) Supraleitung zeigt.

Darüber hinaus entdeckten Forscher der University of Washington und des Argonne National Laboratory des US-Energieministeriums im Dezember 2023 ein supraleitendes Material, das eine außergewöhnliche Empfindlichkeit gegenüber äußeren Einflüssen aufweist. Dies ermöglicht die gezielte Verstärkung oder Unterdrückung seiner supraleitenden Fähigkeiten. Dies öffnet die Tür für die Entstehung neuer Möglichkeiten im Bereich energieeffizienter schaltbarer supraleitender Schaltkreise. Daher wird erwartet, dass diese Faktoren Chancen für Marktwachstum schaffen.

Regionalanalyse

Regional ist der globale Markt für supraleitende Materialien in Nordamerika, Europa, den asiatisch-pazifischen Raum, Lateinamerika sowie den Nahen Osten und Afrika unterteilt.

Nordamerika hält einen bedeutenden Anteil am Markt für supraleitende Materialien, angetrieben durch umfangreiche Forschung, Entwicklung und Anwendung in verschiedenen Hightech-Branchen. Das Engagement der Region für Innovation und die Einführung fortschrittlicher Technologien spielt eine entscheidende Rolle für ihre Marktdominanz.

Der US- Markt für supraleitende Materialien wächst vor allem aufgrund erheblicher Investitionen in das Gesundheitswesen, Energie und wissenschaftliche Forschung. Das US-Energieministerium (DOE) ist ein bedeutender Befürworter supraleitender Technologien und unterstützt zahlreiche Projekte zur Integration dieser Materialien in das nationale Stromnetz, um die Energieeffizienz zu verbessern und Übertragungsverluste zu verringern. Im Oktober 2023 kündigte das US-Energieministerium eine Zusage von 10 Millionen USD für drei Initiativen an, die auf die Entwicklung innovativer Methoden zur Herstellung hochleistungsfähiger supraleitender Bänder in den Vereinigten Staaten abzielen. Solche Investitionen werden voraussichtlich den Markt für supraleitende Materialien in den USA ankurbeln.

Darüber hinaus fördert die Präsenz führender Unternehmen und Forschungseinrichtungen wie der American Superconductor Corporation und des Massachusetts Institute of Technology (MIT) ein robustes Ökosystem für die Entwicklung und Vermarktung supraleitender Materialien und treibt so das Marktwachstum weiter voran.

Kanadas Markt für supraleitende Materialien spielt in Nordamerika ebenfalls eine wichtige Rolle, da hier ein starker Fokus auf Forschung und Entwicklung liegt. Kanadische Universitäten und Forschungszentren wie die University of Toronto und die Canadian Light Source sind aktiv in der Supraleitungsforschung tätig, erkunden neue Anwendungen und verbessern die Materialleistung. Der Energiesektor des Landes setzt zunehmend auf supraleitende Materialien, um die Zuverlässigkeit und Effizienz seiner Stromnetze zu verbessern. Darüber hinaus steht Kanadas Engagement zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen und zur Verbesserung der Energieeffizienz im Einklang mit den Vorteilen supraleitender Materialien, was sie zu einer attraktiven Lösung für zukünftige Energieprojekte macht. Die Unterstützung nachhaltiger Technologien durch die Regierung und die aktive Zusammenarbeit zwischen Industrie und Wissenschaft positionieren Kanada als wichtigen Akteur auf dem regionalen Markt für supraleitende Materialien.

Folglich wird davon ausgegangen, dass all diese Faktoren dem nordamerikanischen Markt für supraleitende Materialien Auftrieb verleihen werden.

Im asiatisch-pazifischen Raum wird das stärkste Wachstum auf dem Markt für supraleitende Materialien erwartet, angetrieben durch die schnelle Industrialisierung, technologische Fortschritte und erhebliche Investitionen in die Entwicklung der Infrastruktur. Wichtige Nationen wie China und Indien sind Vorreiter bei der Einführung und Implementierung supraleitender Technologien und nutzen diese Materialien für verschiedene Anwendungen in den Bereichen Energie, Gesundheitswesen und Transport.

Chinas Markt für supraleitende Materialien ist ein bedeutender Akteur im asiatisch-pazifischen Raum, der von der Regierung umfassend gefördert wird und erhebliche Investitionen in Forschung und Entwicklung vornimmt. Das Land konzentriert sich auf die Integration supraleitender Technologien in sein Stromnetz, um die Effizienz zu verbessern und Übertragungsverluste zu reduzieren. Projekte wie das Shanghai Superconducting Cable Demonstration Project sind ein Beispiel für Chinas Engagement, Supraleiter zur Steigerung der Energieeffizienz einzusetzen. Darüber hinaus investiert China in Hochgeschwindigkeitsbahnnetze, wo supraleitende Magnetschwebebahnen den Verkehr revolutionieren können, indem sie schnellere und effizientere Reisemöglichkeiten bieten. Chinas strategische Initiativen und seine robuste industrielle Basis machen das Land zu einem zentralen Markt für supraleitende Materialien.

Indiens Markt für supraleitende Materialien entwickelt sich zu einem Schlüsselmarkt, angetrieben durch den wachsenden Energiesektor und den steigenden Bedarf an Gesundheitsversorgung. Die indische Regierung investiert in fortschrittliche Technologien, um ihre Energieinfrastruktur zu modernisieren, und Supraleiter werden als wichtige Komponente zur Reduzierung von Übertragungsverlusten und Verbesserung der Netzstabilität angesehen. Initiativen wie die National Superconducting Cyclotron Facility (NSCFL) unterstreichen Indiens Engagement für Forschung und Entwicklung im Bereich supraleitender Technologien. Darüber hinaus treibt die Zusammenarbeit zwischen indischen Forschungseinrichtungen und globalen Akteuren die Entwicklung und Anwendung supraleitender Materialien im Land weiter voran.

Somit sind die oben genannten Faktoren der Motor für das schnelle Wachstum des Marktes für supraleitende Materialien im asiatisch-pazifischen Raum.

Segmentanalyse

Der globale Markt für supraleitende Materialien ist nach Produkttyp, Anwendung und Endbenutzer segmentiert.

Basierend auf dem Produkttyp ist der globale Markt für supraleitende Materialien in Hochtemperatur-Supraleitermaterialien (HTS) und Niedertemperatur-Supraleitermaterialien (LTS) unterteilt.

Hochtemperatur-Supraleitermaterialien (HTS) sind ein entscheidender Bereich des Marktes für supraleitende Materialien. Im Gegensatz zu Niedertemperatur-Supraleitern, die bei extrem niedrigen Temperaturen betrieben werden, können HTS-Materialien bei höheren Temperaturen funktionieren, oft über dem Siedepunkt von flüssigem Stickstoff, d. h. -196 °C. Diese relativ höhere Betriebstemperatur reduziert die Kühlkosten und -komplexität, was HTS-Materialien für kommerzielle Anwendungen praktischer macht. Sie sind besonders wertvoll in Energieanwendungen wie Fehlerstrombegrenzern, Stromkabeln und Transformatoren, da sie Strom ohne Widerstand und mit minimalem Energieverlust leiten können. Darüber hinaus werden HTS-Materialien in medizinischen Geräten wie MRT-Geräten und neuen Technologien wie Magnetschwebebahnen (Maglev) verwendet. Die wachsende Nachfrage nach energieeffizienten Lösungen und fortschrittlichen Medizintechnologien treibt die Expansion des HTS-Segments voran.

Basierend auf der Anwendung ist der globale Markt für supraleitende Materialien in Magnetresonanztomographie (MRT), elektrische Energiesysteme, Teilchenbeschleuniger und Andere unterteilt.

Teilchenbeschleuniger stellen aufgrund ihrer Fähigkeit, starke Magnetfelder mit minimalem Energieverlust zu erzeugen, einen wichtigen Anwendungsbereich für supraleitende Materialien dar. Supraleitende Magnete sind wesentliche Komponenten in Beschleunigern wie dem Large Hadron Collider (LHC) am CERN, wo sie die Beschleunigung und Kollision von Teilchen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit ermöglichen. Diese Hochenergieexperimente erfordern extrem stabile und starke Magnetfelder, die Supraleiter effizient erzeugen. Darüber hinaus verbessern Fortschritte bei supraleitenden Materialien die Leistung und Fähigkeiten von Teilchenbeschleunigern und ermöglichen Durchbrüche in der Grundlagenphysik und Materialwissenschaft. Forschungseinrichtungen und Labore weltweit investieren in Beschleuniger der nächsten Generation mit supraleitenden Technologien, um neue Grenzen der Teilchenphysik zu erkunden, und treiben so die Nachfrage in diesem Segment an.

Basierend auf den Endverbrauchern ist der globale Markt für supraleitende Materialien in die Bereiche Gesundheitswesen, Energie, Transport, Elektronik und Sonstige unterteilt.

Der Transportbereich ist ein aufstrebender Bereich für supraleitende Materialien, insbesondere durch die Entwicklung supraleitender Magnetschwebebahnen. Diese Züge verwenden supraleitende Magnete, um über den Gleisen zu schweben, wodurch Reibung vermieden wird und extrem hohe Geschwindigkeiten und ruhigere Fahrten möglich werden. Länder wie Japan und China sind führend bei der Einführung der Magnetschwebebahntechnologie, wobei Japans SCMaglev und Chinas Shanghai Maglev prominente Beispiele sind. Diese Züge können Geschwindigkeiten von über 600 km/h erreichen und so die Reisezeit zwischen Städten erheblich verkürzen. Die Effizienz und der geringere Energieverbrauch von Magnetschwebebahnen im Vergleich zu herkömmlichen Schienensystemen machen supraleitende Materialien für zukünftige Transportprojekte äußerst attraktiv. Angesichts der zunehmenden Urbanisierung und der Nachfrage nach schnellen, effizienten Transportsystemen wird erwartet, dass im Transportbereich erhebliche Investitionen und Erweiterungen vorgenommen werden.

• Dezember 2023 – Ingenieure in Shanghai, China, haben erfolgreich ein supraleitendes Kabel mit einer Übertragungskapazität von 35 kV in Betrieb genommen. Laut China.org.cn handelt es sich dabei um das längste supraleitende Kabel der Welt auf Kilometerebene, das während eines Tests seine maximale Kapazität erreichte.
• Oktober 2023 – Fujitsu und RIKEN gaben die erfolgreiche Entwicklung eines hochmodernen supraleitenden Quantencomputers mit 64 Qubits im RIKEN RQC-Fujitsu Collaboration Center bekannt. Der neue Quantencomputer nutzt die von RIKEN und einer Gruppe gemeinsamer Forschungspartner, darunter Fujitsu, für Japans ersten supraleitenden Quantencomputer entwickelte Technologie. Diese Maschine wurde erstmals im März 2023 der Öffentlichkeit vorgestellt.

Analystenbewertung

Laut unserem Forschungsanalysten sind supraleitende Materialien für das MRT-Segment der medizinischen Bildgebungsbranche unverzichtbar. Ihre überlegenen Leistungsmerkmale, ihre Kosteneffizienz und ihre Übereinstimmung mit Markt- und Regulierungstrends machen sie zu einer zentralen Technologie, die die Zukunft der diagnostischen Bildgebung vorantreibt. Innovationen in der Materialwissenschaft führen zu Supraleitern, die einfacher hergestellt und in komplexe MRT-Systemdesigns integriert werden können, wodurch die Grenzen der Bildgebungsmöglichkeiten erweitert werden. Mit fortschreitenden Fortschritten und zunehmender Akzeptanz werden Supraleiter eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Präzision, Effizienz und Zugänglichkeit der medizinischen Diagnostik spielen und letztendlich zu verbesserten Gesundheitsergebnissen weltweit beitragen.