エネルギーハーベスティングシステム市場 サイズと展望 2024-2032

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市場動向

世界のエネルギーハーベスティングシステム市場の牽引要因：

エネルギー効率の高いソリューションへの需要の高まり

エネルギー効率の高いソリューションへの需要の高まりが、世界のエネルギーハーベスティングシステム市場を牽引しています。企業や消費者が省エネと環境の持続可能性への関心を高めるにつれ、エネルギー消費量を削減し、従来の電源への依存を軽減するソリューションへの需要が高まっています。気候変動とエネルギー使用による生態系への影響への懸念から、持続可能性の価値に対する意識が高まっています。ニールセンの調査によると、世界の回答者の81%が、企業は環境を改善すべきだと考えています。

さらに、電子機器、センサー、遠隔監視システムにおけるバッテリーの使用は、膨大な量の電子機器廃棄物を生み出しています。WEEEフォーラムによると、世界中で約160億台の携帯電話が使用されており、2022年までに50億台以上が電子廃棄物になると予想されています。政府や規制当局は、様々な業界のエネルギー効率に関する政策や基準を策定しています。例えば、欧州グリーンディールは、エネルギーハーベスティングシステムなどの再生可能エネルギー技術への多額の投資を通じて、2050年までにEUを気候中立にすることを目指しています。

国際エネルギー機関（IEA）の報告書「Electricity 2024」によると、世界の再生可能エネルギー発電容量は2023年から2028年の間に7,300ギガワット（GW）に達すると予想されています。この拡大は130カ国以上における支援政策によって推進されており、太陽光発電（PV）と風力発電が成長の95%を占めています。本レポートでは、2024年には風力発電と太陽光発電の発電量が水力発電を上回り、2025年までに再生可能エネルギーが石炭に取って代わり、世界の主要発電源となると予測しています。需要の増加に伴い、エネルギーハーベスティングシステム市場はさらなる成長とイノベーションが見込まれます。

世界のエネルギーハーベスティングシステム市場の制約：

効率と拡張性の課題

最も重要な課題の一つは、エネルギーハーベスティング技術の効率を確保することです。例えば、屋内照明や振動だけでは、特定の用途に電力を供給するのに十分なエネルギーを生成できない場合があります。さらに、すべてのエネルギーハーベスティングシステムが様々なユースケースや場所に容易に適応できるわけではないため、拡張性も課題となります。エネルギーハーベスティング技術の効率は様々です。現在の太陽光パネルは20～25%の効率を達成できますが、実際の用途では環境要因により効率が低下する可能性があります。振動エネルギーハーベスティングの変換効率は、設計と使用される材料によって左右されます。

同様に、ソーラーパネルの出力は、そのサイズと受ける太陽光量によって決まります。理想的な条件下では、標準的な1平方メートルのソーラーパネル（効率20%）は約200ワット（太陽光1平方メートルあたり1,000ワット）を発電できます。しかし、日陰、天候、太陽の角度といった現実世界の要因によって、この出力は低下します。さらに、TEGの出力は通常比較的低いです。例えば、温度差が100℃の小型TEGモジュールは、サイズや材料にもよりますが、数ミリワットから数ワットしか発電できない場合があります。

さらに、エネルギーハーベスティングデバイスの拡張は困難で、コストもかかる場合があります。例えば、スマートシティ向けの太陽光発電IoTネットワークを拡張するには、追加のソーラーパネルとインフラへの多額の投資が必要になります。ガジェットが増えるごとに、管理とメンテナンスが複雑になります。

世界のエネルギーハーベスティングシステム市場の機会：

IoTおよびスマートデバイスアプリケーションの拡大

モノのインターネット（IoT）の拡大は、エネルギーハーベスティングシステム市場に大きなチャンスをもたらします。IoTデバイスは様々な業界で普及しつつあり、頻繁なバッテリー交換を必要としない自己発電型の自律ソリューションへの需要が高まっています。モノのインターネット市場は急速に拡大しています。2023年時点で、世界中で約151億4000万台のモノのインターネット（IoT）デバイスが接続されており、世界人口のほぼ倍増に相当します。この数字は、5Gなどの技術のおかげで、今後7年間で250億台以上に増加すると予想されています。工業、医療、農業、スマートシティなど、多くの業界におけるIoTデバイスの発展により、エネルギー効率が高く自己発電型のソリューションに対する需要が高まっています。

さらに、IoTは、環境センサーやスマートメーターから、ウェアラブルヘルストラッカーや産業機器モニターまで、様々なデバイスを網羅しています。これらのデバイスは継続的に動作するために電源を必要とするため、エネルギーハーベスティングシステムはIoTエコシステムにとって不可欠です。

さらに、スマートホームシステムは、照明、暖房、セキュリティ、家電製品を管理するために、さまざまなワイヤレスセンサーとデバイスを使用しています。例えば、スマートサーモスタットは、太陽光発電センサーを使用して室内と屋外の温度を監視し、それに応じて暖房と冷房システムを調整できるため、バッテリー交換の必要がなくなります。例えば、GoogleのNestスマートホーム部門は最近、新しいスマートサーモスタットをリリースしました。新しいNestサーモスタットは、Nest Learning ThermostatやNest Thermostat Eよりもシンプルなモデルで、価格は129.99ドルです。これはNest Eよりも40ドル、最上位機種である第3世代Nest Learning Thermostatよりも120ドル安くなっています。本製品はすぐに予約注文が可能になりました。

その結果、モノのインターネット（IoT）の成長により、エネルギーハーベスティングシステムの大規模かつ拡大する市場が創出されました。より多くの業界やアプリケーションがモノのインターネット（IoT）の恩恵を受けるにつれて、自己発電型の自律型デバイスに対する需要が高まっています。エネルギーハーベスティングソリューションは、IoTネットワークの長期的な存続可能性と効率性を確保しながら、この需要を満たすために不可欠です。

セグメント分析

世界のエネルギーハーベスティングシステム市場は、技術、コンポーネント、

技術別に、市場はさらに光エネルギーハーベスティング、振動エネルギーハーベスティング、無線周波数エネルギーハーベスティング、熱エネルギーハーベスティングに分類されます。

光エネルギーハーベスティングは大きな市場シェアを占めています。光エネルギーハーベスティングは、太陽光や室内照明などの自然光源または人工光源からエネルギーを集める技術で、太陽エネルギーハーベスティングとも呼ばれます。光エネルギーは通常、太陽電池（ソーラーパネル）を使用して電気に変換されます。光エネルギーハーベスティングに分類される太陽エネルギーベースの製品の開発に携わる大手企業の数は急増しています。集められたエネルギーは、ビルディングオートメーションや民生用電子機器などの業界で効率的に利用されます。

振動エネルギーハーベスティングでは、環境中の機械的振動、揺動、または動きによって電気エネルギーが生成されます。機械的応力が加わると電圧を発生させる圧電材料は、振動エネルギーハーベスティングデバイスによく使用されています。

コンポーネントに基づいて、市場はエネルギーハーベスティングトランスデューサー、電源管理集積回路（PMIC）、およびストレージシステムに細分化されています。

エネルギーハーベスティングトランスデューサーは、市場の成長に主に影響を及ぼします。エネルギーハーベスティングトランスデューサーは、周囲からエネルギーを捕捉するデバイスまたはコンポーネントです。トランスデューサーは、エネルギーハーベスティング方法（太陽光、圧電、RF、熱など）に応じて、太陽電池（ソーラーパネル）、圧電材料、アンテナ、または熱電材料のいずれかになります。トランスデューサーは、光、機械的振動、無線周波数信号、温度差など、さまざまなエネルギー源を電気エネルギーに変換します。さらに、振動エネルギーを収集するための電気機械トランスデューサーの利用増加は、世界的な市場需要を押し上げる重要な原動力となっています。

エネルギー貯蔵は、余剰エネルギーを後で使用するために保存するため、エネルギーハーベスティングシステムにとって非常に重要です。貯蔵システムのコンポーネントの例としては、スーパーキャパシタ、充電式バッテリー、エネルギー貯蔵コンデンサなどがあります。これらはバッファとして機能し、トランスデューサーによって生成された余剰エネルギーを貯蔵し、外部エネルギー源が存在しない、または不十分な場合に、必要に応じてデバイスに電力を供給します。

市場は、用途別にビルディング・ホームオートメーション、コンシューマーエレクトロニクス、産業、輸送に分類できます。

ビルディング・ホームオートメーションは最も収益を生み出しています。ビルディング・ホームオートメーションの用途には、住宅および商業施設における様々な省エネシステムやデバイスが含まれます。エネルギーハーベスティング技術は、ワイヤレスセンサー、HVAC（暖房、換気、空調）制御、照明システム、セキュリティデバイスによって駆動されています。これらの技術は、従来の電源への依存を軽減するとともに、建物の省エネと持続可能性を促進します。

ウェアラブルデバイス、リモコン、低消費電力ガジェットなどの民生用電子機器は、エネルギーハーベスティング技術を利用しています。これらの技術により、自己発電型の民生用ガジェットの開発が可能になり、頻繁な電池交換の必要性が低減し、ユーザーの利便性が向上します。ソーラー発電腕時計やRFエネルギーハーベスティングリモコンなどがその代表的な例です。

地域分析

北米が世界市場を席巻

世界のエネルギーハーベスティングシステム市場分析は、北米、ヨーロッパ、アジア太平洋、中東・アフリカ、ラテンアメリカで実施されています。

北米は、世界のエネルギーハーベスティングシステム市場において最大のシェアを占めており、予測期間中の年平均成長率（CAGR）は12.6%と予測されています。これは、この地域が他のどの地域よりも産業用IoT（モノのインターネット）などの最新技術の導入に力を入れていることによるものです。さらに、この地域のテクノロジー企業とクラウドサービスプロバイダーは戦略的に連携を続け、ますます多様化する機器を産業用IoTに接続する新たな機会を創出しています。

さらに、老朽化し​​た建物や公共施設からのエネルギー排出を最小限に抑えるための政府の対策も、この市場拡大を後押ししています。例えば、米国一般調達局（GSA）はIBMと提携し、連邦政府のエネルギー消費量が最も多い50の建物に、高度なスマートビルディング技術を導入することに合意しました。この地域は、全産業において自動化の導入率が最も高い地域です。その結果、これらの要因が予測期間中、世界のエネルギーハーベスティングシステム市場を牽引すると予測されています。

アジア太平洋地域は、予測期間中に13.0%のCAGR（年平均成長率）を示すと予想されています。日本、中国、インドなどの主要な新興国の影響により、アジア太平洋地域は予測期間中、世界のエネルギーハーベスティングシステム市場で高い成長を示すことが見込まれています。この地域では、エネルギーハーベスティングは、産業、民生用電子機器、ホームオートメーション、輸送など、様々な用途で使用されています。さらに、この地域では、建物やスマートホームシステムにおけるエネルギーハーベスティング技術の導入が増加しています。これは、アジア太平洋地域の市場拡大をさらに促進すると予想されます。

さらに、アジア太平洋地域の運用コストと人件費の低さから、多くの企業が製造施設の移転を検討しています。こうした要因はIoTシステムの成長に寄与し、ひいては市場の成長を後押しするでしょう。インドでは2015年6月に「100スマートシティ・ミッション」が開始されました。政府は100のスマートシティの実現と500の小規模地域の活性化のために140億米ドルの資金を割り当てています。2016年1月には、「オール・インディア・シティ・チャレンジ」トーナメントの第1回戦に20都市が選出されました。

ヨーロッパは、欧州委員会によるエネルギーハーベスティングおよびエネルギー貯蔵デバイスの研究開発への支援と投資の急増により、25%のシェアを占める重要な成長市場になると予測されています。例えば、欧州委員会はHorizo​​n 2020プログラムを通じて「メタマテリアルを用いた振動エネルギーハーベスティング」プロジェクトを支援しています。このプロジェクトは2021年1月に開始され、2024年12月までに完了する予定です。このプロジェクトは、将来的に無線センサーの電源としてバッテリーを必要としないことを目指しています。

さらに、新興企業は投資家から資金を調達し、斬新な製品の開発を進める可能性があります。スペインに拠点を置くBarbara IoTは、2021年1月に産業用IoTオペレーティングシステムの構築のために約46万9460米ドル（40万ユーロ）の資金調達ラウンドを完了しました。

ラテンアメリカと中東では、再生可能エネルギー源の導入により、エネルギーハーベスティングシステム市場が緩やかに成長すると予想されます。サウジアラビア、アラブ首長国連邦、南アフリカ、エジプトなど、中東およびアフリカの主要国は、今後数年間でスマートシティを構築する意向を表明しています。これらの政府はスマートシティを支援するための積極的な取り組みを行っており、建設中のスマートシティに民間企業によるスマートソリューションの導入を呼びかけています。

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エネルギーハーベスティングシステム市場のトップ競合他社

1. Physik Instrumente (PI) GmbH and Co. KG
2. Mide Technology Corporation
3. Powercast
4. Advanced Linear Devices Inc.
5. Tekceleo
6. Analog Devices
7. ZF Friedrichshafen AG
8. Cedrat Technologies SA
9. Cymbet Corporation
10. Xidas

最近の開発状況

• 2024年5月～ PI Ceramicは、新たな製造技術の開発に基づき、「圧電セラミック複合材」という新製品カテゴリーを立ち上げました。
• 2024年4月～ Powercastの省エネ・持続可能なビルディングオートメーション技術が、Smart Buildings Innovation Awardを受賞しました。