Il mercato globale dell'energy harvesting crescerà ad un CAGR del 22% nel periodo compreso tra il 2017 e il 2024. Le applicazioni relative all'IoT, l'automazione degli edifici e la forte domanda di risparmio energetico saranno le forze trainanti di questo settore. L'automotive sarà un altro mercato cardine, forte anche della consapevolezza di una richiesta di energia pulita nelle automobili.
Introduzione
I driver importanti che stanno facendo aumentare la crescita nel mercato globale della raccolta di energia sono la crescente domanda di contatori intelligenti e l'aumento delle iniziative ambientali da parte di molti governi. Nel mondo sono previsti circa 800 milioni di contatori intelligenti che saranno installati entro la fine del 2020. Le crescenti preoccupazioni per l'ambiente e le misure adottate per risparmiare energia sono alcuni dei fattori che stanno sostenendo l'accettazione della tecnologia ad un livello più profondo nella società. L'Europa ha avuto una colossale quota di mercato in termini di entrate (40,6%) nel 2016 e si stima che deterrà la maggiore quota di mercato entro il 2024. Sia l'Europa che il Nord America sono mercati importanti per le tecnologie di raccolta dell'energia, con progetti di investimento multimilionari verso fonti rinnovabili. L'Asia Pacifico si sta evolvendo con un più alto 23,7% di CAGR per il periodo 2017-2024 (Figura 1).
Figura 1: il mercato globale dell'energy harvesting
Uno sguardo generale
La crescente adozione del sistema di building automation negli edifici commerciali contribuisce ad aumentare l'efficienza energetica, alimentando così il mercato della raccolta di energia a livello globale. La crescente domanda e produzione di prodotti elettronici di consumo come periferiche per computer, telecamere di sorveglianza, braccialetti elettronici, orologi, giocattoli e molto altro hanno aumentato la domanda di raccolta di energia. L'adozione crescente della tecnologia piezoelettrica e del fotovoltaico aiuta a raccogliere l'energia che spinge il mercato globale. L'aumento degli investimenti nel segmento della difesa diventa il principale fattore di proliferazione del mercato con ulteriori investimenti nei prossimi anni.
Le soluzioni di energy harvesting richiedono molto dall'elettronica. La capacità energetica è attualmente limitata ad alcuni dispositivi a bassa potenza. Nel caso in cui la risorsa energetica non sia sempre presente, l'energia viene immagazzinata in una batteria o un supercondensatore. Le vibrazioni meccaniche sono tutte intorno all'ambiente, dalle strade trafficate alla rete elettrica. C'è un'enorme opportunità nel nostro ambiente per convertire la vibrazione in energia, ad esempio, il traffico veicolare e persino i movimenti della camminata possono essere utilizzati per generare pochi mW di energia. L'emergere di sensori indossabili sta creando enormi opportunità di crescita per il mercato. Ad esempio, nel settembre 2017, gli scienziati dell'Istituto Nazionale di Scienza e Tecnologia di Ulsan (UNIST) nella Corea del Sud, hanno sviluppato un sensore di raccolta di energia in grado di generare energia dal calore ambientale semplicemente attaccato agli indumenti. Può anche essere collegato a finestre e pareti esterne di un edificio. Allo stesso modo, la crescente integrazione delle reti di sensori wireless nei sistemi di energy harvesting può plasmare il futuro del mercato.
L'energia termoelettrica
La domanda di energia efficiente e rinnovabile si sta intensificando con l'aumento globale degli standard di vita, della digitalizzazione e della crescita economica. Si prevede che i progressi tecnologici dei materiali, dell'integrazione dei dispositivi e dei processi di produzione nel settore dell'energia termoelettrica (TEH), svolgeranno un ruolo importante nella gestione delle richieste energetiche globali, nella risoluzione di carenze di elettricità e nella creazione di sensori e batterie autosufficienti. Con l'aumento della ricerca e degli investimenti, TEH sta diventando pertinente per il futuro dei sistemi energetici. L'analisi di Frost & Sullivan dal titolo"Future of Thermoelectric Energy Harvesting", rileva che nel 2015 il mercato mondiale della raccolta di energia termoelettrica valeva circa 431,9 milioni di dollari e si prevede che cresca a un tasso di crescita annuale composto (CAGR ) del 22,1% dal 2015 al 2025. La tecnologia TEH comprendente i generatori termoelettrici (TEG) hanno creato un interesse significativo nelle comunità e industrie di ricerca grazie alla sua capacità di ridurre i costi e il consumo di energia. Le aree di applicazione del settore includono sanità, settore militare, automotive e aerospaziale, case intelligenti e industrie di processo (figura 2).
Figura 2: il mercato dei generatori termoelettrici 2015 - 2021
Automotive
Nel settore automotive il mercato dell'energy harvesting si espanderà ad un CAGR del 21,6% tra il 2016 e il 2025 per raggiungere 127,78 miliardi di dollari entro il 2025. Questa proiezione è in accordo alla ricerca di mercato di Transparency Market Research dal titolo"Automotive Energy Harvesting and Regeneration Market - Global Industry Analysis, Size, Share, Growth, Trends, and Forecast, 2017-2025". A seconda del tipo di veicoli, il mercato globale della raccolta e della rigenerazione dell'energia nel settore automobilistico può essere segmentato in veicoli elettrici ibridi plug-in, veicoli elettrici ibridi e veicoli elettrici a batteria. Tra i tre, il segmento dei veicoli elettrici ibridi rappresenta una quota leader nel mercato. Nei prossimi anni, il segmento dovrebbe mantenere la sua quota dominante espandendosi a un robusto CAGR del 22,2% tra il 2017 e il 2025. Questa espansione è dovuta al fatto che i veicoli elettrici ibridi combinano i vantaggi sia dei motori elettrici sia dei motori a benzina e quindi possono essere configurati per soddisfare diverse esigenze, come una migliore efficienza del carburante e maggiore potenza e alimentazione ausiliaria.
Conclusioni
La raccolta di energia offre un mezzo redditizio e diretto per alimentare dispositivi e sensori remoti dell'IoT. Il mercato ha già identificato diverse tecnologie sia per sistemi low power (dispositivi wearable) che high power (impianto fotovoltaico). Le soluzioni di energy harvesting consentono ai sistemi elettronici di funzionare in modo autonomo laddove non esiste una fonte di alimentazione convenzionale. La conversione e la gestione dell'alimentazione sono generalmente il nucleo dei moderni sistemi di raccolta dell'energia. Un'accurata selezione dei circuiti integrati di gestione dell'alimentazione e dei dispositivi di accumulo dell'energia, tenendo in considerazione il budget energetico e l'efficienza di raccolta, sono fondamentali nella progettazione di qualsiasi dispositivo elettronico.
