Dimensione del mercato inverter per veicoli elettrici, per tipo di inverter (SiC, IGBT); Gamma di potenza, propulsione del veicolo, tipo di veicolo: tendenze di crescita, quota regionale, intelligence competitiva, rapporto sulle previsioni 2025-2037

Mercato degli inverter per veicoli elettrici: fattori di crescita e sfide

Fattori di crescita

• Crescente adozione di sistemi di ricarica wireless per veicoli elettrici: i sistemi di ricarica wireless richiedono inverter ad alta frequenza che convertono l'energia CC in energia CA, che viene trasmessa in modalità wireless al veicolo. Il ruolo cruciale che i convertitori AC/DC e DC-DC svolgono nella gestione e conversione dell'energia elettrica tra i sistemi di trasmissione e ricezione giustifica la loro costruzione e il loro funzionamento ponderati. La tensione fornita viene modificata da bassa ad alta frequenza utilizzando un inverter ad alta frequenza. Un'alta frequenza contribuisce ad aumentare la variazione del flusso del trasmettitore, che aumenta il fattore di accoppiamento. La capacità di trasferire potenza è potenziata da un elevato fattore di accoppiamento.
  
  I produttori di veicoli elettrici stanno incorporando sistemi di ricarica wireless nelle loro auto man mano che l'infrastruttura per la ricarica wireless cresce, il che aumenta la domanda di inverter sofisticati che forniscano tempi di ricarica più rapidi e una migliore esperienza utente. Secondo l’Agenzia internazionale per l’energia (IEA), alla fine del 2022 c’erano 2,7 milioni di stazioni di ricarica pubbliche, di cui oltre 900.000 installate nello stesso anno a livello globale. Ciò rappresenta un aumento del 55% rispetto alle azioni del 2021 ed equivale al tasso di crescita del 50% pre-pandemia tra il 2015 e il 2019.
• Emergenza della ricarica bidirezionale: il ruolo dell'elettronica di potenza nella ricarica delle batterie dei veicoli elettrici è diventato ancora più complesso e sofisticato con l'introduzione della tecnologia di ricarica bidirezionale, nota anche come Vehicle-to-Grid (V2G). Questi sistemi dispongono anche di elettronica di potenza costruita per caricare l’auto e restituire energia dalla batteria alla rete o alla casa durante i blackout o i periodi di forte domanda. Nei sistemi di ricarica wireless per veicoli elettrici, l'elettronica di potenza regola la potenza per adattarla al flusso dalla batteria del veicolo alla bobina primaria, alla bobina secondaria e alla rete. La combinazione di processi, rettifica e inversione garantisce forti trasferimenti di energia senza sacrificare i protocolli e i requisiti di sicurezza. La crescente domanda di tecnologia di ricarica bidirezionale ha aumentato l'adozione di inverter avanzati per controllare algoritmi avanzati per dirigere il flusso di potenza bidirezionale, garantire la stabilità della rete e migliorare il trasferimento di energia.
• Progressi nella tecnologia degli inverter: gli inverter di potenza migliorano continuamente in termini di efficienza energetica, resistenza termica e affidabilità. Sono utilizzati anche nelle automobili ibride e a celle a combustibile e nei veicoli elettrici a batteria, dove fungono da equilibrio e backup per il funzionamento continuo dei sistemi elettrici del veicolo. Gli inverter moderni sono leggeri e compatti nel peso e nelle dimensioni, soprattutto se paragonati alla massa dell'intero veicolo. I vantaggi derivanti dalla riduzione del peso dell'inverter sono ridotti per i veicoli commerciali con pesi a vuoto significativamente maggiori.
  
  I principali attori stanno lanciando nuovi prodotti sul mercato che stanno guidando la crescita del mercato degli inverter per veicoli elettrici. Ad esempio, nel settembre 2021, Hitachi Astemo, Ltd. e Hitachi, Ltd. hanno annunciato congiuntamente lo sviluppo di un sistema di azionamento diretto piccolo e leggero per il mercato sempre più popolare dei veicoli elettrici, che integra freno, inverter e motore in un'unica unità. Inoltre, si prevede che i semiconduttori SiC e GaN sostituiranno i tradizionali transistor a base di silicio negli inverter di trazione, fornendo maggiore efficienza, velocità di commutazione più rapide e maggiore densità di potenza.

Sfide

• Durata della batteria limitata: la parte più costosa di un veicolo elettrico è la batteria e, man mano che la batteria invecchia nel tempo, sorgono preoccupazioni relative alle spese di manutenzione e ai programmi di sostituzione della batteria. Sebbene la tecnologia delle batterie si stia sviluppando rapidamente, le moderne auto elettriche spesso hanno un’autonomia di sole 250-300 miglia prima di dover essere fermate per la ricarica. Molti conducenti temono di rimanere bloccati durante lunghi viaggi su strada senza strutture di ricarica prontamente disponibili a causa di questa gamma di ansia. L'uso diffuso dei veicoli elettrici dipenderà dalla risoluzione dei problemi relativi alla durata della batteria e dall'aumento significativo dell'autonomia del veicolo attraverso i progressi nella tecnologia di ricarica e nelle dimensioni della batteria.
• Costo elevato dei materiali: grazie alle loro eccellenti caratteristiche elettriche e alle perdite di potenza minime, il carburo di silicio (SiC) e il ossido di grafene (GaN) sono semiconduttori fondamentali per aumentare l'efficienza degli inverter di potenza nei veicoli elettrici. Gli inverter di potenza richiedono investimenti iniziali maggiori poiché questi semiconduttori sono più costosi e difficili da produrre rispetto ai tradizionali semiconduttori a base di silicio. Pertanto, il costo elevato di questi materiali ostacolerà la crescita del mercato degli inverter per veicoli elettrici.