世界の代替エネルギー市場 2026-2036年The Global Alternative Energy Market 2026-2036 世界の代替エネルギー市場は、技術的ブレークスルーの融合、急速に変化する経済状況、そしてエネルギー安全保障への需要の高まりによって、前例のない変革を遂げつつある。これらは世界のエ... もっと見る
出版社
Future Markets, inc.
フューチャーマーケッツインク 出版年月
2026年2月3日
電子版価格
納期
PDF:3-5営業日程度
ページ数
1,370
図表数
633
言語
英語
サマリー
世界の代替エネルギー市場は、技術的ブレークスルーの融合、急速に変化する経済状況、そしてエネルギー安全保障への需要の高まりによって、前例のない変革を遂げつつある。これらは世界のエネルギー生産と消費のあり方を根本的に再構築している。 世界のエネルギー需要は2025年から2045年の間に25~30%増加し、年間740~800エクサジュールに達すると予測される中、代替エネルギー技術はもはや化石燃料の周辺的な補完物ではなく、数兆ドル規模の産業再編の中核をなす柱となっている。
現在の世界のエネルギー構成は依然として化石燃料が主体であり、石油が約31%、天然ガスが24%、石炭が27%を占めている。しかし、その軌跡は明らかである。 現在、世界の一次エネルギーの2~3%を占める太陽光エネルギーは、2045年までに15~22%に達すると予測されている。一方、風力エネルギーは、同期間に3~4%から12~18%に上昇すると見込まれている。 現在ほぼ無視できる規模のエネルギー貯蔵は、2045年までに世界のエネルギーインフラの8~15%を支える可能性がある。この変化は劇的なコスト削減によって推進されている——太陽光発電コストは2010年以降85%低下、風力発電コストは55%低下、バッテリーパック価格は2025年までに約70ドル/kWhまで下落——これにより既存技術との競争環境が根本的に変化している。
市場は7つの戦略的セグメントに跨り、各セグメントは商業的成熟度が異なるものの、総計で数兆ドル規模の累積投資機会を内包する。次世代太陽光技術では、効率34%超を達成したペロブスカイト-シリコンタンデムや外部量子効率100%超を示す量子ドットセルが、従来のシリコン限界を大きく超えつつある。 洋上風力は超大型15MW超タービンと浮体式プラットフォームへ急速にスケールアップし、従来アクセス不能だった深海域資源を開拓中。バイオエネルギー・持続可能燃料分野(233社以上が活動)は従来型エタノール・バイオディーゼルから、持続可能航空燃料(SAF)、エレクトロフューエル、微生物を直接炭化水素生産へ設計可能な第4世代合成生物学プラットフォームへ進化している。
核融合エネルギー分野では、トカマク、ステラーレータ、磁場反転型、慣性閉じ込め、Zピンチシステムなど多様なアプローチを追求する77社に対し、累計151億7000万ドル以上の民間投資が集まっている。複数の開発企業が2035年以前に実証プラントの稼働を目指している。 2060年までに5.6兆~13兆ドル規模と評価される先進核分裂市場では、小型モジュール炉、溶融塩炉設計、トリウム燃料サイクル、データセンター電力供給や遠隔展開に最適化されたマイクロリアクターが推進されている。中国のTMSR-LF1炉におけるトリウムからウランへの転換達成は、世界的なトリウム利用の分水嶺となる。
地熱エネルギーは独自の革命を経験している。実証段階から商業規模へ移行中の強化地熱システム、地震リスクを排除する閉ループ型先進地熱システム、そして従来のシステムと比較して井戸当たり5~10倍のエネルギー供給が可能な374℃超の超臨界条件を目標とする高温岩概念がそれである。 核融合研究から応用されたミリ波掘削技術は、深さ10~20キロメートルの岩石を蒸発させることで、これらの深部資源の活用を可能にする。波力・潮力・海洋熱エネルギー変換(理論上の世界潜在量は8~10テラワット)や塩分勾配発電を含む海洋エネルギー技術は、商業化に向けて進展している。 固定型エネルギー貯蔵は、おそらく最も急速に成長している分野である。リン酸鉄リチウム電池の支配的地位、844Wh/Lのエネルギー密度に迫る新興の固体電池、30%のコスト削減を実現するナトリウムイオン電池、そして100時間以上の貯蔵で20ドル/kWh未満のコストを目指す鉄空気電池などの長時間技術が牽引している。
地域別では、アジア太平洋地域が製造と導入を主導し、中国が太陽光・電池・先進原子力分野の重要サプライチェーンを掌握。北米は特に核融合・先進地熱分野でイノベーションとベンチャーキャピタル形成を牽引し、欧州は規制枠組みと洋上風力開発を推進。投資動向は確信の高まりを反映し、ベンチャーキャピタル・政府系ファンド・戦略的企業投資家・政府プログラムから年間数千億ドルが代替エネルギーへ流入している。
目次
1 エグゼクティブサマリー
1.1 グローバル代替エネルギー市場概要
1.1.1 市場規模と成長軌道(2026-2045)
1.1.2 セグメント別技術成熟度評価
1.1.3 投資環境と資本フロー
1.1.4 規制環境と政策推進要因
1.2 スタートアップエコシステム分析
1.2.1 技術セグメント別ステージ分布
1.2.2 アイデア段階:核融合エネルギーの優位性
1.2.3 MVP段階: 第三世代再生可能エネルギーに焦点を当てる
1.2.4 市場投入段階:バイオエネルギー&蓄電の集中
1.2.5 拡大段階: 固定型蓄電のリーダーシップ
1.2.6 技術分野別資金調達分析
1.2.7 イノベーションハブの地理的分布
1.3 技術の収束とセクター横断的シナジー
2 次世代太陽光技術
2.1 先進太陽光技術の概要
2.1.1 市場規模と成長予測
2.1.2 技術世代と進化
2.1.3 効率の軌跡と理論上の限界
2.1.4 ショックレー・カイザー限界とそれを超えるアプローチ
2.2 ペロブスカイト太陽電池技術
2.2.1 材料科学の基礎
2.2.1.1 結晶構造と光電子特性
2.2.1.2 鉛ハロゲン化物ペロブスカイト (MAPbI₃, FAPbI₃, CsPbI₃)
2.2.1.3 鉛フリー代替材料:スズ、ビスマス、アンチモン系
2.2.1.4 安定性向上のためのカルコゲナイド系ペロブスカイト (BaZrS₃)
2.2.2 デバイス構造
2.2.2.1 n-i-p 対 p-i-n 構成
2.2.2.2 メソポーラス構造 対 平面構造
2.2.2.3 反転デバイス構造
2.2.3 安定性の課題と解決策
2.2.3.1 水分、 酸素、および紫外線劣化メカニズム
2.2.3.2 熱安定性と相転移
2.2.3.3 先進的な封止技術
2.2.3.4 長期耐久性のための組成設計
2.2.4 製造とスケーラビリティ
2.2.4.1 溶液処理技術
2.2.4.2 フレキシブル用途向けのロール・ツー・ロール処理
2.2.4.3 気相成長法
2.2.4.4 ギガワット規模の生産ロードマップ
2.3 タンデムおよび多接合太陽電池
2.3.1 ペロブスカイト-シリコンタンデム技術
2.3.1.1 2端子 (モノリシック) アーキテクチャ
2.3.1.2 四端子 (機械的積層) 構成
2.3.1.3 テクスチャードシリコン表面統合
2.3.1.4 電流マッチングとバンドギャップ最適化
2.3.1.5 記録効率: LONGi 34.6%、NREL 34.85% 認証
2.3.2 オールペロブスカイトタンデムセル
2.3.2.1 ワイドバンドギャップとナローバンドギャップのペロブスカイトの組み合わせ
2.3.2.2 混合ハロゲン化物における安定性の課題
2.3.3 III-V族多接合太陽電池
2.3.3.1 GaAs、InGaP、およびGeサブセルの統合
2.3.3.2 Triple, Quadruple, および6接合構造
2.3.3.3 宇宙および集光型太陽光発電アプリケーション
2.3.3.4 エピタキシャルリフトオフによるコスト削減
2.3.4 ペロブスカイト-CIGSおよびペロブスカイト-CdTeタンデム
2.4 量子ドット太陽電池(QDSC)
2.4.1 量子閉じ込め効果とバンドギャップ調整
2.4.2 材料システム
2.4.2.1 鉛カルコゲナイド (PbS、PbSe、PbTe)
2.4.2.2 カドミウム系化合物 (CdS、CdSe、CdTe)
2.4.2.3 ペロブスカイト量子ドット (CsPbI₃, CsPbBr₃)
2.4.2.4 無毒性代替材料:Ag-In-S、Cu-In-S、ZnO
2.4.3 多重励起子生成(MEG)
2.4.3.1 キャリア増倍物理
2.4.3.2 外部量子効率>100%の実証
2.4.3.3 ホットキャリア抽出戦略
2.4.4 タンデム量子ドット構造
2.4.5 ハイブリッド有機量子ドット太陽電池
2.5 発光型太陽光集光器(LSC)
2.5.1 動作原理と設計
2.5.2 発光体技術
2.5.2.1 有機色素とストークスシフト工学
2.5.2.2 量子ドット発光体
2.5.2.3 炭素量子ドット(QY達成率100%)
2.5.2.4 希土類イオン発光体
2.5.3 BIPV向け透明・無色LSC
2.5.4 農業用途とスペクトル分割
2.5.5 LSC-OPV統合システム
2.6 有機太陽電池(OPV)
2.6.1 共役ポリマーおよび低分子系
2.6.2 非フラーレン系アクセプター (NFAs)
2.6.3 バルクヘテロ接合構造
2.6.4 屋内および低照度用太陽電池
2.6.5 フレキシブルおよび伸縮性のある OPV アプリケーション
2.7 熱光起電力 (TPV)
2.7.1 太陽熱光発電システム
2.7.2 熱エネルギー貯蔵の統合
2.7.3 フォトニック結晶吸収体および放射体
2.7.4 産業廃熱回収アプリケーション
2.8 集光型太陽光発電 (CPV)
2.8.1 高集光システム (HCPV) >500x
2.8.2 低集光システム (LCPV)
2.8.3 フレネルレンズおよび放物面鏡光学系
2.8.4 追尾システムおよび太陽資源要件
2.8.5 CPV-熱ハイブリッドシステム
2.9 先進シリコン技術
2.9.1 TOPCon (トンネル酸化物パッシベーションコンタクト)
2.9.2 ヘテロ接合技術 (HJT)
2.9.3 インターディジテイトバックコンタクト (IBC) セル
2.9.4 両面モジュール技術
2.9.5 シリコンヘテロ接合-ペロブスカイト統合
2.10 建築物一体型太陽光発電 (BIPV)
2.10.1 透明ソーラーウィンドウおよびファサード
2.10.2 ソーラー屋根瓦および屋根板
2.10.3 着色および美的 PV ソリューション
2.10.4 統合基準および建築基準
2.11 宇宙太陽光発電 (SBSP)
2.11.1 軌道上太陽光収集の概念
2.11.2 無線電力伝送技術
2.11.3 マイクロ波対レーザー電力ビーム
2.11.4 ESA、JAXA、およびCAST開発プログラム
2.12 企業プロファイル (117社プロファイル)
3 先進風力・水力発電技術
3.1 海洋風力エネルギーの進化
3.1.1 市場概要: 438億ドル(2025年)から1,922億3,000万ドル(2037年)
3.1.2 固定式基礎技術
3.1.2.1 モノパイル基礎
3.1.2.2 ジャケット構造
3.1.2.3 重力式基礎
3.1.3 超大型タービン開発
3.1.3.1 15+ MW タービンプラットフォーム
3.1.3.2 230m+ ローター直径のエンジニアリング
3.1.3.3 MingYang MySE 18.X-28X タービン
3.1.3.4 ヴェスタス V236-15.0 MW プラットフォーム
3.2 浮体式洋上風力発電技術
3.2.1 市場動向
3.2.2 プラットフォーム構成
3.2.2.1 スパーブイプラットフォーム
3.2.2.2 半潜水型プラットフォーム
3.2.2.3 テンションレッグプラットフォーム (TLP)
3.2.2.4 バージ型基礎
3.2.2.5 マルチタービン浮体式基礎
3.2.3 深海域(水深 60 m 以上)での展開
3.2.4 主要プロジェクト
3.2.4.1 Hywind Tampen(ノルウェー) - 88 MW 稼働中
3.2.4.2 Green Volt (スコットランド) - 560 MW 開発中
3.2.4.3 プロヴァンス・グラン・ラルジュ (フランス)
3.2.4.4 英国 ケルト海
3.2.4.5 GW リース権入札
3.2.5 係留システムと動的ケーブル
3.2.6 ECO TLP 革新的プラットフォーム設計
3.3 空中風力エネルギーシステム (AWES)
3.3.1 動作原理と高度の利点
3.3.2 技術カテゴリー
3.3.2.1 地上発電システム(カイトベース)
3.3.2.2 飛行発電システム(搭載型発電)
3.3.2.3 硬翼と軟翼の設計の比較
3.3.3 中国 S1500 メガワット級空中発電機
3.3.4 マカニ/アルファベットの過去および現在の開発者
3.3.5 浮力式空中タービン (BAT)
3.4 ブレードレス風力エネルギー
3.4.1 渦誘起振動技術
3.4.1.1 渦ブレードレス設計と動作原理
3.4.1.2 最適マスト寸法(高さ31インチ、直径25インチ、出力460W)
3.4.1.3 1 kW 以上の潜在的な規模拡大
3.4.2 圧電式ウィンドストークシステム
3.4.3 エアロマインの静止型風力エネルギー
3.4.3.1 建築物への空力学的統合
3.4.3.2 10% のスペースで屋上ソーラーよりも 50% 多くのエネルギーを
3.4.4 都市風力エネルギーの応用
3.5 先進的な垂直軸風力タービン(VAWT)
3.5.1 ダリウス型およびサヴォニウス型
3.5.2 Hローターおよびヘリカル設計
3.5.3 マルチローターVAWTアレイ
3.5.4 海洋VAWTアプリケーション
3.5.5 ウィンドツリーマイクロタービンコンセプト
3.6 先進的なタービン技術
3.6.1 超電導発電機
3.6.2 直接駆動型永久磁石発電機
3.6.3 カーボンファイバーブレード技術
3.6.4 リサイクル可能なブレード材料
3.6.5 AIによる風力パターン最適化
3.6.6 デジタルツイン予測メンテナンス
3.7 次世代水力発電
3.7.1 揚水 (PHES)
3.7.1.1 従来の二重貯水池システム
3.7.1.2 海水揚水発電
3.7.1.3 地下/廃坑 PHES
3.7.2 流れ込み式水力発電の革新
3.7.3 流水式水力タービン
3.7.4 モジュール式小規模水力発電
3.7.5 魚類に優しいタービン設計
3.7.6 可変速揚水発電技術
3.8 企業プロファイル (34社)
4 バイオエネルギーと持続可能な燃料
4.1 バイオ燃料市場概要
4.1.1 世界の液体バイオ燃料市場 2020-2036年
4.1.2 バイオ燃料の世代と原料の進化
4.1.3 燃料タイプ別のライフサイクル排出量分析
4.1.4 コスト比較と競争力
4.2 第一世代バイオ燃料
4.2.1 従来型バイオディーゼル(FAME)
4.2.2 トウモロコシおよびサトウキビバイオエタノール
4.2.3 食糧対燃料の議論と土地利用に関する懸念
4.3 第二世代 (リグノセルロース系)バイオ燃料
4.3.1 原料源
4.3.1.1 農業残渣(トウモロコシの茎葉、小麦のわら)
4.3.1.2 林業残渣および木材廃棄物
4.3.1.3 エネルギー作物(ススキ、スイッチグラス)
4.3.1.4 都市固形廃棄物(MSW)
4.3.2 変換技術
4.3.2.1 生化学的経路
4.3.2.2 熱化学的経路
4.3.2.3 ハイブリッド変換システム
4.4 第三世代バイオ燃料(藻類)
4.4.1 微細藻類培養システム
4.4.1.1 開放池式レーンウェイシステム
4.4.1.2 閉鎖型光バイオリアクター
4.4.1.3 従属栄養発酵
4.4.2 脂質抽出と加工
4.4.3 藻類からバイオ燃料への変換経路
4.4.4 98% CO₂ 排出削減ポテンシャル
4.5 第4世代バイオ燃料(合成生物学)
4.5.1 遺伝子組み換え微生物
4.5.2 光生物学的太陽燃料(シアノバクテリア)
4.5.3 直接炭化水素生産のための代謝工学
4.5.4 CRISPRおよび遺伝子編集応用
4.5.5 LanzaTech/LanzaX 合成生物学プラットフォーム
4.6 再生可能ディーゼルおよびバイオディーゼル
4.6.1 水素化植物油(HVO)
4.6.2 HEFA(水素化処理エステルおよび脂肪酸)
4.6.3 既存製油所における共同処理
4.6.4 ドロップイン燃料の互換性
4.7 持続可能な航空燃料 (SAF)
4.7.1 ASTM 認定生産経路
4.7.1.1 HEFA-SPK
4.7.1.2 フィッシャー・トロプシュ SPK (FT-SPK)
4.7.1.3 アルコール・トゥ・ジェット (ATJ)
4.7.1.4 合成イソパラフィン (SIP)
4.7.1.5 触媒水熱分解(CHJ)
4.7.2 SAF 混合要件および制限
4.7.3 IATA 2050 ネットゼロ航空ロードマップ
4.7.4 100% SAF 飛行実証
4.8 E-燃料(Power-to-Liquid/Power-to-X)
4.8.1 生産プロセスの概要
4.8.1.1 電解によるグリーン水素
4.8.1.2 CO₂ 回収(DAC 対 ポイントソース)
4.8.1.3 合成ガス合成
4.8.1.4 フィッシャー・トロプシュ変換
4.8.2 E-メタノールの生産と応用
4.8.3 航空用 E-ケロシン(E-SAF)
4.8.4 E-ディーゼルおよび E-ガソリン
4.8.5 E-メタン(合成天然ガス)
4.8.6 コスト推移
4.9 グリーンアンモニア
4.9.1 グリーン水素を用いたハーバー・ボッシュ法による生産
4.9.2 電気化学的アンモニア合成
4.9.3 海上燃料用途
4.9.4 エネルギー輸出のための水素キャリア
4.9.5 アンモニア分解技術
4.10 バイオガスおよびバイオメタン
4.10.1 嫌気性消化技術
4.10.2 埋立地ガス回収
4.10.3 バイオメタンのアップグレーディングとグリッド注入
4.10.4 重輸送用バイオLNG
4.11 先進的変換技術
4.11.1 熱分解技術
4.11.1.1 高速熱分解
4.11.1.2 触媒熱分解
4.11.1.3 マイクロ波支援熱分解
4.11.2 ガス化システム
4.11.2.1 プラズマガス化
4.11.2.2 超臨界水ガス化
4.11.3 水熱液化 (HTL)
4.11.4 バイオ原油の品質向上
4.12 企業プロファイル (236社)
5 核融合エネルギー
5.1 核融合エネルギー市場概要
5.1.1 民間資金
5.1.1.1 民間核融合エコシステム企業
5.1.2 雇用:直接雇用4,607名+サプライチェーン9,300名
5.1.3 政府投資プログラム
5.2 磁気閉じ込め核融合(MCF)
5.2.1 トカマク技術
5.2.1.1 動作原理とプラズマ閉じ込め
5.2.1.2 従来型トカマクと球形トカマク
5.2.1.3 高温超電導(HTS)磁石
5.2.1.4 ITER 国際メガプロジェクト
5.2.1.5 コモンウェルス核融合システム SPARC/ARC
5.2.1.6 トカマクエネルギー球状トカマク
5.2.1.7 中国 BEST燃焼プラズマトカマク
5.2.2 ステラレータ技術
5.2.2.1 ねじれ磁場構成
5.2.2.2 トカマクに対する利点(定常運転)
5.2.2.3 ヴェンデルシュタイン7-X(ドイツ)
5.2.2.4 プロキシマ・フュージョン 2億ユーロの開発
5.2.2.5 タイプワン・エナジー インフィニティ・ステラレーター
5.2.2.6 ヘリカル・フュージョン(日本) HTS実証
5.2.3 磁界反転型(FRC)
5.2.3.1 コンパクトトロイド物理学
5.2.3.2TAE テクノロジーズ コペルニクス/ダ ヴィンチ
5.2.3.3 Helion エネルギー ポラリス
5.2.3.4 無中性子燃料の可能性 (p-B11)
5.3 慣性閉じ込め核融合 (ICF)
5.3.1 レーザー駆動型 ICF
5.3.1.1 国立点火施設(NIF)の点火達成
5.3.1.2 直接駆動と間接駆動のアプローチ
5.3.1.3 Marvel Fusion
5.3.1.4 集中エネルギー
5.3.1.5 Xcimer Energy
5.3.2 発射体駆動型核融合
5.3.2.1 First Light Fusion 超高速発射体
5.3.2.2 ターゲット設計と衝撃物理学
5.3.3 発電用高繰り返しシステム
5.4 代替核融合アプローチ
5.4.1 磁化ターゲット核融合 (MTF)
5.4.1.1 General Fusion LM26 ピストン圧縮
5.4.1.2 ハイブリッド磁気慣性閉じ込め
5.4.2 Zピンチ技術
5.4.2.1 せん断流安定化Zピンチ
5.4.2.2 Zap Energy Century Platform
5.4.2.3 サンドリア Z マシン研究
5.4.2.4 中国 50 MA Z-ピンチ計画
5.4.3 パルス磁気核融合
5.4.3.1 パシフィック・フュージョン 9億ドルのシリーズA
5.4.3.2 インピーダンス整合マルクス発生器
5.4.4 高密度プラズマフォーカス (DPF)
5.4.5 慣性静電閉じ込め (IEC)
5.5 核融合燃料サイクル
5.5.1 重水素-トリチウム (D-T) 反応
5.5.2 トリチウム増殖と供給制約
5.5.3 重水素-重水素 (D-D) 反応
5.5.4 無中性子燃料: p-B11, D-He3
5.5.5 トリチウム取り扱いインフラ
5.6 核融合サプライチェーンとコンポーネント
5.6.1 HTS超伝導体製造
5.6.2 プラズマ診断と光学系(Syntec Optics)
5.6.3 極低温システム
5.6.4 真空・遠隔操作
5.6.5 プラズマ対応材料
5.6.6 AIとデジタルツイン統合(Magics Instruments)
5.7 電力以外の融合応用
5.7.1 医療用同位体生産(SHINE Technologies)
5.7.2 産業プロセス応用
5.7.3 海洋融合推進
5.7.4 宇宙推進システム
5.8 商業化タイムライン: 2030-2045年予測
5.9 企業プロファイル (47社)
6 持続可能な核分裂
6.1 先進原子力市場概要
6.1.1 市場予測:
5.6-13兆ドル(2025-2060年)
6.1.2 技術カテゴリーと市場価値
6.1.3 規制枠組みの進化
6.2 小型モジュール炉(SMR)
6.2.1 軽水型SMR
6.2.1.1 NuScale VOYGR
6.2.1.2 GE 日立 BWRX-300
6.2.1.3 ウェスティングハウス AP300
6.2.1.4 ロールスロイス SMR
6.2.1.5 ホルテック SMR-160
6.2.2 高温ガス炉 (HTGR)
6.2.2.1 X-energy Xe-100 ペブルベッド
6.2.2.2 中国 HTR-PM 運転実績
6.2.2.3 TRISO燃料技術
6.2.2.4 TRISO-X燃料製造施設
6.2.3 液体金属冷却小型モジュール炉(SMR)
6.2.3.1 テラパワーナトリウム
6.2.3.2 オクロ オーロラ
6.2.3.3 鉛冷却高速炉
6.3 溶融塩炉(MSR)
6.3.1 フッ化物塩冷却炉(FHR)
6.3.1.1 カイロスパワーヘルメス
6.3.2 液体燃料 MSR
6.3.2.1 地上エネルギー社製IMSR
6.3.2.2 フリーベ・エナジー社製LFTR
6.3.2.3 モルテックス社製安定塩炉
6.3.2.4 ソーコン社製モジュラーMSR
6.3.3 溶融塩化物高速炉
6.3.3.1 テラパワー社製MCFR
6.3.4 シーボーグ社製コンパクトMSR
6.3.5 コペンハーゲン・アトミックス社製トリウムMSR
6.4 トリウム燃料サイクル
6.4.1 Th-232 から U-233 への増殖
6.4.2 中国 TMSR-LF1 トリウムの成果
6.4.3 インドの先進重水炉
6.4.4 拡散抵抗性の考察
6.4.5 トリウム資源の利用可能性
6.5 マイクロリアクター
6.5.1 ヒートパイプマイクロリアクター
6.5.1.1 ウェスティングハウス eVinci
6.5.1.2 X-energy XENITH
6.5.2 Radiant Kaleidos HTGRマイクロリアクター
6.5.3 モバイルおよび輸送可能なアプリケーション
6.5.4 軍事基地電力(プロジェクト・ペレ)
6.5.5 遠隔地コミュニティおよび鉱業アプリケーション
6.6 第4世代原子炉コンセプト
6.6.1 ナトリウム冷却高速炉
6.6.2 超臨界水冷却炉
6.6.3 ガス冷却高速炉
6.6.4 超高温炉(VHTR)
6.7 先進燃料技術
6.7.1 TRISO粒子燃料
6.7.2 高濃縮低濃縮ウラン(HALEU)
6.7.3 耐事故性燃料(ATF)
6.7.4 高速炉用金属燃料
6.8 核融合の相乗効果
6.8.1 共有材料科学
6.8.2 遠隔操作技術移転
6.8.3 原子力認定サプライチェーン
6.8.4 規制枠組みのクロスオーバー
6.9 浮体式原子力発電所
6.9.1 ロシア アカデミック・ロモノソフ
6.9.2 コアパワー・ウェスティングハウス提携
6.9.3 海洋・オフショア応用
6.10 深部地下・宇宙原子力
6.11 AI駆動型原子炉設計・運転
6.12 企業プロファイル (43社)
7 波力・潮力エネルギー
7.1 海洋エネルギー市場概要
7.1.1 市場規模:9億8300万ドル(2024年)から142億4000万ドル(2032年)
7.1.2 EU目標:100MW(2025年)から1GW (2030)
7.1.2.1 技術成熟度レベル
7.2 波力エネルギー技術
7.2.1 振動水柱式(OWC)
7.2.1.1 陸上型 OWC システム
7.2.1.2 浮体式 OWC 装置
7.2.2 ポイントアブソーバー
7.2.2.1 オーシャンパワーテクノロジーズ パワーブイ
7.2.2.2 コーパワー オーシャンウェーブイノベーションズ
7.2.3 振動体変換装置
7.2.3.1 減衰装置
7.2.3.2 終端装置
7.2.4 オーバートップ装置
7.2.5 水中圧力差装置
7.2.6 Eco Wave Power 陸上システム
7.2.7 WaveRoller 技術
7.3 潮力エネルギー技術
7.3.1 潮流発電機(市場シェア 50% 以上)
7.3.1.1 水平軸潮流タービン
7.3.1.2 垂直軸潮流タービン
7.3.1.3 ダクト式/シュラウド式タービン
7.3.2 潮汐堰
7.3.2.1 ラ・ランス(フランス) - 240 MW
7.3.2.2 シファ湖(韓国) - 254 MW
7.3.3 潮汐ラグーン
7.3.4 潮汐カイト(ミネスト・ドラゴンクラス)
7.3.5 ダイナミック・タイダル・パワー
7.3.6 振動式水中翼
7.4 海洋温度差発電(OTEC)
7.4.1 閉サイクル OTEC
7.4.2 開放サイクル OTEC
7.4.3 ハイブリッドシステム
7.4.4 ハワイ自然エネルギー研究所
7.4.5 併設アプリケーション(海水淡水化、水産養殖)
7.4.6 8-10 TW 理論上の世界的な潜在力
7.5 塩分濃度勾配発電 (ブルーエネルギー)
7.5.1 圧力遅延浸透 (PRO)
7.5.2 逆電気透析 (RED)
7.5.3 容量混合 (CapMix)
7.5.4 河口展開の機会
7.6 主要な海洋エネルギープロジェクト
7.6.1 MeyGen 潮力発電アレイ (スコットランド)
7.6.2 モーレイス・プロジェクト(ウェールズ)
7.6.3 EURO-TIDESプロジェクト
7.6.4 SHINES Interregプロジェクト
7.6.5 クックインレット潮力発電(アラスカ)
7.7 電力以外の用途
7.7.1 淡水化統合
7.7.2 沖合養殖発電
7.7.3 島嶼および遠隔地コミュニティのマイクログリッド
7.7.4 PredicTableTidesによるグリッドバランシング
7.8 企業プロファイル(28社)
8 地熱および廃熱回収
8.1 地熱エネルギー市場の概要
8.1.1 市場規模
8.1.2 米国の設備容量1.3 電力購入契約サージ
8.2 従来型地熱システム
8.2.1 熱水資源
8.2.2 フラッシュ蒸気プラント(市場シェア 48.1%)
8.2.3 ドライ蒸気プラント
8.2.4 7.2.4 バイナリサイクルプラント
8.3 強化地熱システム(EGS)
8.3.1 市場成長
8.3.2 油圧刺激技術
8.3.3 水平掘削および多層完成
8.3.4 ファーボ・エナジー・ケープ発電所 (500 MWe)
8.3.5 誘発地震の管理
8.3.6 DOE FORGE イニシアチブ
8.4 先進地熱システム (AGS/閉ループ)
8.4.1 閉ループの動作原理
8.4.2 構成タイプ
8.4.2.1 U-Loop システム
8.4.2.2 同軸/サーモサイフォンシステム
8.4.2.3 多方向水平構成
8.4.3 Eavor-Loop 技術
8.4.4 グリーンファイア・エナジー・グリーンループ
8.4.5 超臨界 CO₂ 作動流体
8.4.6 地震活動ゼロという利点
8.5 超高温岩(SHR)地熱
8.5.1 超臨界条件(374°C 以上、221 bar 以上)
8.5.2 1 坑井あたりのエネルギーが 5~10 倍になる可能性
8.5.3 アイスランド深層掘削プロジェクト(IDDP)
8.5.4 クラフラ・マグマ・テストベッド
8.5.5 マザマ・エナジー・ニューベリー・サイト
8.5.6 日本の超臨界プログラム
8.6 先進掘削技術
8.6.1 ミリ波(MMW)掘削
8.6.1.1 準エネルギー・ジャイロトロン技術
8.6.1.2 深度10~20 kmにおける岩石蒸発
8.6.2 プラズマ掘削
8.6.3 レーザー掘削
8.6.4 強化PDCビット技術
8.6.5 GA掘削プラズマビット
8.6.6 リアルタイム坑内モニタリング
8.7 地熱直接利用アプリケーション
8.7.1 地域暖房システム
8.7.2 工業プロセス熱
8.7.3 農業用途
8.7.4 養殖加熱
8.8 地中熱ヒートポンプ (GSHP)
8.8.1 300-400% の熱効率
8.8.2 ネットワーク化された地熱システム
8.8.3 岩盤エネルギーモジュラーシステム
8.8.4 熱エネルギーネットワーク (TENs)
8.9 地熱塩水からのリチウム抽出
8.9.1 ソルトン湖資源 (3,400キロトン)
8.9.2 直接リチウム抽出技術
8.10 廃熱回収市場
8.10.1 市場規模
8.10.2 産業廃熱ポテンシャル (エネルギー投入量の20-50%)
8.11 有機ランキンサイクル(ORC)システム
8.11.1 ORC 市場
8.11.2 低温熱回収(<200°C)
8.11.3 作動流体の革新
8.11.4 Orcan Energy モジュラー ORC システム
8.11.5 Echogen CO₂ベースのパワーサイクル
8.12 先進熱電発電機
8.12.1 SkutteruditesおよびHalf-Heusler合金
8.12.2 ナノ構造材料
8.12.3 理化学研究所による25%効率向上
8.13 産業用WHRアプリケーション
8.13.1 セメント産業
8.13.2 鉄鋼および金属加工
8.13.3 石油精製
8.13.4 ガラス製造
8.13.5 データセンターの廃熱利用
8.13.6 海事用途
8.14 企業プロファイル (33 社)
9 固定型エネルギー貯蔵
9.1 エネルギー貯蔵市場の概要
9.1.1 市場規模:882 億米ドル(2025 年)から 1 兆 4700 億米ドル (2035年)
9.1.2 米国における40GWのバッテリー導入マイルストーン
9.1.3 コスト推移:70ドル/kWhのバッテリーパック (2025年)
9.2 リチウムイオン電池技術
9.2.1 リン酸鉄リチウム (LFP)
9.2.1.1 安全性とサイクル寿命の利点
9.2.2 ニッケル・マンガン・コバルト(NMC)
9.2.3 リチウムリッチマンガン系カソード
9.2.4 シリコン負極技術
9.2.5 先進電解質組成
9.3 固体電池
9.3.1 商業化タイムライン
9.3.2 電解質の種類
9.3.2.1 硫化物電解質
9.3.2.2 ポリマー電解質
9.3.2.3 酸化物電解質 (LLZO、LATP、NASICON)
9.3.3 準固体構成
9.4 ナトリウムイオン電池
9.4.1 LFP に対する 30% のコスト削減
9.4.2 カソード技術
9.4.2.1 プルシアンブルー類似体 (PBA)
9.4.2.2 層状遷移金属酸化物
9.4.2.3 ポリアニオン化合物 (NASICON タイプ)
9.4.3 硬質炭素負極の開発
9.4.4 低温-温度性能 (-40°C)
9.4.5 中国100MWh蓄電施設
9.4.6 Hitjium N162Ah実用規模セル
9.4.7 ナトリウム硫黄系全固体電池
9.5 フロー電池
9.5.1 バナジウム・レドックス・フロー電池(VRFB)
9.5.1.1 2.3 GWh の世界的な導入実績
9.5.1.2 中国 100 MW/400 MWh の設置
9.5.2 鉄フロー電池
9.5.3 ESS Iron Flow Technology
9.5.4 亜鉛-臭素フロー電池
9.5.5 有機フロー電池
9.5.6 20,000回以上のサイクル寿命の可能性
9.6 長時間エネルギー貯蔵
9.6.1 鉄空気電池
9.6.1.1 フォームエナジーによる複数日貯蔵
9.6.1.2 <20ドル/kWhのコスト目標
9.6.2 金属水素電池
9.6.3 熱エネルギー貯蔵
9.6.3.1 Fourth Power 高温カーボンブロック
9.6.3.2 溶融塩貯蔵
9.6.3.3 水酸化カルシウムペレット(Cache Energy)
9.6.4 液体空気エネルギー貯蔵(LAES)
9.7 機械的エネルギー貯蔵
9.7.1 揚水発電エネルギー貯蔵
9.7.2 先進的圧縮空気エネルギー貯蔵
9.7.3 重力式貯蔵
9.7.3.1 Energy Vault EVx プラットフォーム
9.7.3.2 Gravitricity 地下鉱山シャフト
9.7.3.3 Sizable Energy 海洋浮遊貯水池
9.7.4 フライホイールエネルギー貯蔵
9.8 水素ベースのエネルギー貯蔵
9.8.1 グリーン水素製造技術
9.8.1.1 アルカリ性水電解 (AWE)
9.8.1.2 プロトン交換膜 (PEM)
9.8.1.3 固体酸化物電解セル (SOEC)
9.8.1.4 陰イオン交換膜 (AEM)
9.8.2 水素貯蔵方法
9.8.2.1 圧縮ガス貯蔵
9.8.2.2 液体水素
9.8.2.3 金属水素化物
9.8.2.4 地下岩盤貯蔵
9.8.3 季節的エネルギー貯蔵アプリケーション
9.8.4 2030年までに1ドル/kgの水素コスト目標
9.9 代替電池技術
9.9.1 有機ポリマー電池(PolyJoule)
9.9.2 アルミニウム硫黄電池
9.9.3 先進鉛蓄電池
9.9.4 亜鉛空気電池
9.9.5 フロー電池イノベーション(XL Batteries)
9.10 グリッド統合と電池管理
9.10.1 電池管理システム市場(2035年までに371億ドル)
9.10.2 AI駆動型最適化(Stem、Electra)
9.10.3 仮想発電所(VPP)
9.10.4 収益積み上げ戦略
9.10.5 ハイブリッド再生可能エネルギー・蓄電システム
9.11 バッテリーリサイクルとセカンドライフ
9.12 企業プロファイル(514社)
10 地域別市場分析
10.1 北米
10.1.1 米国市場の動向
10.1.2 カナダのクリーンエネルギー移行
10.1.3 メキシコ市場の発展
10.2 ヨーロッパ
10.2.1 EU グリーンディールおよび REPowerEU
10.2.2 ドイツのエネルギー転換 2.0
10.2.3 英国のネットゼロ戦略
10.2.4 北欧地域
10.2.5 EU 核融合アクションプラン
10.3 アジア太平洋地域
10.3.1 中国の代替エネルギー支配
10.3.1.1 太陽光・風力発電製造における主導的立場
10.3.1.2 電池サプライチェーンの管理
10.3.1.3 先進的な原子力・核融合プログラム
10.3.2 日本
10.3.3 韓国のエネルギー転換
10.3.4 インドの再生可能エネルギー拡大
10.3.5 オーストラリア・太平洋地域の機会
10.4 中東・アフリカ
10.4.1 湾岸諸国の多様化
10.5 ラテンアメリカ
10.5.1 ブラジルのバイオ燃料と再生可能エネルギー
10.5.2 チリの太陽光発電とグリーン水素
11投資と戦略分析
11.1 技術分野別資金調達分析
11.1.1 固定型エネルギー貯蔵: 資金調達の優位性
11.1.2 核融合エネルギー
11.1.3 先進原子力:政府と民間資本
11.1.4 次世代太陽光:タンデム型とペロブスカイト型への資金流入
11.2 スタートアップの成熟度分析
11.2.1 アイデア段階:核融合の優位性
11.2.2 MVP段階: 第三世代再生可能エネルギーに焦点
11.2.3 市場投入段階:バイオエネルギー/蓄電に集中
11.2.4 拡大段階:蓄電分野での主導権
11.3 技術融合の機会
11.3.1 太陽光+蓄電の統合
11.3.2 風力+水素生産
11.11.3.3 原子力・再生可能エネルギーハイブリッドシステム
11.3.4 地熱・リチウム抽出の相乗効果
11.4 技術別リスク評価
12 付録
12.1 付録 A: 方法論
12.2 付録 B: 略語と定義
12.3 付録 C: 技術準備度レベル評価
13 参考文献
図表リスト
表一覧
表1 セグメント別総潜在市場規模(2026-2045年、10億ドル)
表2 技術別商用化タイムライン(2026-2045年)
表3 代替エネルギー分野における資金調達ラウンド上位20件(2023-2025年)
表4 地域別主要政策メカニズム
表5 技術別ベンチャーキャピタル活動(2023-2025年)
表6 代替エネルギーイノベーションクラスター上位15選
表7 クロスセクターシナジー機会と市場潜在性
表8 時間軸とリスクプロファイル別投資優先度マトリクス
表9 技術別グローバル先進PV市場規模(2026-2045年) (10億ドル)
表10 セル技術別最高効率(実験室対商業)
表11 鉛ハロゲン化ペロブスカイト組成の比較
表12 鉛フリーペロブスカイト性能比較
表13 封止方法と安定性改善
表14 企業別ペロブスカイト生産能力(発表分)
表15 接合数別III-V多接合効率
表16 薄膜タンデム組み合わせと性能
表17 薄膜タンデム効率(2020年)
表18 薄膜タンデム効率(2025年)
表19 薄膜タンデム効率(2030年)
表20 薄膜タンデム効率(2040年)
表21 薄膜タンデム効率(2050年)
表22 薄膜タンデム効率(20-薄膜タンデム構造の組み合わせと性能
表17 量子ドット材料システムの比較
表18 MEG実証結果(達成ピークEQE)
表19 発光体タイプと性能指標
表20 各種照明条件下におけるLSC-OPVシステム性能
表21 NFA性能の進化(Y6, BTP-eC9, L8-BO)
表22 フレキシブルOPVの用途と目標仕様
表23 構成別フォトニック結晶吸収体の効率
表24 CPV光学システムの比較
表25 TOPConとPERCの性能およびコスト比較
表26 透明PV技術と可視光透過率
表27 地域別BIPV規格(IEC、UL、EN)
表28 無線電力伝送方式の比較
表29 各国SBSPプログラムとタイムライン
表30 地域別グローバル洋上風力市場予測
表31 水深と地盤条件による基礎タイプの選択
表32 超大型タービン仕様比較
表33 地域別浮体式洋上風力市場予測
表34 プラットフォーム構成比較(コスト、水深、安定性)
表35 世界の主要浮体式風力発電プロジェクト
表36 AWES技術カテゴリーの比較
表37 主要AWES開発企業と技術状況
表38 最適ブレードレスタービン設計パラメータ
表39 エアロマイン対屋上ソーラー性能比較
表40 ブレードレス風力市場規模と応用分野(254億ドル)
表41 VAWT タイプの性能特性
表42 超電導発電機と永久磁石発電機の比較
表43 ブレード材料の特性(ガラス繊維、炭素繊維、ハイブリッド)
表44 デジタルツイン導入のメリット(ダウンタイムの削減、コスト削減)
表45 地域別世界の PHES 容量
表46 モジュール式水力発電ソリューションと容量
表47 タイプ別世界のバイオ燃料市場規模 (10億ドル)
表48 世代別原料源
表49 経路別ライフサイクル排出削減率(5-98%)
表50 燃料タイプ別コスト比較(ガソリン換算1リットルあたりドル)
表51 FAME原料と地域別生産量
表52 原料別土地利用要件(ヘクタール/TJ)
表53 地域別第二世代原料利用可能性
表54 リグノセルロース加水分解用酵素システム
表55 培養システム比較(開放池 vs. PBR vs. 従属栄養)
表56 脂質抽出方法と効率
表57 DOE資金提供藻類プロジェクトと目標
表58 改変生物と目標製品
表59 バイオ燃料生物工学におけるCRISPR応用
表60 企業別HVO生産能力
表61 ドロップイン燃料仕様と石油基準比較
表62 ASTM D7566承認SAF経路と混合制限
表63 IATA SAF需要予測 (180億~750億リットル、2025-2040年)
表64 航空会社/航空機による100% SAFフライト実証
表65 方法別CO₂回収コスト ($/トン)
表66 E-メタノールプロジェクトと生産能力
表67 E-燃料のコスト構成要素と削減要因
表68 世界のグリーンアンモニア生産プロジェクト
表69 アンモニア燃料船舶プロジェクト
表70 アンモニア分解技術の比較
表71 AD技術の種類と応用
表72 バイオLNG生産施設と生産能力
表73 熱分解技術の比較 (温度、収率、生成物)
表74 ガス化技術仕様
表75 Granbio ナノセルロースプロセス
表76 核融合投資ラウンド上位15社
表77 アプローチ別核融合企業完全ディレクトリ
表78 トカマク設計パラメータ比較
表79 開発者別超伝導磁石仕様
表80 ITER主要パラメータとマイルストーン
表81 中国核融合計画マイルストーン(1000秒プラズマ達成)
表82 ステラレーター対トカマク比較
表83 ステラレーター開発者比較
表84 無中性子対D-T核融合比較
表85 NIFの性能進化と記録的収量
表86 民間ICF開発者比較
表87 発電所向けICF反復率要件
表88 MTFアプローチ比較
表89 Zマシンの性能仕様
表90 パルス磁気核融合開発者への資金提供
表91 世界のトリチウム在庫と供給源
表92 非核融合型燃料の要件と課題
表93 HTSテープメーカーと生産能力
表94 極低温システムサプライヤー(リンデ、エア・リキード、チャート・インダストリーズ)
表95 核融合開発におけるAIアプリケーション
表96 海洋用核融合推進コンセプト
表97 開発者別初の商業用核融合プラントの予測
表98 技術カテゴリー別先進原子力市場価値
表99 国別・原子炉タイプ別規制承認状況
表100 軽水SMR設計比較
表101 HTR-PM運転実績データ
表102 TRISO燃料生産能力予測
表103 液体金属SMR設計比較
表104 カイロス・パワー開発マイルストーン
表105 液体燃料MSR設計比較
表106 開発者別MSR商業化タイムライン
表107 トリウム対ウラン燃料サイクル比較
表108 TMSR-LF1運転データ
表109 拡散リスク評価: トリウム対ウランサイクル比較
表110 国別トリウム埋蔵量
表111 eVinci仕様と応用例
表112 マイクロリアクター輸送要件
表113 遠隔地域向けマイクロリアクター導入候補地
表114 データセンター向けマイクロリアクター契約 (Equinix 774 MWe)
表115 第4世代ナトリウム高速炉プロジェクト
表116 第4世代原子炉比較マトリックス
表117 核融合共有サプライチェーン企業
表118 アカデミック・ロモノソフ運転実績
表119 宇宙原子力計画(NASA、ESA、CNSA)
表120 原子力産業向けAI/ML企業
表121 技術別海洋エネルギー市場予測
表122 EU海洋エネルギー導入目標と進捗状況
表123: OWCプロジェクト事例と性能
表124 ポイントアブソーバー開発企業比較
表125 波力エネルギーコンバーター性能比較
表126 潮流発電市場シェアと成長
表127 潮力タービン構成比較
表128 世界稼働中の潮汐堰
表129 Minesto Dragonクラス仕様
表130 閉サイクルOTEC用作動流体-サイクルOTEC用作動流体
表131 世界各国のOTEC実証プロジェクト
表132 地域別OTEC資源ポテンシャル
表133 PRO膜性能指標
表134 主要塩分勾配資源地域
表135 主要海洋エネルギープロジェクトデータベース
表136 プロジェクト仕様と進捗状況概要
表137 海洋エネルギー導入に適した島嶼コミュニティ
表138 用途別地熱市場予測
表139 主要地熱PPA 署名済み(2021-2024)
表140 地熱発電プラントのタイプ比較
表141 EGS市場の予測
表142 EGS坑井完成技術
表143 Fervo Energyプロジェクトのパフォーマンスデータ
表144 EGS地震活動プロトコルの比較
表145 AGS構成の比較
表146 Eavorプロジェクトポートフォリオ
表147 AGSの作動流体オプション
表148 エネルギー出力: 従来型 vs 超高温地熱
表149 IDDPプロジェクト結果概要
表150 グローバル超高温岩研究プログラム
表151 MMW掘削性能予測
表152 先進掘削技術比較
表153 主要地熱地域暖房システム
表154 用途別地熱直接利用量 (TWh)
表155 GSHP COP by System Type and Climate
表156 TEN Projects Under Development
表157 Geothermal Lithium Projects and Capacities
表158 DLE Technology Comparison
表159 WHR Market Projections by Region and Industry
表160 Waste Heat Availability by Industry
表161 ORC Market by Application and Region
表162 ORC Working Fluid Properties Comparison
表163 ORC System Manufacturers Comparison
表164 Thermo電気材料の温度別ZT値
表165 TEG効率改善の主要な進展
表166 セメント産業の廃熱回収プロジェクト
表167 精製所の廃熱回収技術と節約効果
表168 データセンターの廃熱回収プロジェクト
表169 技術別エネルギー貯蔵市場予測
表170 用途・地域別電池コスト
表171 貯蔵期間別貯蔵技術の適性
表172 用途別LFP市場シェア
表173 NMC世代 Evolution (111 → 622 → 811 → 955)
表174 シリコン負極開発者比較
表175 電解質イノベーションと性能への影響
表176 開発者別固体電池の商業化スケジュール
表177 硫化物電解質のイオン伝導度データ
表178 Na-Ion 対 LFP コスト比較
表179 Naイオン正極材料性能比較
表180 低温環境におけるNaイオンとLiイオンの性能比較
表181 商業用Naイオン電池仕様
表182 地域別グローバルVRFB導入実績
表183 ESSエネルギー倉庫仕様
表184 有機フロー電池化学体系
表185 Form Energyプロジェクトパイプライン
表186 金属-水素電池アプリケーション
表187 熱貯蔵システム比較
表188 電解槽技術比較
表189 AWEシステム仕様
表190 作動温度におけるSOEC効率
表191 電解槽技術比較マトリックス
表192 水素貯蔵方法比較
表193 水素コスト構成要素と予測
表194 有機電池の利点と応用
表195 先進鉛蓄電池 vs. 従来型比較 従来型比較
表196 代替電池技術開発企業
表197: 用途別BMS市場予測
表198 AI/ML電池最適化企業
表199 世界の主要VPP導入事例
表200 市場別グリッドサービス収益源
表201 3DOMセパレーター.
表202 CATLナトリウムイオン電池特性
表203 CHAMナトリウムイオン電池の特性
表204 Chasm SWCNT製品
表205 Faradionナトリウムイオン電池の特性
表206 HiNa Batteryナトリウムイオン電池の特性
表207 J. Flexバッテリーの性能試験仕様
表208 LiNa Energyバッテリーの特性
表209 Natrium Energyバッテリーの特性
表210 米国代替エネルギー市場(セグメント別)
表211 IRA税額控除技術別概要
表212 DOE融資プログラム事務局のコミットメント
表213 カナダ代替エネルギープロジェクトパイプライン
表214 REPowerEU技術別目標
表215 英国代替エネルギー目標と進捗状況
表216 EU核融合プログラム資金とマイルストーン
表217 中国市場規模(技術セグメント別)
表218 中国電池バリューチェーンのポジション
表219 日本 代替エネルギー研究開発重点分野
表220 インドの代替エネルギー生産能力目標
表221 ブラジルのバイオ燃料生産量と目標
表222 チリのグリーン水素プロジェクト計画
表223 代替エネルギー投資ラウンド上位50社
表224 核融合企業資金調達ランキング
表225 太陽光技術分野別資金調達額-カテゴリー別太陽光技術資金調達
表226 原子力-再生可能ハイブリッド構成
表227 技術別リスク要因評価
図表一覧
図1 7セグメント間の市場成長軌跡比較
図2 技術カテゴリー別技術準備度レベル(TRL)ヒートマップ
図3 セグメント別累積民間投資額(2020-2025)
図4 技術分野別スタートアップ成熟度分布
図5 ステージ別・技術別平均資金調達額
図6: 企業密度付きグローバル・イノベーション・ハブ地図
図7 統合機会を示す技術収束マトリックス
図8 市場シェアの推移:シリコン対新興PV技術
図9 太陽電池技術世代タイムライン(第1世代~第4世代)
図10 技術別効率改善の過去実績と予測
図11 アプローチ別理論効率限界(単接合、タンデム、MEG、ホットキャリア)
図12 ABX₃ペロブスカイト結晶構造とバンドギャップ調整性
図13 n-i-p対p-i-nデバイス構造模式図
図14 ペロブスカイト太陽電池の劣化メカニズム
図15 ペロブスカイト製造プロセスフロー比較
図16 ペロブスカイト-シリコンタンデムセル構造(2Tおよび4T)
図17 最大効率のための最適バンドギャップ組み合わせ
図18 ペロブスカイト-シリコンタンデム効率記録のタイムライン
図19 広/狭バンドギャップ層を有するオールペロブスカイトタンデム構造
図20 六接合III-V系セル構造
図21 量子ドットサイズ依存のバンドギャップ調整性
図22 多重励起子生成メカニズム図
図23 多層量子ドットタンデム構成
図24 LSCの動作原理と導波路構成
図25 炭素量子ドットLSCの性能(光学効率13.82%)
図26 透過的LSCウィンドウ統合コンセプト
図27 バルクヘテロ接合OPVデバイスアーキテクチャ
図28 屋内照明と1日の照明下でのOPV効率
図29 太陽熱太陽光発電システムの概略図
図30 タングステンナノコーンフォトニック結晶吸収体の設計
図31 フレネルレンズを備えた高濃度CPVシステム
図32 CPV-Tハイブリッドシステムのエネルギーフロー図
図33 シリコンセル技術の進化 (Al-BSF → PERC → TOPCon → HJT → IBC)
図34 様々な地面アルベド条件下における両面発電利得
図35 BIPV応用カテゴリー(屋根、ファサード、窓、遮光)
図36 宇宙太陽光発電システム概念
図37 マイクロ波対レーザー 電力ビーム効率対距離
図38 有効表面積 4インチ×4インチ太陽電池デバイス
図39 アイシン製スプレー式ペロブスカイト材料太陽電池 (出典) アイシン精機株式会社
図40 アンカー製ソーラー傘
図41 ケアルックス製ペロブスカイト太陽電池
図42 ペロブスカイト太陽電池(左)は、キヤノンが開発したコーティングを構造に追加することで量産化が可能となる(右)
図43 EneCoat Technologies Co., Ltd. ペロブスカイト太陽電池
図44 EMC透明導体印刷
図45 JinkoSolar 太陽電池
図46 株式会社カネカ内蔵型ペロブスカイト太陽電池
図47 Mellow Energy ML-Flexパネル
図48 PXP社フレキシブル黄銅鉱太陽電池モジュール
図49 PESL(ペロブスカイト電子棚札)
図50 内幸町1丁目市街地開発事業
図51 積水フィルム型ペロブスカイト太陽電池
図52 Solar Ink™
図53 スウィフトソーラーパネル
図54 タンデム金属ハロゲン化物ペロブスカイト太陽電池パネル
図55 UtmoLight 450W ペロブスカイト太陽電池モジュール
図56 海洋風力発電設備容量の成長軌跡
図57 固定式基礎の種類(モノパイル、ジャケット、重力式)
図58 タービンサイズの進化(1990-2030)
図59 浮体式プラットフォーム構成の概要
図60 安定性特性付き詳細プラットフォームタイプ概略図
図61 世界の深海風力資源マップ
図62 係留構成タイプ
図63 タービン統合型ECO TLP設計
図64 空中風力エネルギーシステムの動作原理
図65 風速対高度プロファイル 高度プロファイル
図66 硬翼カイトとソフトカイトの設計比較
図67 SAWES S1500ダクト飛行船の設計(全長60m)
図68: ブレードレス風力技術 動作原理
図69 渦剥離と振動メカニズム
図70 圧電式ウィンドストークアレイの概念
図71 エアロマイン屋上設置構成
図72 垂直軸風力発電機(VAWT)の構成タイプ(サヴォニウス、ダリウス、Hローター、ヘリカル)
図73 72基のマイクロタービンを備えた新型風力「ウィンドツリー」
図74 高温超電導発電機設計
図75 AI風力発電所最適化システムアーキテクチャ
図76 揚水式水力発電システム構成
図77 地下鉱山PHESコンセプト
図78 流水式水力タービンタイプ
図79 魚類に安全なタービン設計特徴
図80 地域別バイオ燃料生産量 (10億リットル)
図81 バイオ燃料生成分類(第1~第4世代)
図82 燃料種別ウェル・トゥ・ホイールCO₂排出量
図83 バイオ燃料生産コスト対化石燃料損益分岐点
図84 原料別世界エタノール生産量
図85: リグノセルロース系バイオマス変換経路
図86 エネルギー作物収量比較(トン/ヘクタール)
図87 生化学的経路と熱化学的経路の比較
図88 藻類バイオ燃料生産プロセスフロー
図89 オープンレースウェイ池の設計と運用
図90 光生物反応器構成(管状、平板型、カラム型)
図91 ライフサイクル排出量: 藻類バイオ燃料と従来型燃料の比較
図92 バイオ燃料生産のための合成生物学アプローチ
図93 シアノバクテリアによる直接光合成燃料生産
図94 LanzaTechガス発酵プロセス
図95 HVOとFAMEの生産プロセス比較
図96 精製所共同処理の統合ポイント
図97 経路別SAFブレンド承認状況
図98 E-燃料生産システムアーキテクチャ
図99 DACと 点源CO₂回収比較
図100 2050年までのE-燃料コスト削減経路
図101 グリーンアンモニアの生産と応用経路
図102 電気化学プロセス対ハーバー・ボッシュプロセス比較
図103 水素キャリアとしてのアンモニア: エネルギー密度比較
図104 バイオガス生産とアップグレードプロセス
図105 バイオメタンアップグレード技術比較
図106 熱分解プロセスのバリエーションと生成物
図107 ガス化プロセスと合成ガス応用
図108 湿潤バイオマス変換のためのHTLプロセス
図109: バイオクラッドアップグレード経路と生成物
図110 ANDRITZリグニン回収プロセス
図111 ChemCycling™プロトタイプ
図112 BASFによるChemCycling循環
図113 FBPOプロセス
図114 直接空気回収プロセス
図115 CRIプロセス
図116 カサンドラオイル プロセス
図117 Colyserプロセス
図118 ECFORM電解反応器概略図
図119 Dioxycleモジュラー電解装置
図120 Domsjöプロセス
図121 FuelPositiveシステム
図122 INERATECユニット
図123 Infinitreeスイング法
図124 Audi/Krajeteユニット
図125 Enfinityセルロース系エタノール技術プロセス
図126: Plantroseプロセス
図127 ブルークルーデ生産のためのサンファイアプロセス
図128 タカベーター
図129 O12リアクター
図130 CO2由来材料で作られたレンズのサングラス
図131 CO2で作られた自動車部品
図132 ベロシスプロセス
図133 ゴルディロックスプロセスと応用例
図134 プロエサ®プロセス
図135 民間核融合投資の累積成長(2000-2025)
図136 技術アプローチ別核融合企業の分布
図137 核融合産業の雇用成長
図138 国別政府核融合プログラムと資金
図139 磁気閉じ込めアプローチの概要
図140 トカマク磁場構成
図141 従来型と球形トカマクの幾何学的比較
図142 超高温絶縁体(HTS)と LTS 磁石性能比較
図143 ITER 建設進捗状況とタイムライン
図144 CFS SPARC コンパクトトカマク設計
図145 ステラレータのねじれた磁場構成
図146 ウェンデルシュタイン 7-X 性能結果
図147 FRC コンパクトトロイドプラズマ構成
図148 ヘリオンパルス FRC システムアーキテクチャ
図149 ICF ターゲット圧縮シーケンス
図150 NIF イグニッションショット結果 (2022年12月以降)
図151 直接駆動と間接駆動(ホイルラウム)の比較 比較
図152 ファーストライト核融合弾頭衝撃メカニズム
図153 代替核融合アプローチ分類
図154 ジェネラル・フュージョン圧縮システム設計
図155 Zピンチプラズマ圧縮メカニズム
図156 ザップ・エナジー・センチュリーシステム構成
図157 中国Zピンチ開発ロードマップ
図158 IEC装置構成
図159 核融合燃料サイクル比較(D-T、D-D、D-He3、 p-B11)
図160 トリチウム増殖ブランケットの概念
図161 トリチウム処理施設の要件
図162 核融合発電所の構成要素の内訳
図163 プラズマに面する材料の要件と候補
図164 SHINE 核融合ベースの同位体生産システム
図165 核融合宇宙推進の概念
図166 アプローチ別核融合商業化のロードマップ
図167 コモンウェルス・フュージョン・システムズ(CFS)中央ソレノイドモデルコイル (CSMC).
図168 ジェネラル・フュージョン社 プラズマ注入装置.
図169 ヘリオン・ポラリス装置.
図170 ノバトロン社 核融合炉設計.
図171 レアルタ・フュージョン社 タンデムミラー炉.
図172 プロキシマ・フュージョン社 ステラリス核融合プラント.
図173 ZAPエナジー社 フュージョンコア.
図174 先進原子力投資成長軌道
図175 原子炉技術タイプ別市場シェア
図176 SMRと大型原子炉のサイズ比較
図177 ヌースケール・パワーモジュール設計
図178 TRISO燃料を用いた高温ガス炉炉心設計
図179 Xe-100原子炉設計
図180 TRISO粒子断面積と層構造
図181 液体金属冷却システム構成
図182: ナトリウム炉と溶融塩エネルギー貯蔵
図183 MSR分類(液体燃料 vs 固体燃料)
図184 カイロス・ヘルメス実証炉
図185 液体燃料MSR燃料サイクル図
図186 LFTRトリウム燃料サイクル
図187 MCFR高速スペクトル設計
図188 シーボーグ浮体式MSRバージ構想
図189 トリウム-ウラン (Th-U)燃料サイクル図
図190 中国TMSR-LF1施設と結果
図191 世界のトリウム資源分布
図192 マイクロリアクターの応用と展開シナリオ
図193 ヒートパイプリアクター炉心設計
図194 Radiant Kaleidosコンテナ化設計
図195 プロジェクト・ペレ移動式マイクロリアクター構想
図196 マイクロリアクターを活用したデータセンター構成
図197 第IV世代原子炉の種類の概要
図198 VHTRプロセス熱応用
図199 先進的な核燃料の種類
図200 HALEUのサプライチェーン状況
図201 核燃料の積層造形l
図202 Nuclear-融合技術のクロスオーバー領域
図203 浮体式原子力発電所のコンセプト
図204 コアパワー浮体式原子力設計
図205 浮体式原子力プロジェクトのパイプライン
図206 深地層原子炉コンセプト
図207 原子力運用におけるAIの応用
図208 ARC-100ナトリウム冷却高速炉
図209 ACP100 SMR
図210 ディープ・フィッション加圧水型原子炉の概略図
図211 NUWARD SMR 設計
図212 NuScale Power の SMR プラントのレンダリング画像
図213 オクロ・オーロラ発電所の原子炉
図214 複数の LDR-50 ユニットからなるプラント
図215 AP300™ 小型モジュール炉
図216 海洋エネルギーの設置容量の伸び
図217 海洋エネルギー技術のTRL評価
図218 波力エネルギー変換装置のカテゴリー
図219 OWCの動作原理
図220 ポイントアブソーバーのメカニズムと構成部品
図221 減衰装置および終端装置の構成
図222 オーバートーピング装置の動作
図223 エコウェーブパワーの防波堤の設置
図224 潮力エネルギー技術の分類
図225 水平軸潮流タービン設計
図226 潮流堰の運転モード
図227 潮流ラグーンの概念設計
図228 Minesto Deep Green 潮流カイトの運用
図229 ダイナミック潮流発電ダムの概念
図230 振動式水中翼メカニズム
図231 OTEC システムの概略図(閉サイクル)
図232 脱塩機能付き開放サイクルOTEC
図233 NELHA OTEC試験施設
図234 OTEC多製品システム構成
図235 世界のOTEC資源マップ
図236 塩分濃度勾配エネルギー源 (河口)
図237 PROシステムの概略図
図238 REDスタックの構成
図239 CapMix電極の動作
図240 世界の海洋エネルギープロジェクトマップ
図241 MeyGenアレイの構成と性能
図242 海洋エネルギーと海水淡水化を統合したシステム
図243 潮汐の予測可能性と 太陽・風力変動性
図244 国別地熱発電設備容量
図245 米国州別地熱発電容量
図246 地熱資源温度分類
図247 世界の熱水資源マップ
図248 フラッシュ蒸気発電プラント概略図
図249 二元サイクル (ORC)発電プラント概略図
図250 水圧刺激を伴うEGSコンセプト
図251 EGS貯留層形成のための水圧破砕
図252 水平EGS坑井構成
図253 フェルボ岬発電所坑井配置
図254 誘発地震活動の監視と緩和
図255 FORGEユタサイトと研究目的
図256 AGS閉鎖-ループシステム構成
図257 U-ループ単一坑井システム
図258 多方向分岐AGS坑井パターン
図259 イーバー・ループ多方向分岐閉ループシステム
図260 グリーンファイア・コソ改修プロジェクト
図261 AGS対 EGS 地震リスク比較
図262 超高温岩の温度と深さの関係
図263 超臨界領域の水相図
図264 クラフラマグマテストベッド研究計画
図265 掘削技術の分類
図266 MMW ジャイロトロン掘削システムの概略図
図267 疑似岩の蒸発メカニズム
図268 GAドリリングプラズマビットの仕組み
図269 Fiber-光ファイバー坑内センシングシステム
図270 地熱直接利用温度応用例
図271 GSHPシステム構成(水平・垂直・池式)
図272 ネットワーク化されたGSHP地域システム
図273 第5世代地域冷暖房
図274 リチウム直接抽出プロセスフロー
図275 ソルトン海地熱リチウムプロジェクト
図276 温度グレード別産業廃熱
図277 ORCシステムの概略図と構成要素
図278 ORC効率対 熱源温度に対する効率
図279 超臨界CO₂発電サイクル図
図280 熱電発電機の動作原理
図281 ナノ構造による熱電変換効率向上
図282 産業用廃熱回収(WHR)の統合ポイント
図283 製鉄所における廃熱回収(WHR)の機会
図284 データセンターの廃熱再利用構成
図285 船舶用ORC設置構成
図286 世界のエネルギー貯蔵導入拡大
図287 米国州別バッテリー貯蔵容量
図288 バッテリーパックコストの低下曲線(2010-2030)
図289 ネットゼログリッドに必要な蓄電持続時間
図290 リチウムイオン電池の化学組成分類
図291 LFPセルの設計と性能特性
図292 LFPとNMCの安全性比較 (熱暴走)
図293 リチウムリッチ層状酸化物構造
図294 シリコン負極容量対グラファイト
図295 固体電解質対液体電解質電池比較
図296 固体電解質分類
図297 ナトリウムイオン電池動作原理
図298 ナトリウムイオン正極材料オプション
図299: 硬質炭素構造とナトリウム貯蔵
図300 世界最大のナトリウムイオン貯蔵施設
図301 フロー電池の動作原理
図302 VRFB システム構成
図303 大連 100 MW VRFB 施設
図304 鉄フロー電池の化学
図305 亜鉛臭素フロー電池の設計
図306 フロー電池のサイクル寿命と Li-Ion
図307 鉄空気電池の可逆的な錆のメカニズム
図308 EnerVenue金属水素電池の設計
図309 第4電源蓄熱システム
図310: LAESシステムのプロセスフロー
図311 揚水水力プロジェクトのパイプライン
図312 A-CAES システム概略図
図313 エネルギー・ボールト・ブリックリフティングシステム
図314 グラビトリシティ鉱山シャフトシステム
図315 先進フライホイール設計
図316 水素エネルギー貯蔵バリューチェーン
図317 PEM 電解槽スタック設計
図318 AEM 電解槽のコスト優位性
図319 水素貯蔵技術の選択肢
図320 岩盤貯蔵施設
図321 季節性水素貯蔵
図320 塩洞水素貯蔵施設
図321 季節水素貯蔵サイクル
図322 グリーン水素コスト削減経路
図323 新興電池化学の展望
図324 アルミニウム-硫黄電池化学
図325 亜鉛空気電池の動作原理
図326 AI駆動型電池最適化アーキテクチャ
図327 VPP集約とグリッドサービス
図328 電池収益積み上げ例
図329 太陽光+貯蔵ハイブリッドシステム構成
図330 24M電池
図331 3DOMバッテリー
図332 ACバイオデプロトタイプ
図333 液体金属電池動作の概略図
図334 Ampceraの全セラミック高密度固体電解質セパレーターシート(厚さ25μm、サイズ50mm×100mm、柔軟で欠陥なし、常温イオン伝導度~1mA/cm)
図335 Ampriusバッテリー製品
図336 全高分子電池の概略図
図337 全高分子電池モジュール
図338 樹脂製集電体
図339 Ateios薄膜プリント電池
図340 Avanti Battery製アルミニウム硫黄電池の構造
図341 コンテナ型NAS®電池
図342 3Dプリントリチウムイオン電池
図343 ブルーソリューションモジュール
図344 TempTraqウェアラブルパッチ
図345 CoMoCATプロセスを用いた単層カーボンナノチューブ(SWNT)生成のスケールアップが可能な流動層反応器の概略図
図346 Carhartt X-1スマートヒートベスト
図347 Cymbet EnerChip™
図348 E-magyナノスポンジ構造
図349 Enerpoly亜鉛イオン電池
図350 SoftBattery®
図351 EGI製全固体電池(ASSB)300 Wh/kg
図352 超薄鋼基板を用いたロール・ツー・ロール製造装置
図353 40 Ah電池セル
図354 FDK株式会社製電池
図355 2Dペーパー電池
図356 3Dカスタムフォーマットペーパー電池
図357 富士カーボンナノチューブ製品
図358 Gelion Endure電池
図359 Gelion GEN3リチウム硫黄電池
図360 Grepowフレキシブル電池
図361 HPB固体電池
図362 HiNa EV用バッテリーパック
図363 HiNaナトリウムイオン電池搭載JACデモEV
図364 ヒロセ製ナノファイバー不織布
図365 日立造船の固体電池
図366 Ilikaの固体電池
図367 TAeTTOOzのプリンタブル電池材料
図368 Ionic Materialsの電池セル
図369 Ion Storage Systemsの固体電池構造の概略図
図370 ITENマイクロ電池
図371 Kite RiseのAサンプルナトリウムイオン電池モジュール
図372 LiBESTフレキシブル電池
図373 Li-FUNナトリウムイオン電池セル
図374 LiNa Energy電池
図375 3D固体薄膜電池技術
図376 Lyten電池
図377 Cellulomix製造プロセス
図378 ナノベース対従来製品
図379 ナノテック・エナジー電池
図380 ハイブリッド電池駆動電動バイクコンセプト
図381 NBD電池
図382 SWCNH製造用三室システムの概略図
図383 カーボンナノブラシのTEM画像
図384 エネルセラチップ
図385 カンブリアン電池
図386 プリント電池
図387 Prieto フォームベースの 3D 電池
図388 Printed Energy フレキシブル電池
図389 ProLogium 固体電池
図390 QingTao 固体電池
図391 キノンフロー電池の概略図
図392 Sakuú Corporation 3Ah リチウム金属固体電池
図393 Salgenx S3000 海水フロー電池
図394 サムスンSDIの第6世代角型電池
図395 SESアポロ電池
図396 Sionic Energy電池セル
図397 Solid Power電池パウチセル
図398 Stora Ensoリグニン電池材料
図399TeraWatt Technology固体電池
図400 Zeta Energy 20 Ahセル
図401 Zoolnasm電池
図402 アンブリの液体金属電池
図403 ESS鉄フロー化学
図404 フォーム・エナジーの鉄空気電池
図405 ハイビュー・パワー - 液体空気エネルギー貯蔵技術
図406 フェラス 液体空気エネルギー貯蔵システム AURORA
Summary
The global alternative energy market is undergoing an unprecedented transformation, driven by the convergence of technological breakthroughs, rapidly shifting economics, and growing demand for energy security that are fundamentally reshaping how the world produces and consumes energy. With global energy demand projected to increase 25-30% between 2025 and 2045—reaching 740-800 exajoules annually—alternative energy technologies are no longer peripheral supplements to fossil fuels but central pillars of a multi-trillion-dollar industrial realignment.
The current global energy mix remains predominantly fossil-fuel based, with oil at roughly 31%, natural gas at 24%, and coal at 27%. However, the trajectory is unmistakable. Solar energy, currently contributing 2-3% of global primary energy, is projected to reach 15-22% by 2045, while wind energy is expected to climb from 3-4% to 12-18% over the same period. Energy storage, virtually negligible today, could support 8-15% of global energy infrastructure by 2045. This shift is being powered by dramatic cost reductions—solar costs have fallen 85% since 2010, wind costs 55%, and battery pack prices have declined to approximately $70/kWh in 2025—fundamentally altering the competitive landscape against incumbent technologies.
The market spans seven strategic segments, each at different stages of commercial maturity but collectively representing trillions of dollars in cumulative investment opportunity. Next-generation solar technologies, including perovskite-silicon tandems now exceeding 34% efficiency and quantum dot cells demonstrating external quantum efficiencies above 100%, are pushing well beyond conventional silicon limits. Offshore wind is scaling rapidly toward ultra-large 15+ MW turbines and floating platforms opening deep-water resources previously inaccessible. The bioenergy and sustainable fuels sector, encompassing more than 233 active companies, is evolving from conventional ethanol and biodiesel toward sustainable aviation fuel, electrofuels, and fourth-generation synthetic biology platforms capable of engineering microorganisms for direct hydrocarbon production.
Fusion energy has attracted over $15.17 billion in cumulative private investment across 77 companies pursuing diverse approaches—tokamaks, stellarators, field-reversed configurations, inertial confinement, and Z-pinch systems—with multiple developers targeting demonstration plants before 2035. The advanced nuclear fission market, valued at $5.6-13 trillion through 2060, is advancing small modular reactors, molten salt designs, thorium fuel cycles, and microreactors optimized for data center power and remote deployment. China's achievement of thorium-to-uranium conversion in its TMSR-LF1 reactor marks a watershed moment for thorium utilization globally.
Geothermal energy is experiencing its own revolution through enhanced geothermal systems now transitioning from demonstration to commercial scale, closed-loop advanced geothermal systems eliminating seismicity risk, and superhot rock concepts targeting supercritical conditions above 374°C that could deliver 5-10 times the energy per well compared to conventional systems. Millimeter-wave drilling technology, adapted from fusion research, promises to unlock these deep resources by vaporizing rock at depths of 10-20 kilometers. Ocean energy technologies including wave, tidal, ocean thermal energy conversion with its 8-10 terawatt theoretical global potential, and salinity gradient power are progressing toward commercial viability. Stationary energy storage is perhaps the fastest-growing segment, driven by lithium iron phosphate dominance, emerging solid-state batteries approaching 844 Wh/L energy density, sodium-ion chemistries offering 30% cost reductions, and long-duration technologies such as iron-air batteries targeting costs below $20/kWh for 100+ hour storage.
Regionally, Asia-Pacific dominates manufacturing and deployment, with China controlling critical supply chains across solar, batteries, and advanced nuclear. North America leads in innovation and venture capital formation, particularly in fusion and advanced geothermal, while Europe drives regulatory frameworks and offshore wind development. The investment landscape reflects growing conviction, with hundreds of billions flowing annually into alternative energy from venture capital, sovereign wealth funds, strategic corporate investors, and government programs.
Table of Contents
1 EXECUTIVE SUMMARY
1.1 Global Alternative Energy Market Overview
1.1.1 Market Size and Growth Trajectory (2026-2045)
1.1.2 Technology Maturity Assessment by Segment
1.1.3 Investment Landscape and Capital Flows
1.1.4 Regulatory Environment and Policy Drivers
1.2 Startup Ecosystem Analysis
1.2.1 Stage Distribution by Technology Segment
1.2.2 Ideation Stage: Fusion Energy Dominance
1.2.3 MVP Stage: Third-Generation Renewables Focus
1.2.4 Go-to-Market Stage: Bioenergy & Storage Concentration
1.2.5 Expansion Stage: Stationary Storage Leadership
1.2.6 Funding Analysis by Technology Vertical
1.2.7 Geographic Distribution of Innovation Hubs
1.3 Technology Convergence and Cross-Sector Synergies
2 NEXT-GENERATION SOLAR TECHNOLOGIES
2.1 Advanced Photovoltaic Technologies Overview
2.1.1 Market Size and Growth Projections
2.1.2 Technology Generations and Evolution
2.1.3 Efficiency Trajectory and Theoretical Limits
2.1.4 Shockley-Queisser Limit and Approaches to Exceed It
2.2 Perovskite Solar Cell Technologies
2.2.1 Material Science Fundamentals
2.2.1.1 Crystal Structure and Optoelectronic Properties
2.2.1.2 Lead Halide Perovskites (MAPbI₃, FAPbI₃, CsPbI₃)
2.2.1.3 Lead-Free Alternatives: Tin, Bismuth, Antimony-Based
2.2.1.4 Chalcogenide Perovskites (BaZrS₃) for Enhanced Stability
2.2.2 Device Architectures
2.2.2.1 n-i-p vs. p-i-n Configurations
2.2.2.2 Mesoporous vs. Planar Structure
2.2.2.3 Inverted Device Architectures
2.2.3 Stability Challenges and Solutions
2.2.3.1 Moisture, Oxygen, and UV Degradation Mechanisms
2.2.3.2 Thermal Stability and Phase Transitions
2.2.3.3 Advanced Encapsulation Technologies
2.2.3.4 Composition Engineering for Long-Term Durability
2.2.4 Manufacturing and Scalability
2.2.4.1 Solution-Processing Techniques
2.2.4.2 Roll-to-Roll Processing for Flexible Applications
2.2.4.3 Vapor Deposition Methods
2.2.4.4 Gigawatt-Scale Production Roadmaps
2.3 Tandem and Multi-Junction Solar Cells
2.3.1 Perovskite-Silicon Tandem Technology
2.3.1.1 Two-Terminal (Monolithic) Architectures
2.3.1.2 Four-Terminal (Mechanically Stacked) Configurations
2.3.1.3 Textured Silicon Surface Integration
2.3.1.4 Current Matching and Bandgap Optimization
2.3.1.5 Record Efficiencies: LONGi 34.6%, NREL 34.85% Certified
2.3.2 All-Perovskite Tandem Cells
2.3.2.1 Wide and Narrow Bandgap Perovskite Combinations
2.3.2.2 Mixed-Halide Stability Challenges
2.3.3 III-V Multi-Junction Solar Cells
2.3.3.1 GaAs, InGaP, and Ge Subcell Integration
2.3.3.2 Triple, Quadruple, and Six-Junction Architectures
2.3.3.3 Space and Concentrator Photovoltaic Applications
2.3.3.4 Cost Reduction Through Epitaxial Lift-Off
2.3.4 Perovskite-CIGS and Perovskite-CdTe Tandems
2.4 Quantum Dot Solar Cells (QDSCs)
2.4.1 Quantum Confinement Effects and Bandgap Tuning
2.4.2 Material Systems
2.4.2.1 Lead Chalcogenides (PbS, PbSe, PbTe)
2.4.2.2 Cadmium-Based Compounds (CdS, CdSe, CdTe)
2.4.2.3 Perovskite Quantum Dots (CsPbI₃, CsPbBr₃)
2.4.2.4 Non-Toxic Alternatives: Ag-In-S, Cu-In-S, ZnO
2.4.3 Multiple Exciton Generation (MEG)
2.4.3.1 Carrier Multiplication Physics
2.4.3.2 External Quantum Efficiency >100% Demonstrations
2.4.3.3 Hot Carrier Extraction Strategies
2.4.4 Tandem Quantum Dot Architectures
2.4.5 Hybrid Organic-Quantum Dot Solar Cells
2.5 Luminescent Solar Concentrators (LSCs)
2.5.1 Operating Principles and Design
2.5.2 Luminophore Technologies
2.5.2.1 Organic Dyes and Stokes Shift Engineering
2.5.2.2 Quantum Dot Luminophores
2.5.2.3 Carbon Quantum Dots (100% QY Achievement)
2.5.2.4 Rare-Earth Ion Luminophores
2.5.3 Transparent and Colorless LSCs for BIPV
2.5.4 Agrivoltaic Applications and Spectrum Splitting
2.5.5 LSC-OPV Integrated Systems
2.6 Organic Photovoltaics (OPVs)
2.6.1 Conjugated Polymer and Small Molecule Systems
2.6.2 Non-Fullerene Acceptors (NFAs)
2.6.3 Bulk Heterojunction Architectures
2.6.4 Indoor and Low-Light Photovoltaics
2.6.5 Flexible and Stretchable OPV Applications
2.7 Thermophotovoltaics (TPV)
2.7.1 Solar Thermophotovoltaic Systems
2.7.2 Thermal Energy Storage Integration
2.7.3 Photonic Crystal Absorbers and Emitters
2.7.4 Industrial Waste Heat Recovery Applications
2.8 Concentrator Photovoltaics (CPV)
2.8.1 High-Concentration Systems (HCPV) >500x
2.8.2 Low-Concentration Systems (LCPV)
2.8.3 Fresnel Lens and Parabolic Mirror Optics
2.8.4 Tracking Systems and Solar Resource Requirements
2.8.5 CPV-Thermal Hybrid Systems
2.9 Advanced Silicon Technologies
2.9.1 TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact)
2.9.2 Heterojunction Technology (HJT)
2.9.3 Interdigitated Back Contact (IBC) Cells
2.9.4 Bifacial Module Technologies
2.9.5 Silicon Heterojunction-Perovskite Integration
2.10 Building-Integrated Photovoltaics (BIPV)
2.10.1 Transparent Solar Windows and Facades
2.10.2 Solar Roof Tiles and Shingles
2.10.3 Colored and Aesthetic PV Solutions
2.10.4 Integration Standards and Building Codes
2.11 Space-Based Solar Power (SBSP)
2.11.1 Orbital Solar Collection Concepts
2.11.2 Wireless Power Transmission Technologies
2.11.3 Microwave vs. Laser Power Beaming
2.11.4 ESA, JAXA, and CAST Development Programs
2.12 Company Profiles (117 company profiles)
3 ADVANCED WIND AND HYDROPOWER TECHNOLOGIES
3.1 Offshore Wind Energy Evolution
3.1.1 Market Overview: $43.8B (2025) to $192.23B (2037)
3.1.2 Fixed-Foundation Technologies
3.1.2.1 Monopile Foundations
3.1.2.2 Jacket Structures
3.1.2.3 Gravity-Based Foundations
3.1.3 Ultra-Large Turbine Development
3.1.3.1 15+ MW Turbine Platforms
3.1.3.2 230m+ Rotor Diameter Engineering
3.1.3.3 MingYang MySE 18.X-28X Turbines
3.1.3.4 Vestas V236-15.0 MW Platform
3.2 Floating Offshore Wind Technology
3.2.1 Market Trajectory
3.2.2 Platform Configurations
3.2.2.1 Spar-Buoy Platform
3.2.2.2 Semi-Submersible Platforms
3.2.2.3 Tension Leg Platforms (TLP)
3.2.2.4 Barge-Type Foundations
3.2.2.5 Multi-Turbine Floating Foundations
3.2.3 Deep Water Deployment (>60m Depth)
3.2.4 Key Projects
3.2.4.1 Hywind Tampen (Norway) - 88 MW Operational
3.2.4.2 Green Volt (Scotland) - 560 MW Development
3.2.4.3 Provence Grand Large (France)
3.2.4.4 UK Celtic Sea 4.5 GW Leasing Round
3.2.5 Mooring Systems and Dynamic Cables
3.2.6 ECO TLP Innovative Platform Design
3.3 Airborne Wind Energy Systems (AWES)
3.3.1 Operating Principles and Altitude Advantages
3.3.2 Technology Categories
3.3.2.1 Ground-Gen Systems (Kite-Based)
3.3.2.2 Fly-Gen Systems (Onboard Generation)
3.3.2.3 Rigid Wing vs. Soft Kite Designs
3.3.3 China S1500 Megawatt-Scale Airborne Generator
3.3.4 Makani/Alphabet Legacy and Current Developers
3.3.5 Buoyant Airborne Turbines (BAT)
3.4 Bladeless Wind Energy
3.4.1 Vortex-Induced Vibration Technology
3.4.1.1 Vortex Bladeless Design and Operating Principles
3.4.1.2 Optimal Mast Dimensions (31" Tall, 25" Diameter, 460W Output)
3.4.1.3 Scaling Potential to 1 kW+
3.4.2 Piezoelectric Windstalk Systems
3.4.3 Aeromine Motionless Wind Energy
3.4.3.1 Aerodynamic Building Integration
3.4.3.2 50% More Energy Than Rooftop Solar at 10% Space
3.4.4 Urban Wind Energy Applications
3.5 Advanced Vertical Axis Wind Turbines (VAWT)
3.5.1 Darrieus and Savonius Configurations
3.5.2 H-Rotor and Helical Designs
3.5.3 Multi-Rotor VAWT Arrays
3.5.4 Offshore VAWT Applications
3.5.5 Wind Tree Micro-Turbine Concept
3.6 Advanced Turbine Technologies
3.6.1 Superconducting Generators
3.6.2 Direct-Drive Permanent Magnet Generators
3.6.3 Carbon Fiber Blade Technology
3.6.4 Recyclable Blade Materials
3.6.5 AI-Driven Wind Pattern Optimization
3.6.6 Digital Twin Predictive Maintenance
3.7 Next-Generation Hydropower
3.7.1 Pumped Hydro Energy Storage (PHES)
3.7.1.1 Conventional Dual-Reservoir Systems
3.7.1.2 Seawater Pumped Storage
3.7.1.3 Underground/Abandoned Mine PHES
3.7.2 Run-of-River Innovations
3.7.3 In-Stream Hydrokinetic Turbines
3.7.4 Modular Small-Scale Hydropower
3.7.5 Fish-Friendly Turbine Designs
3.7.6 Variable-Speed Pumped Storage Technology
3.8 Company profiles (34 company profiles)
4 BIOENERGY AND SUSTAINABLE FUELS
4.1 Biofuels Market Overview
4.1.1 Global Liquid Biofuels Market 2020-2036
4.1.2 Biofuel Generations and Feedstock Evolution
4.1.3 Lifecycle Emission Analysis by Fuel Type
4.1.4 Cost Comparison and Competitiveness
4.2 First-Generation Biofuels
4.2.1 Conventional Biodiesel (FAME)
4.2.2 Corn and Sugarcane Bioethanol
4.2.3 Food vs. Fuel Debate and Land-Use Concerns
4.3 Second-Generation (Lignocellulosic) Biofuels
4.3.1 Feedstock Sources
4.3.1.1 Agricultural Residues (Corn Stover, Wheat Straw)
4.3.1.2 Forestry Residues and Wood Waste
4.3.1.3 Energy Crops (Miscanthus, Switchgrass)
4.3.1.4 Municipal Solid Waste (MSW)
4.3.2 Conversion Technologies
4.3.2.1 Biochemical Pathways
4.3.2.2 Thermochemical Pathways
4.3.2.3 Hybrid Conversion Systems
4.4 Third-Generation Biofuels (Algae)
4.4.1 Microalgae Cultivation Systems
4.4.1.1 Open Pond Raceway Systems
4.4.1.2 Closed Photobioreactors
4.4.1.3 Heterotrophic Fermentation
4.4.2 Lipid Extraction and Processing
4.4.3 Algae-to-Biofuel Conversion Pathways
4.4.4 98% CO₂ Emission Reduction Potential
4.5 Fourth-Generation Biofuels (Synthetic Biology)
4.5.1 Genetically Engineered Microorganisms
4.5.2 Photobiological Solar Fuels (Cyanobacteria)
4.5.3 Metabolic Engineering for Direct Hydrocarbon Production
4.5.4 CRISPR and Gene Editing Applications
4.5.5 LanzaTech/LanzaX Synthetic Biology Platform
4.6 Renewable Diesel and Biodiesel
4.6.1 Hydrotreated VegeTableOil (HVO)
4.6.2 HEFA (Hydroprocessed Esters and Fatty Acids)
4.6.3 Co-Processing in Existing Refineries
4.6.4 Drop-In Fuel Compatibility
4.7 Sustainable Aviation Fuel (SAF)
4.7.1 ASTM-Certified Production Pathways
4.7.1.1 HEFA-SPK
4.7.1.2 Fischer-Tropsch SPK (FT-SPK)
4.7.1.3 Alcohol-to-Jet (ATJ)
4.7.1.4 Synthesized Isoparaffins (SIP)
4.7.1.5 Catalytic Hydrothermolysis (CHJ)
4.7.2 SAF Blending Requirements and Limits
4.7.3 IATA 2050 Net-Zero Aviation Roadmap
4.7.4 100% SAF Flight Demonstrations
4.8 E-Fuels (Power-to-Liquid/Power-to-X)
4.8.1 Production Process Overview
4.8.1.1 Green Hydrogen from Electrolysis
4.8.1.2 CO₂ Capture (DAC vs. Point Source)
4.8.1.3 Syngas Synthesis
4.8.1.4 Fischer-Tropsch Conversion
4.8.2 E-Methanol Production and Applications
4.8.3 E-Kerosene (E-SAF) for Aviation
4.8.4 E-Diesel and E-Gasoline
4.8.5 E-Methane (Synthetic Natural Gas)
4.8.6 Cost Trajectory
4.9 Green Ammonia
4.9.1 Production via Haber-Bosch with Green Hydrogen
4.9.2 Electrochemical Ammonia Synthesis
4.9.3 Maritime Fuel Applications
4.9.4 Hydrogen Carrier for Energy Export
4.9.5 Ammonia Cracking Technologies
4.10 Biogas and Biomethane
4.10.1 Anaerobic Digestion Technologies
4.10.2 Landfill Gas Capture
4.10.3 Biomethane Upgrading and Grid Injection
4.10.4 Bio-LNG for Heavy Transport
4.11 Advanced Conversion Technologies
4.11.1 Pyrolysis Technologies
4.11.1.1 Fast Pyrolysis
4.11.1.2 Catalytic Pyrolysis
4.11.1.3 Microwave-Assisted Pyrolysis
4.11.2 Gasification Systems
4.11.2.1 Plasma Gasification
4.11.2.2 Supercritical Water Gasification
4.11.3 Hydrothermal Liquefaction (HTL)
4.11.4 Biocrude Oil Upgrading
4.12 Company Profiles (236 company profiles)
5 FUSION ENERGY
5.1 Fusion Energy Market Overview
5.1.1 Private Funding
5.1.1.1 Companies in the Private Fusion Ecosystem
5.1.2 Employment: 4,607 Direct + 9,300 Supply Chain Jobs
5.1.3 Government Investment Programs
5.2 Magnetic Confinement Fusion (MCF)
5.2.1 Tokamak Technology
5.2.1.1 Operating Principles and Plasma Confinement
5.2.1.2 Conventional vs. Spherical Tokamaks
5.2.1.3 High-Temperature Superconducting (HTS) Magnets
5.2.1.4 ITER International Megaproject
5.2.1.5 Commonwealth Fusion Systems SPARC/ARC
5.2.1.6 Tokamak Energy Spherical Tokamak
5.2.1.7 China BEST Burning Plasma Tokamak
5.2.2 Stellarator Technology
5.2.2.1 Twisted Magnetic Field Configuration
5.2.2.2 Advantages Over Tokamaks (Steady-State Operation)
5.2.2.3 Wendelstein 7-X (Germany)
5.2.2.4 Proxima Fusion €200M Development
5.2.2.5 Type One Energy Infinity Stellarator
5.2.2.6 Helical Fusion (Japan) HTS Demonstration
5.2.3 Field-Reversed Configuration (FRC)
5.2.3.1 Compact Toroid Physics
5.2.3.2 TAE Technologies Copernicus/Da Vinci
5.2.3.3 Helion Energy Polaris
5.2.3.4 Aneutronic Fuel Possibilities (p-B11)
5.3 Inertial Confinement Fusion (ICF)
5.3.1 Laser-Driven ICF
5.3.1.1 National Ignition Facility (NIF) Ignition Achievement
5.3.1.2 Direct vs. Indirect Drive Approaches
5.3.1.3 Marvel Fusion
5.3.1.4 Focused Energy
5.3.1.5 Xcimer Energy
5.3.2 Projectile-Driven Fusion
5.3.2.1 First Light Fusion Hypervelocity Projectiles
5.3.2.2 Target Design and Impact Physics
5.3.3 High-Repetition-Rate Systems for Power Generation
5.4 Alternative Fusion Approaches
5.4.1 Magnetized Target Fusion (MTF)
5.4.1.1 General Fusion LM26 Piston Compression
5.4.1.2 Hybrid Magnetic-Inertial Confinement
5.4.2 Z-Pinch Technology
5.4.2.1 Sheared-Flow Stabilized Z-Pinch
5.4.2.2 Zap Energy Century Platform
5.4.2.3 Sandia Z Machine Research
5.4.2.4 China 50 MA Z-Pinch Program
5.4.3 Pulsed Magnetic Fusion
5.4.3.1 Pacific Fusion $900M Series A
5.4.3.2 Impedance-Matched Marx Generators
5.4.4 Dense Plasma Focus (DPF)
5.4.5 Inertial Electrostatic Confinement (IEC)
5.5 Fusion Fuel Cycles
5.5.1 Deuterium-Tritium (D-T) Reactions
5.5.2 Tritium Breeding and Supply Constraints
5.5.3 Deuterium-Deuterium (D-D) Reactions
5.5.4 Aneutronic Fuels: p-B11, D-He3
5.5.5 Tritium Handling Infrastructure
5.6 Fusion Supply Chain and Components
5.6.1 HTS Superconductor Manufacturing
5.6.2 Plasma Diagnostics and Optics (Syntec Optics)
5.6.3 Cryogenic Systems
5.6.4 Vacuum and Remote Handling
5.6.5 Plasma-Facing Materials
5.6.6 AI and Digital Twin Integration (Magics Instruments)
5.7 Fusion Applications Beyond Electricity
5.7.1 Medical Isotope Production (SHINE Technologies)
5.7.2 Industrial Processing Applications
5.7.3 Maritime Fusion Propulsion
5.7.4 Space Propulsion Systems
5.8 Commercialization Timeline: 2030-2045 Projections
5.9 Company Profiles (47 company profiles)
6 SUSTAINABLE NUCLEAR FISSION
6.1 Advanced Nuclear Market Overview
6.1.1 Market Projections: $5.6-13 Trillion (2025-2060)
6.1.2 Technology Categories and Market Values
6.1.3 Regulatory Framework Evolution
6.2 Small Modular Reactors (SMRs)
6.2.1 Light Water SMRs
6.2.1.1 NuScale VOYGR
6.2.1.2 GE Hitachi BWRX-300
6.2.1.3 Westinghouse AP300
6.2.1.4 Rolls-Royce SMR
6.2.1.5 Holtec SMR-160
6.2.2 High-Temperature Gas-Cooled Reactors (HTGRs)
6.2.2.1 X-energy Xe-100 Pebble Bed
6.2.2.2 China HTR-PM Operational Experience
6.2.2.3 TRISO Fuel Technology
6.2.2.4 TRISO-X Fuel Fabrication Facility
6.2.3 Liquid Metal-Cooled SMRs
6.2.3.1 TerraPower Natrium
6.2.3.2 Oklo Aurora
6.2.3.3 Lead-Cooled Fast Reactors
6.3 Molten Salt Reactors (MSRs)
6.3.1 Fluoride Salt-Cooled Reactors (FHRs)
6.3.1.1 Kairos Power Hermes
6.3.2 Liquid Fuel MSRs
6.3.2.1 Terrestrial Energy IMSR
6.3.2.2 Flibe Energy LFTR
6.3.2.3 Moltex STableSalt Reactor
6.3.2.4 ThorCon Modular MSR
6.3.3 Molten Chloride Fast Reactors
6.3.3.1 TerraPower MCFR
6.3.4 Seaborg Compact MSR
6.3.5 Copenhagen Atomics Thorium MSR
6.4 Thorium Fuel Cycle
6.4.1 Th-232 to U-233 Breeding
6.4.2 China TMSR-LF1 Thorium Achievement
6.4.3 India Advanced Heavy Water Reactor
6.4.4 Proliferation Resistance Considerations
6.4.5 Thorium Resource Availability
6.5 Microreactors
6.5.1 Heat Pipe Microreactors
6.5.1.1 Westinghouse eVinci
6.5.1.2 X-energy XENITH
6.5.2 Radiant Kaleidos HTGR Microreactor
6.5.3 Mobile and TransporTableApplications
6.5.4 Military Base Power (Project Pele)
6.5.5 Remote Community and Mining Applications
6.6 Generation IV Reactor Concepts
6.6.1 Sodium-Cooled Fast Reactors
6.6.2 Supercritical Water-Cooled Reactors
6.6.3 Gas-Cooled Fast Reactors
6.6.4 Very High Temperature Reactors (VHTR)
6.7 Advanced Fuel Technologies
6.7.1 TRISO Particle Fuel
6.7.2 High-Assay Low-Enriched Uranium (HALEU)
6.7.3 Accident Tolerant Fuels (ATF)
6.7.4 Metallic Fuels for Fast Reactors
6.8 Nuclear-Fusion Synergies
6.8.1 Shared Materials Science
6.8.2 Remote Handling Technology Transfer
6.8.3 Nuclear-Qualified Supply Chain
6.8.4 Regulatory Framework Crossover
6.9 Floating Nuclear Power Plants
6.9.1 Russia Akademik Lomonosov
6.9.2 Core Power-Westinghouse Partnership
6.9.3 Maritime and Offshore Applications
6.10 Deep Underground and Space Nuclear
6.11 AI-Driven Reactor Design and Operations
6.12 Company Profiles (43 company profiles)
7 WAVE AND TIDAL ENERGY
7.1 Ocean Energy Market Overview
7.1.1 Market Size: $983M (2024) to $14.24B (2032)
7.1.2 EU Goal: 100 MW (2025) to 1 GW (2030)
7.1.2.1 Technology Readiness Levels
7.2 Wave Energy Technologies
7.2.1 Oscillating Water Column (OWC)
7.2.1.1 Shore-Based OWC Systems
7.2.1.2 Floating OWC Devices
7.2.2 Point Absorbers
7.2.2.1 Ocean Power Technologies PowerBuoy
7.2.2.2 CorPower Ocean Wave Innovations
7.2.3 Oscillating Body Converters
7.2.3.1 Attenuators
7.2.3.2 Terminators
7.2.4 Overtopping Devices
7.2.5 Submerged Pressure Differential
7.2.6 Eco Wave Power Onshore Systems
7.2.7 WaveRoller Technology
7.3 Tidal Energy Technologies
7.3.1 Tidal Stream Generators (50%+ Market Share)
7.3.1.1 Horizontal Axis Tidal Turbines
7.3.1.2 Vertical Axis Tidal Turbines
7.3.1.3 Ducted/Shrouded Turbines
7.3.2 Tidal Barrages
7.3.2.1 La Rance (France) - 240 MW
7.3.2.2 Sihwa Lake (South Korea) - 254 MW
7.3.3 Tidal Lagoons
7.3.4 Tidal Kites (Minesto Dragon Class)
7.3.5 Dynamic Tidal Power
7.3.6 Oscillating Hydrofoils
7.4 Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC)
7.4.1 Closed-Cycle OTEC
7.4.2 Open-Cycle OTEC
7.4.3 Hybrid Systems
7.4.4 Hawaii Natural Energy Laboratory
7.4.5 Co-Located Applications (Desalination, Aquaculture)
7.4.6 8-10 TW Theoretical Global Potential
7.5 Salinity Gradient Power (Blue Energy)
7.5.1 Pressure Retarded Osmosis (PRO)
7.5.2 Reverse Electrodialysis (RED)
7.5.3 Capacitive Mixing (CapMix)
7.5.4 River Mouth Deployment Opportunities
7.6 Major Ocean Energy Projects
7.6.1 MeyGen Tidal Array (Scotland)
7.6.2 Morlais Project (Wales)
7.6.3 EURO-TIDES Project
7.6.4 SHINES Interreg Project
7.6.5 Cook Inlet Tidal (Alaska)
7.7 Applications Beyond Power
7.7.1 Desalination Integration
7.7.2 Offshore Aquaculture Power
7.7.3 Island and Remote Community Microgrids
7.7.4 Grid Balancing with PredicTableTides
7.8 Company profiles (28 company profiles)
8 GEOTHERMAL AND WASTE HEAT RECOVERY
8.1 Geothermal Energy Market Overview
8.1.1 Market Size
8.1.2 US Installed Capacity
8.1.3 Power Purchase Agreement Surge
8.2 Conventional Geothermal Systems
8.2.1 Hydrothermal Resources
8.2.2 Flash Steam Plants (48.1% Market Share)
8.2.3 Dry Steam Plants
8.2.4 7.2.4 Binary Cycle Plants
8.3 Enhanced Geothermal Systems (EGS)
8.3.1 Market Growth
8.3.2 Hydraulic Stimulation Techniques
8.3.3 Horizontal Drilling and Multi-Zone Completion
8.3.4 Fervo Energy Cape Station (500 MWe)
8.3.5 Induced Seismicity Management
8.3.6 DOE FORGE Initiative
8.4 Advanced Geothermal Systems (AGS/Closed-Loop)
8.4.1 Closed-Loop Operating Principles
8.4.2 Configuration Types
8.4.2.1 U-Loop Systems
8.4.2.2 Coaxial/Thermosiphon Systems
8.4.2.3 Multilateral Horizontal Configurations
8.4.3 Eavor-Loop Technology
8.4.4 GreenFire Energy GreenLoop
8.4.5 Supercritical CO₂ Working Fluids
8.4.6 Zero Seismicity Advantage
8.5 Superhot Rock (SHR) Geothermal
8.5.1 Supercritical Conditions (>374°C, >221 bar)
8.5.2 5-10x Energy Per Well Potential
8.5.3 Iceland Deep Drilling Project (IDDP)
8.5.4 Krafla Magma Testbed
8.5.5 Mazama Energy Newberry Site
8.5.6 Japan Supercritical Programs
8.6 Advanced Drilling Technologies
8.6.1 Millimeter-Wave (MMW) Drilling
8.6.1.1 Quaise Energy Gyrotron Technology
8.6.1.2 Rock Vaporization at 10-20 km Depth
8.6.2 Plasma Drilling
8.6.3 Laser Drilling
8.6.4 Enhanced PDC Bit Technology
8.6.5 GA Drilling Plasmabit
8.6.6 Real-Time Downhole Monitoring
8.7 Geothermal Direct-Use Applications
8.7.1 District Heating Systems
8.7.2 Industrial Process Heat
8.7.3 Agricultural Applications
8.7.4 Aquaculture Heating
8.8 Ground-Source Heat Pumps (GSHP)
8.8.1 300-400% Thermal Efficiency
8.8.2 Networked Geothermal Systems
8.8.3 Bedrock Energy Modular Systems
8.8.4 Thermal Energy Networks (TENs)
8.9 Lithium Extraction from Geothermal Brines
8.9.1 Salton Sea Resource (3,400 Kilotons)
8.9.2 Direct Lithium Extraction Technologies
8.10 Waste Heat Recovery Market
8.10.1 Market Size
8.10.2 Industrial Waste Heat Potential (20-50% of Energy Input)
8.11 Organic Rankine Cycle (ORC) Systems
8.11.1 ORC Market
8.11.2 Low-Temperature Heat Recovery (<200°C)
8.11.3 Working Fluid Innovations
8.11.4 Orcan Energy Modular ORC Systems
8.11.5 Echogen CO₂-Based Power Cycles
8.12 Advanced Thermoelectric Generators
8.12.1 Skutterudites and Half-Heusler Alloys
8.12.2 Nanostructured Materials
8.12.3 Riken Institute 25% Efficiency Gains
8.13 Industrial WHR Applications
8.13.1 Cement Industry
8.13.2 Steel and Metal Processing
8.13.3 Petroleum Refining
8.13.4 Glass Manufacturing
8.13.5 Data Center Waste Heat Utilization
8.13.6 Maritime Applications
8.14 Company profiles (33 company profiles)
9 STATIONARY ENERGY STORAGE
9.1 Energy Storage Market Overview
9.1.1 Market Size: $88.2B (2025) to $1.47 Trillion (2035)
9.1.2 US 40 GW Battery Deployment Milestone
9.1.3 Cost Trajectory: $70/kWh Battery Pack (2025)
9.2 Lithium-Ion Battery Technologies
9.2.1 Lithium Iron Phosphate (LFP)
9.2.1.1 Safety and Cycle Life Advantages
9.2.2 Nickel-Manganese-Cobalt (NMC)
9.2.3 Lithium-Rich Manganese-Based Cathodes
9.2.4 Silicon Anode Technologies
9.2.5 Advanced Electrolyte Formulations
9.3 Solid-State Batteries
9.3.1 Commercialization Timeline
9.3.2 Electrolyte Types
9.3.2.1 Sulfide Electrolytes
9.3.2.2 Polymer Electrolytes
9.3.2.3 Oxide Electrolytes (LLZO, LATP, NASICON)
9.3.3 Quasi-Solid-State Configurations
9.4 Sodium-Ion Batteries
9.4.1 30% Cost Reduction vs. LFP
9.4.2 Cathode Technologies
9.4.2.1 Prussian Blue Analogs (PBA)
9.4.2.2 Layered Transition Metal Oxides
9.4.2.3 Polyanionic Compounds (NASICON-type)
9.4.3 Hard Carbon Anode Development
9.4.4 Low-Temperature Performance (-40°C)
9.4.5 China 100 MWh Storage Facility
9.4.6 Hitjium N162Ah Utility-Scale Cell
9.4.7 Sodium-Sulfur All-Solid-State Batteries
9.5 Flow Batteries
9.5.1 Vanadium Redox Flow Batteries (VRFB)
9.5.1.1 2.3 GWh Deployed Globally
9.5.1.2 China 100 MW/400 MWh Installation
9.5.2 Iron Flow Batteries
9.5.3 ESS Iron Flow Technology
9.5.4 Zinc-Bromine Flow Batteries
9.5.5 Organic Flow Batteries
9.5.6 20,000+ Cycle Life Potential
9.6 Long-Duration Energy Storage
9.6.1 Iron-Air Batteries
9.6.1.1 Form Energy Multi-Day Storage
9.6.1.2 <$20/kWh Cost Target
9.6.2 Metal-Hydrogen Batteries
9.6.3 Thermal Energy Storage
9.6.3.1 Fourth Power High-Temperature Carbon Blocks
9.6.3.2 Molten Salt Storage
9.6.3.3 Calcium Hydroxide Pellets (Cache Energy)
9.6.4 Liquid Air Energy Storage (LAES)
9.7 Mechanical Energy Storage
9.7.1 Pumped Hydro Energy Storage
9.7.2 Advanced Compressed Air Energy Storage
9.7.3 Gravity-Based Storage
9.7.3.1 Energy Vault EVx Platform
9.7.3.2 Gravitricity Underground Mine Shafts
9.7.3.3 Sizable Energy Ocean Floating Reservoirs
9.7.4 Flywheel Energy Storage
9.8 Hydrogen-Based Energy Storage
9.8.1 Green Hydrogen Production Technologies
9.8.1.1 Alkaline Water Electrolysis (AWE)
9.8.1.2 Proton Exchange Membrane (PEM)
9.8.1.3 Solid Oxide Electrolyzer Cells (SOEC)
9.8.1.4 Anion Exchange Membrane (AEM)
9.8.2 Hydrogen Storage Methods
9.8.2.1 Compressed Gas Storage
9.8.2.2 Liquid Hydrogen
9.8.2.3 Metal Hydrides
9.8.2.4 Underground Salt Cavern Storage
9.8.3 Seasonal Energy Storage Applications
9.8.4 $1/kg Hydrogen Cost Target by 2030
9.9 Alternative Battery Technologies
9.9.1 Organic Polymer Batteries (PolyJoule)
9.9.2 Aluminum-Sulfur Batteries
9.9.3 Advanced Lead-Acid
9.9.4 Zinc-Air Batteries
9.9.5 Flow Battery Innovations (XL Batteries)
9.10 Grid Integration and Battery Management
9.10.1 Battery Management Systems Market ($37.1B by 2035)
9.10.2 AI-Driven Optimization (Stem, Electra)
9.10.3 Virtual Power Plants (VPPs)
9.10.4 Revenue Stacking Strategies
9.10.5 Hybrid Renewable-Storage Systems
9.11 Battery Recycling and Second-Life
9.12 Company Profiles (514 company profiles)
10 REGIONAL MARKET ANALYSIS
10.1 North America
10.1.1 United States Market Dynamics
10.1.2 Canada Clean Energy Transition
10.1.3 Mexico Market Development
10.2 Europe
10.2.1 EU Green Deal and REPowerEU
10.2.2 Germany Energiewende 2.0
10.2.3 UK Net Zero Strategy
10.2.4 Nordic Region
10.2.5 EU Fusion Action Plan
10.3 Asia-Pacific
10.3.1 China Alternative Energy Dominance
10.3.1.1 Solar and Wind Manufacturing Leadership
10.3.1.2 Battery Supply Chain Control
10.3.1.3 Advanced Nuclear and Fusion Programs
10.3.2 Japan
10.3.3 South Korea Energy Transition
10.3.4 India Renewable Expansion
10.3.5 Australia-Pacific Opportunities
10.4 Middle East and Africa
10.4.1 Gulf States Diversification
10.5 Latin America
10.5.1 Brazil Biofuels and Renewables
10.5.2 Chile Solar and Green Hydrogen
11 INVESTMENT AND STRATEGIC ANALYSIS
11.1 Funding Analysis by Technology Vertical
11.1.1 Stationary Energy Storage: Dominant Funding Position
11.1.2 Fusion Energy
11.1.3 Advanced Nuclear: Government and Private Capital
11.1.4 Next-Gen Solar: Tandem and Perovskite Funding
11.2 Startup Maturity Analysis
11.2.1 Ideation Stage: Fusion Dominance
11.2.2 MVP Stage: Third-Gen Renewables Focus
11.2.3 Go-to-Market Stage: Bioenergy/Storage Concentration
11.2.4 Expansion Stage: Storage Leadership
11.3 Technology Convergence Opportunities
11.3.1 Solar + Storage Integration
11.3.2 Wind + Hydrogen Production
11.3.3 Nuclear-Renewables Hybrid Systems
11.3.4 Geothermal-Lithium Extraction Synergies
11.4 Risk Assessment by Technology
12 APPENDICES
12.1 Appendix A: Methodology
12.2 Appendix B: Acronyms and Definitions
12.3 Appendix C: Technology Readiness Level Assessment
13 REFERENCES
List of Tables/Graphs
List of Tables
Table1 Total Addressable Market by Segment 2026-2045 ($B)
Table2 Commercialization Timeline by Technology (2026-2045)
Table3 Top 20 Funding Rounds in Alternative Energy (2023-2025)
Table4 Key Policy Mechanisms by Region
Table5 Venture Capital Activity by Technology (2023-2025)
Table6 Top 15 Alternative Energy Innovation Clusters
Table7 Cross-Sector Synergy Opportunities and Market Potential
Table8 Investment Priority Matrix by Time Horizon and Risk Profile
Table9 Global Advanced PV Market Size by Technology 2026-2045 ($B)
Table10 Record Efficiencies by Cell Technology (Lab vs. Commercial)
Table11 Comparison of Lead Halide Perovskite Compositions
Table12 Lead-Free Perovskite Performance Comparison
Table13 Encapsulation Methods and Stability Improvements
Table14 Announced Perovskite Production Capacity by Company
Table15 III-V Multi-Junction Efficiency by Number of Junctions
Table16 Thin-Film Tandem Combinations and Performance
Table17 Quantum Dot Material Systems Comparison
Table18 MEG Demonstration Results (Peak EQE Achieved)
Table19 Luminophore Types and Performance Metrics
Table20 LSC-OPV System Performance Under Various Illumination Conditions
Table21 NFA Performance Evolution (Y6, BTP-eC9, L8-BO)
Table22 Flexible OPV Applications and Target Specifications
Table23 Photonic Crystal Absorber Efficiency by Configuration
Table24 CPV Optical System Comparison
Table25 TOPCon vs. PERC Performance and Cost Comparison
Table26 Transparent PV Technologies and Visible Light Transmission
Table27 BIPV Standards by Region (IEC, UL, EN)
Table28 Wireless Power Transmission Methods Comparison
Table29 National SBSP Programs and Timelines
Table30 Global Offshore Wind Market Projections by Region
Table31 Foundation Type Selection by Water Depth and Soil Conditions
Table32 Ultra-Large Turbine Specifications Comparison
Table33 Floating Wind Market Projections by Region
Table34 Platform Configuration Comparison (Cost, Depth, Stability)
Table35 Major Floating Wind Projects Worldwide
Table36 AWES Technology Categories Comparison
Table37 Active AWES Developers and Technology Status
Table38 Optimal Bladeless Turbine Design Parameters
Table39 Aeromine vs. Rooftop Solar Performance Comparison
Table40 Bladeless Wind Market Size and Applications ($25.4B)
Table41 VAWT Type Performance Characteristics
Table42 Superconducting vs. Permanent Magnet Generator Comparison
Table43 Blade Material Properties (Glass Fiber, Carbon Fiber, Hybrid)
Table44 Digital Twin Implementation Benefits (Downtime Reduction, Cost Savings)
Table45 Global PHES Capacity by Region
Table46 Modular Hydropower Solutions and Capacities
Table47 Global Biofuels Market Size by Type ($B)
Table48 Feedstock Sources by Generation
Table49 Lifecycle Emission Reduction by Pathway (5-98%)
Table50 Cost Comparison by Fuel Type ($/L Gasoline Equivalent)
Table51 FAME Feedstock and Regional Production
Table52 Land-Use Requirements by Feedstock (Hectares/TJ)
Table53 Second-Gen Feedstock Availability by Region
Table54 Enzyme Systems for Lignocellulose Hydrolysis
Table55 Cultivation System Comparison (Open Pond vs. PBR vs. Heterotrophic)
Table56 Lipid Extraction Methods and Efficiency
Table57 DOE-Funded Algae Projects and Objectives
Table58 Engineered Organisms and Target Products
Table59 CRISPR Applications in Biofuel Organism Engineering
Table60 HVO Production Capacity by Company
Table61 Drop-In Fuel Specifications vs. Petroleum Standards
Table62 ASTM D7566 Approved SAF Pathways and Blend Limits
Table63 IATA SAF Demand Projections (18B to 75B Liters, 2025-2040)
Table64 100% SAF Flight Demonstrations by Airline/Aircraft
Table65 CO₂ Capture Costs by Method ($/ton)
Table66 E-Methanol Projects and Capacities
Table67 E-Fuel Cost Components and Reduction Drivers
Table68 Green Ammonia Production Projects Worldwide
Table69 Ammonia-Fueled Vessel Projects
Table70 Ammonia Cracking Technology Comparison
Table71 AD Technology Types and Applications
Table72 Bio-LNG Production Facilities and Capacities
Table73 Pyrolysis Technology Comparison (Temperature, Yield, Products)
Table74 Gasification Technology Specifications
Table75 Granbio Nanocellulose Processes.
Table76 Top 15 Fusion Investment Rounds
Table77 Complete Fusion Company Directory by Approach
Table78 Tokamak Design Parameters Comparison
Table79 HTS Magnet Specifications by Developer
Table80 ITER Key Parameters and Milestones
Table81 China Fusion Program Milestones (1000-Second Plasma Achievement)
Table82 Stellarator vs. Tokamak Comparison
Table83 Stellarator Developer Comparison
Table84 Aneutronic vs. D-T Fusion Comparison
Table85 NIF Performance Evolution and Record Yields
Table86 Private ICF Developer Comparison
Table87 ICF Repetition Rate Requirements for Power Plants
Table88 MTF Approach Comparison
Table89 Z Machine Performance Specifications
Table90 Pulsed Magnetic Fusion Developer Funding
Table91 Global Tritium Inventory and Sources
Table92 Aneutronic Fuel Requirements and Challenges
Table93 HTS Tape Manufacturers and Capacities
Table94 Cryogenic System Suppliers (Linde, Air Liquide, Chart Industries)
Table95 AI Applications in Fusion Development
Table96 Maritime Fusion Propulsion Concepts
Table97 Projected First Commercial Fusion Plants by Developer
Table98 Advanced Nuclear Market Value by Technology Category
Table99 Regulatory Approval Status by Country and Reactor Type
Table100 Light Water SMR Designs Comparison
Table101 HTR-PM Operating Performance Data
Table102 TRISO Fuel Production Capacity Projections
Table103 Liquid Metal SMR Designs Comparison
Table104 Kairos Power Development Milestones
Table105 Liquid Fuel MSR Designs Comparison
Table106 MSR Commercial Timeline by Developer
Table107 Thorium vs. Uranium Fuel Cycle Comparison
Table108 TMSR-LF1 Operational Data
Table109 Proliferation Risk Assessment: Thorium vs. Uranium Cycles
Table110 Thorium Reserves by Country
Table111 eVinci Specifications and Applications
Table112 Microreactor Transport Requirements
Table113 Remote Community Microreactor Deployment Candidates
Table114 Data Center Microreactor Agreements (Equinix 774 MWe)
Table115 Gen IV Sodium Fast Reactor Projects
Table116 Gen IV Reactor Comparison Matrix
Table117 Shared Nuclear-Fusion Supply Chain Companies
Table118 Akademik Lomonosov Operating Experience
Table119 Space Nuclear Programs (NASA, ESA, CNSA)
Table120 AI/ML Companies Serving Nuclear Industry
Table121 Ocean Energy Market Projections by Technology
Table122 EU Ocean Energy Deployment Targets and Progress
Table123: OWC Project Examples and Performance
Table124 Point Absorber Developers Comparison
Table125 Wave Energy Converter Performance Comparison
Table126 Tidal Stream Market Share and Growth
Table127 Tidal Turbine Configuration Comparison
Table128 Operating Tidal Barrages Worldwide
Table129 Minesto Dragon Class Specifications
Table130 Working Fluids for Closed-Cycle OTEC
Table131 OTEC Demonstration Projects Worldwide
Table132 OTEC Resource Potential by Region
Table133 PRO Membrane Performance Metrics
Table134 Top Salinity Gradient Resource Locations
Table135 Major Ocean Energy Projects Database
Table136 Project Specifications and Status Summary
Table137 Island Communities SuiTablefor Ocean Energy
Table138 Geothermal Market Projections by Application
Table139 Major Geothermal PPAs Signed (2021-2024)
Table140 Geothermal Plant Types Comparison
Table141 EGS Market Projections
Table142 EGS Well Completion Techniques
Table143 Fervo Energy Project Performance Data
Table144 EGS Seismicity Protocol Comparison
Table145 AGS Configuration Comparison
Table146 Eavor Project Portfolio
Table147 Working Fluid Options for AGS
Table148 Energy Output: Conventional vs. Superhot Geothermal
Table149 IDDP Project Results Summary
Table150 Global Superhot Rock Research Programs
Table151 MMW Drilling Performance Projections
Table152 Advanced Drilling Technologies Comparison
Table153 Major Geothermal District Heating Systems
Table154 Geothermal Direct-Use by Application (TWh)
Table155 GSHP COP by System Type and Climate
Table156 TEN Projects Under Development
Table157 Geothermal Lithium Projects and Capacities
Table158 DLE Technology Comparison
Table159 WHR Market Projections by Region and Industry
Table160 Waste Heat Availability by Industry
Table161 ORC Market by Application and Region
Table162 ORC Working Fluid Properties Comparison
Table163 ORC System Manufacturers Comparison
Table164 Thermoelectric Material ZT Values by Temperature
Table165 TEG Efficiency Improvement Milestones
Table166 Cement Industry WHR Projects
Table167 Refinery WHR Technologies and Savings
Table168 Data Center Heat Recovery Projects
Table169 Energy Storage Market Projections by Technology
Table170 Battery Cost by Application and Region
Table171 Storage Technology Suitability by Duration
Table172 LFP Market Share by Application
Table173 NMC Generation Evolution (111 → 622 → 811 → 955)
Table174 Silicon Anode Developer Comparison
Table175Electrolyte Innovations and Performance Impact
Table176 Solid-State Battery Commercial Timelines by Developer
Table177Sulfide Electrolyte Ionic Conductivity Data
Table178 Na-Ion vs. LFP Cost Comparison
Table179 Na-Ion Cathode Material Performance Comparison
Table180 Na-Ion Performance vs. Li-Ion at Low Temperature
Table181 Commercial Na-Ion Cell Specifications
Table182 Global VRFB Deployments by Region
Table183 ESS Energy Warehouse Specifications
Table184 Organic Flow Battery Chemistries
Table185 Form Energy Project Pipeline
Table186 Metal-Hydrogen Battery Applications
Table187 Thermal Storage System Comparison
Table188 Electrolyzer Technology Comparison
Table189 AWE System Specifications
Table190 SOEC Efficiency at Operating Temperatures
Table191 Electrolyzer Technology Comparison Matrix
Table192 Hydrogen Storage Method Comparison
Table193 Hydrogen Cost Components and Projections
Table194 Organic Battery Advantages and Applications
Table195 Advanced Lead-Acid vs. Traditional Comparison
Table196 Alternative Battery Technology Developers
Table197: BMS Market Projections by Application
Table198 AI/ML Battery Optimization Companies
Table199 Major VPP Deployments Worldwide
Table200 Grid Service Revenue Streams by Market
Table201 3DOM separator.
Table202 CATL sodium-ion battery characteristics.
Table203 CHAM sodium-ion battery characteristics.
Table204 Chasm SWCNT products.
Table205 Faradion sodium-ion battery characteristics.
Table206 HiNa Battery sodium-ion battery characteristics.
Table207 Battery performance test specifications of J. Flex batteries.
Table208 LiNa Energy battery characteristics.
Table209 Natrium Energy battery characteristics.
Table210 US Alternative Energy Market by Segment
Table211 IRA Tax Credit Summary by Technology
Table212 DOE Loan Program Office Commitments
Table213 Canada Alternative Energy Projects Pipeline
Table214 REPowerEU Targets by Technology
Table215 UK Alternative Energy Targets and Progress
Table216 EU Fusion Program Funding and Milestones
Table217 China Market Size by Technology Segment
Table218 China Battery Value Chain Position
Table219 Japan Alternative Energy R&D Focus Areas
Table220 India Alternative Energy Capacity Targets
Table221 Brazil Biofuel Production and Targets
Table222 Chile Green Hydrogen Projects Pipeline
Table223 Top 50 Alternative Energy Investment Rounds
Table224 Fusion Company Funding Rankings
Table225 Solar Technology Funding by Sub-Category
Table226 Nuclear-Renewable Hybrid Configurations
Table227 Risk Factor Assessment by Technology
List of Figures
Figure1 Market Growth Trajectory Comparison Across Seven Segments
Figure2 Technology Readiness Level (TRL) Heat Map by Technology Category
Figure3 Cumulative Private Investment by Segment (2020-2025)
Figure4 Startup Maturity Distribution by Technology Vertical
Figure5 Average Funding by Stage and Technology
Figure6: Global Innovation Hub Map with Company Density
Figure7 Technology Convergence Matrix Showing Integration Opportunities
Figure8 Market Share Evolution: Silicon vs. Emerging PV Technologies
Figure9 Solar Technology Generation Timeline (1st through 4th Gen)
Figure10 Historical and Projected Efficiency Improvements by Technology
Figure11 Theoretical Efficiency Limits by Approach (Single Junction, Tandem, MEG, Hot Carrier)
Figure12 ABX₃ Perovskite Crystal Structure and Bandgap Tunability
Figure13 n-i-p vs. p-i-n Device Architecture Schematics
Figure14 Degradation Mechanisms in Perovskite Solar Cells
Figure15 Perovskite Manufacturing Process Flow Comparison
Figure16 Perovskite-Silicon Tandem Cell Architecture (2T and 4T)
Figure17 Optimal Bandgap Combinations for Maximum Efficiency
Figure18 Perovskite-Silicon Tandem Efficiency Records Timeline
Figure19 All-Perovskite Tandem Architecture with Wide/Narrow Bandgap Layers
Figure20 Six-Junction III-V Cell Architecture
Figure21 Quantum Dot Size-Dependent Bandgap Tunability
Figure22 Multiple Exciton Generation Mechanism Diagram
Figure23 Multi-Layer Quantum Dot Tandem Configuration
Figure24 LSC Operating Principle and Waveguide Configuration
Figure25 Carbon Quantum Dot LSC Performance (13.82% Optical Efficiency)
Figure26 Transparent LSC Window Integration Concept
Figure27 Bulk Heterojunction OPV Device Architecture
Figure28 OPV Efficiency Under Indoor Lighting vs. 1-Sun
Figure29 Solar Thermophotovoltaic System Schematic
Figure30 Tungsten Nanocone Photonic Crystal Absorber Design
Figure31 High-Concentration CPV System with Fresnel Lens
Figure32 CPV-T Hybrid System Energy Flow Diagram
Figure33 Silicon Cell Technology Evolution (Al-BSF → PERC → TOPCon → HJT → IBC)
Figure34 Bifacial Gain Under Various Ground Albedo Conditions
Figure35 BIPV Application Categories (Roof, Facade, Window, Shading)
Figure36 Space-Based Solar Power System Concept
Figure37 Microwave vs. Laser Power Beaming Efficiency vs. Distance
Figure38 Active Surfaces 4-by-4-inch photovoltaic devices.
Figure39 Aisin spray perovskite materials solar cell. (Source) Aisin Corporation
Figure40 Anker solar umbrella.
Figure41 Caelux perovskite solar cell.
Figure42 Perovskite solar cells (left) could achieve mass production by adding a coating developed by Canon to their structure (right).
Figure43 EneCoat Technologies Co., Ltd. perovskite solar cells.
Figure44 EMC Transparent Conductor Printing.
Figure45 JinkoSolar solar cell.
Figure46 Kaneka Corporation built-in perovskite solar cells.
Figure47 Mellow Energy ML-Flex panel.
Figure48 PXP Corporation flexible chalcopyrite photovoltaic modules.
Figure49 PESL (Perovskite Electronic Shelf Label).
Figure50 Uchisaiwaicho 1-chome Urban District Development Project.
Figure51 Sekisui film-type perovskite solar cells.
Figure52 Solar Ink™.
Figure53 Swift Solar panel.
Figure54 Tandem metal-halide perovskite solar panels.
Figure55 UtmoLight 450W perovskite solar module.
Figure56 Offshore Wind Installed Capacity Growth Trajectory
Figure57 Fixed-Foundation Types (Monopile, Jacket, Gravity-Based)
Figure58 Turbine Size Evolution (1990-2030)
Figure59 Floating Platform Configurations Overview
Figure60 Detailed Platform Type Schematics with Stability Characteristics
Figure61 Global Deep Water Wind Resource Map
Figure62 Mooring Configuration Types
Figure63 ECO TLP Design with Integrated Turbine
Figure64 Airborne Wind Energy System Operating Principles
Figure65 Wind Speed vs. Altitude Profile
Figure66 Rigid Wing vs. Soft Kite Design Comparison
Figure67 SAWES S1500 Ducted Airship Design (60m Length)
Figure68: Bladeless Wind Technology Operating Principles
Figure69 Vortex Shedding and Oscillation Mechanism
Figure70 Piezoelectric Windstalk Array Concept
Figure71 Aeromine Rooftop Installation Configuration
Figure72 VAWT Configuration Types (Savonius, Darrieus, H-Rotor, Helical)
Figure73 New Wind "Wind Tree" with 72 Micro-Turbines
Figure74 HTS Superconducting Generator Design
Figure75 AI Wind Farm Optimization System Architecture
Figure76 Pumped Hydro System Configurations
Figure77 Underground Mine PHES Concept
Figure78 In-Stream Hydrokinetic Turbine Types
Figure79 Fish-Safe Turbine Design Features
Figure80 Biofuels Production Volume by Region (Billion Liters)
Figure81 Biofuel Generation Classification (1st through 4th)
Figure82 Well-to-Wheel CO₂ Emissions by Fuel Type
Figure83 Biofuel Production Costs vs. Fossil Fuel Break-Even
Figure84 Global Ethanol Production by Feedstock
Figure85: Lignocellulosic Biomass Conversion Pathways
Figure86 Energy Crop Yield Comparison (Tons/Hectare)
Figure87 Biochemical vs. Thermochemical Pathway Comparison
Figure88 Algae Biofuel Production Process Flow
Figure89 Open Raceway Pond Design and Operation
Figure90 Photobioreactor Configurations (Tubular, Flat-Panel, Column)
Figure91 Lifecycle Emissions: Algae Biofuels vs. Conventional Fuels
Figure92 Synthetic Biology Approaches for Biofuel Production
Figure93 Cyanobacteria Direct Photosynthetic Fuel Production
Figure94 LanzaTech Gas Fermentation Process
Figure95 HVO vs. FAME Production Process Comparison
F Figure96 Refinery Co-Processing Integration Points
Figure97 SAF Blend Approval Status by Pathway
Figure98 E-Fuel Production System Architecture
Figure99 DAC vs. Point Source CO₂ Capture Comparison
Figure100 E-Fuel Cost Reduction Pathway to 2050
Figure101 Green Ammonia Production and Application Pathways
Figure102 Electrochemical vs. Haber-Bosch Process Comparison
Figure103 Ammonia as Hydrogen Carrier: Energy Density Comparison
Figure104 Biogas Production and Upgrading Process
Figure105 Biomethane Upgrading Technologies Comparison
Figure106 Pyrolysis Process Variations and Products
Figure107 Gasification Process and Syngas Applications
Figure108 HTL Process for Wet Biomass Conversion
Figure109: Biocrude Upgrading Pathways and Products
Figure110 ANDRITZ Lignin Recovery process.
Figure111 ChemCyclingTM prototypes.
Figure112 ChemCycling circle by BASF.
Figure113 FBPO process
Figure114 Direct Air Capture Process.
Figure115 CRI process.
Figure116 Cassandra Oil process.
Figure117 Colyser process.
Figure118 ECFORM electrolysis reactor schematic.
Figure119 Dioxycle modular electrolyzer.
Figure120 Domsjö process.
Figure121 FuelPositive system.
Figure122 INERATEC unit.
Figure123 Infinitree swing method.
Figure124 Audi/Krajete unit.
Figure125 Enfinity cellulosic ethanol technology process.
Figure126: Plantrose process.
Figure127 Sunfire process for Blue Crude production.
Figure128 Takavator.
Figure129 O12 Reactor.
Figure130 Sunglasses with lenses made from CO2-derived materials.
Figure131 CO2 made car part.
Figure132 The Velocys process.
Figure133 Goldilocks process and applications.
Figure134 The Proesa® Process.
Figure135 Cumulative Private Fusion Investment Growth (2000-2025)
Figure136 Fusion Company Distribution by Technology Approach
Figure137 Fusion Industry Employment Growth
Figure138 Government Fusion Programs and Funding by Country
Figure139 Magnetic Confinement Approaches Overview
Figure140 Tokamak Magnetic Field Configuration
Figure141Conventional vs. Spherical Tokamak Geometry Comparison
Figure142 HTS vs. LTS Magnet Performance Comparison
Figure143 ITER Construction Progress and Timeline
Figure144 CFS SPARC Compact Tokamak Design
Figure145 Stellarator Twisted Magnetic Field Configuration
Figure146 Wendelstein 7-X Performance Results
Figure147 FRC Compact Toroid Plasma Configuration
Figure148 Helion Pulsed FRC System Architecture
Figure149 ICF Target Compression Sequence
Figure150 NIF Ignition Shot Results (December 2022 and Subsequent)
Figure151 Direct Drive vs. Indirect Drive (Hohlraum) Comparison
Figure152 First Light Fusion Projectile Impact Mechanism
Figure153 Alternative Fusion Approaches Classification
Figure154 General Fusion Compression System Design
Figure155 Z-Pinch Plasma Compression Mechanism
Figure156 Zap Energy Century System Architecture
Figure157 China Z-Pinch Development Roadmap
Figure158 IEC Device Configuration
Figure159 Fusion Fuel Cycle Comparison (D-T, D-D, D-He3, p-B11)
Figure160 Tritium Breeding Blanket Concepts
Figure161 Tritium Handling Facility Requirements
Figure162 Fusion Power Plant Component Breakdown
Figure163 Plasma-Facing Material Requirements and Candidates
Figure164 SHINE Fusion-Based Isotope Production System
Figure165 Fusion Space Propulsion Concepts
Figure166 Fusion Commercialization Roadmap by Approach
Figure167 Commonwealth Fusion Systems (CFS) Central Solenoid Model Coil (CSMC).
Figure168 General Fusion reactor plasma injector.
Figure169 Helion Polaris device.
Figure170 Novatron’s nuclear fusion reactor design.
Figure171 Realta Fusion Tandem Mirror Reactor.
Figure172 Proxima Fusion Stellaris fusion plant.
Figure173 ZAP Energy Fusion Core.
Figure174 Advanced Nuclear Investment Growth Trajectory
Figure175 Market Share by Reactor Technology Type
Figure176 SMR Size Comparison with Large Reactors
Figure177 NuScale Power Module Design
Figure178 HTGR Core Design with TRISO Fuel
Figure179 Xe-100 Reactor Design
Figure180 TRISO Particle Cross-Section and Layers
Figure181 Liquid Metal Cooling System Configuration
Figure182: Natrium Reactor with Molten Salt Energy Storage
Figure183 MSR Classification (Liquid Fuel vs. Solid Fuel)
Figure184 Kairos Hermes Demonstration Reactor
Figure185 Liquid Fuel MSR Fuel Cycle Diagram
Figure186 LFTR Thorium Fuel Cycle
Figure187 MCFR Fast Spectrum Design
Figure188 Seaborg Floating MSR Barge Concept
Figure189 Thorium-Uranium (Th-U) Fuel Cycle Diagram
Figure190 China TMSR-LF1 Facility and Results
Figure191 Global Thorium Resource Distribution
Figure192 Microreactor Applications and Deployment Scenarios
Figure193 Heat Pipe Reactor Core Design
Figure194 Radiant Kaleidos Containerized Design
Figure195 Project Pele Mobile Microreactor Concept
Figure196 Microreactor-Powered Data Center Configuration
Figure197 Generation IV Reactor Types Overview
Figure198 VHTR Process Heat Applications
Figure199 Advanced Nuclear Fuel Types
Figure200 HALEU Supply Chain Status
Figure201 Additive Manufacturing for Nuclear Fuel
Figure202 Nuclear-Fusion Technology Crossover Areas
Figure203 Floating Nuclear Power Plant Concepts
Figure204 Core Power Floating Nuclear Design
Figure205 Floating Nuclear Projects Pipeline
Figure206 Deep Underground Reactor Concept
Figure207 AI Applications in Nuclear Operations
Figure208 ARC-100 sodium-cooled fast reactor.
Figure209 ACP100 SMR.
Figure210 Deep Fission pressurised water reactor schematic.
Figure211 NUWARD SMR design.
Figure212 A rendering image of NuScale Power's SMR plant.
Figure213 Oklo Aurora Powerhouse reactor.
Figure214 Multiple LDR-50 unit plant.
Figure215 AP300™ Small Modular Reactor.
Figure216 Ocean Energy Installed Capacity Growth
Figure217 Ocean Energy Technology TRL Assessment
Figure218 Wave Energy Converter Categories
Figure219 OWC Operating Principle
Figure220 Point Absorber Mechanism and Components
Figure221 Attenuator and Terminator Configurations
Figure222 Overtopping Device Operation
Figure223 Eco Wave Power Breakwater Installation
Figure224 Tidal Energy Technology Classification
Figure225 Horizontal Axis Tidal Turbine Design
Figure226 Tidal Barrage Operating Modes
Figure227 Tidal Lagoon Concept Design
Figure228 Minesto Deep Green Tidal Kite Operation
Figure229 Dynamic Tidal Power Dam Concept
Figure230 Oscillating Hydrofoil Mechanism
Figure231 OTEC System Schematic (Closed-Cycle)
Figure232 Open-Cycle OTEC with Desalination
Figure233 NELHA OTEC Test Facility
Figure234 OTEC Multi-Product System Configuration
Figure235 Global OTEC Resource Map
Figure236 Salinity Gradient Energy Sources (River Mouths)
Figure237 PRO System Schematic
Figure238 RED Stack Configuration
Figure239 CapMix Electrode Operation
Figure240 Global Ocean Energy Project Map
Figure241 MeyGen Array Configuration and Performance
Figure242 Ocean Energy-Desalination Integrated System
Figure243 Tidal Predictability vs. Solar/Wind Variability
Figure244 Geothermal Installed Capacity by Country
Figure245 US Geothermal Capacity by State
Figure246 Geothermal Resource Temperature Classification
Figure247 Global Hydrothermal Resource Map
Figure248 Flash Steam Power Plant Schematic
Figure249 Binary Cycle (ORC) Power Plant Schematic
Figure250 EGS Concept with Hydraulic Stimulation
Figure251 Hydraulic Fracturing for EGS Reservoir Creation
Figure252 Horizontal EGS Well Configuration
Figure253 Fervo Cape Station Well Layout
Figure254 Induced Seismicity Monitoring and Mitigation
Figure255 FORGE Utah Site and Research Objectives
Figure256 AGS Closed-Loop System Configurations
Figure257 U-Loop Single Well System
Figure258 Multilateral AGS Well Pattern
Figure259 Eavor-Loop Multi-Lateral Closed-Loop System
Figure260 GreenFire Coso Retrofit Project
Figure261 AGS vs. EGS Seismic Risk Comparison
Figure262 Superhot Rock Temperature-Depth Relationship
Figure263 Water Phase Diagram with Supercritical Region
Figure264 Krafla Magma Testbed Research Plan
Figure265 Drilling Technology Classification
Figure266 MMW Gyrotron Drilling System Schematic
Figure267 Quaise Rock Vaporization Mechanism
Figure268 GA Drilling Plasmabit Mechanism
Figure269 Fiber-Optic Downhole Sensing Systems
Figure270 Geothermal Direct-Use Temperature Applications
Figure271 GSHP System Configurations (Horizontal, Vertical, Pond)
Figure272 Networked GSHP District System
Figure273 Fifth-Generation District Heating and Cooling
Figure274 Direct Lithium Extraction Process Flow
Figure275 Salton Sea Geothermal-Lithium Projects
Figure276 Industrial Waste Heat by Temperature Grade
Figure277 ORC System Schematic and Components
Figure278 ORC Efficiency vs. Heat Source Temperature
Figure279 Supercritical CO₂ Power Cycle Diagram
Figure280 Thermoelectric Generator Operating Principle
Figure281 Nanostructured Thermoelectric Enhancement
Figure282 Industrial WHR Integration Points
Figure283 Steel Plant WHR Opportunities
Figure284 Data Center Heat Reuse Configurations
Figure285 Marine ORC Installation Configuration
Figure286 Global Energy Storage Deployment Growth
Figure287 US Battery Storage Capacity by State
Figure288 Battery Pack Cost Decline Curve (2010-2030)
Figure289 Storage Duration Needs for Net-Zero Grid
Figure290 Li-ion Battery Chemistry Classification
Figure291 LFP Cell Design and Performance Characteristics
Figure292 LFP vs. NMC Safety Comparison (Thermal Runaway)
Figure293 Li-Rich Layered Oxide Structure
Figure294 Silicon Anode Capacity vs. Graphite
Figure295 Solid-State vs. Liquid Electrolyte Battery Comparison
Figure296 Solid Electrolyte Classification
Figure297 Sodium-Ion Battery Operating Principle
Figure298 Sodium-Ion Cathode Material Options
Figure299: Hard Carbon Structure and Sodium Storage
Figure300 World's Largest Na-Ion Storage Installation
Figure301 Flow Battery Operating Principle
Figure302 VRFB System Configuration
Figure303 Dalian 100 MW VRFB Facility
Figure304 Iron Flow Battery Chemistry
Figure305 Zinc-Bromine Flow Battery Design
Figure306 Flow Battery Cycle Life vs. Li-Ion
Figure307 Iron-Air Battery Reversible Rusting Mechanism
Figure308 EnerVenue Metal-Hydrogen Cell Design
Figure309 Fourth Power Thermal Storage System
Figure310: LAES System Process Flow
Figure311 Pumped Hydro Project Pipeline
Figure312 A-CAES System Schematic
Figure313 Energy Vault Brick Lifting System
Figure314 Gravitricity Mine Shaft System
Figure315 Advanced Flywheel Design
Figure316 Hydrogen Energy Storage Value Chain
Figure317 PEM Electrolyzer Stack Design
Figure318 AEM Electrolyzer Cost Advantages
Figure319 Hydrogen Storage Technology Options
Figure320 Salt Cavern Hydrogen Storage Facility
Figure321 Seasonal Hydrogen Storage Cycle
Figure322 Green Hydrogen Cost Reduction Pathway
Figure323 Emerging Battery Chemistry Landscape
Figure324 Aluminum-Sulfur Battery Chemistry
Figure325 Zinc-Air Battery Operating Principle
Figure326 AI-Driven Battery Optimization Architecture
Figure327 VPP Aggregation and Grid Services
Figure328 Battery Revenue Stacking Example
Figure329 Solar+Storage Hybrid System Configuration
Figure330 24M battery.
Figure331 3DOM battery.
Figure332 AC biode prototype.
Figure333 Schematic diagram of liquid metal battery operation.
Figure334 Ampcera’s all-ceramic dense solid-state electrolyte separator sheets (25 um thickness, 50mm x 100mm size, flexible and defect free, room temperature ionic conductivity ~1 mA/cm).
Figure335 Amprius battery products.
Figure336 All-polymer battery schematic.
Figure337 All Polymer Battery Module.
Figure338 Resin current collector.
Figure339 Ateios thin-film, printed battery.
Figure340 The structure of aluminum-sulfur battery from Avanti Battery.
Figure341 Containerized NAS® batteries.
Figure342 3D printed lithium-ion battery.
Figure343 Blue Solution module.
Figure344 TempTraq wearable patch.
Figure345 Schematic of a fluidized bed reactor which is able to scale up the generation of SWNTs using the CoMoCAT process.
Figure346 Carhartt X-1 Smart Heated Vest.
Figure347 Cymbet EnerChip™
Figure348 E-magy nano sponge structure.
Figure349 Enerpoly zinc-ion battery.
Figure350 SoftBattery®.
Figure351 ASSB All-Solid-State Battery by EGI 300 Wh/kg.
Figure352 Roll-to-roll equipment working with ultrathin steel substrate.
Figure353 40 Ah battery cell.
Figure354 FDK Corp battery.
Figure355 2D paper batteries.
Figure356 3D Custom Format paper batteries.
Figure357 Fuji carbon nanotube products.
Figure358 Gelion Endure battery.
Figure359 Gelion GEN3 lithium sulfur batteries.
Figure360 Grepow flexible battery.
Figure361 HPB solid-state battery.
Figure362 HiNa Battery pack for EV.
Figure363 JAC demo EV powered by a HiNa Na-ion battery.
Figure364 Nanofiber Nonwoven Fabrics from Hirose.
Figure365 Hitachi Zosen solid-state battery.
Figure366 Ilika solid-state batteries.
Figure367 TAeTTOOz prinTablebattery materials.
Figure368 Ionic Materials battery cell.
Figure369 Schematic of Ion Storage Systems solid-state battery structure.
Figure370 ITEN micro batteries.
Figure371 Kite Rise’s A-sample sodium-ion battery module.
Figure372 LiBEST flexible battery.
Figure373 Li-FUN sodium-ion battery cells.
Figure374 LiNa Energy battery.
Figure375 3D solid-state thin-film battery technology.
Figure376 Lyten batteries.
Figure377 Cellulomix production process.
Figure378 Nanobase versus conventional products.
Figure379 Nanotech Energy battery.
Figure380 Hybrid battery powered electrical motorbike concept.
Figure381 NBD battery.
Figure382 Schematic illustration of three-chamber system for SWCNH production.
Figure383 TEM images of carbon nanobrush.
Figure384 EnerCerachip.
Figure385 Cambrian battery.
Figure386 Printed battery.
Figure387 Prieto Foam-Based 3D Battery.
Figure388 Printed Energy flexible battery.
Figure389 ProLogium solid-state battery.
Figure390 QingTao solid-state batteries.
Figure391 Schematic of the quinone flow battery.
Figure392 Sakuú Corporation 3Ah Lithium Metal Solid-state Battery.
Figure393 Salgenx S3000 seawater flow battery.
Figure394 Samsung SDI's sixth-generation prismatic batteries.
Figure395 SES Apollo batteries.
Figure396 Sionic Energy battery cell.
Figure397 Solid Power battery pouch cell.
Figure398 Stora Enso lignin battery materials.
Figure399TeraWatt Technology solid-state battery
Figure400 Zeta Energy 20 Ah cell.
Figure401 Zoolnasm batteries.
Figure402 Ambri’s Liquid Metal Battery.
Figure403 ESS Iron Flow Chemistry.
Figure404 Form Energy's iron-air batteries.
Figure405 Highview Power- Liquid Air Energy Storage Technology.
Figure406 phelas Liquid Air Energy Storage System AURORA.
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