İçindekiler
Dergi Arşivi

Küresel Güç Elektroniği Piyasası

Ramazan GÜNAY / Sanayi ve Teknoloji Uzman Yardımcısı (Sanayi ve Verimlilik Genel Müdürlüğü)

 

Enerji akışını kontrol etmek için kullanılan elektronik anahtarlama elemanları güç elektroniği olarak adlandırılmaktadır. Güç elektroniği aynı zamanda elektrik enerjisinin dönüştürülmesinde de kullanılmaktadır. Bu dönüşüm diyot, transistör, tristör gibi yarıiletken cihazlarla gerçekleştirilmektedir. Güç elektroniği cihazlarının basit devre, kompakt dizayn gibi avantajları bulunmakta ve enerji, ICT, tüketici elektroniği ve savunma sanayi gibi pek çok alanda kullanılmaktadır.

Piyasa Dinamikleri
Küresel güç elektroniği piyasası son dönemde hızla büyümektedir ve önümüzdeki yıllar boyunca da büyümesini sürdürmesi beklenmektedir. Bu durumun temel sebebi yarıiletken teknolojisinin sürekli gelişmesiyle yeni alanlarda kullanımının yaygınlaşmasıdır. Küresel güç elektroniği piyasa hacmi 2015 yılında 12.9, 2016 yılında 14.89 milyar Dolar olarak ölçülmüştür ve 2024 yılında 45 milyar Dolara ulaşabileceği tahmin edilmektedir. Teknolojik gelişmeler, güç elektroniğinin uygulama alanlarının artması, yenilenebilir enerjinin yaygınlaşması, elektronikte yüksek güç yoğunluğuna olan talebin artması, güç elektroniği cihazlarının şebekelerde kullanımının yaygınlaşması ve elektrikli araçlar güç elektroniği piyasasındaki büyümeyi olumlu etkilemektedir.

Trendler
Küresel güç elektroniği pazarında gözlenen temel eğilim, araştırma ve geliştirmeye yüksek yatırım, çeşitli sektörlerde güç elektroniğinin uygulamalarının artması ve enerji tasarrufu ihtiyacının artması şeklindedir.
Son yıllarda, güç elektroniği alanındaki şirketler rakiplerinin gerisinde kalmamak ve pazar paylarını artırmak için gelirlerinin önemli bir kısmını Ar-Ge’ye ayırmaktadır. Güç elektroniği cihazı üreticileri için Ar-Ge kritik öneme sahiptir çünkü ileri düzey inovasyon rakipler karşısında avantaj sağlayabilir. Ayrıca, tüketiciler için en önemli kriterlerden birisi verimliliktir, verimlilik ise Ar-Ge ile artırılabilmektedir. Bu faktörlerden dolayı, küresel güç elektroniği piyasasındaki yüksek Ar-Ge harcamalarının devam edeceği düşünülmektedir.
Fosil yakıtların azalması ve maliyetlerinin artması enerji tasarrufunu zorunlu kılmaktadır. Bu nedenle güç elektroniği piyasasındaki önemli üreticiler, rekabet güçlerini korumak için enerji verimliliğine yönelmektedir. Üreticilerin bir kısmı ise enerji yoğunluğunu artırmaya çalışmakta, bu da güç elektroniği cihazlarının maliyetlerini etkilemektedir. Bu nedenle önümüzdeki beş yıl boyunca güç elektroniği cihazlarının maliyetlerinin artacağı düşünülmektedir. Enerji yoğunluğundaki artış cihazların enerji verimliliğini artıracaktır, bu da son kullanıcıların uzun bir süre boyunca enerji tasarruf etmelerini sağlayacaktır.

Büyümeyi Tetikleyen Unsurlar
Savunma sanayi, elektrikli araçlar, batarya ile çalışan taşınabilir cihazların artması ve yenilenebilir enerji güç elektroniği piyasasındaki hızlı büyümenin başlıca kaynaklarıdır. Güneş, rüzgâr ve jeotermal gibi enerji kaynaklarına olan talebin artması güç elektroniği piyasasını olumlu etkilemektedir. Özellikle, devletlerin endüstride ve evlerde yenilenebilir enerjiyi teşvik etmesi sonucu güç elektroniği piyasası büyüme göstermiştir. Örneğin Hindistan hükümeti solar politikasına 2017 yılında 4700 MW güneş enerjisi hedefi eklemiştir. 2020’ye kadar 500 MW gücünde 50 solar parkın tamamlanması hedeflenmektedir. Benzer şekilde Çin, 2017’de 52,83 GW gücünde güneş santrali kurmuştur. Bu sistemlerin verimli çalışabilmesi için güç elektroniği tabanlı DC/AC evirici ve anahtarlama sistemlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu ve benzeri yüksek kapasiteli yenilenebilir enerji yatırımları güç elektroniği piyasasının büyümesine katkı sağlamaktadır.

Güç elektroniği elemanlarının elektrik şebekesindeki kullanımı hızla artmaktadır. Bu durumun en önemli sebebi akıllı şebekelerdir. Akıllı şebekeler özellikle yenilenebilir enerjinin şebekeye bağlanmasını kolaylaştırdığı için tercih edilmektedir. ABD Enerji Bakanlığına göre 2010'dan beri, kamu ve özel sektör tarafından akıllı şebeke için yaklaşık 9 milyar Dolarlık yatırım yapılmıştır. Öte yandan, Avrupa Birliği 2020’ye kadar elektrik sayaçlarının %80’ini akıllı sayaçlarla değiştirmeyi hedeflemektedir. Bu tür hükümet girişimlerinin önümüzdeki yıllarda piyasa oyuncularına müthiş fırsatlar sunması beklenmektedir. Ayrıca, günümüzde, üretilen veya tüketilen elektriğin yaklaşık %30’u güç elektroniği elemanları kullanılarak gerçekleştirilmektedir ve 2030’da üretilen elektriğin %80’inin güç elektroniği elemanları tarafından kullanılacağı düşünülmektedir.

Küresel güç elektroniği pazarının büyümesini tetikleyen bir diğer etken de elektrikli taşıtlara olan talepteki artıştır. Ayrıca, devletler elektrikli araçları özendirici birtakım teşvikler de sunmaktadır. Örneğin Birleşik Krallık elektrikli araçlar için 5944 Dolar’a kadar yardım ve hibe vermektedir. Ayrıca, 52844 Dolar’dan ucuz elektrikli araçlar yıllık vergilerden muaf tutulmaktadır. Bu ve benzeri teşviklerin güç elektroniği piyasasını olumlu etkileyecektir.

Gelişmekte olan ülkelerin ekonomilerinin büyümesiyle bu ülkelerde yaşayan insanların harcama eğilimleri de artmaktadır. Özellikle Asya Pasifik ülkelerindeki ekonomik patlama, güç elektroniği pazarındaki yüksek büyümeye katkıda bulunmaktadır. Orta sınıf nüfusu artık daha fazla miktarda lüks mal ve ev sistemi satın alabilmektedir. Örneğin, Çin’de 2016’da 500 milyon kişinin akıllı telefon kullandıkları tespit edilmiştir. Mobil cihazlar dönüştürücülere ihtiyaç duyduğu için, mobil cihaz sayısındaki artış güç elektroniği piyasasını olumlu etkileyecektir.

Terör saldırıları ve suç olaylarındaki artış yeni ve ileri düzey savunma teknolojilerinin geliştirilmesini zorunlu kılmaktadır. Füze, yüksek irtifa platformu, uydu, iletişim teknolojileri, kara ve hava savaş araçları gibi savunma sistemlerinin geliştirilmesi güç elektroniği piyasasını olumlu etkilemektedir. Örneğin, insansız hava araçlarının uzun süre havada kalması gerekmektedir. Bu nedenle solar panel ya da batarya kullanmaları gereklidir ve her iki durumda da DC-DC çevirici kullanılmaktadır. Tüm bu gelişmeler güç elektroniği piyasasının büyümesine katkı sağlamaktadır.

Piyasadaki Rekabet Durumu
Güç elektroniği sektöründe çok sayıda üretici olduğu için rekabet oldukça yüksektir. Ürünler arasındaki farkın az olması da rekabetin yoğun olmasında etkilidir. Üreticiler yüksek rekabetten dolayı tek çeşit yarıiletken yerine çok çeşitli bileşenler üretmektedirler. Örneğin MOSFET üreten bir üretici aynı zamanda IGBT ve SiC güç modülü de üretmektedir. Üretim sürecinin kompleks olması ve yatırım maliyetinin yüksek olmasından dolayı güç elektroniği piyasasına yeni üreticiler dâhil olamamaktadır.

Güç Elektroniği Piyasasının Sınıflandırılması
Küresel güç elektroniği piyasası coğrafya, tür ve uygulama şeklinde sınıflandırılabilir. Coğrafi olarak Amerika, Avrupa, Asya Pasifik, Orta Doğu & Diğer şeklinde sınıflandırılır. Ürün olarak güç IC, güç modülleri ve power discrete şeklinde sınıflandırılır. Uygulama açısından ise tüketici elektroniği, enerji, endüstriyel uygulamalar, inverter ve otomotiv şeklinde sınıflandırılırlar.

Coğrafya bazında;
• Kuzey Amerika,
• Avrupa,
• Asya Pasifik,
• Orta Doğu ve diğer ülkeler.
Ürün bazında;
• Güç IC,
• Güç modülleri,
• Power discrete.
Cihaz bazında;
• Güç diyotları,
• MOSFET,
• BJT,
• IGBT,
• Tristör.
Uygulama bazında
• Tüketici elektroniği,
• Enerji & güç,
• Endüstriyel sistem,
• Inverter & UPS,
• Otomotiv,
• Diğer (medikal cihazlar & çekiş).

Ürün Bazında Güç Elektroniği Piyasası
Güç IC’lerin radyo frekansta (RF), yüksek frekanslı kablosuz haberleşmede, RADAR’da, uydu haberleşmesinde, elektronik harpte, radyo iletişiminde, mikrodalga radyasyon alanlarında kullanımının yaygınlaşması sayesinde 2017-2024 arası periyotta IC ürünlerin güç elektroniği piyasasını domine edeceği düşünülmektedir. IC ürünler LCD paneller için zorunlu bir elemandır. Ayrıca RF, RADAR, uydu, harp sistemleri gibi yüksek güç ve yüksek frekanslı sistemlerde kullanılmaları IC ürünleri havacılık ve savunma gibi alanlarda zorunlu kılmaktadır.

Uygulama Bazında Güç Elektroniği Piyasası
2017-2024 arası periyotta otomotiv uygulamalarının sektörü domine etmesi beklenmektedir. Kirlilik ve enerji tasarrufu nedeniyle elektrikli ve hibrit araçların kullanımının yaygınlaşması güç elektroniğinin otomotiv piyasasında kullanımını artırmaktadır. Ayrıca, devlet desteğiyle elektrikli araçların artmasının güç elektroniği piyasasını olumlu etkileyeceği düşünülmektedir. Güç elektroniği cihazlarının savunma ve yenilenebilir enerji alanlarında kullanımları da hızla artmaktadır. Güç elektroniği uygulamalarının diğer sektörleri tüketici elektroniği, sağlık, imalat ve telekomdur.

Veri merkezleri ve kablosuz teknolojilere yönelik artan talep, güç elektroniği pazarının ICT (bilgi ve iletişim teknolojileri) segmentinin büyümesini hızlandırmaktadır. Örneğin, veri merkezlerinde, sistemin soğutulması toplam elektriğin yaklaşık %40'ını tüketir. Değişken hızlı sürücüleri pompalara ve klima ünitelerine uygulayarak, sistemlerin hızı, gerekli soğutmayı büyük enerji ve maliyet tasarrufu ile gerçekleştirecek şekilde ayarlanabilir.

Bölgesel Bazda Güç Elektroniği Piyasası
Güç elektroniği piyasasının değeri açısından, Asya Pasifik en büyük coğrafya, Amerika en hızlı büyüyen bölge, Almanya ve Birleşik Krallık’ı düşündüğümüzde Avrupa potansiyeli en yüksek bölgedir.

Asya-Pasifiğin önümüzdeki birkaç yıllık süreçte güç elektroniği piyasasında en fazla payı alacağı tahmin edilmektedir. Aysa Pasifik güç elektroniği piyasasındaki büyümeyi tetikleyen ana unsur büyük çaplı güneş enerji santrallerinin inşa edilmesidir. Örneğin Hindistan, Ulusal Solar Misyonu kapsamında 2016 yılında 4000 MW güneş enerjisi inşası gerçekleştirmiştir. Ayrıca, maliyet avantajı ve farklı ülkelerin bölgeye yatırım yapmasının bölgedeki üretimi ve güç elektroniği piyasasındaki büyüme hızını artırması beklenmektedir.
Avrupa güç elektroniği piyasasının da, devletlerin elektrikli araçlara teşvik vermesinden dolayı büyüyeceği düşünülmektedir. Örneğin Fransa’da 2016 veya daha eski dizel bir araç tam elektrikli araçla takas edilirse hükümet araç sahibine yaklaşık 11653 Dolar bonus vermektedir. İtalya, Birleşik Krallık, Almanya gibi diğer Avrupa ülkeleri de elektrikli araç dönüşüm planlarını oluşturmaktadır.

Yarıiletken Piyasası
Güç elektroniği son 30 yıllık sürede hızla değişmiştir ve uygulama alanları artmaktadır. Bu durumun temel sebebi yarıiletken teknolojisindeki gelişmelerdir. Silikon malzeme alanında güç elektroniği piyasasında en büyük paya sahiptir. Bunun sebebi silikonun farklı güç elektroniği uygulamalarında kullanılabilir olmasıdır. Önümüzdeki 5 yıllık süre boyunca da yarıiletken piyasasında en büyük payın silikona ait olacağı düşünülmektedir. Bununla birlikte, günümüzde, güç elektroniği alanında yeni dönemin geniş bant aralığı (WBG) yarıiletken cihazların geliştirilmesiyle başlayacağı düşünülmektedir. Güç elektroniği alanında önemli gelişmelere yol açması muhtemel en önemli WBG maddeler Silikon Karbit (SiC) ve Galyum Nitrattır (GaN). Galyum Nitrat yüksek gerilim altında yüksek frekansta ve yüksek enerji verimliliğinde kullanılabilecek bir yarıiletkendir ve 600 volt altı cihazlarda silikon tabanlı uygulamaların yerini alacak WBG yarı iletken olacağı düşünülmektedir. 2020’ye kadar Galyum Nitrat piyasasının 25 kat büyüyeceği ve 10 yıl içerisinde silikonun yerini alacağı tahmin edilmektedir.

Piyasayı Kısıtlayan Unsurlar
Küresel güç elektroniği piyasasının karşılaştığı bazı sorunlar yüksek yatırım maliyeti, Galyum Nitratın silika materyalleri üzerine birikmesi nedeniyle yüksek gerilim düzeyine ulaşmanın zorlaşmasıdır. Dahası, güç elektroniği imalatı çok pahalı olduğu ve uzun zaman aldığı için küresel güç elektroniği piyasası sınırlanmaktadır.

Sonuç
Güç elektroniği son 30 yıldır hızla gelişmekte ve kendisine yeni kullanım alanları bularak büyümeye devam etmektedir. Yarıiletken teknolojisindeki gelişmeler güç elektroniği piyasasının büyümesinde önemli rol oynamaktadır. Özellikle son dönemde ortaya çıkan yenilenebilir enerji, akıllı şebekeler ve elektrikli araçlar güç elektroniği sektörünün büyümesine ve gelecekte çok daha önemli bir sektör haline gelmesine katkı sağlayacaktır. Bu rekabetçi sektörden pay almanın tek yolu ise GaN gibi yeni yarıiletken teknolojilerine yatırım yapmakla mümkün olacaktır.

Kaynaklar
1. https://www.psmarketresearch.com/market-analysis/power-electronics-market
2. https://www.gminsights.com/industry-analysis/power-electronics-market
3. https://cleantechnica.com/2018/01/22/china-officially-installed-52-83-gw-worth-solar-2017-nea
4. https://www.esticastresearch.com/market-reports/power-electronics-market
5. https://www.gminsights.com/pressrelease/power-electronics-market
6. https://www.futuremarketinsights.com/reports/power-electronics-market
7. https://www.marketsandmarkets.com/PressReleases/power-electronics.asp
8. http://www.enerjigunlugu.net/icerik/21124/enerjinin-gelecegi-galyum-nitrat-ile-sekillenecek.html
9. https://thinkelectronics.org/introduction-to-power-electronics-2/