エネルギー・インフラ分野における慣性システム市場 – 成長、トレンド、新型コロナウイルス感染症の影響、および予測 (2025年～2030年)
エネルギーおよびインフラ分野における慣性システム市場は、コンポーネント（単体（加速度計およびジャイロスコープ）と統合型（IMUおよび姿勢方位基準システム））および地域によってセグメント化されています。
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「エネルギー・インフラ分野における慣性システム市場」に関する本レポートは、2019年から2030年までの期間を対象とし、2024年を推定基準年としています。予測期間（2025年～2030年）において、市場は年平均成長率（CAGR）12.90%を記録すると予測されています。地域別では、北米が最大の市場であり、アジア太平洋地域が最も急速に成長する市場となる見込みです。市場の集中度は低いとされています。
この市場は、コンポーネント別ではスタンドアロン（加速度計、ジャイロスコープ）と統合型（IMU、姿勢方位基準システム）に、地理別では地域に分類されています。
市場の分析と動向
市場の成長は主に、微小電気機械システム（MEMS）技術の出現によって推進されています。MEMS技術は、センサーや半導体分野における機械的および電気機械的要素の小型化をもたらしました。これにより、MEMSは将来のナビゲーションシステムにおいて不可欠な存在となり、ハイエンド慣性システム市場の成長を後押ししています。
特にMEMSジャイロスコープは、エラー特性の改善、環境安定性、帯域幅の拡大、G感度の向上、および高度なフュージョンおよびセンサーエラーモデリングアルゴリズムを実行できる組み込み計算能力の増加により、従来の光ファイバージャイロ（FOG）アプリケーションから市場を奪いつつあります。
また、契約製造業者に対する慣性システムの小型化圧力も市場成長の大きな要因です。小型化は、幅広いアプリケーションへの適合性を高めます。MEMSは、小型ユニットサイズ内で強化された機能を提供することで、ポータブルデバイスの急速な増加を強力にサポートしており、今後5年間で慣性MEMSデバイスの量が劇的に増加すると予測されています。
さらに、モーションセンシングに基づくアプリケーションの増加も市場を牽引しています。センサーおよび関連コンポーネントの小型化が進む中、高度な機能を持つセンサーへの関心が高まっています。例えば、Xsens社は、エネルギーおよびインフラプロジェクトにおけるロール、ピッチ、ヨーの測定精度を向上させ、機械的ストレスに対する耐性を高めたモーションセンシング慣性測定ユニット（IMU）モジュール「MTi 1シリーズ」の改良版をリリースしています。
しかしながら、過去には慣性システムの大型化と高コストが大規模な採用を著しく制約していました。21世紀に入ってから、慣性システムの製造技術にはパラダイムシフトが見られます。また、ナビゲーションシステムにおけるドリフトエラーの統合は、慣性システム市場の成長に課題をもたらすと予想されています。
主要な市場トレンド
石油・ガス分野におけるMEMSの著しい市場成長
石油・ガス産業において、探査と調査は最も重要なタスクの一つです。特に深海での探査活動では、MEMSやその他の補完機器を備えたコンピューターが、さまざまなパラメーターのリアルタイム測定を可能にし、企業が活動を進めるか中止するかを決定する上で極めて重要です。
近年、MEMSセンサーは、その小型性、堅牢性、低コスト消費により、ナビゲーション分野で広く使用されています。このため、MEMSベースのMWD（掘削時測定）技術は大きな注目を集めており、石油・ガス分野における非常に小径の掘削活動に満足のいく精度で適用される可能性があります。
スタンドアロンのMEMSベースSINS（ストラップダウン慣性航法システム）は、短期間の正確なナビゲーションソリューションを提供します。そのため、掘削プロセスでは、補助情報もMEMSベースSINSの更新として使用されます。このシステムは、慣性システムにおけるMEMSの成長に利益をもたらします。
米国シュルンベルジェ社の新しいGyroSphere MEMSジャイロサービスは、オペレーターに効率、信頼性、アクセス性という3つの利点を提供します。現在の油田における他のジャイロ測量掘削サービスとは異なり、このサービスはより透明性の高いジャイロ測量データを提供し、掘削作業の効率とツールの信頼性を高めるとともに、小規模ターゲット貯留層へのアクセスを改善します。
英国の石油・ガス産業は1日あたり142万BOE（石油換算バレル）を生産しており、その約98%がオフショア油田からのものです。アバディーンのサービス産業は、オフショアでの炭化水素抽出技術開発においてリーダーシップを発揮してきました。将来的に石油・ガス建設における市場価値が増加するため、慣性システム用MEMSの需要は大幅に増加するでしょう。
米国内務省（DoI）は、アウターコンチネンタルシェルフ（OCS）の約90%の海域でオフショア探査掘削を許可する計画です。2019年から2024年の国家OCS石油・ガスリースプログラムの下で、この地域の石油・ガス部門は市場に新たな機会をもたらすと期待されています。
北米が著しい市場シェアを占める
北米は市場で最大のシェアを占めており、特に米国が最も大きく貢献しています。この地域における慣性システムの主要な需要は、石油探査活動への新たな重点により、海事部門から来ています。石油掘削装置の探査活動には、適切な自己完結型センシングシステムとプラットフォーム安定化のための高精度ソリューションを提供するために、高性能ジャイロスコープ、IMU、加速度計が必要です。
この地域では、企業が先進的で革新的な加速度計の導入に投資しているため、新しい高性能加速度計の開発が成長しています。エネルギー部門による支出の増加が、この地域における加速度計の成長を牽引する主要因です。
メキシコ湾における陸上油井および生産プラットフォームに必要な地表およびリース機器への投資は、この地域の慣性システム市場の成長につながる可能性があります。
この地域全体でのアプリケーション数の増加と技術進歩は、慣性システムに有利な機会を提供しています。全体として、既存の競合他社間の競争は激しく、ベンダーは市場シェアを拡大するために、研究開発と製品ポートフォリオの強化への支出を増やすことに熱心です。
競争環境
市場は、多様な慣性システムソリューションプロバイダーの存在により細分化されています。しかし、ベンダーは、その知名度とグローバルな存在感を高めるために、製品開発に継続的に注力しています。企業はまた、市場での牽引力を獲得し、市場シェアを拡大するために、戦略的パートナーシップや買収を進めています。主要なプレーヤーには、Analog Devices Inc.、Bosch Sensortec GmbH、ST Microelectronicsなどが含まれます。
市場における最近の動向としては、以下のものがあります。
* 2019年6月：センサーメーカーのACEINNA社は、自律型オフロード車、建設機械、エネルギーインフラ、農業車両アプリケーション向けの新しいオープンソース慣性測定ユニットセンサーを発表しました。OpenIMU300RIは、堅牢で密閉されたパッケージのオープンソース9自由度慣性測定ユニット（IMU）です。ACEINNA社の精密測位ソリューションは、MEMSベースのオープンソース慣性センシングシステムであり、使いやすいセンチメートル精度のナビゲーションシステムを可能にします。
* 2019年6月：ラスベガスで開催されたCESにおいて、Bosch Sensortec社は、ウェアラブルアプリケーションに特化した超低消費電力スマート慣性測定ユニット（IMU）であるBMI270を発表しました。これは、最新のBosch MEMSプロセス技術により、加速度計のオフセットと感度性能が大幅に向上しています。
主要プレーヤー
エネルギー・インフラ分野における慣性システム市場の主要プレーヤーは以下の通りです（順不同）：
* Analog Devices, Inc.
* Bosch Sensortec GmbH
* STMicroelectronics
* Honeywell International Inc.
* InvenSense Inc.
このレポートは、エネルギーおよびインフラ産業における慣性システム市場に焦点を当てたものです。慣性システムは、高性能センサー（ジャイロスコープ、磁力計、加速度計）を搭載した慣性計測ユニット（IMU）で構成されており、相対的な動きを通じて周囲環境に関する高精度な情報を提供します。これらのシステムは、他のオンボードセンサーデータと組み合わせることで、エネルギーおよびインフラ産業のアプリケーションにおいて、信頼性と自動化の画期的な進歩をもたらす可能性を秘めています。
主な用途としては、風力タービン制御用ジャイロスコープ、石油・ガス分野におけるMEMS（微小電気機械システム）技術の活用、プラットフォーム安定化のための慣性システムなどが挙げられます。本レポートでは、コンポーネント別および地域別にセグメント化された、エネルギーおよびインフラ分野における慣性システムの新たなトレンドを詳細に分析しています。
市場の成長を牽引する主要な要因としては、MEMS技術の出現と、モーションセンシングに基づくアプリケーションの増加が挙げられます。特に、様々な産業での自動化と精密制御の需要が高まる中で、慣性システムの重要性が増しています。一方で、統合ドリフト誤差が市場の成長を抑制する要因として認識されています。
市場は、コンポーネント別ではスタンドアロン型（加速度計、ジャイロスコープ）と統合型（IMU、姿勢方位基準システム）に分類されます。地域別では、北米、ヨーロッパ、アジア太平洋、ラテンアメリカ、中東およびアフリカの各地域が対象となっています。
エネルギーおよびインフラ産業における慣性システム市場は、予測期間（2025年から2030年）中に年平均成長率（CAGR）12.9%を記録すると予測されており、堅調な成長が見込まれています。2025年には北米が最大の市場シェアを占めると見込まれており、アジア太平洋地域は予測期間中に最も高いCAGRで成長すると推定されています。本レポートでは、2019年から2024年までの過去の市場規模と、2025年から2030年までの市場規模が予測されています。
主要な市場プレイヤーには、Analog Devices, Inc.、Bosch Sensortec GmbH、STMicroelectronics、Honeywell International Inc.、InvenSense Inc.などが挙げられ、これらの企業が市場競争を牽引しています。
この市場は、技術革新と多様なアプリケーションの拡大により、今後も大きな機会と発展の可能性を秘めていると言えるでしょう。
1. はじめに
- 1.1 調査の前提と市場の定義
- 1.2 調査範囲
2. 調査方法
3. エグゼクティブサマリー
4. 市場の動向
- 4.1 市場概要
- 4.2 産業バリューチェーン分析
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4.3 業界の魅力度 – ポーターの5つの力分析
- 4.3.1 供給者の交渉力
- 4.3.2 買い手/消費者の交渉力
- 4.3.3 新規参入の脅威
- 4.3.4 競争の激しさ
- 4.3.5 代替品の脅威
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4.4 市場の推進要因
- 4.4.1 MEMS技術の出現
- 4.4.2 モーションセンシングに基づくアプリケーションの増加
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4.5 市場の阻害要因
- 4.5.1 積分ドリフト誤差
5. 市場セグメンテーション
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5.1 コンポーネント
- 5.1.1 スタンドアロン (加速度計、ジャイロスコープ)
- 5.1.2 統合型 (IMUおよび姿勢方位基準システム)
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5.2 地域
- 5.2.1 北米
- 5.2.2 ヨーロッパ
- 5.2.3 アジア太平洋
- 5.2.4 ラテンアメリカ
- 5.2.5 中東およびアフリカ
6. 競争環境
-
6.1 企業プロファイル
- 6.1.1 アナログ・デバイセズ株式会社
- 6.1.2 ボッシュ・センサーテックGmbH
- 6.1.3 STマイクロエレクトロニクスNV
- 6.1.4 ハネウェル・インターナショナル株式会社
- 6.1.5 インベンセンス株式会社
- 6.1.6 ノースロップ・グラマン・コーポレーション
- 6.1.7 サフラン・グループ (SAGEM)
- 6.1.8 シリコン・センシング・システムズ株式会社
- 6.1.9 ベクターNAVテクノロジーズ
- 6.1.10 タレス・グループ
- *リストは網羅的ではありません
- 6.2 投資分析
7. 市場機会と将来のトレンド
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エネルギー・インフラ分野における慣性システムは、現代の電力系統が直面する最も重要な課題の一つである周波数安定性の維持に不可欠な技術概念です。電力系統において「慣性」とは、発電機やモーターなどの回転体が持つ運動エネルギーを指し、系統に擾乱（負荷の急変や発電機の脱落など）が発生した際に、この運動エネルギーが瞬時に放出または吸収されることで、周波数変動の速度（Rate of Change of Frequency, RoCoF）を抑制し、系統の安定性を保つ役割を果たします。従来の電力系統では、石炭火力、ガス火力、原子力などの大型同期発電機が自然に大きな慣性を提供し、系統の「緩衝材」として機能してきました。
この慣性システムには、いくつかの種類が存在します。最も基本的なものは、物理的慣性を提供する同期発電機です。これらは、系統周波数の変化に対して物理的な抵抗力を持ち、急激な周波数変動を緩和します。次に、フライホイール蓄電システムがあります。これは、高速で回転する物理的な回転体に運動エネルギーを貯蔵し、系統の周波数変動を検知して必要に応じて電力を供給・吸収することで、慣性効果を模擬的に提供します。さらに、近年注目されているのが仮想慣性（Virtual Inertia）です。これは、太陽光発電や風力発電、バッテリー蓄電システムなど、パワーエレクトロニクスを介して系統に接続されるインバーターベースの電源が、高度な制御技術によって同期発電機のような慣性特性を模擬的に提供する機能です。インバーターの制御アルゴリズムを調整し、周波数変動に応じて出力電力を調整することで、RoCoFを抑制します。また、発電機能を持たない同期調相機（Synchronous Condenser）も、回転体の慣性を提供しつつ、無効電力調整によって電圧安定性にも寄与します。
慣性システムの主な用途は、電力系統の周波数安定化です。系統に急激な負荷変動や発電機脱落が発生した際、周波数低下（または上昇）の速度を抑制し、系統の安定運用範囲内に周波数を維持します。これは、系統全体の信頼性を確保する上で極めて重要です。また、大規模な擾乱時にも系統が崩壊するのを防ぎ、迅速な回復を支援することで、系統のレジリエンス向上に貢献します。特に、太陽光や風力発電といった再生可能エネルギーはインバーターを介して系統に接続されるため、本来の慣性を持っていません。慣性システム、とりわけ仮想慣性は、これらの変動性電源が大量導入された際の系統慣性低下問題を解決し、安定的な電力供給を可能にする上で不可欠な技術です。小規模な独立系統やマイクログリッドにおいても、慣性源が限られるため、フライホイールや仮想慣性システムが安定化に重要な役割を果たします。
慣性システムを支える関連技術は多岐にわたります。仮想慣性やフライホイール蓄電システムにおいて中核となるのはパワーエレクトロニクスであり、電力変換器（インバーター、コンバーター）の高速かつ高精度な制御が求められます。系統の周波数や電圧をリアルタイムで監視し、慣性システムを最適に制御するための高度な制御システムも不可欠で、AIや機械学習の活用も進んでいます。エネルギー貯蔵システム、特にバッテリー蓄電システム（BESS）は、仮想慣性機能と組み合わせることで、周波数調整やピークカットなど多機能な役割を果たすことができます。また、PMU（Phasor Measurement Unit）などの広域監視システムや、リアルタイムシミュレーション技術といった系統監視・解析技術は、系統の慣性状態を正確に把握し、適切な慣性補償戦略を策定するために重要です。さらに、物理的な系統をデジタル空間で再現し、慣性システムの挙動をシミュレーション・最適化するデジタルツイン技術も、その有効性が期待されています。
慣性システムが注目される背景には、いくつかの市場要因があります。世界的に脱炭素化の動きが加速し、太陽光や風力発電の導入が急速に進んでいますが、これらの電源は慣性を持たないため、系統全体の慣性量が減少し、周波数安定性の課題が顕在化しています。同時に、慣性を提供してきた石炭火力発電所などの老朽化や環境規制による廃止が進み、物理的慣性源が減少傾向にあります。電力系統はスマートグリッド化や分散型電源の増加により、より複雑になり、従来の集中型システムでは対応しきれない課題が増加しています。このような状況下で、各国・地域の電力市場では、慣性提供に対する対価を支払うメカニズム（慣性サービス市場）の導入が検討・実施されており、慣性システムの開発・導入を促進しています。また、デジタル化の進展に伴い、産業界や社会全体でより高品質で安定した電力供給が求められており、電力品質への要求の高まりも慣性システムの重要性を高めています。
将来展望としては、仮想慣性技術のさらなる高度化が期待されます。パワーエレクトロニクスと制御技術の進化により、より高速かつ高精度な仮想慣性提供が可能になり、AIを活用した適応制御や予測制御も導入されるでしょう。フライホイール、バッテリー、同期調相機、仮想慣性などを組み合わせ、それぞれの長所を活かした最適なハイブリッド慣性システムの開発も進むと考えられます。個々の慣性システムだけでなく、系統全体として慣性資源を最適に配分・制御する広域協調制御が重要性を増し、国際的な標準化と市場メカニズムの確立が進むことで、慣性提供が新たなビジネス機会となるでしょう。気候変動による自然災害の増加やサイバー攻撃のリスクに対し、慣性システムは電力系統のレジリエンスを強化する上で不可欠な要素となります。さらに、将来的な直流送電網の拡大においても、直流系統における慣性（仮想慣性）の概念や制御技術が重要になると考えられ、研究開発が進められています。これらの進化により、慣性システムは、持続可能で安定したエネルギー供給を支える基盤技術として、その役割を一層拡大していくことでしょう。