Mercado de almacenamiento de energía en aire líquido: tamaño de la industria global, participación, tendencias, oportunidades y pronóstico, segmentado por capacidad (5-15 MW, 16-50 MW, 50-100 MW, 100 MW+), por aplicación (generación de energía, transmisión de energía y soporte de red, integración de energía renovable, terminales de GNL, otros) por región y competencia, 2019-2029F

Descripción general del mercado

El mercado global de almacenamiento de energía de aire líquido se valoró en USD 1.67 mil millones en 2023 y se prevé que proyecte un crecimiento sólido en el período de pronóstico con una CAGR del 15,22% hasta 2029.

El mercado de almacenamiento de energía de aire líquido (LAES) pertenece al sector centrado en tecnologías y soluciones que almacenan energía a través de la licuefacción del aire. Este proceso implica enfriar el aire a temperaturas criogénicas, transformándolo en un estado líquido para su almacenamiento. Cuando aumenta la demanda de energía, el aire líquido se vuelve a gasificar y el gas en expansión se utiliza para impulsar turbinas y generar electricidad.

Los sistemas LAES son ventajosos debido a su escalabilidad, capacidades de almacenamiento de energía de larga duración y restricciones geográficas mínimas en comparación con otras tecnologías de almacenamiento como la hidroeléctrica de bombeo. También tienen un impacto ambiental relativamente bajo, ya que no requieren materiales peligrosos. Además, los LAES pueden integrarse sin problemas con la infraestructura eléctrica existente y las fuentes de energía renovable, lo que ofrece una solución viable para equilibrar la oferta y la demanda, mejorar la estabilidad de la red y permitir la integración de fuentes de energía renovables intermitentes como la eólica y la solar.

El mercado de LAES se está expandiendo a medida que crece la necesidad de soluciones de almacenamiento de energía confiables, eficientes y sostenibles. Factores como el aumento de las inversiones en energía renovable, los incentivos gubernamentales y los avances en la tecnología están impulsando la adopción de sistemas LAES. Las empresas de este mercado innovan continuamente para mejorar la eficiencia, reducir los costos y ampliar las aplicaciones de la tecnología LAES en diversas industrias.

Principales impulsores del mercado

Aumento de la adopción de fuentes de energía renovable

El impulso global hacia las fuentes de energía renovable es un impulsor importante para el mercado de almacenamiento de energía de aire líquido (LAES). A medida que los países se esfuerzan por reducir su huella de carbono y cumplir con los objetivos climáticos, hay un aumento sustancial en la implementación de tecnologías de energía renovable como la energía eólica y solar. Sin embargo, estas fuentes renovables son inherentemente intermitentes y generan electricidad solo cuando sopla el viento o brilla el sol. Esta intermitencia plantea desafíos para la estabilidad y la confiabilidad de la red.

LAES ofrece una solución sólida a este problema al proporcionar almacenamiento de energía de larga duración que puede almacenar el exceso de energía generada durante períodos de alta producción renovable y liberarla durante períodos de baja generación o alta demanda. A diferencia de las baterías, los sistemas LAES pueden almacenar grandes cantidades de energía durante períodos prolongados sin pérdidas significativas. Esta capacidad es crucial para equilibrar la red y garantizar un suministro constante de electricidad, lo que hace que LAES sea una opción atractiva para integrar la energía renovable en la red.

La escalabilidad de los sistemas LAES permite que se implementen en varios tamaños, desde instalaciones a pequeña escala que respaldan proyectos renovables locales hasta sistemas a gran escala que sirven como activos de red importantes. Esta flexibilidad hace que LAES sea un componente esencial en la transición global hacia un sistema energético más sostenible y resistente.

Avances en tecnologías de almacenamiento de energía

Los avances tecnológicos desempeñan un papel crucial en el impulso del mercado LAES. Durante la última década, se han logrado avances significativos en el desarrollo y la optimización de los sistemas LAES, haciéndolos más eficientes, rentables y confiables. Las innovaciones en tecnología criogénica, ciencia de materiales e integración de sistemas han mejorado el rendimiento de los sistemas LAES, reduciendo las pérdidas de energía y mejorando la eficiencia de ida y vuelta.

Un área clave de avance es en los procesos de licuefacción y regasificación. Los investigadores y las empresas trabajan continuamente para mejorar la eficiencia de estos procesos, lo que afecta directamente la eficiencia general de los sistemas LAES. Por ejemplo, los avances en el diseño de intercambiadores de calor y el uso de materiales avanzados con mejores propiedades térmicas han mejorado significativamente la eficiencia energética de los sistemas LAES.

La integración de LAES con otras tecnologías, como los sistemas de cogeneración (CHP), puede mejorar aún más su eficiencia y viabilidad económica. La capacidad de utilizar el calor residual de los procesos industriales o las centrales eléctricas en el ciclo LAES puede generar ahorros de costos sustanciales y un mayor rendimiento del sistema.

Políticas e incentivos gubernamentales

Las políticas e incentivos gubernamentales son fundamentales para dar forma al crecimiento del mercado LAES. En todo el mundo, los gobiernos están implementando políticas y marcos regulatorios destinados a promover las tecnologías de almacenamiento de energía como parte de sus estrategias más amplias para mejorar la seguridad energética, reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y apoyar la integración de fuentes de energía renovables. Muchos países ofrecen incentivos financieros, como subvenciones, subsidios y créditos fiscales, para alentar la adopción de tecnologías de almacenamiento de energía, incluidas las LAES. Estos incentivos reducen la inversión de capital inicial requerida para implementar sistemas LAES, lo que los hace económicamente más atractivos para las empresas de servicios públicos, las industrias y otras partes interesadas. Además de los incentivos financieros, los gobiernos también están promulgando regulaciones que obligan o alientan el uso del almacenamiento de energía. Por ejemplo, algunas regiones han establecido objetivos específicos para la capacidad de almacenamiento de energía como parte de sus objetivos de energía renovable. Estos objetivos crean una fuerte demanda de mercado para soluciones de almacenamiento como las LAES. Los gobiernos están invirtiendo en programas de investigación y desarrollo para apoyar la innovación en tecnologías de almacenamiento de energía. Al financiar iniciativas de I+D, los gobiernos ayudan a acelerar los avances tecnológicos y a reducir los costos, lo que hace que los sistemas LAES sean más competitivos con otras soluciones de almacenamiento.

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Principales desafíos del mercado

Altos costos iniciales de capital

Uno de los desafíos importantes que enfrenta el mercado global de almacenamiento de energía de aire líquido (LAES) son los altos costos iniciales de capital asociados con la implementación de sistemas LAES. La construcción y puesta en servicio de instalaciones LAES requieren inversiones sustanciales en equipos criogénicos avanzados, incluidos compresores, expansores, intercambiadores de calor y tanques de almacenamiento. Además, la integración de los sistemas LAES con la infraestructura eléctrica existente puede implicar gastos considerables en términos de modernización y actualización de los componentes de la red para acomodar la tecnología de almacenamiento.

Estos altos costos de capital pueden ser una barrera de entrada para muchas partes interesadas potenciales, incluidas las empresas de servicios públicos, los usuarios industriales y los desarrolladores de energía renovable. Para muchos, la inversión inicial puede ser prohibitiva, especialmente en comparación con otras tecnologías de almacenamiento de energía como las baterías de iones de litio, que han experimentado reducciones de costos significativas en los últimos años. El riesgo financiero asociado con inversiones tan grandes puede disuadir a las empresas de adoptar LAES, en particular en mercados donde el caso económico para el almacenamiento de larga duración aún no está completamente establecido.

Los altos costos pueden afectar la rentabilidad general de los proyectos LAES, lo que dificulta lograr precios competitivos en el mercado de almacenamiento de energía. Si bien LAES ofrece ventajas en términos de escalabilidad y duración, los costos iniciales más altos pueden generar períodos de recuperación más largos y menores retornos de la inversión, lo que puede ser un impedimento significativo para los inversores y los desarrolladores de proyectos.

Para mitigar este desafío, se necesitan esfuerzos continuos para reducir los costos de los componentes clave y mejorar la eficiencia de los sistemas LAES. Los avances en la ciencia de los materiales, los procesos de fabricación y la integración de sistemas pueden contribuir a la reducción de costos. Además, las economías de escala logradas a través de la adopción generalizada y las implementaciones a mayor escala de LAES pueden ayudar a reducir los costos por unidad. Los incentivos financieros, los subsidios y las políticas gubernamentales de apoyo también pueden desempeñar un papel crucial para compensar los altos costos iniciales de capital y alentar la inversión en tecnología LAES.

Limitaciones de eficiencia y densidad energética

Otro desafío notable para el mercado global de LAES son las limitaciones inherentes de eficiencia y densidad energética de la tecnología. Los sistemas LAES funcionan convirtiendo energía eléctrica en aire líquido a través de una serie de procesos de compresión y enfriamiento, y luego reconvirtiendo el aire líquido nuevamente en electricidad a través de expansión y calentamiento. Cada etapa de este ciclo implica pérdidas de energía, principalmente debido a las ineficiencias termodinámicas asociadas con los procesos criogénicos y el intercambio de calor.

La eficiencia de ida y vuelta de los sistemas LAES, que mide la relación entre la salida de energía y la entrada de energía, es típicamente menor que la de algunas otras tecnologías de almacenamiento de energía, como las baterías de iones de litio y el almacenamiento hidroeléctrico por bombeo. Si bien los avances tecnológicos están mejorando gradualmente la eficiencia de los sistemas LAES, aún enfrentan desafíos para lograr las altas eficiencias requeridas para ser competitivos en el mercado más amplio de almacenamiento de energía.

La densidad energética, que se refiere a la cantidad de energía almacenada por unidad de volumen o masa, es otra área en la que LAES se queda atrás de algunas soluciones de almacenamiento alternativas. La densidad energética del aire líquido es relativamente baja en comparación con las baterías químicas, lo que significa que los sistemas LAES requieren mayores volúmenes de almacenamiento para lograr la misma capacidad energética. Esto puede generar mayores requisitos de espacio y costos potencialmente más altos para las instalaciones de almacenamiento a gran escala.

Abordar estas limitaciones de eficiencia y densidad energética es crucial para la adopción generalizada de la tecnología LAES. Los esfuerzos de investigación y desarrollo enfocados en mejorar la eficiencia termodinámica de los procesos de licuefacción y expansión pueden ayudar a mejorar el rendimiento general del sistema. Las innovaciones en el diseño de intercambiadores de calor, mejores materiales de aislamiento y estrategias operativas optimizadas son áreas clave donde se pueden realizar mejoras.

El desarrollo de sistemas híbridos de almacenamiento de energía que combinan LAES con otras tecnologías, como baterías o volantes de inercia, puede ayudar a superar algunos de los desafíos de eficiencia y densidad. Al aprovechar las fortalezas de múltiples tecnologías de almacenamiento, los sistemas híbridos pueden ofrecer un mejor rendimiento y una mejor relación costo-beneficio.

Tendencias clave del mercado

Integración con proyectos de energía renovable

Una de las tendencias destacadas en el mercado global de almacenamiento de energía de aire líquido (LAES) es su creciente integración con proyectos de energía renovable. A medida que el mundo avanza hacia un futuro energético más sostenible, crece la demanda de soluciones de almacenamiento de energía fiables y eficientes para complementar las fuentes de energía renovable intermitentes, como la eólica y la solar. Los sistemas LAES se están adoptando para almacenar el exceso de energía generada durante períodos de alta producción renovable y liberarla durante períodos de baja generación o demanda máxima.

Esta integración ayuda a estabilizar la red y garantizar un suministro de energía constante, lo que es crucial para el despliegue a gran escala de las energías renovables. La tecnología LAES es particularmente ventajosa en este contexto debido a su capacidad de almacenar grandes cantidades de energía durante períodos prolongados sin una degradación significativa. Esta capacidad es esencial para equilibrar la variabilidad de las fuentes de energía renovable y mantener la estabilidad de la red.

Los sistemas LAES se están ubicando junto con proyectos de energía renovable para optimizar su rendimiento y eficiencia. Por ejemplo, los parques eólicos y solares están cada vez más equipados con unidades LAES para capturar y almacenar el excedente de energía. Esta tendencia está impulsada por la necesidad de mejorar la viabilidad económica de los proyectos de energía renovable maximizando el uso de energía y minimizando la reducción.

Avances e innovaciones tecnológicas

El mercado LAES está siendo testigo de importantes avances e innovaciones tecnológicas destinadas a mejorar la eficiencia, el rendimiento y la rentabilidad de los sistemas LAES. Los investigadores y las empresas se están centrando en varios aspectos de la tecnología para abordar las limitaciones existentes y mejorar su competitividad en el mercado de almacenamiento de energía.

Un área de innovación es el desarrollo de materiales y componentes avanzados que pueden mejorar las propiedades térmicas y mecánicas de los sistemas LAES. Por ejemplo, las mejoras en el diseño de intercambiadores de calor y el uso de materiales de aislamiento de alto rendimiento pueden reducir las pérdidas de energía y aumentar la eficiencia del sistema. Además, los avances en la tecnología criogénica están permitiendo procesos de licuefacción y regasificación más eficientes, lo que mejora aún más el rendimiento general de los sistemas LAES.

Otra tendencia importante es la integración de LAES con otras tecnologías y sistemas de almacenamiento de energía. Se están explorando soluciones de almacenamiento de energía híbridas que combinan LAES con baterías, volantes de inercia u otras tecnologías de almacenamiento para aprovechar las fortalezas de cada tecnología y proporcionar soluciones de almacenamiento de energía más flexibles y eficientes. Estos sistemas híbridos pueden ofrecer un rendimiento mejorado, costos reducidos y una mayor flexibilidad operativa, lo que los hace atractivos para una amplia gama de aplicaciones.

Apoyo gubernamental y marcos regulatorios

El apoyo gubernamental y los marcos regulatorios favorables están desempeñando un papel crucial en el impulso del crecimiento del mercado de LAES. Reconociendo la importancia del almacenamiento de energía para alcanzar los objetivos de seguridad y sostenibilidad energética, los gobiernos de todo el mundo están implementando políticas y brindando incentivos para promover la adopción de tecnologías de almacenamiento de energía, incluidos los LAES.

Muchos países han establecido incentivos financieros, como subvenciones, subsidios y créditos fiscales, para reducir los costos de capital asociados con la implementación de sistemas LAES. Estos incentivos ayudan a reducir las barreras financieras para las empresas de servicios públicos, las industrias y otras partes interesadas, lo que fomenta la inversión en proyectos LAES. Además, algunos gobiernos están estableciendo objetivos específicos para la capacidad de almacenamiento de energía como parte de sus planes de acción climática y de energía renovable, lo que crea una fuerte demanda de soluciones LAES.

También se están desarrollando marcos regulatorios que respaldan la integración del almacenamiento de energía en la red. Estos marcos abordan cuestiones como la interconexión de la red, la participación en el mercado y la compensación por los servicios auxiliares proporcionados por los sistemas de almacenamiento de energía. Al proporcionar pautas y estándares claros, estas regulaciones facilitan la implementación de LAES y otras tecnologías de almacenamiento de energía, asegurando su integración perfecta en la infraestructura energética.

Información segmentaria

Información sobre capacidad

El segmento de 50 a 100 MW tuvo la mayor participación de mercado en 2023. El rango de capacidad de 50 a 100 MW logra un equilibrio óptimo entre escalabilidad y viabilidad económica. Es lo suficientemente grande como para proporcionar una capacidad de almacenamiento de energía significativa, que es esencial para aplicaciones a escala de servicios públicos y la integración con grandes proyectos de energía renovable. Al mismo tiempo, no es tan grande como para implicar costos prohibitivos o requisitos de infraestructura complejos, lo que lo convierte en una opción práctica para una amplia gama de partes interesadas.

Este rango de capacidad es particularmente eficaz para mejorar la estabilidad y confiabilidad de la red. A medida que las redes incorporan cada vez más fuentes de energía renovable variables como la eólica y la solar, la capacidad de almacenar y liberar grandes cantidades de energía se vuelve crucial. Los sistemas LAES en el rango de 50-100 MW pueden absorber el exceso de energía durante períodos de alta producción renovable y liberarla durante los momentos de máxima demanda, suavizando así las fluctuaciones y manteniendo la estabilidad de la red.

El rango de capacidad de 50-100 MW es versátil y se adapta a diversas aplicaciones más allá de la integración de energías renovables. Es adecuado para proporcionar servicios auxiliares como regulación de frecuencia, soporte de voltaje y capacidades de arranque en negro. Estos servicios son esenciales para las operaciones de red modernas, y la flexibilidad de los sistemas LAES en este rango de capacidad los convierte en activos muy valiosos para los operadores de la red.

Los avances en la tecnología LAES la han hecho más eficiente y rentable a esta escala. Los procesos termodinámicos mejorados, mejores intercambiadores de calor y materiales avanzados han mejorado el rendimiento de los sistemas LAES en el rango de 50-100 MW. Estas mejoras tecnológicas han reducido las pérdidas de energía y aumentado la eficiencia de ida y vuelta, lo que hace que los sistemas LAES sean más competitivos y atractivos a esta escala.

Muchos gobiernos están apoyando la implementación de sistemas de almacenamiento de energía para mejorar la seguridad energética y apoyar la transición a la energía renovable. Los incentivos financieros, los subsidios y los marcos regulatorios favorables suelen apuntar a proyectos a gran escala, que generalmente se encuentran dentro del rango de capacidad de 50 a 100 MW. Este respaldo gubernamental impulsa aún más la adopción y el dominio de los sistemas LAES en este segmento.

Perspectivas regionales

La región de Europa tuvo la mayor participación de mercado en 2023. Los países europeos han establecido objetivos ambiciosos de energía renovable y objetivos climáticos, lo que impulsa la necesidad de soluciones eficientes de almacenamiento de energía. El Pacto Verde de la Unión Europea y los compromisos nacionales individuales para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero requieren la integración de importantes fuentes de energía renovable, como la energía eólica y solar. Los sistemas LAES son adecuados para esta función debido a su capacidad para proporcionar almacenamiento de larga duración y equilibrar la producción intermitente de energía renovable.

Los gobiernos europeos han implementado políticas de apoyo e incentivos financieros para promover las tecnologías de almacenamiento de energía. Se encuentran subvenciones, subsidios y créditos fiscales para reducir los costos de capital asociados con los sistemas LAES. Además, las regulaciones están evolucionando para facilitar la integración del almacenamiento de energía en la red, creando un entorno favorable para la adopción de la tecnología LAES.

Europa es el hogar de varias empresas líderes e instituciones de investigación especializadas en tecnologías de almacenamiento de energía. Las inversiones significativas en investigación y desarrollo han impulsado avances en la tecnología LAES, mejorando su eficiencia y rentabilidad. Las empresas europeas están a la vanguardia de la innovación en procesos criogénicos e integración de sistemas, mejorando la competitividad de LAES en el mercado.

Europa tiene costos de energía relativamente altos en comparación con otras regiones, lo que hace que el caso económico para soluciones de almacenamiento de energía como LAES sea más convincente. Además, la compleja infraestructura de red de la región y la necesidad de un suministro de energía confiable tanto en áreas urbanas como remotas impulsan la demanda de soluciones de almacenamiento de energía robustas que puedan mejorar la estabilidad y la resiliencia de la red.

Europa ha visto proyectos piloto exitosos e implementaciones comerciales de sistemas LAES, que han demostrado la viabilidad y los beneficios de la tecnología. Estos proyectos exitosos brindan una valiosa prueba de concepto y alientan una mayor inversión y adopción de la tecnología LAES en toda la región.

Desarrollos recientes

• En junio de 2024, Envision Energy, un proveedor líder de soluciones de almacenamiento de energía y energía limpia, presentó un sistema de almacenamiento de energía en batería refrigerada por líquido (BESS) de 5 MWh en contenedores de vanguardia. Este nuevo sistema no solo amplía la gama de productos de almacenamiento de energía de Envision, sino que también establece nuevos estándares de la industria en materia de seguridad y rendimiento. El producto, diseñado para los mercados internacionales, incorpora celdas de fosfato de hierro y litio (LFP) de 315 Ah reconocidas por su alta densidad energética y su larga vida útil. Cumple con estrictos estándares de seguridad globales, incluidos UL 9540A, UL 1973, IEC 62933 y NFPA 855. En junio de 2024, la India Energy Storage Alliance (IESA) organizó su conferencia y exposición internacional anual, India Energy Storage Week (IESW), del 1 al 5 de julio de 2024 en Nueva Delhi. El evento contó con la participación de más de 150 socios y expositores clave, que representan a más de 1000 empresas. Durante la conferencia, VFlowTech, con sede en Singapur, anunció el lanzamiento de su mayor planta de fabricación de almacenamiento de energía de larga duración en Palwal, Haryana. Esta instalación se centrará en la producción de sistemas avanzados de baterías de flujo redox de vanadio (VRFB) de VFlowTech, tanto en capacidades de kilovatios-hora (kWh) como de megavatios-hora (MWh). Este desarrollo representa un hito importante en la estrategia de expansión de VFlowTech. En 2023, Air Liquide ha invertido 152 millones de dólares para desarrollar una plataforma innovadora en Bécancour, Quebec, dedicada al suministro de gases industriales con bajas emisiones de carbono, incluidos hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y argón. Esta plataforma cuenta con el electrolizador PEM de 20 MW del Grupo, que era la unidad operativa más grande de su tipo en ese momento. La infraestructura incluye una unidad de separación de aire de nueva construcción para producir oxígeno y nitrógeno renovables, junto con instalaciones de almacenamiento de líquidos. Una red de tuberías local conecta estos componentes, lo que garantiza un servicio eficiente a los clientes. Esta plataforma de producción baja en carbono respalda los objetivos de descarbonización de la zona industrial y portuaria circundante. Posiciona a Bécancour como una ubicación clave para que Air Liquide produzca gases industriales renovables y desarrolle soluciones para clientes comprometidos con la transición energética.

Principales actores del mercado

• L'AIR LIQUIDE SA
• Cryostar Company
• Advanced Energy Industries, Inc.
• Highview Enterprises Ltd
• Linde plc
• Axiom Energy Conversion Ltd
• Green Hydrogen Systems A/S
• H2 Energy
• Sumitomo Heavy Industries, Ltd.
• Highview Enterprises Ltd (Highview Power)