Mercado de sistemas combinados de calor y energía: tamaño de la industria global, participación, tendencias, oportunidades y pronóstico segmentado por tecnología (ciclo combinado, turbina de vapor, turbina de gas, motor alternativo y otros), por tipo de combustible (comercial, residencial, industrial y de servicios públicos), por tipo de combustible (gas natural, carbón, biomasa y otros), por capa

Descripción general del mercado

El mercado global de sistemas combinados de calor y energía se valoró en USD 23,99 mil millones en 2022 y está creciendo a una CAGR del 4,82% durante el período de pronóstico. El aumento en la utilización de gas natural para la generación de energía, junto con la creciente demanda de eficiencia energética en las industrias, sirve como la principal fuerza impulsora detrás del mercado global de calor y energía combinados (CHP). Además, las crecientes preocupaciones con respecto a las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) han llevado a varios gobiernos a promover la CHP, impulsando así aún más el crecimiento de la industria. También se prevé una expansión del mercado como resultado del avance de las tecnologías innovadoras y la expansión de la generación de energía distribuida.

Principales impulsores del mercado

Iniciativas de sostenibilidad y eficiencia energética

Los sistemas de cogeneración (CHP) han ganado una tracción significativa en los últimos años debido al creciente énfasis en la eficiencia energética y la sostenibilidad. Con el continuo aumento de la población mundial, la demanda de electricidad y calor también está aumentando, lo que requiere formas más eficientes de generar y utilizar los recursos energéticos. Los sistemas de CHP presentan una solución a este desafío al producir simultáneamente electricidad y calor útil a partir de una única fuente de combustible, generalmente gas natural o biomasa. Esta eficiencia inherente ayuda a reducir los desechos y las emisiones de gases de efecto invernadero, en consonancia con los objetivos de varias iniciativas ambientales y de sostenibilidad.

Los gobiernos y las organizaciones de todo el mundo están estableciendo objetivos ambiciosos para reducir las emisiones de carbono y combatir el cambio climático. Para lograr estos objetivos, los sistemas de CHP desempeñan un papel vital al reducir significativamente la huella de carbono de la generación de energía. Pueden alcanzar eficiencias generales de 70-90%, en comparación con la eficiencia de 30-40% de la generación de energía convencional y la producción de calor separada. Esta eficiencia mejorada no solo reduce las emisiones, sino que también mejora la seguridad energética y disminuye la dependencia de los combustibles fósiles. Como resultado, los sistemas de cogeneración se están adoptando cada vez más en industrias, edificios comerciales y aplicaciones de calefacción urbana, lo que impulsa el crecimiento del mercado de sistemas de cogeneración.

Además, los incentivos financieros y las políticas regulatorias están impulsando aún más la adopción de sistemas de cogeneración. Muchos gobiernos ofrecen créditos fiscales, subsidios y subvenciones para alentar a las empresas y servicios públicos a invertir en tecnología de cogeneración. Este apoyo financiero hace que sea más viable económicamente para las organizaciones implementar sistemas de cogeneración, lo que, a su vez, estimula el crecimiento del mercado.

Ahorro de costos de energía y resiliencia

En una era caracterizada por precios de energía fluctuantes y una demanda de energía creciente, el ahorro de costos y la resiliencia son factores imperativos que impulsan el mercado de sistemas de cogeneración (CHP). Los sistemas de cogeneración permiten a las organizaciones generar su propia electricidad y calor en el lugar, lo que reduce la dependencia de la red. Esto no solo genera ahorros de costos, sino que también mejora la confiabilidad y la resiliencia energética.

Los costos de energía pueden representar una parte significativa de los gastos operativos de una empresa. Los sistemas de cogeneración ayudan a las organizaciones a mitigar estos costos al producir electricidad y calor a un gasto general menor en comparación con la compra de energía de la red y el uso de fuentes de calefacción independientes. Además, la adopción de sistemas de cogeneración puede ayudar a las empresas a reducir los cargos por demanda máxima de electricidad, lo que contribuye aún más al ahorro de costos. Este incentivo financiero es particularmente atractivo para las industrias con un alto consumo de energía, como la fabricación, la atención médica y los centros de datos.

Además, los sistemas de cogeneración ofrecen una capa adicional de resiliencia a las empresas y la infraestructura crítica. Durante cortes de red o emergencias, los sistemas de cogeneración pueden seguir suministrando electricidad y calor, lo que garantiza la continuidad de las operaciones esenciales. Esta resiliencia es crucial para las empresas que no pueden tolerar el tiempo de inactividad, como los hospitales, los centros de datos y las instalaciones de fabricación. En consecuencia, los sistemas de cogeneración se están integrando cada vez más en soluciones de microrredes, estableciendo ecosistemas energéticos autosuficientes que mejoran la seguridad energética y minimizan las interrupciones.

Crecimiento de la urbanización y calefacción urbana

La expansión continua de la urbanización y la creciente demanda de calefacción de espacios en áreas urbanas están impulsando la adopción de sistemas de cogeneración (CHP), en particular en aplicaciones de calefacción urbana. A medida que las poblaciones urbanas siguen creciendo, existe una creciente necesidad de soluciones de calefacción eficientes, y los sistemas de CHP son adecuados para satisfacer esta demanda.

Los sistemas de calefacción urbana, que distribuyen calor de forma centralizada a múltiples edificios e instalaciones, están ganando terreno en las áreas urbanas debido a su eficiencia y ventajas ambientales. Los sistemas de CHP son una opción óptima para la calefacción urbana, ya que pueden generar tanto electricidad como calor a partir de una única fuente, lo que resulta en una alta eficiencia y rentabilidad. Esto es particularmente beneficioso en entornos urbanos densamente poblados donde el espacio y los recursos son limitados.

Los sistemas de calefacción urbana basados en cogeneración no solo proporcionan una calefacción fiable y eficiente, sino que también contribuyen a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero en comparación con los métodos de calefacción tradicionales, como las calderas de gas individuales. Esto se alinea con los objetivos de sostenibilidad de muchas ciudades que buscan minimizar su huella de carbono. Los gobiernos y las autoridades locales apoyan cada vez más el desarrollo de la infraestructura de calefacción urbana ofreciendo incentivos e implementando regulaciones para fomentar su crecimiento.

En conclusión, el mercado de los sistemas de cogeneración (CHP) está impulsado por varios factores, incluidas las iniciativas de eficiencia energética y sostenibilidad, el ahorro de costos y la resiliencia en energía, y la creciente tendencia de urbanización con un enfoque en la calefacción urbana. Estos factores, junto con los incentivos y las regulaciones gubernamentales, están fomentando la creciente adopción de sistemas de cogeneración en diversos sectores y regiones.

Principales desafíos del mercado

Intensidad de capital y costos iniciales de inversión

Uno de los principales desafíos que enfrenta el mercado de sistemas de cogeneración (CHP) es la significativa intensidad de capital y los costos iniciales de inversión asociados con la implementación de sistemas de cogeneración. Si bien los sistemas de cogeneración ofrecen importantes beneficios económicos a largo plazo, como ahorros en costos de energía y eficiencias operativas, la inversión inicial requerida puede ser una barrera para las organizaciones, especialmente las pequeñas y medianas empresas (PYME) y los municipios.

Los sistemas de cogeneración requieren la adquisición e instalación de equipos especializados, que incluyen turbinas de gas, motores alternativos y unidades de recuperación de calor. Estos componentes pueden ser costosos y el costo total del proyecto puede variar según el tamaño del sistema, la complejidad y los requisitos energéticos específicos de la instalación o el distrito. Además, las necesidades de ingeniería, permisos y construcción pueden inflar aún más la inversión inicial.

La alta intensidad de capital puede desanimar a los posibles adoptantes, en particular cuando se compara con soluciones de energía alternativa con costos iniciales más bajos. Superar este desafío requiere mecanismos de financiamiento innovadores, como asociaciones público-privadas, contratos de rendimiento energético y programas de incentivos, para mejorar la accesibilidad y asequibilidad de los sistemas de cogeneración para una gama más amplia de usuarios finales. Los gobiernos y las instituciones financieras desempeñan un papel crucial para abordar este desafío al ofrecer opciones de financiamiento favorables y subsidios.

Complejidades regulatorias y de integración en la red

Uno de los desafíos clave en el mercado de sistemas de cogeneración gira en torno al complejo panorama regulatorio y de integración en la red. El sector energético está sujeto a regulaciones estrictas, e integrar sistemas de cogeneración en infraestructuras de red existentes puede presentar una variedad de complejidades relacionadas con el cumplimiento, los permisos y la compatibilidad técnica.

Los obstáculos regulatorios pueden variar significativamente entre regiones, lo que plantea dificultades para las empresas que navegan por la intrincada red de permisos, estándares y códigos requeridos para proyectos de cogeneración. Esta incertidumbre regulatoria a menudo conduce a retrasos en los proyectos y mayores costos, lo que puede disuadir a los posibles inversores.

Además, la integración de los sistemas de cogeneración en la red eléctrica puede ser un desafío debido a problemas técnicos como la estabilidad de la red, la calidad de la energía y la sincronización con el voltaje y la frecuencia de la red. Estos desafíos técnicos pueden resultar en perturbaciones de la red y requerir actualizaciones costosas para acomodar las interconexiones del sistema de cogeneración.

Restricciones de infraestructura y suministro de combustible

La disponibilidad y confiabilidad del suministro de combustible y la infraestructura presentan desafíos adicionales para el mercado de sistemas de cogeneración. Los sistemas de cogeneración a menudo dependen de fuentes de combustible específicas, como gas natural, biomasa o calor residual, y su rendimiento está estrechamente vinculado a la disponibilidad constante de estos combustibles.

Asegurar un suministro estable de combustibles asequibles y sostenibles puede ser un desafío en ciertas regiones. Las fluctuaciones en los precios y la disponibilidad de combustible pueden afectar la viabilidad económica de los sistemas de cogeneración, en particular para las instalaciones que dependen en gran medida de ellos para la producción de energía y calor. Además, las interrupciones en las cadenas de suministro de combustible, como los desastres naturales o las tensiones geopolíticas, pueden dejar a los sistemas de cogeneración vulnerables a la escasez de energía. Para mitigar estos desafíos, las organizaciones que implementan sistemas de cogeneración deben evaluar meticulosamente sus opciones de suministro de combustible y considerar estrategias de diversificación de combustible para reducir la dependencia de una sola fuente. Los combustibles renovables, como el biogás y la biomasa, pueden ofrecer una fuente de combustible más sostenible y resistente para los sistemas de cogeneración. Los gobiernos también pueden desempeñar un papel al promover políticas que incentiven el desarrollo de una infraestructura de suministro de combustible confiable y diversificada. En conclusión, el mercado de sistemas de cogeneración (CHP) enfrenta desafíos significativos asociados con la intensidad de capital y los costos de inversión inicial, las complejidades regulatorias y de integración de la red, y las limitaciones de suministro de combustible e infraestructura. Para hacer frente a estos desafíos se necesita un esfuerzo colaborativo entre los gobiernos, las partes interesadas de la industria y las instituciones financieras para fomentar la adopción de sistemas de cogeneración y garantizar su viabilidad a largo plazo como una solución energética sostenible.

Tendencias clave del mercado

Transición a combustibles renovables y con bajas emisiones de carbono

Una tendencia significativa en el mercado de sistemas de cogeneración (CHP) es el cambio hacia combustibles renovables y con bajas emisiones de carbono. Tradicionalmente, los sistemas de cogeneración dependían predominantemente de combustibles convencionales como el gas natural y el diésel. Sin embargo, debido al creciente énfasis en la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero y en la lucha contra el cambio climático, existe un movimiento creciente hacia la utilización de fuentes de combustible más limpias y sostenibles.

Los combustibles renovables, como el biogás, el biometano y el hidrógeno, están ganando popularidad como opciones viables para los combustibles de los sistemas de cogeneración. Estos combustibles se derivan de residuos orgánicos, residuos agrícolas o se producen a través de la electrólisis del agua utilizando fuentes de energía renovables como la energía eólica o solar. El uso de combustibles renovables en sistemas de cogeneración reduce significativamente las emisiones de carbono, lo que los convierte en un contribuyente crucial para la descarbonización del sector energético.

Además, existe una creciente integración de los sistemas de cogeneración con plantas de energía de biomasa, lo que permite la generación simultánea de electricidad y calor a partir de materiales orgánicos. Los sistemas de cogeneración basados en biomasa no solo ofrecen una solución energética respetuosa con el medio ambiente, sino que también respaldan la utilización de materiales de desecho, promoviendo una economía circular.

La transición a combustibles renovables y bajos en carbono se alinea con los objetivos de sostenibilidad globales y los marcos regulatorios destinados a reducir la huella de carbono. A medida que los gobiernos y las organizaciones establecen objetivos más ambiciosos para la reducción de carbono, se espera que la adopción de sistemas de cogeneración alimentados por fuentes renovables se acelere, impulsando el crecimiento del mercado.

Tecnologías avanzadas de control y monitoreo

Una tendencia notable en el mercado de sistemas de cogeneración es la integración de tecnologías avanzadas de control y monitoreo. Con la digitalización en curso y la Internet de las cosas (IoT) que está transformando varias industrias, los sistemas de cogeneración ahora se benefician de soluciones inteligentes e interconectadas que optimizan el rendimiento, mejoran la confiabilidad y reducen los costos operativos.

Los sistemas de control avanzados permiten la monitorización y el ajuste fino en tiempo real de las operaciones de cogeneración. Estos sistemas utilizan análisis de datos y algoritmos de mantenimiento predictivo para optimizar el equilibrio entre la generación de electricidad y calor, lo que garantiza la máxima eficiencia energética. Además, pueden ajustar automáticamente los parámetros del sistema de cogeneración en función de las demandas dinámicas de energía, las condiciones climáticas y la disponibilidad de combustible.

Las capacidades de control y monitorización remotas ahora se consideran características estándar en las instalaciones de cogeneración. Estas tecnologías permiten a los operadores administrar y solucionar problemas de manera eficiente en los sistemas de cogeneración desde cualquier ubicación, lo que minimiza el tiempo de inactividad y reduce la necesidad de personal en el sitio. Además, permiten el mantenimiento predictivo, que puede extender significativamente la vida útil de los equipos de cogeneración y mejorar la confiabilidad general del sistema.

La integración de tecnologías avanzadas de control y monitorización es particularmente relevante en instalaciones de cogeneración complejas, como las que se encuentran dentro de microrredes o sistemas de energía de distrito. Estas soluciones mejoran enormemente la resiliencia y la capacidad de respuesta de los sistemas de cogeneración, lo que los convierte en activos invaluables en infraestructuras críticas y aplicaciones industriales.

Información segmentaria

Tecnología

El segmento de ciclo combinado tiene una participación de mercado significativa en el mercado global de sistemas combinados de calor y energía. Los sistemas de cogeneración de ciclo combinado son muy adecuados para grandes complejos industriales, calefacción urbana y generación de energía, y abordan de manera efectiva los requisitos energéticos de instalaciones importantes. Las industrias con demandas de calor significativas, como la fabricación de productos químicos y las fábricas de papel, están adoptando cada vez más sistemas de cogeneración de ciclo combinado para mejorar la eficiencia energética y la reducción de costos. Algunas instalaciones de cogeneración de ciclo combinado están integrando fuentes de energía renovables y almacenamiento de energía, creando sistemas híbridos que brindan flexibilidad a la red y reducen la dependencia de combustibles fósiles.

Los avances continuos en la tecnología de turbinas de gas y vapor tienen el potencial de mejorar la eficiencia y la confiabilidad, abriendo oportunidades para sistemas de cogeneración de ciclo combinado más rentables. En conclusión, el segmento de ciclo combinado del mercado de sistemas de cogeneración está experimentando un crecimiento continuo debido a su eficiencia excepcional y sus beneficios ambientales.

Información sobre el tipo de combustible

El segmento de gas natural tiene una participación de mercado significativa en el mercado global de sistemas combinados de calor y energía. En regiones propensas a interrupciones de la red o cortes de energía, los sistemas combinados de calor y energía (CHP) a gas natural ofrecen una fuente confiable de electricidad y calor, lo que garantiza la resiliencia de la red para industrias e infraestructura crítica. Además, los sistemas de CHP ahora se están diseñando para proporcionar refrigeración además de calor y electricidad, lo que los hace muy atractivos para aplicaciones como centros de datos y edificios comerciales.

La integración de sistemas de CHP basados en gas natural en microrredes mejora la resiliencia energética, particularmente en áreas susceptibles a eventos climáticos extremos o inestabilidad de la red. A medida que las organizaciones buscan soluciones energéticas rentables y confiables, el mercado de sistemas de CHP basados en gas natural está creciendo, especialmente en aplicaciones industriales y sectores comerciales.

El gas natural puede servir como combustible de transición durante el cambio global hacia fuentes de energía más limpias. Las organizaciones pueden aprovechar los sistemas de cogeneración a gas natural como parte de sus estrategias de descarbonización. Los avances en curso en la tecnología de cogeneración basada en gas natural, como las turbinas de gas de alta eficiencia y los sistemas avanzados de control de emisiones, presentan oportunidades para mejorar el rendimiento y reducir el impacto ambiental.

Perspectivas regionales

Se espera que la región de Asia Pacífico domine el mercado durante el período de pronóstico. La región de Asia Pacífico representa un mercado diverso y de rápido desarrollo para los sistemas de cogeneración. Abarca una amplia gama de países con distintos niveles de desarrollo económico, demanda de energía y preocupaciones ambientales. Con un sólido crecimiento económico, urbanización e industrialización, la región de Asia Pacífico está siendo testigo de una creciente demanda de electricidad y calor. Los sistemas de cogeneración se reconocen como una solución eficaz para satisfacer esta creciente demanda de energía al tiempo que mejoran la eficiencia general.

Los gobiernos de toda la región están implementando políticas e incentivos para promover la adopción de cogeneración. Estas medidas incluyen subsidios, incentivos fiscales y marcos regulatorios destinados a mejorar la eficiencia energética y reducir las emisiones. Cabe destacar que las industrias pesadas, como la manufacturera, la petroquímica y la textil, son usuarios destacados de sistemas de cogeneración en la región. La necesidad de soluciones energéticas rentables y fiables en estos sectores está impulsando el crecimiento del mercado.

Además, los sistemas de cogeneración basados en hidrógeno están ganando interés como una opción baja en carbono, en particular en países con un fuerte enfoque en soluciones de energía limpia. La combinación de sistemas de cogeneración con tecnologías de almacenamiento de energía está en aumento, lo que permite una mejor gestión de las fuentes de energía variables y garantiza la estabilidad de la red. Muchos países de la región de Asia y el Pacífico tienen preocupaciones legítimas sobre la seguridad energética y la fiabilidad del suministro. Los sistemas de cogeneración ofrecen una solución energética descentralizada que mejora la resiliencia, especialmente en zonas propensas a interrupciones de la red o escasez de energía.

Acontecimientos recientes

• En noviembre de 2021, la Comisión Europea aprobó el plan de ayuda estatal de Grecia por un importe de 2.270 millones de euros. El objetivo de este plan es brindar apoyo a la producción de energía a partir de fuentes renovables, así como a las plantas de cogeneración de alta eficiencia energética. El plan permanecerá abierto hasta 2025 y la ayuda se podrá desembolsar por un periodo máximo de 20 años.
• En junio de 2021, Alemania llevó a cabo su última ronda de licitaciones y seleccionó proyectos por una capacidad total de 57,85 MW para plantas de cogeneración. Además, Alemania recibió propuestas por un total de 25,37 MW en la categoría específicamente destinada a la capacidad innovadora de cogeneración.

Principales actores del mercado

• MAN Diesel & Turbo SE
• Centrica PLC
• Caterpillar Inc.
• Mitsubishi Electric Corporation
• General Electric Company
• Kawasaki Heavy Industries Ltd
• Bosch Thermotechnology GmbH
• Viessmann Werke Group GmbH & Co.KG
• FuelCell Energy Inc.
• Seimens Energy AG