Marché du stockage d'énergie à air liquide - Taille de l'industrie mondiale, part, tendances, opportunités et prévisions, segmenté par capacité (5-15 MW, 16-50 MW, 50-100 MW, 100 MW+), par application (production d'électricité, transport d'électricité et soutien au réseau, intégration des énergies renouvelables, terminaux GNL, autres) par région et concurrence, 2019-2029F

Aperçu du marché

Le marché mondial du stockage d'énergie par air liquide était évalué à 1,67 milliard USD en 2023 et devrait connaître une forte croissance au cours de la période de prévision avec un TCAC de 15,22 % jusqu'en 2029.

Le marché du stockage d'énergie par air liquide (LAES) concerne le secteur axé sur les technologies et les solutions qui stockent l'énergie par la liquéfaction de l'air. Ce processus consiste à refroidir l'air à des températures cryogéniques, le transformant en un état liquide pour le stockage. Lorsque la demande énergétique augmente, l'air liquide est regazéifié et le gaz en expansion est utilisé pour entraîner des turbines, générant ainsi de l'électricité.

Les systèmes LAES sont avantageux en raison de leur évolutivité, de leurs capacités de stockage d'énergie de longue durée et de leurs contraintes géographiques minimales par rapport à d'autres technologies de stockage comme l'hydroélectricité par pompage. Ils ont également un impact environnemental relativement faible, car ils ne nécessitent pas de matières dangereuses. De plus, les LAES peuvent s'intégrer de manière transparente à l'infrastructure électrique existante et aux sources d'énergie renouvelables, offrant une solution viable pour équilibrer l'offre et la demande, améliorer la stabilité du réseau et permettre l'intégration de sources d'énergie renouvelables intermittentes telles que l'éolien et le solaire.

Le marché des LAES se développe à mesure que le besoin de solutions de stockage d'énergie fiables, efficaces et durables augmente. Des facteurs tels que l'augmentation des investissements dans les énergies renouvelables, les incitations gouvernementales et les progrès technologiques favorisent l'adoption des systèmes LAES. Les entreprises de ce marché innovent en permanence pour améliorer l'efficacité, réduire les coûts et étendre les applications de la technologie LAES dans divers secteurs.

Principaux moteurs du marché

Adoption croissante des sources d'énergie renouvelables

La poussée mondiale vers les sources d'énergie renouvelables est un moteur important pour le marché du stockage d'énergie liquide dans l'air (LAES). Alors que les pays s'efforcent de réduire leur empreinte carbone et d'atteindre les objectifs climatiques, on constate une augmentation substantielle du déploiement des technologies d'énergie renouvelable telles que l'énergie éolienne et solaire. Cependant, ces sources renouvelables sont par nature intermittentes, ne produisant de l'électricité que lorsque le vent souffle ou que le soleil brille. Cette intermittence pose des problèmes de stabilité et de fiabilité du réseau.

LAES offre une solution robuste à ce problème en fournissant un stockage d'énergie de longue durée qui peut stocker l'excès d'énergie produite pendant les périodes de forte production renouvelable et la libérer pendant les périodes de faible production ou de forte demande. Contrairement aux batteries, les systèmes LAES peuvent stocker de grandes quantités d'énergie pendant des périodes prolongées sans pertes significatives. Cette capacité est essentielle pour équilibrer le réseau et assurer un approvisionnement constant en électricité, ce qui fait du LAES une option intéressante pour intégrer les énergies renouvelables au réseau.

L'évolutivité des systèmes LAES leur permet d'être déployés dans différentes tailles, des installations à petite échelle soutenant des projets renouvelables locaux aux systèmes à grande échelle servant d'actifs majeurs du réseau. Cette flexibilité fait du LAES un élément essentiel de la transition mondiale vers un système énergétique plus durable et plus résilient.

Progrès dans les technologies de stockage de l'énergie

Les avancées technologiques jouent un rôle crucial dans la conduite du marché du LAES. Au cours de la dernière décennie, des progrès significatifs ont été réalisés dans le développement et l'optimisation des systèmes LAES, les rendant plus efficaces, rentables et fiables. Les innovations dans la technologie cryogénique, la science des matériaux et l'intégration des systèmes ont amélioré les performances des systèmes LAES, réduisant les pertes d'énergie et améliorant l'efficacité aller-retour.

L'un des principaux domaines de progrès concerne les processus de liquéfaction et de regazéification. Les chercheurs et les entreprises travaillent en permanence à l'amélioration de l'efficacité de ces processus, ce qui a un impact direct sur l'efficacité globale des systèmes LAES. Par exemple, les progrès dans la conception des échangeurs de chaleur et l'utilisation de matériaux avancés avec de meilleures propriétés thermiques ont considérablement amélioré l'efficacité énergétique des systèmes LAES.

L'intégration des LAES à d'autres technologies, telles que les systèmes de cogénération (CHP), peut encore améliorer leur efficacité et leur viabilité économique. La capacité d'utiliser la chaleur résiduelle des processus industriels ou des centrales électriques dans le cycle LAES peut conduire à des économies de coûts substantielles et à une augmentation des performances du système.

Politiques et incitations gouvernementales

Les politiques et les incitations gouvernementales sont essentielles pour façonner la croissance du marché LAES. Partout dans le monde, les gouvernements mettent en œuvre des politiques et des cadres réglementaires visant à promouvoir les technologies de stockage d'énergie dans le cadre de leurs stratégies plus vastes visant à améliorer la sécurité énergétique, à réduire les émissions de gaz à effet de serre et à soutenir l'intégration des sources d'énergie renouvelables.

De nombreux pays offrent des incitations financières telles que des subventions et des crédits d'impôt pour encourager l'adoption de technologies de stockage d'énergie, notamment les LAES. Ces incitations réduisent l'investissement initial en capital requis pour déployer les systèmes LAES, ce qui les rend plus attractifs économiquement pour les services publics, les industries et les autres parties prenantes.

En plus des incitations financières, les gouvernements adoptent également des réglementations qui imposent ou encouragent l'utilisation du stockage d'énergie. Par exemple, certaines régions ont fixé des objectifs spécifiques en matière de capacité de stockage d'énergie dans le cadre de leurs objectifs en matière d'énergie renouvelable. Ces objectifs créent une forte demande du marché pour des solutions de stockage telles que les LAES.

Les gouvernements investissent dans des programmes de recherche et développement pour soutenir l'innovation dans les technologies de stockage d'énergie. En finançant des initiatives de R&D, les gouvernements contribuent à accélérer les avancées technologiques et à réduire les coûts, ce qui rend les systèmes LAES plus compétitifs par rapport aux autres solutions de stockage.

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Principaux défis du marché

Coûts d'investissement initiaux élevés

L'un des principaux défis auxquels est confronté le marché mondial du stockage d'énergie liquide dans l'air (LAES) est le coût d'investissement initial élevé associé au déploiement des systèmes LAES. La construction et la mise en service des installations LAES nécessitent des investissements substantiels dans des équipements cryogéniques avancés, notamment des compresseurs, des détendeurs, des échangeurs de chaleur et des réservoirs de stockage. De plus, l'intégration des systèmes LAES à l'infrastructure électrique existante peut impliquer des dépenses considérables en termes de modernisation et de mise à niveau des composants du réseau pour s'adapter à la technologie de stockage.

Ces coûts d'investissement élevés peuvent constituer un obstacle à l'entrée pour de nombreux acteurs potentiels, notamment les sociétés de services publics, les utilisateurs industriels et les développeurs d'énergies renouvelables. Pour beaucoup, l'investissement initial peut être prohibitif, en particulier par rapport à d'autres technologies de stockage d'énergie telles que les batteries lithium-ion, qui ont connu des réductions de coûts importantes ces dernières années. Le risque financier associé à des investissements aussi importants peut dissuader les entreprises d'adopter les systèmes LAES, en particulier sur les marchés où l'argument économique en faveur du stockage de longue durée n'est pas encore pleinement établi.

Les coûts élevés peuvent avoir un impact sur la rentabilité globale des projets LAES, ce qui rend difficile l'obtention de prix compétitifs sur le marché du stockage d'énergie. Bien que les systèmes LAES offrent des avantages en termes d'évolutivité et de durée, les coûts initiaux plus élevés peuvent entraîner des périodes de récupération plus longues et des retours sur investissement plus faibles, ce qui peut constituer un obstacle important pour les investisseurs et les développeurs de projets.

Pour atténuer ce défi, des efforts continus sont nécessaires pour réduire les coûts des composants clés et améliorer l'efficacité des systèmes LAES. Les progrès dans la science des matériaux, les processus de fabrication et l'intégration des systèmes peuvent contribuer à réduire les coûts. En outre, les économies d'échelle réalisées grâce à l'adoption généralisée et aux déploiements à grande échelle des systèmes LAES peuvent contribuer à réduire les coûts par unité. Les incitations financières, les subventions et les politiques gouvernementales de soutien peuvent également jouer un rôle crucial pour compenser les coûts d'investissement initiaux élevés et encourager l'investissement dans la technologie LAES.

Limites d'efficacité et de densité énergétique

Un autre défi notable pour le marché mondial des LAES est l'efficacité inhérente et les limites de densité énergétique de la technologie. Les systèmes LAES fonctionnent en convertissant l'énergie électrique en air liquide par une série de processus de compression et de refroidissement, puis en reconvertissant l'air liquide en électricité par expansion et chauffage. Chaque étape de ce cycle implique des pertes d'énergie, principalement dues aux inefficacités thermodynamiques associées aux processus cryogéniques et aux échanges de chaleur.

L'efficacité aller-retour des systèmes LAES, qui mesure le rapport entre la production d'énergie et l'apport d'énergie, est généralement inférieure à celle de certaines autres technologies de stockage d'énergie telles que les batteries lithium-ion et le stockage hydroélectrique par pompage. Bien que les progrès technologiques améliorent progressivement l'efficacité des systèmes LAES, ils doivent encore relever des défis pour atteindre les rendements élevés requis pour être compétitifs sur le marché plus large du stockage d'énergie.

La densité énergétique, qui fait référence à la quantité d'énergie stockée par unité de volume ou de masse, est un autre domaine dans lequel les LAES sont à la traîne par rapport à certaines solutions de stockage alternatives. La densité énergétique de l'air liquide est relativement faible par rapport aux batteries chimiques, ce qui signifie que les systèmes LAES nécessitent des volumes de stockage plus importants pour atteindre la même capacité énergétique. Cela peut entraîner des besoins d'espace accrus et des coûts potentiellement plus élevés pour les installations de stockage à grande échelle.

Il est essentiel de remédier à ces limitations d'efficacité et de densité énergétique pour l'adoption généralisée de la technologie LAES. Les efforts de recherche et développement axés sur l'amélioration de l'efficacité thermodynamique des processus de liquéfaction et d'expansion peuvent contribuer à améliorer les performances globales du système. Les innovations dans la conception des échangeurs de chaleur, de meilleurs matériaux d'isolation et des stratégies opérationnelles optimisées sont des domaines clés dans lesquels des améliorations peuvent être apportées.

Le développement de systèmes de stockage d'énergie hybrides qui combinent les LAES avec d'autres technologies, telles que les batteries ou les volants d'inertie, peut aider à surmonter certains des défis d'efficacité et de densité. En tirant parti des atouts de plusieurs technologies de stockage, les systèmes hybrides peuvent offrir des performances et une rentabilité améliorées.

Principales tendances du marché

Intégration aux projets d'énergie renouvelable

L'une des principales tendances du marché mondial du stockage d'énergie liquide dans l'air (LAES) est son intégration croissante aux projets d'énergie renouvelable. Alors que le monde évolue vers un avenir énergétique plus durable, la demande de solutions de stockage d'énergie fiables et efficaces pour compléter les sources d'énergie renouvelables intermittentes comme l'éolien et le solaire augmente. Les systèmes LAES sont adoptés pour stocker l'excédent d'énergie produit pendant les périodes de forte production renouvelable et le libérer pendant les périodes de faible production ou de pointe de la demande.

Cette intégration contribue à stabiliser le réseau et à assurer une alimentation électrique constante, ce qui est crucial pour le déploiement à grande échelle des énergies renouvelables. La technologie LAES est particulièrement avantageuse dans ce contexte en raison de sa capacité à stocker de grandes quantités d'énergie pendant des périodes prolongées sans dégradation significative. Cette capacité est essentielle pour équilibrer la variabilité des sources d'énergie renouvelables et maintenir la stabilité du réseau.

Les systèmes LAES sont colocalisés avec des projets d'énergie renouvelable pour optimiser leurs performances et leur efficacité. Par exemple, les parcs éoliens et solaires sont de plus en plus équipés d'unités LAES pour capturer et stocker l'énergie excédentaire. Cette tendance est motivée par la nécessité d'améliorer la viabilité économique des projets d'énergie renouvelable en maximisant l'utilisation de l'énergie et en minimisant les réductions.

Progrès technologiques et innovations

Le marché LAES connaît des avancées et des innovations technologiques importantes visant à améliorer l'efficacité, les performances et la rentabilité des systèmes LAES. Les chercheurs et les entreprises se concentrent sur divers aspects de la technologie pour remédier aux limitations existantes et améliorer sa compétitivité sur le marché du stockage d'énergie.

L'un des domaines d'innovation est le développement de matériaux et de composants avancés qui peuvent améliorer les propriétés thermiques et mécaniques des systèmes LAES. Par exemple, les améliorations apportées à la conception des échangeurs de chaleur et l'utilisation de matériaux isolants haute performance peuvent réduire les pertes d'énergie et augmenter l'efficacité du système. De plus, les progrès de la technologie cryogénique permettent des processus de liquéfaction et de regazéification plus efficaces, ce qui améliore encore les performances globales des systèmes LAES.

Une autre tendance importante est l'intégration des LAES à d'autres technologies et systèmes de stockage d'énergie. Des solutions de stockage d'énergie hybrides qui combinent les LAES avec des batteries, des volants d'inertie ou d'autres technologies de stockage sont à l'étude pour tirer parti des atouts de chaque technologie et fournir des solutions de stockage d'énergie plus flexibles et plus efficaces. Ces systèmes hybrides peuvent offrir des performances améliorées, des coûts réduits et une plus grande flexibilité opérationnelle, ce qui les rend attrayants pour un large éventail d'applications.

Soutien gouvernemental et cadres réglementaires

Le soutien gouvernemental et les cadres réglementaires favorables jouent un rôle crucial dans la croissance du marché des LAES. Reconnaissant l’importance du stockage d’énergie pour atteindre les objectifs de sécurité énergétique et de durabilité, les gouvernements du monde entier mettent en œuvre des politiques et offrent des incitations pour promouvoir l’adoption de technologies de stockage d’énergie, y compris les systèmes LAES.

De nombreux pays ont mis en place des incitations financières telles que des subventions et des crédits d’impôt pour réduire les coûts d’investissement associés au déploiement de systèmes LAES. Ces incitations contribuent à réduire les obstacles financiers pour les services publics, les industries et d’autres parties prenantes, encourageant ainsi l’investissement dans les projets LAES. En outre, certains gouvernements fixent des objectifs spécifiques en matière de capacité de stockage d’énergie dans le cadre de leurs plans d’action en matière d’énergie renouvelable et de climat, créant une forte demande pour les solutions LAES.

Des cadres réglementaires qui soutiennent l’intégration du stockage d’énergie dans le réseau sont également en cours d’élaboration. Ces cadres abordent des questions telles que l’interconnexion du réseau, la participation au marché et la rémunération des services auxiliaires fournis par les systèmes de stockage d’énergie. En fournissant des lignes directrices et des normes claires, ces réglementations facilitent le déploiement des LAES et d'autres technologies de stockage d'énergie, garantissant leur intégration transparente dans l'infrastructure énergétique.

Informations sectorielles

Informations sur la capacité

Le segment 50-100 MW détenait la plus grande part de marché en 2023. La gamme de capacités de 50 à 100 MW offre un équilibre optimal entre évolutivité et faisabilité économique. Elle est suffisamment large pour fournir une capacité de stockage d'énergie importante, ce qui est essentiel pour les applications à l'échelle des services publics et l'intégration à de grands projets d'énergie renouvelable. En même temps, elle n'est pas si grande qu'elle entraîne des coûts prohibitifs ou des exigences d'infrastructure complexes, ce qui en fait un choix pratique pour un large éventail de parties prenantes.

Cette gamme de capacités est particulièrement efficace pour améliorer la stabilité et la fiabilité du réseau. Alors que les réseaux intègrent de plus en plus de sources d'énergie renouvelables variables comme l'éolien et le solaire, la capacité de stocker et de libérer de grandes quantités d'énergie devient cruciale. Les systèmes LAES de la gamme 50-100 MW peuvent absorber l'excès d'énergie pendant les périodes de forte production renouvelable et la libérer pendant les périodes de pointe de la demande, atténuant ainsi les fluctuations et préservant la stabilité du réseau.

La gamme de capacité de 50 à 100 MW est polyvalente et s'adresse à diverses applications au-delà de la simple intégration des énergies renouvelables. Elle est adaptée à la fourniture de services auxiliaires tels que la régulation de fréquence, le support de tension et les capacités de démarrage à froid. Ces services sont essentiels pour les opérations de réseau modernes, et la flexibilité des systèmes LAES dans cette gamme de capacité en fait des atouts de grande valeur pour les opérateurs de réseau.

Les progrès de la technologie LAES l'ont rendue plus efficace et plus rentable à cette échelle. Des processus thermodynamiques améliorés, de meilleurs échangeurs de chaleur et des matériaux avancés ont amélioré les performances des systèmes LAES de la gamme 50-100 MW. Ces améliorations technologiques ont réduit les pertes d'énergie et augmenté l'efficacité aller-retour, ce qui rend les systèmes LAES plus compétitifs et plus attractifs à cette échelle.

De nombreux gouvernements soutiennent le déploiement de systèmes de stockage d'énergie pour améliorer la sécurité énergétique et soutenir la transition vers les énergies renouvelables. Les incitations financières, les subventions et les cadres réglementaires favorables ciblent souvent les projets à grande échelle, qui se situent généralement dans la fourchette de capacité de 50 à 100 MW. Ce soutien gouvernemental favorise encore davantage l'adoption et la domination des systèmes LAES dans ce segment.

Informations régionales

La région Europe détenait la plus grande part de marché en 2023. Les pays européens ont fixé des objectifs ambitieux en matière d'énergies renouvelables et de climat, ce qui a rendu nécessaire le recours à des solutions de stockage d'énergie efficaces. Le Pacte vert de l'Union européenne et les engagements nationaux individuels visant à réduire les émissions de gaz à effet de serre nécessitent l'intégration de sources d'énergie renouvelables substantielles telles que l'énergie éolienne et solaire. Les systèmes LAES sont bien adaptés à ce rôle en raison de leur capacité à fournir un stockage de longue durée et à équilibrer la production d'énergie renouvelable intermittente.

Les gouvernements européens ont mis en œuvre des politiques de soutien et des incitations financières pour promouvoir les technologies de stockage d'énergie. Des subventions, des aides et des crédits d'impôt sont disponibles pour réduire les coûts d'investissement associés aux systèmes LAES. De plus, les réglementations évoluent pour faciliter l'intégration du stockage d'énergie dans le réseau, créant ainsi un environnement favorable à l'adoption de la technologie LAES.

L'Europe abrite plusieurs entreprises et instituts de recherche de premier plan spécialisés dans les technologies de stockage d'énergie. Des investissements importants dans la recherche et le développement ont permis de faire progresser la technologie LAES, améliorant son efficacité et sa rentabilité. Les entreprises européennes sont à la pointe de l'innovation dans les processus cryogéniques et l'intégration des systèmes, renforçant la compétitivité des LAES sur le marché.

L'Europe a des coûts énergétiques relativement élevés par rapport aux autres régions, ce qui rend les arguments économiques en faveur de solutions de stockage d'énergie comme les LAES plus convaincants. De plus, l'infrastructure de réseau complexe de la région et le besoin d'une alimentation électrique fiable dans les zones urbaines et reculées stimulent la demande de solutions de stockage d'énergie robustes qui peuvent améliorer la stabilité et la résilience du réseau.

L'Europe a connu des projets pilotes et des déploiements commerciaux réussis de systèmes LAES, qui ont démontré la viabilité et les avantages de la technologie. Ces projets réussis fournissent une précieuse preuve de concept et encouragent de nouveaux investissements et l'adoption de la technologie LAES dans toute la région.

Développements récents

• En juin 2024, Envision Energy, l'un des principaux fournisseurs d'énergie propre et de solutions de stockage d'énergie, a dévoilé un système de stockage d'énergie par batterie refroidie par liquide (BESS) conteneurisé de 5 MWh de pointe. Ce nouveau système élargit non seulement la gamme de produits de stockage d'énergie d'Envision, mais établit également de nouvelles normes industrielles en matière de sécurité et de performance. Le produit, conçu pour les marchés internationaux, intègre des cellules au lithium fer phosphate (LFP) de 315 Ah, réputées pour leur densité énergétique élevée et leur longue durée de vie. Français Elle adhère à des normes de sécurité mondiales strictes, notamment UL 9540A, UL 1973, IEC 62933 et NFPA 855. 
• En juin 2024, l'India Energy Storage Alliance (IESA) a organisé sa conférence et exposition internationale annuelle, India Energy Storage Week (IESW), du 1er au 5 juillet 2024, à New Delhi. L'événement a vu la participation de plus de 150 partenaires et exposants clés, représentant plus de 1 000 entreprises. Au cours de la conférence, VFlowTech, dont le siège social est à Singapour, a annoncé le lancement de sa plus grande usine de fabrication de stockage d'énergie longue durée à Palwal, dans l'Haryana. Cette installation se concentrera sur la production des systèmes avancés de batteries à flux redox au vanadium (VRFB) de VFlowTech, à la fois en capacités de kilowattheure (kWh) et de mégawattheure (MWh). Ce développement représente une étape importante dans la stratégie d'expansion de VFlowTech.
• En 2023, Air Liquide a investi 152 millions de dollars pour développer une plateforme innovante à Bécancour, au Québec, dédiée à la fourniture de gaz industriels à faible teneur en carbone, notamment l'hydrogène, l'oxygène, l'azote et l'argon. Cette plateforme comprend l'électrolyseur PEM de 20 MW du Groupe, qui était à l'époque la plus grande unité opérationnelle de ce type. L'infrastructure comprend une unité de séparation de l'air nouvellement construite pour la production d'oxygène et d'azote renouvelables, ainsi que des installations de stockage de liquides. Un réseau local de canalisations relie ces composants, assurant un service efficace aux clients. Cette plateforme de production bas carbone soutient les objectifs de décarbonation de la zone industrielle et portuaire environnante. Elle positionne Bécancour comme un lieu clé pour Air Liquide pour produire des gaz industriels renouvelables et développer des solutions pour les clients engagés dans la transition énergétique.

Principaux acteurs du marché

• 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)