Mercato dell'accumulo di energia ad aria liquida - Dimensioni, quota, tendenze, opportunità e previsioni del settore globale, segmentato per capacità (5-15 MW, 16-50 MW, 50-100 MW, 100 MW+), per applicazione (generazione di energia, trasmissione di energia e supporto alla rete, integrazione di energia rinnovabile, terminali GNL, altro) per regione e concorrenza, 2019-2029F

Panoramica del mercato

Il mercato globale Liquid Air Energy Storage è stato valutato a 1,67 miliardi di USD nel 2023 e si prevede che proietterà una crescita robusta nel periodo di previsione con un CAGR del 15,22% fino al 2029.

Il mercato Liquid Air Energy Storage (LAES) riguarda il settore incentrato su tecnologie e soluzioni che immagazzinano energia attraverso la liquefazione dell'aria. Questo processo comporta il raffreddamento dell'aria a temperature criogeniche, trasformandola in uno stato liquido per l'immagazzinamento. Quando aumenta la domanda di energia, l'aria liquida viene rigassificata e il gas in espansione viene utilizzato per azionare le turbine, generando elettricità.

I sistemi LAES sono vantaggiosi per la loro scalabilità, capacità di stoccaggio di energia a lunga durata e vincoli geografici minimi rispetto ad altre tecnologie di stoccaggio come l'idroelettrico a pompaggio. Hanno anche un impatto ambientale relativamente basso, poiché non richiedono materiali pericolosi. Inoltre, LAES può integrarsi perfettamente con le infrastrutture energetiche esistenti e le fonti di energia rinnovabile, offrendo una soluzione praticabile per bilanciare domanda e offerta, migliorare la stabilità della rete e consentire l'integrazione di fonti di energia rinnovabile intermittenti come l'eolico e il solare.

Il mercato per LAES si sta espandendo man mano che aumenta la necessità di soluzioni di stoccaggio di energia affidabili, efficienti e sostenibili. Fattori come l'aumento degli investimenti in energia rinnovabile, gli incentivi governativi e i progressi nella tecnologia stanno guidando l'adozione dei sistemi LAES. Le aziende di questo mercato innovano continuamente per migliorare l'efficienza, ridurre i costi ed espandere le applicazioni della tecnologia LAES in vari settori.

Fattori chiave del mercato

Crescente adozione di fonti di energia rinnovabile

La spinta globale verso fonti di energia rinnovabile è un fattore significativo per il mercato Liquid Air Energy Storage (LAES). Mentre i paesi si sforzano di ridurre le proprie emissioni di carbonio e raggiungere gli obiettivi climatici, si registra un aumento sostanziale nell'impiego di tecnologie di energia rinnovabile come l'energia eolica e solare. Tuttavia, queste fonti rinnovabili sono intrinsecamente intermittenti, generando elettricità solo quando soffia il vento o splende il sole. Questa intermittenza pone delle sfide per la stabilità e l'affidabilità della rete.

LAES offre una soluzione solida a questo problema fornendo un accumulo di energia di lunga durata in grado di immagazzinare l'energia in eccesso generata durante i periodi di elevata produzione rinnovabile e rilasciarla durante i periodi di bassa generazione o elevata domanda. A differenza delle batterie, i sistemi LAES possono immagazzinare grandi quantità di energia per periodi prolungati senza perdite significative. Questa capacità è fondamentale per bilanciare la rete e garantire una fornitura costante di elettricità, rendendo LAES un'opzione interessante per integrare l'energia rinnovabile nella rete.

La scalabilità dei sistemi LAES consente di distribuirli in varie dimensioni, da installazioni su piccola scala a supporto di progetti rinnovabili locali a sistemi su larga scala che fungono da importanti risorse della rete. Questa flessibilità rende LAES un componente essenziale nella transizione globale verso un sistema energetico più sostenibile e resiliente.

Progressi nelle tecnologie di accumulo di energia

I progressi tecnologici svolgono un ruolo cruciale nel guidare il mercato LAES. Negli ultimi dieci anni, sono stati compiuti progressi significativi nello sviluppo e nell'ottimizzazione dei sistemi LAES, rendendoli più efficienti, convenienti e affidabili. Le innovazioni nella tecnologia criogenica, nella scienza dei materiali e nell'integrazione di sistema hanno migliorato le prestazioni dei sistemi LAES, riducendo le perdite di energia e migliorando l'efficienza del viaggio di andata e ritorno.

Un'area chiave di progresso è nei processi di liquefazione e rigassificazione. I ricercatori e le aziende lavorano costantemente per migliorare l'efficienza di questi processi, il che ha un impatto diretto sull'efficienza complessiva dei sistemi LAES. Ad esempio, i progressi nella progettazione degli scambiatori di calore e l'uso di materiali avanzati con migliori proprietà termiche hanno migliorato significativamente l'efficienza energetica dei sistemi LAES.

L'integrazione di LAES con altre tecnologie, come i sistemi di cogenerazione (CHP), può migliorare ulteriormente la loro efficienza e redditività economica. La capacità di utilizzare il calore di scarto proveniente da processi industriali o centrali elettriche nel ciclo LAES può portare a notevoli risparmi sui costi e a maggiori prestazioni del sistema.

Politiche e incentivi governativi

Le politiche e gli incentivi governativi sono fondamentali per dare forma alla crescita del mercato LAES. In tutto il mondo, i governi stanno implementando politiche e quadri normativi volti a promuovere le tecnologie di accumulo di energia come parte delle loro strategie più ampie per migliorare la sicurezza energetica, ridurre le emissioni di gas serra e supportare l'integrazione di fonti di energia rinnovabili.

Molti paesi offrono incentivi finanziari come sovvenzioni, sussidi e crediti d'imposta per incoraggiare l'adozione di tecnologie di accumulo di energia, tra cui LAES. Questi incentivi riducono l'investimento di capitale iniziale richiesto per l'implementazione di sistemi LAES, rendendoli più interessanti dal punto di vista economico per le utility, le industrie e altri stakeholder.

Per gli incentivi finanziari, i governi stanno anche emanando normative che impongono o incoraggiano l'uso dell'accumulo di energia. Ad esempio, alcune regioni hanno fissato obiettivi specifici per la capacità di accumulo di energia come parte dei loro obiettivi di energia rinnovabile. Questi obiettivi creano una forte domanda di mercato per soluzioni di accumulo come LAES.

I governi stanno investendo in programmi di ricerca e sviluppo per supportare l'innovazione nelle tecnologie di accumulo di energia. Finanziando iniziative di R&S, i governi aiutano ad accelerare i progressi tecnologici e a ridurre i costi, rendendo i sistemi LAES più competitivi rispetto ad altre soluzioni di storage.

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Principali sfide di mercato

Costi di capitale iniziali elevati

Una delle sfide significative che il mercato globale Liquid Air Energy Storage (LAES) deve affrontare sono gli elevati costi di capitale iniziali associati all'implementazione dei sistemi LAES. La costruzione e la messa in servizio di strutture LAES richiedono investimenti sostanziali in apparecchiature criogeniche avanzate, tra cui compressori, espansori, scambiatori di calore e serbatoi di stoccaggio. Inoltre, l'integrazione dei sistemi LAES con l'infrastruttura energetica esistente può comportare spese considerevoli in termini di adeguamento e aggiornamento dei componenti della rete per ospitare la tecnologia di storage.

Questi elevati costi di capitale possono rappresentare una barriera all'ingresso per molti potenziali stakeholder, tra cui aziende di servizi, utenti industriali e sviluppatori di energia rinnovabile. Per molti, l'investimento iniziale può essere proibitivo, soprattutto se confrontato con altre tecnologie di storage energetico come le batterie agli ioni di litio, che hanno visto significative riduzioni dei costi negli ultimi anni. Il rischio finanziario associato a investimenti così ingenti può dissuadere le aziende dall'adottare LAES, in particolare nei mercati in cui il caso economico per l'accumulo di lunga durata non è ancora pienamente stabilito.

I costi elevati possono avere un impatto sulla redditività complessiva dei progetti LAES, rendendo difficile ottenere prezzi competitivi nel mercato dell'accumulo di energia. Sebbene LAES offra vantaggi in termini di scalabilità e durata, i costi iniziali più elevati possono portare a periodi di ammortamento più lunghi e rendimenti degli investimenti inferiori, il che può rappresentare un deterrente significativo per investitori e sviluppatori di progetti.

Per mitigare questa sfida, sono necessari sforzi continui per ridurre i costi dei componenti chiave e migliorare l'efficienza dei sistemi LAES. I progressi nella scienza dei materiali, nei processi di produzione e nell'integrazione dei sistemi possono contribuire alla riduzione dei costi. Inoltre, le economie di scala ottenute tramite l'adozione diffusa e le distribuzioni su larga scala di LAES possono aiutare a ridurre i costi unitari. Incentivi finanziari, sussidi e politiche governative di supporto possono anche svolgere un ruolo cruciale nel compensare gli elevati costi iniziali di capitale e incoraggiare gli investimenti nella tecnologia LAES.

Limitazioni di efficienza e densità energetica

Un'altra sfida degna di nota per il mercato globale LAES sono le limitazioni intrinseche di efficienza e densità energetica della tecnologia. I sistemi LAES funzionano convertendo l'energia elettrica in aria liquida attraverso una serie di processi di compressione e raffreddamento, e quindi riconvertendo l'aria liquida in elettricità tramite espansione e riscaldamento. Ogni fase di questo ciclo comporta perdite di energia, principalmente dovute alle inefficienze termodinamiche associate ai processi criogenici e allo scambio di calore.

L'efficienza di andata e ritorno dei sistemi LAES, che misura il rapporto tra energia in uscita e in entrata, è in genere inferiore a quella di alcune altre tecnologie di accumulo di energia come le batterie agli ioni di litio e l'accumulo idroelettrico a pompaggio. Sebbene i progressi tecnologici stiano gradualmente migliorando l'efficienza dei sistemi LAES, questi ultimi devono ancora affrontare delle sfide nel raggiungimento delle elevate efficienze richieste per essere competitivi nel più ampio mercato dell'accumulo di energia.

La densità energetica, che si riferisce alla quantità di energia immagazzinata per unità di volume o massa, è un altro ambito in cui LAES è in ritardo rispetto ad alcune soluzioni di accumulo alternative. La densità energetica dell'aria liquida è relativamente bassa rispetto alle batterie chimiche, il che significa che i sistemi LAES richiedono volumi di accumulo maggiori per raggiungere la stessa capacità energetica. Ciò può comportare maggiori requisiti di spazio e potenzialmente costi più elevati per installazioni di accumulo su larga scala.

Affrontare queste limitazioni di efficienza e densità energetica è fondamentale per l'adozione diffusa della tecnologia LAES. Gli sforzi di ricerca e sviluppo focalizzati sul miglioramento dell'efficienza termodinamica dei processi di liquefazione ed espansione possono aiutare a migliorare le prestazioni complessive del sistema. Le innovazioni nella progettazione degli scambiatori di calore, i migliori materiali isolanti e le strategie operative ottimizzate sono ambiti chiave in cui è possibile apportare miglioramenti.

Lo sviluppo di sistemi di accumulo di energia ibridi che combinano LAES con altre tecnologie, come batterie o volani, può aiutare a superare alcune delle sfide di efficienza e densità. Sfruttando i punti di forza di più tecnologie di storage, i sistemi ibridi possono offrire prestazioni e convenienza migliorate.

Principali tendenze di mercato

Integrazione con progetti di energia rinnovabile

Una delle tendenze più importanti nel mercato globale Liquid Air Energy Storage (LAES) è la sua crescente integrazione con progetti di energia rinnovabile. Mentre il mondo si muove verso un futuro energetico più sostenibile, la domanda di soluzioni di storage energetico affidabili ed efficienti per integrare fonti di energia rinnovabile intermittenti come l'eolico e il solare è in crescita. I sistemi LAES vengono adottati per immagazzinare l'energia in eccesso generata durante i periodi di elevata produzione rinnovabile e rilasciarla durante i periodi di bassa produzione o picco di domanda.

Questa integrazione aiuta a stabilizzare la rete e a garantire un'alimentazione elettrica costante, il che è fondamentale per l'implementazione su larga scala delle energie rinnovabili. La tecnologia LAES è particolarmente vantaggiosa in questo contesto grazie alla sua capacità di immagazzinare grandi quantità di energia per lunghi periodi senza degradazione significativa. Questa capacità è essenziale per bilanciare la variabilità delle fonti di energia rinnovabile e mantenere la stabilità della rete.

I sistemi LAES vengono co-localizzati con progetti di energia rinnovabile per ottimizzarne le prestazioni e l'efficienza. Ad esempio, i parchi eolici e solari sono sempre più dotati di unità LAES per catturare e immagazzinare l'energia in eccesso. Questa tendenza è guidata dalla necessità di migliorare la redditività economica dei progetti di energia rinnovabile massimizzando l'utilizzo dell'energia e riducendo al minimo la riduzione.

Progressi e innovazioni tecnologiche

Il mercato LAES sta assistendo a significativi progressi e innovazioni tecnologiche volte a migliorare l'efficienza, le prestazioni e la convenienza dei sistemi LAES. Ricercatori e aziende si stanno concentrando su vari aspetti della tecnologia per affrontare le limitazioni esistenti e migliorarne la competitività nel mercato dell'accumulo di energia.

Un'area di innovazione è lo sviluppo di materiali e componenti avanzati in grado di migliorare le proprietà termiche e meccaniche dei sistemi LAES. Ad esempio, i miglioramenti nella progettazione dello scambiatore di calore e l'uso di materiali isolanti ad alte prestazioni possono ridurre le perdite di energia e aumentare l'efficienza del sistema. Inoltre, i progressi nella tecnologia criogenica stanno consentendo processi di liquefazione e rigassificazione più efficienti, aumentando ulteriormente le prestazioni complessive dei sistemi LAES.

Un'altra tendenza importante è l'integrazione di LAES con altre tecnologie e sistemi di accumulo di energia. Si stanno esplorando soluzioni di accumulo di energia ibride che combinano LAES con batterie, volani o altre tecnologie di accumulo per sfruttare i punti di forza di ciascuna tecnologia e fornire soluzioni di accumulo di energia più flessibili ed efficienti. Questi sistemi ibridi possono offrire prestazioni migliorate, costi ridotti e maggiore flessibilità operativa, rendendoli interessanti per un'ampia gamma di applicazioni.

Supporto governativo e quadri normativi

Il supporto governativo e i quadri normativi favorevoli stanno svolgendo un ruolo cruciale nel guidare la crescita del mercato LAES. Riconoscendo l'importanza dell'accumulo di energia nel raggiungimento degli obiettivi di sicurezza energetica e sostenibilità, i governi di tutto il mondo stanno implementando politiche e fornendo incentivi per promuovere l'adozione di tecnologie di accumulo di energia, tra cui LAES.

Molti paesi hanno stabilito incentivi finanziari come sovvenzioni, sussidi e crediti d'imposta per ridurre i costi di capitale associati all'implementazione di sistemi LAES. Questi incentivi aiutano ad abbassare le barriere finanziarie per le utility, le industrie e altri stakeholder, incoraggiando gli investimenti nei progetti LAES. Inoltre, alcuni governi stanno fissando obiettivi specifici per la capacità di accumulo di energia come parte dei loro piani di azione per l'energia rinnovabile e il clima, creando una forte domanda di soluzioni LAES.

Sono inoltre in fase di sviluppo quadri normativi che supportano l'integrazione dell'accumulo di energia nella rete. Questi quadri affrontano questioni come l'interconnessione della rete, la partecipazione al mercato e la compensazione per i servizi ausiliari forniti dai sistemi di accumulo di energia. Fornendo linee guida e standard chiari, queste normative facilitano l'implementazione di LAES e altre tecnologie di accumulo di energia, garantendone la perfetta integrazione nell'infrastruttura energetica.

Approfondimenti segmentali

Approfondimenti sulla capacità

Il segmento 50-100 MW ha detenuto la quota di mercato più ampia nel 2023. L'intervallo di capacità 50-100 MW raggiunge un equilibrio ottimale tra scalabilità e fattibilità economica. È sufficientemente ampio da fornire una significativa capacità di accumulo di energia, essenziale per applicazioni su scala di utilità e integrazione con grandi progetti di energia rinnovabile. Allo stesso tempo, non è così ampio da comportare costi proibitivi o requisiti infrastrutturali complessi, il che lo rende una scelta pratica per un'ampia gamma di parti interessate.

Questo intervallo di capacità è particolarmente efficace per migliorare la stabilità e l'affidabilità della rete. Poiché le reti incorporano sempre più fonti di energia rinnovabile variabili come l'eolico e il solare, la capacità di immagazzinare e rilasciare grandi quantità di energia diventa cruciale. I sistemi LAES nell'intervallo 50-100 MW possono assorbire l'energia in eccesso durante i periodi di elevata produzione rinnovabile e rilasciarla durante i periodi di picco della domanda, attenuando così le fluttuazioni e mantenendo la stabilità della rete.

L'intervallo di capacità 50-100 MW è versatile e si adatta a varie applicazioni oltre alla semplice integrazione rinnovabile. È adatto per fornire servizi ausiliari come regolazione della frequenza, supporto della tensione e capacità di black start. Questi servizi sono essenziali per le moderne operazioni di rete e la flessibilità dei sistemi LAES in questo intervallo di capacità li rende risorse di grande valore per gli operatori di rete.

I progressi nella tecnologia LAES l'hanno resa più efficiente e conveniente su questa scala. Processi termodinamici migliorati, scambiatori di calore migliori e materiali avanzati hanno migliorato le prestazioni dei sistemi LAES nell'intervallo 50-100 MW. Questi miglioramenti tecnologici hanno ridotto le perdite di energia e aumentato l'efficienza del round-trip, rendendo i sistemi LAES più competitivi e attraenti su questa scala.

Molti governi stanno supportando l'implementazione di sistemi di accumulo di energia per migliorare la sicurezza energetica e supportare la transizione verso l'energia rinnovabile. Incentivi finanziari, sussidi e quadri normativi favorevoli spesso mirano a progetti su scala di utilità, che in genere rientrano nell'intervallo di capacità di 50-100 MW. Questo sostegno governativo spinge ulteriormente l'adozione e il predominio dei sistemi LAES in questo segmento.

Approfondimenti regionali

La regione Europa ha detenuto la quota di mercato più grande nel 2023. I paesi europei hanno fissato ambiziosi obiettivi per le energie rinnovabili e obiettivi climatici, determinando la necessità di soluzioni di accumulo di energia efficienti. Il Green Deal dell'Unione Europea e gli impegni nazionali individuali per ridurre le emissioni di gas serra richiedono l'integrazione di fonti di energia rinnovabile sostanziali come l'energia eolica e solare. I sistemi LAES sono adatti a questo ruolo grazie alla loro capacità di fornire un accumulo di lunga durata e bilanciare la produzione intermittente di energia rinnovabile.

I governi europei hanno implementato politiche di supporto e incentivi finanziari per promuovere le tecnologie di accumulo di energia. Sovvenzioni, sussidi e crediti d'imposta sono disponibili per ridurre i costi di capitale associati ai sistemi LAES. Inoltre, le normative si stanno evolvendo per facilitare l'integrazione dell'accumulo di energia nella rete, creando un ambiente favorevole per l'adozione della tecnologia LAES.

L'Europa ospita diverse aziende leader e istituti di ricerca specializzati in tecnologie di accumulo di energia. Investimenti significativi in ricerca e sviluppo hanno guidato i progressi nella tecnologia LAES, migliorandone l'efficienza e la convenienza. Le aziende europee sono all'avanguardia nell'innovazione nei processi criogenici e nell'integrazione di sistema, migliorando la competitività di LAES sul mercato.

L'Europa ha costi energetici relativamente elevati rispetto ad altre regioni, il che rende più convincente il caso economico per soluzioni di accumulo di energia come LAES. Inoltre, la complessa infrastruttura di rete della regione e la necessità di un'alimentazione elettrica affidabile sia nelle aree urbane che in quelle remote stimolano la domanda di soluzioni di accumulo di energia robuste che possano migliorare la stabilità e la resilienza della rete.

L'Europa ha assistito a progetti pilota di successo e implementazioni commerciali di sistemi LAES, che hanno dimostrato la fattibilità e i vantaggi della tecnologia. Questi progetti di successo forniscono una preziosa prova di concetto e incoraggiano ulteriori investimenti e l'adozione della tecnologia LAES in tutta la regione.

Sviluppi recenti

• A giugno 2024, Envision Energy, un fornitore leader di soluzioni di energia pulita e accumulo di energia, ha presentato un sistema di accumulo di energia a batteria raffreddato a liquido (BESS) containerizzato da 5 MWh all'avanguardia. Questo nuovo sistema non solo amplia la gamma di prodotti di accumulo di energia di Envision, ma stabilisce anche nuovi standard di settore per sicurezza e prestazioni. Il prodotto, progettato per i mercati internazionali, incorpora celle al litio ferro fosfato (LFP) da 315 Ah rinomate per la loro elevata densità energetica e lunga durata. Aderisce a rigorosi standard di sicurezza globali, tra cui UL 9540A, UL 1973, IEC 62933 e NFPA 855. 
• A giugno 2024, l'India Energy Storage Alliance (IESA) ha ospitato la sua conferenza e mostra internazionale annuale, India Energy Storage Week (IESW), dal 1° al 5 luglio 2024 a Nuova Delhi. L'evento ha visto la partecipazione di oltre 150 partner ed espositori chiave, in rappresentanza di oltre 1.000 aziende. Durante la conferenza, VFlowTech, con sede a Singapore, ha annunciato il lancio del suo più grande stabilimento di produzione di accumulo di energia a lunga durata a Palwal, Haryana. Questo stabilimento si concentrerà sulla produzione di sistemi avanzati di batterie a flusso redox al vanadio (VRFB) di VFlowTech, sia in capacità di kilowattora (kWh) che di megawattora (MWh). Questo sviluppo rappresenta una pietra miliare significativa nella strategia di espansione di VFlowTech.
• Nel 2023, Air Liquide ha investito 152 milioni di USD per sviluppare una piattaforma innovativa a Bécancour, Québec, dedicata alla fornitura di gas industriali a basse emissioni di carbonio, tra cui idrogeno, ossigeno, azoto e argon. Questa piattaforma comprende l'elettrolizzatore PEM da 20 MW del Gruppo, che all'epoca era la più grande unità operativa del suo genere. L'infrastruttura include un'unità di separazione dell'aria di nuova costruzione per la produzione di ossigeno e azoto rinnovabili, insieme a strutture di stoccaggio dei liquidi. Una rete di condotte locali collega questi componenti, garantendo un servizio efficiente ai clienti. Questa piattaforma di produzione a basse emissioni di carbonio supporta gli obiettivi di decarbonizzazione della zona industriale e portuale circostante. Posiziona Bécancour come una sede chiave per Air Liquide per produrre gas industriali rinnovabili e sviluppare soluzioni per i clienti impegnati nella transizione energetica.

Principali attori del mercato

• 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)