Mercato dell'energia solare concentrata: dimensioni, quota, tendenze, opportunità e previsioni del settore globale, segmentate per tecnologia (parabolica a trogolo, torre di potenza, Fresnel lineare), per applicazione (residenziale, non residenziale, utility), per accumulo (con accumulo, senza accumulo), per capacità (≤ 50 MW, > 50 a ≤ 100 MW, > 100 MW), per componente (campo solare, blocco di pot

Il mercato globale dell'energia solare concentrata (CSP) sta vivendo una crescita dinamica e sviluppi trasformativi, posizionandosi come un attore chiave nella transizione verso fonti energetiche sostenibili. Caratterizzata dalla sua capacità di sfruttare la luce solare e convertirla in energia termica ad alta temperatura, la tecnologia CSP offre una soluzione energetica rinnovabile unica e distribuibile. La crescita del mercato è sostenuta da crescenti impegni globali per la decarbonizzazione e la diversificazione dei portafogli energetici. I progetti CSP su scala di utilità, che sfruttano collettori parabolici, torri di potenza e sistemi Fresnel lineari, dominano il panorama, fornendo energia stabilizzante la rete per soddisfare le esigenze di un settore energetico in rapida evoluzione. Il campo solare, una componente fondamentale nelle configurazioni CSP, svolge un ruolo centrale nella cattura e nella concentrazione della luce solare, influenzando l'efficienza complessiva del progetto. L'Europa, in particolare la Spagna, è emersa come una roccaforte nel mercato CSP, guidata da progetti pionieristici iniziali, politiche di supporto e un impegno per la transizione energetica sostenibile. Le iniziative di ricerca e sviluppo in corso si concentrano su progressi tecnologici, riduzioni dei costi e soluzioni di stoccaggio migliorate, riaffermando la rilevanza del CSP nel mix energetico rinnovabile globale. Mentre il settore continua a innovare e crescere, il mercato dell'energia solare concentrata è in prima linea per un futuro di energia pulita, contribuendo alla spinta globale verso la neutralità carbonica e una generazione di energia resiliente e distribuibile.

Principali driver di mercato

Iniziative di transizione e decarbonizzazione delle energie rinnovabili

Un driver primario per il mercato globale CSP è la crescente enfasi sulle fonti di energia rinnovabili come parte della più ampia transizione globale verso sistemi energetici sostenibili e a basse emissioni di carbonio. I governi e le organizzazioni internazionali stanno fissando ambiziosi obiettivi di decarbonizzazione per mitigare il cambiamento climatico e il CSP svolge un ruolo cruciale nel raggiungimento di questi obiettivi. La capacità degli impianti CSP di generare energia pulita e distribuibile è in linea con la transizione energetica rinnovabile, posizionando il CSP come un prezioso contributo alla riduzione delle emissioni di gas serra e al miglioramento della sostenibilità energetica.

Sicurezza energetica e diversificazione del mix energetico

Le preoccupazioni sulla sicurezza energetica e la volatilità dei prezzi dei combustibili fossili guidano la domanda di soluzioni energetiche diversificate e di provenienza nazionale. Il CSP offre un'opzione energetica rinnovabile affidabile e distribuibile, fornendo una fonte di elettricità stabile. Mentre i paesi cercano di ridurre la dipendenza dai combustibili fossili importati e di migliorare la resilienza energetica, i progetti CSP diventano componenti strategiche del mix energetico. La diversificazione del portafoglio energetico con il CSP contribuisce alla sicurezza energetica attingendo a una risorsa costante e indigena, la luce solare, per soddisfare la domanda di energia.

Progressi tecnologici e riduzione dei costi

I continui progressi nelle tecnologie CSP sono importanti motori della crescita del mercato. Le innovazioni nei collettori solari, nei fluidi termovettori e nei sistemi di accumulo termico contribuiscono a migliorare l'efficienza, a migliorare la cattura dell'energia e a ridurre i costi complessivi. Il settore sta vivendo un passaggio verso tecnologie CSP a temperatura più elevata, come i sistemi a sali fusi e ad anidride carbonica supercritica, che consentono una migliore ritenzione del calore e una maggiore generazione di elettricità. Queste innovazioni tecnologiche sono determinanti per ridurre il costo livellato dell'elettricità (LCOE) per i progetti CSP, rendendoli più competitivi economicamente rispetto ad altre forme di energia rinnovabile.

Integrazione dell'accumulo di energia per la stabilità della rete

L'integrazione dei sistemi di accumulo di energia è un fattore determinante per il mercato CSP, in quanto affronta una delle principali sfide associate all'intermittenza dell'energia solare. Gli impianti CSP con capacità di accumulo di energia termica, come l'accumulo di sali fusi, possono immagazzinare l'energia in eccesso durante i periodi di forte luce solare e distribuirla quando necessario, fornendo un'alimentazione elettrica stabile e affidabile. L'integrazione dell'accumulo di energia migliora la dispacciabilità del CSP, rendendolo un bene prezioso per la stabilità della rete e consentendo ai progetti CSP di funzionare come centrali elettriche di base o dispacciabili. Poiché gli operatori della rete danno priorità alla stabilità e all'affidabilità, l'integrazione delle soluzioni di accumulo di energia diventa un motore convincente per l'adozione della tecnologia CSP.

Spinta globale per lo sviluppo sostenibile e la creazione di posti di lavoro

La spinta globale per lo sviluppo sostenibile, unita al desiderio di creare posti di lavoro verdi, agisce da motore per il mercato CSP. Governi e organizzazioni internazionali riconoscono i benefici socioeconomici dell'investimento in progetti di energia rinnovabile, tra cui il CSP. Lo sviluppo, la costruzione e il funzionamento degli impianti CSP creano opportunità di lavoro, stimolano le economie locali e contribuiscono alla crescita del settore delle energie rinnovabili. Man mano che i paesi allineano le loro strategie energetiche con gli obiettivi di sviluppo sostenibile, gli impatti socioeconomici positivi associati ai progetti CSP stimolano il supporto e gli investimenti nel settore.

Principali sfide del mercato

Elevati costi iniziali del capitale

Una delle principali sfide che il mercato CSP globale deve affrontare sono gli elevati costi iniziali del capitale associati allo sviluppo e alla costruzione di progetti CSP. La natura complessa della tecnologia CSP, inclusa la necessità di componenti specializzati come specchi, ricevitori e sistemi di accumulo di energia termica, contribuisce a spese iniziali elevate. Questi requisiti ad alta intensità di capitale rappresentano un ostacolo all'adozione diffusa del CSP, soprattutto rispetto ad altre fonti di energia rinnovabile come l'energia solare fotovoltaica (PV) e l'energia eolica, che hanno registrato significative riduzioni dei costi. Affrontare la sfida degli elevati costi di capitale iniziali è fondamentale per rendere i progetti CSP economicamente sostenibili e competitivi all'interno del più ampio mercato energetico.

Uso del suolo e impatto ambientale

Gli impianti CSP spesso richiedono grandi aree di terreno per l'installazione di collettori solari, specchi e altri componenti. L'ampio uso del suolo solleva preoccupazioni circa l'impatto ambientale, in particolare nelle regioni ecologicamente sensibili. L'alterazione dei paesaggi per i progetti CSP può interrompere gli ecosistemi locali, potenzialmente influenzando flora e fauna. Inoltre, possono sorgere conflitti nell'uso del suolo in aree con interessi contrastanti, come l'agricoltura o la conservazione. Trovare un equilibrio tra l'espansione dei progetti CSP e la riduzione al minimo dell'impatto ambientale è una sfida significativa che richiede un'attenta selezione del sito, valutazioni dell'impatto ambientale e una pianificazione sostenibile dell'uso del territorio.

Intermittenza e integrazione della rete

L'intermittenza intrinseca dell'energia solare rappresenta una sfida per gli impianti CSP, poiché dipendono dalla luce solare diretta per un funzionamento ottimale. La copertura nuvolosa, le variazioni meteorologiche e i cicli diurni contribuiscono alle fluttuazioni nella produzione di energia, influendo sull'affidabilità dei sistemi CSP. Ottenere un'efficace integrazione della rete e la capacità di distribuzione sono essenziali per affrontare la natura intermittente del CSP. L'integrazione dei sistemi di accumulo di energia, come l'accumulo termico a sali fusi, aiuta a mitigare l'intermittenza consentendo l'accumulo di energia in eccesso da utilizzare durante i periodi di scarsa luce solare. Tuttavia, lo sviluppo e l'implementazione di soluzioni di accumulo efficienti e convenienti rimangono una sfida, che influisce sulla capacità di CSP di fornire energia costante e affidabile alla rete.

Concorrenza con costi in calo di altre fonti di energia rinnovabile

Il mercato CSP affronta una forte concorrenza da parte di altre fonti di energia rinnovabile, in particolare solare fotovoltaico ed eolica, che hanno registrato significative riduzioni dei costi negli ultimi anni. I costi in calo dei moduli solari fotovoltaici e delle tecnologie eoliche onshore/offshore hanno contribuito alla loro diffusa adozione e ai risultati di parità di rete. Al contrario, il ritmo relativamente più lento di riduzione dei costi in CSP ha messo alla prova la sua competitività. Per superare questa sfida, il settore CSP deve continuare a innovare, ottimizzare i progetti ed esplorare strade per la riduzione dei costi di produzione, costruzione e funzionamento.

Utilizzo e disponibilità di acqua

Molte tecnologie CSP richiedono acqua per scopi di raffreddamento e la scarsità di acqua in alcune regioni rappresenta una sfida sostanziale. I sistemi CSP tradizionali, come le tecnologie a collettori parabolici e torri di potenza, spesso utilizzano metodi di raffreddamento ad alta intensità idrica, con un impatto sulle risorse idriche locali. Questa sfida è particolarmente pertinente nelle regioni aride in cui le risorse solari sono abbondanti, ma la disponibilità idrica è limitata. Sviluppare e adottare tecnologie di raffreddamento a basso consumo idrico o esplorare metodi di raffreddamento a secco alternativi è fondamentale per mitigare gli impatti ambientali e sociali associati all'uso dell'acqua negli impianti CSP.

Principali tendenze di mercato

Progressi nelle tecnologie CSP

Il mercato globale dell'energia solare concentrata sta assistendo a una tendenza trasformativa guidata dai continui progressi nelle tecnologie CSP. Le innovazioni nei collettori solari, nei fluidi di trasferimento del calore, nell'accumulo di energia termica e nei sistemi di ciclo di potenza stanno migliorando l'efficienza complessiva e la convenienza degli impianti CSP. Le tecnologie CSP ad alta temperatura, come i sistemi a sali fusi e ad anidride carbonica supercritica, stanno guadagnando importanza, consentendo una migliore ritenzione del calore e una migliore generazione di elettricità. Queste innovazioni tecnologiche contribuiscono a una maggiore cattura di energia, costi ridotti e scalabilità dei progetti CSP, posizionando il settore come un attore competitivo nel panorama delle energie rinnovabili.

Ibridazione con altre fonti energetiche

Una tendenza degna di nota nel mercato CSP è la crescente enfasi sull'ibridazione, integrando i sistemi CSP con altre fonti energetiche come gas naturale, biomassa o solare fotovoltaico (PV). Gli impianti CSP ibridi offrono maggiore flessibilità e affidabilità, fornendo un'alimentazione continua e stabile. La combinazione di CSP con tecnologie complementari consente una produzione di energia ininterrotta, affrontando le sfide di intermittenza insite nei sistemi CSP autonomi. Questa tendenza riflette l'impegno del settore nel fornire energia rinnovabile coerente e distribuibile, rendendo CSP un componente prezioso nei sistemi energetici integrati.

Integrazione dell'accumulo di energia

L'integrazione dell'accumulo di energia è una tendenza chiave che sta plasmando il mercato CSP globale. La capacità di immagazzinare energia termica per l'uso durante periodi di scarsa luce solare o elevata domanda è fondamentale per la competitività di CSP e l'integrazione della rete. I progressi nei sistemi di accumulo di energia termica, in particolare l'uso di sale fuso e altri materiali innovativi, consentono agli impianti CSP di fornire energia distribuibile, contribuendo alla stabilità della rete. L'accumulo di energia migliora la redditività economica dei progetti CSP consentendo di disaccoppiare la produzione di elettricità dalla disponibilità di luce solare, rendendo il CSP una soluzione di energia rinnovabile affidabile e flessibile.

Espansione globale e crescita del mercato

Il mercato globale CSP sta vivendo un'espansione significativa, con un numero crescente di progetti in diverse regioni. Mentre i mercati tradizionali come Spagna e Stati Uniti continuano a guidare, nuovi mercati in Medio Oriente, Nord Africa, Cina e Australia stanno emergendo come attori chiave. I governi e le utility in queste regioni stanno riconoscendo il potenziale del CSP nel soddisfare i loro obiettivi di energia rinnovabile e affrontare le preoccupazioni sulla sicurezza energetica. La tendenza all'espansione globale indica la crescente accettazione e adozione della tecnologia CSP come soluzione praticabile e sostenibile per la produzione di energia.

Riduzione dei costi e maggiore competitività

La riduzione dei costi è una tendenza prevalente nel mercato CSP, guidata da progressi tecnologici, economie di scala e migliore esecuzione dei progetti. Il settore ha assistito a un calo del costo livellato dell'elettricità (LCOE) per i progetti CSP, rendendoli più competitivi con altre forme di energia rinnovabile. Processi di produzione migliorati, metodi di costruzione semplificati e ottimizzazione dei progetti contribuiscono alla riduzione complessiva dei costi. Mentre il settore si sforza di raggiungere la parità di rete e competere in modo più efficace con le fonti energetiche convenzionali, la tendenza in corso alla riduzione dei costi è fondamentale per la crescita continua e l'adozione diffusa della tecnologia CSP.

Approfondimenti segmentali

Approfondimenti tecnologici

Segmento dei collettori parabolici

Diversi fattori contribuiscono al predominio della tecnologia dei collettori parabolici. In primo luogo, i sistemi a collettori parabolici hanno una comprovata esperienza, con progetti commerciali che risalgono a diversi decenni fa. La vasta esperienza operativa e la conoscenza accumulata hanno portato a un elevato livello di fiducia nelle prestazioni e nell'affidabilità degli impianti CSP a collettori parabolici. Questa storia di operazioni di successo posiziona la tecnologia a collettori parabolici come una scelta comprovata e affidabile per investitori e sviluppatori.

Inoltre, la tecnologia a collettori parabolici trae vantaggio da un processo di progettazione e produzione relativamente semplice, contribuendo all'economicità rispetto ad altre tecnologie CSP. La semplicità della progettazione facilita la scalabilità dei progetti, rendendo i sistemi a collettori parabolici adatti per centrali termoelettriche solari su larga scala. La facilità di integrazione con cicli di potenza convenzionali, come i cicli Rankine o Brayton, aumenta ulteriormente l'attrattiva della tecnologia a collettori parabolici per le utility che cercano di adottare soluzioni termoelettriche solari.

Oltre ai loro vantaggi operativi ed economici, i sistemi a collettori parabolici mostrano un elevato livello di maturità tecnologica. I continui sforzi di ricerca e sviluppo hanno portato a miglioramenti incrementali, all'ottimizzazione dei componenti e al potenziamento dell'efficienza complessiva. Questa evoluzione, unita all'affidabilità intrinseca della tecnologia, posiziona il CSP parabolico come una scelta stabile e affidabile per la generazione di energia su scala di pubblica utilità.

Approfondimenti sulle applicazioni

Segmento delle utility

Diversi fattori contribuiscono al predominio dei progetti CSP su scala di pubblica utilità. In primo luogo, le economie di scala associate alle grandi installazioni rendono i progetti su scala di pubblica utilità più convenienti in termini di costi per unità di elettricità generata. Le dimensioni di questi progetti consentono riduzioni significative del costo livellato dell'elettricità (LCOE), rendendoli competitivi con altre forme di generazione di elettricità. Questa competitività sui costi ha posizionato il CSP su scala di utilità come un'opzione interessante per le utility e i governi che cercano di diversificare il loro mix energetico con una risorsa rinnovabile affidabile e distribuibile.

Inoltre, i progetti CSP su scala di utilità sfruttano spesso tecnologie di accumulo di energia termica, come il sale fuso, consentendo loro di fornire energia distribuibile, anche quando il sole non splende. Questa capacità migliora l'affidabilità e l'integrazione della rete del CSP su scala di utilità, affrontando le preoccupazioni relative all'intermittenza dell'energia solare e contribuendo alla stabilità della rete. La natura distribuibile del CSP su scala di utilità si allinea alle mutevoli esigenze delle moderne reti elettriche, supportando la transizione verso un'infrastruttura energetica più flessibile e resiliente.

Il segmento su scala di utilità è stato il punto focale per significativi progressi tecnologici e innovazioni nel settore CSP. Gli sforzi di ricerca e sviluppo in corso mirano a migliorare l'efficienza dei progetti CSP su scala di utilità, migliorare le capacità di accumulo termico e ottimizzare le prestazioni complessive. Questi progressi contribuiscono alla continua crescita e competitività del CSP su scala di utilità nel panorama energetico globale.

Sebbene esistano applicazioni residenziali e non residenziali, il loro contributo al mercato CSP complessivo è relativamente modesto rispetto al predominio dei progetti su scala di utilità. Le applicazioni CSP residenziali, spesso sotto forma di scaldacqua solari, sono diffuse in alcune regioni ma in genere rappresentano un mercato di nicchia. Le applicazioni non residenziali, come il calore dei processi industriali, sono preziose ma non corrispondono alla scala e all'impatto dei progetti su scala di utilità in termini di generazione di elettricità.

Approfondimenti regionali

I paesi europei hanno implementato quadri politici di supporto e incentivi che incoraggiano l'implementazione di tecnologie di energia rinnovabile, tra cui il CSP. Tariffe feed-in, sussidi e altri incentivi finanziari hanno facilitato lo sviluppo di progetti CSP, rendendoli economicamente sostenibili e attraenti per gli investitori. Queste politiche hanno creato un ambiente favorevole per l'innovazione CSP e lo sviluppo di progetti, posizionando l'Europa come leader nel mercato CSP globale.

L'Europa è stata all'avanguardia nelle iniziative di ricerca e sviluppo nel settore delle energie rinnovabili, tra cui CSP. L'impegno della regione nel promuovere la tecnologia e migliorare l'efficienza dei sistemi CSP ha portato a innovazioni e scoperte significative. Le iniziative di ricerca in corso, le collaborazioni tra istituti di ricerca e stakeholder del settore e gli investimenti in tecnologie CSP all'avanguardia hanno consolidato la posizione dell'Europa come hub per l'innovazione CSP.

Molti paesi europei beneficiano di condizioni climatiche favorevoli e ampie risorse solari, in particolare nelle regioni meridionali. Paesi come Spagna, Italia e Germania hanno abbondante luce solare, essenziale per il funzionamento ottimale degli impianti CSP. L'idoneità geografica per i progetti CSP ha incoraggiato lo sviluppo di centrali solari termiche su larga scala, contribuendo ulteriormente al predominio dell'Europa nel mercato globale.

L'impegno dell'Europa per una transizione energetica sostenibile e l'integrazione delle energie rinnovabili nella rete hanno spinto l'adozione del CSP. Mentre i paesi si sforzano di ridurre le emissioni di carbonio e di abbandonare i combustibili fossili, i progetti CSP con capacità di accumulo di energia hanno acquisito importanza. La natura dispacciabile del CSP si allinea con l'esigenza di stabilità e flessibilità della rete, stimolando ulteriormente l'adozione della tecnologia nella regione.

Sviluppi recenti

• A giugno 2021, ACWA ha stipulato un contratto di prelievo con Eskom Holdings SOC Ltd e si è assicurata circa 800 milioni di USD di finanziamenti per costruire la più grande centrale solare a concentrazione del Sudafrica. Redstone CSP è progettato per avere una capacità di generazione di 100 MW e dovrebbe entrare in funzione commerciale nel quarto trimestre del 2023. L'impianto CSP avrà un sistema di accumulo di energia termica di 12 ore, in modo da poter soddisfare la domanda di energia di circa 200.000 case 24 ore su 24, 7 giorni su 7.
• Ad aprile 2019, BrightSource Energy ha stretto una partnership con General Electric per il progetto ASHALIM, un campo solare da 121 MW di capacità entrato in funzione nel 2019. GE è stata responsabile dell'ingegneria, dell'approvvigionamento e della costruzione (EPC) della centrale solare, mentre BrightSource ha fornito la tecnologia avanzata per il campo solare.

Principali attori del mercato

• BrightSource Energy, Inc.
• Solar Millennium AG
• Abengoa SA
• Acciona Energy, SA
• Novatec Solar GmbH
• Enel SpA
• Shanghai Electric Power Generation Co., Ltd.
• China National Chemical Engineering & Construction Corporation
• Heliand Power GmbH
• SolarReserve LLC