Mercato fotovoltaico concentrato – Dimensioni, quota, tendenze, opportunità e previsioni del settore globale segmentate per prodotto (riflettore e rifrattore), per concentrazione (bassa e alta), per applicazione (servizi di pubblica utilità e commerciale), per regione, per previsioni e opportunità di concorrenza, 2018-2028F

Panoramica del mercato

Il mercato globale del fotovoltaico concentrato è stato valutato a 982,46 milioni di USD nel 2022 e si prevede che proietterà una crescita robusta nel periodo di previsione con un CAGR del 9,61% fino al 2028. Si prevede che la crescente domanda di applicazioni fotovoltaiche centralizzate (CPV) guiderà la crescita degli accordi di acquisto di energia tra aziende private e aziende elettriche. Si prevede che il settore globale del CPV sperimenterà la concorrenza di mercato, una maggiore affidabilità e una maggiore efficienza nei prossimi anni. Inoltre, è probabile che incentivi e sussidi governativi volti a raggiungere obiettivi di energia rinnovabile contribuiscano alla crescita del mercato globale dei concentratori fotovoltaici. Si prevede che l'efficienza dei costi e l'utilizzo di risorse energetiche rinnovabili saranno i principali fattori trainanti della domanda nel periodo di previsione.

Fattori trainanti del mercato chiave

Elevata efficienza di conversione energetica

Uno dei principali fattori trainanti del mercato globale del fotovoltaico a concentrazione (CPV) è l'eccezionale capacità della tecnologia di raggiungere un'elevata efficienza di conversione energetica. I sistemi CPV utilizzano componenti ottici, come lenti o specchi, per concentrare la luce solare su piccole celle solari ad alta efficienza chiamate celle solari multi-giunzione. Queste celle specializzate possono convertire una porzione maggiore di luce solare in arrivo in elettricità, con conseguenti efficienze di conversione significativamente più elevate rispetto ai tradizionali sistemi fotovoltaici (PV).

La ricerca di una maggiore efficienza di conversione energetica è un obiettivo centrale nel settore delle energie rinnovabili e il CPV si distingue come una tecnologia in grado di fornire risultati eccezionali. Con i sistemi CPV che raggiungono efficienze di conversione superiori al 40%, offrono il potenziale per generare più elettricità da una data quantità di luce solare, rendendo il CPV una scelta interessante per le regioni con terreni limitati o con la necessità di un'elevata produzione di elettricità.

La spinta a massimizzare la produzione di energia riducendo al minimo l'uso del suolo e l'impatto ambientale posiziona il CPV come tecnologia leader per installazioni solari su scala di pubblica utilità e integrazione nella rete. La ricerca di efficienze di conversione ancora più elevate continua a guidare la ricerca e l'innovazione nel CPV, spingendone la crescita nel mercato globale delle energie rinnovabili.

Crescente domanda di energia pulita e sostenibile

Il passaggio globale verso fonti di energia pulita e sostenibile è un catalizzatore significativo per il mercato CPV. Governi, aziende e consumatori riconoscono sempre di più l'imperativo di ridurre le emissioni di gas serra e di abbandonare i combustibili fossili per combattere il cambiamento climatico. L'energia solare, incluso il CPV, svolge un ruolo fondamentale in questa transizione.

I sistemi CPV offrono diversi vantaggi in termini di sostenibilità. La loro elevata efficienza di conversione energetica consente loro di generare più elettricità con meno celle solari, riducendo così l'impatto ambientale associato alla produzione e ai materiali. Inoltre, la produzione di elettricità senza emissioni e senza inquinamento atmosferico di CPV si allinea perfettamente con gli obiettivi di sostenibilità.

I paesi di tutto il mondo stanno stabilendo obiettivi di energia rinnovabile e implementando politiche e incentivi per supportare l'adozione di tecnologie solari, tra cui CPV. Queste iniziative creano un ambiente favorevole per la crescita del mercato CPV incoraggiando gli investimenti in progetti di energia pulita e contribuendo all'espansione delle installazioni CPV.

Dato che la domanda di fonti di energia pulita e sostenibile continua a crescere, si prevede che la posizione del CPV nel panorama energetico globale si espanderà, rafforzando il suo ruolo di forza trainante nel mercato delle energie rinnovabili.

Integrazione della rete e sicurezza energetica

La domanda di fonti di energia affidabili e sicure, insieme all'obiettivo di migliorare la resilienza della rete, funge da catalizzatore significativo per il mercato CPV. I sistemi CPV sono adatti per un'integrazione di rete senza soluzione di continuità, grazie alla loro straordinaria capacità di generare elettricità in modo efficiente durante i periodi di picco della domanda. Questa caratteristica contribuisce in modo significativo alla sicurezza energetica mitigando il rischio di carenze di energia durante le ore di alta richiesta.

Inoltre, la tecnologia CPV svolge un ruolo fondamentale nel rafforzare la stabilità della rete. L'eccezionale efficienza di conversione energetica e le capacità di risposta rapida dei sistemi CPV li rendono risorse inestimabili per garantire l'affidabilità della rete, in particolare se combinati con sistemi di accumulo di energia. La tecnologia CPV consente un buon equilibrio tra domanda e offerta, garantendo agli operatori della rete un maggiore controllo sulla generazione di elettricità.

Inoltre, CPV eccelle negli interconnettori elettrici transfrontalieri, che facilitano lo scambio di elettricità tra nazioni, migliorando così la sicurezza energetica e l'efficienza del mercato. Date le sue efficienti capacità di generazione di elettricità, CPV emerge come un'opzione interessante per i progetti di interconnessione, in particolare nelle regioni con abbondante irraggiamento solare.

Mentre i governi e le utility di tutto il mondo danno priorità all'integrazione delle reti e alla sicurezza energetica, la tecnologia CPV emerge come un motore chiave dell'innovazione e della crescita nel mercato globale delle energie rinnovabili. Il suo potenziale per migliorare l'affidabilità della rete e contribuire alla sicurezza energetica si allinea perfettamente con i requisiti in evoluzione dei moderni sistemi energetici.

Principali sfide di mercato

Requisiti di terreno e spazio

I sistemi fotovoltaici a concentrazione (CPV) necessitano di una notevole quantità di terreno o spazio per ospitare l'ottica di concentrazione e i sistemi di tracciamento che tracciano la traiettoria del sole durante il giorno. Questa necessità di terreno o spazio può rappresentare una sfida, soprattutto nelle aree densamente popolate dove il terreno disponibile è limitato o costoso.

Nelle regioni con interessi di utilizzo del suolo in competizione, come l'agricoltura o lo sviluppo urbano, l'acquisizione di siti idonei per le installazioni CPV può essere impegnativa. Trovare un equilibrio tra l'imperativo per la generazione di energia rinnovabile e altre priorità di utilizzo del suolo e considerazioni ambientali richiede una pianificazione meticolosa e, in alcuni casi, politiche di utilizzo del suolo che sostengano progetti di energia rinnovabile.

Inoltre, la necessità di ampi terreni o spazi può limitare la scalabilità dei progetti CPV in determinate località. Affrontare questa sfida potrebbe comportare lo sviluppo di progetti CPV innovativi più compatti o l'esplorazione dell'integrazione del CPV con altre pratiche di utilizzo del territorio, come l'agrivoltaico (la combinazione di agricoltura e generazione di energia solare).

Variabilità nell'irradiazione solare

I sistemi CPV si basano in gran parte sulla luce solare diretta per prestazioni ottimali. Sebbene eccellano in regioni con elevata irraggiamento solare e cieli sereni, la loro efficienza può essere significativamente influenzata dalle condizioni meteorologiche, dalla copertura nuvolosa e dall'ombreggiamento. La variabilità nell'irradiazione solare rappresenta una sfida per il funzionamento affidabile e coerente dei sistemi CPV.

Nelle aree in cui i modelli meteorologici sono imprevedibili o la copertura nuvolosa è frequente, i sistemi CPV possono subire fluttuazioni nella generazione di elettricità, con conseguenti sfide nell'integrazione della rete. Le utility e gli operatori di rete devono considerare questa variabilità e sviluppare strategie per gestire la natura intermittente dell'energia generata da CPV.

Per mitigare l'impatto dell'irradiazione solare variabile potrebbe essere necessario integrare sistemi di accumulo di energia per immagazzinare l'elettricità in eccesso durante i periodi soleggiati e distribuirla durante condizioni nuvolose o di scarsa illuminazione. Inoltre, previsioni meteorologiche migliorate e tecnologie di tracciamento avanzate possono ottimizzare le prestazioni del sistema CPV e l'integrazione della rete.

Principali tendenze di mercato

Progressi tecnologici e miglioramenti dell'efficienza

Una tendenza degna di nota osservata nel mercato globale del fotovoltaico a concentrazione (CPV) è rappresentata dai continui progressi tecnologici e dai miglioramenti dell'efficienza nei sistemi CPV. Con la continua ricerca da parte dell'industria solare di migliorare l'efficienza di conversione energetica, il CPV è emerso come punto focale grazie al suo potenziale di offrire un'efficienza maggiore rispetto ai tradizionali sistemi fotovoltaici (PV).

I sistemi CPV impiegano componenti ottici, come lenti o specchi, per concentrare la luce solare su celle solari ad alta efficienza. Questa concentrazione di luce solare migliora significativamente la capacità di generazione di elettricità dei sistemi CPV. I recenti progressi nella progettazione ottica, nei materiali e nella tecnologia delle celle solari hanno portato a significativi miglioramenti nell'efficienza del CPV.

Un'area di innovazione chiave risiede nella progettazione di ottiche avanzate per concentratori. Le aziende stanno sviluppando attivamente elementi ottici più efficienti e precisi in grado di concentrare la luce solare su piccole celle solari multi-giunzione ad alta efficienza. Questi progressi hanno portato i sistemi CPV a raggiungere efficienze di conversione del 40% o superiori, superando quelle dei tradizionali sistemi FV.

Inoltre, i miglioramenti nei sistemi di tracciamento, che garantiscono un allineamento accurato dei moduli CPV con il percorso del sole durante il giorno, contribuiscono a migliorare le rese energetiche. Le tecnologie di tracciamento avanzate stanno diventando sempre più affidabili, precise e convenienti, consentendo ai sistemi CPV di mantenere un allineamento ottimale con il sole.

Sistemi ibridi e integrazione dell'accumulo di energia

I sistemi ibridi che integrano CPV con altre tecnologie di energia rinnovabile, come l'accumulo di energia o il fotovoltaico tradizionale, sono una tendenza significativa nel mercato CPV. Queste configurazioni ibride offrono diversi vantaggi, tra cui una migliore integrazione della rete, una migliore affidabilità della generazione di energia e la capacità di fornire elettricità durante i periodi di scarsa luce solare.

Un approccio ibrido comunemente adottato prevede l'integrazione di CPV con sistemi di accumulo di energia, in genere incorporando batterie avanzate. L'accumulo di energia consente l'immagazzinamento e la distribuzione dell'elettricità in eccesso generata durante i periodi di sole, affrontando efficacemente l'intermittenza dell'energia solare. Ciò è particolarmente cruciale per garantire un'alimentazione elettrica costante in aree remote e fuori rete.

Inoltre, i sistemi ibridi CPV-fotovoltaici che combinano tecnologie CPV e fotovoltaiche tradizionali stanno guadagnando slancio. Questi sistemi sfruttano l'ottica di concentrazione del CPV per ottimizzare l'efficienza in condizioni di sole, affidandosi al contempo ai moduli fotovoltaici per un'uscita di potenza stabile e costante in condizioni di luce diffusa o scarsa.

Approfondimenti sui segmenti

Approfondimenti sui prodotti

In base alla categoria di prodotto, il segmento Utility è emerso come attore dominante nel mercato globale del fotovoltaico concentrato nel 2022.

Il settore delle utility all'interno del mercato globale del fotovoltaico concentrato (CPV) è un segmento cruciale e in rapida espansione per l'implementazione della tecnologia CPV. Le installazioni CPV su scala di utility sono in genere centrali solari su larga scala che generano elettricità per la rete. Le installazioni CPV su scala di utility sono specificamente progettate per generare una quantità significativa di elettricità, con capacità che vanno da diversi megawatt a centinaia di megawatt. Queste installazioni svolgono un ruolo sostanziale nel contribuire alla rete elettrica.

Per massimizzare la produzione di energia nelle regioni soleggiate, i sistemi CPV su scala di utilità utilizzano celle solari multi-giunzione ad alta efficienza che possono raggiungere efficienze di conversione superiori al 40%. Le innovazioni continue nei materiali, nei processi di produzione e nella progettazione del sistema hanno contribuito alla riduzione dei costi nel mercato CPV.

Inoltre, le installazioni CPV su scala di utilità contribuiscono alla stabilizzazione della rete fornendo una generazione di elettricità costante e prevedibile durante le ore diurne. Ciò è particolarmente significativo nelle regioni con un'elevata quota di fonti di energia rinnovabile intermittenti, come l'eolico e il solare, al fine di garantire l'affidabilità della rete.

Inoltre, le installazioni CPV su scala di utilità offrono una generazione di elettricità senza emissioni, contribuendo alla riduzione delle emissioni di gas serra e dell'inquinamento atmosferico. Ciò è in linea con gli sforzi globali per combattere il cambiamento climatico e migliorare la qualità generale dell'aria.

Approfondimenti sui prodotti

Si prevede che il segmento Refractor registrerà una rapida crescita durante il periodo di previsione. I rifrattori sono elementi ottici, solitamente composti da materiali trasparenti come vetro o acrilico, che rifrangono o piegano la luce solare per ottenere la concentrazione desiderata. Svolgono un ruolo fondamentale nei sistemi fotovoltaici a concentrazione (CPV) focalizzando la luce solare sulle celle solari. I rifrattori rifrangono efficacemente la luce solare in arrivo, modificandone il percorso per aumentare l'intensità della luce che raggiunge le celle solari. Questa concentrazione di luce solare migliora significativamente l'efficienza di conversione energetica dei sistemi CPV.

Un tipo comune di rifrattore utilizzato nei sistemi CPV è la lente di Fresnel. Queste lenti sono costituite da scanalature o creste concentriche su una superficie piana, consentendo loro di concentrare efficacemente la luce solare. Rinomate per il loro design compatto, le lenti di Fresnel sono spesso utilizzate nelle applicazioni CPV. I continui sforzi di ricerca e sviluppo nel settore CPV mirano a migliorare l'efficienza del rifrattore. Le innovazioni nella progettazione, nei materiali e nelle tecniche di produzione del rifrattore contribuiscono a ottenere rapporti di concentrazione più elevati e miglioramenti delle prestazioni complessive del sistema.

Sebbene i rifrattori siano cruciali per l'efficienza CPV, il rapporto costi-efficacia rimane una considerazione significativa. I produttori si sforzano costantemente di sviluppare soluzioni di rifrattori che soddisfino i requisiti di prestazioni ottiche senza aumentare significativamente il costo complessivo del sistema.

L'impatto ambientale dei rifrattori sta attirando sempre più attenzione. I produttori stanno esplorando l'uso di materiali riciclabili e processi di produzione sostenibili per ridurre l'impatto ambientale dei rifrattori impiegati nei sistemi CPV.

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Approfondimenti regionali

L'Asia Pacifica è emersa come attore dominante nel mercato fotovoltaico a concentrazione globale nel 2022, detenendo la quota di mercato maggiore.

La regione Asia-Pacifico svolge un ruolo significativo nel mercato fotovoltaico a concentrazione globale (CPV) a causa della sua crescente domanda di energia, della crescente enfasi sulle energie rinnovabili e della rapida espansione dell'industria solare. La regione Asia-Pacifico ospita paesi popolosi, tra cui Cina e India, che stanno vivendo una rapida urbanizzazione e industrializzazione. Di conseguenza, vi è una domanda sostanziale e crescente di elettricità nella regione. Questa domanda, unita a un crescente interesse per le soluzioni di energia pulita, presenta un potenziale di crescita significativo per il mercato CPV.

Numerosi paesi nella regione Asia-Pacifico possiedono abbondanti risorse solari, tra cui alti livelli di luce solare diretta. Queste condizioni favorevoli rendono il CPV un'opzione interessante per la generazione di elettricità. I sistemi CPV sono rinomati per la loro efficienza nel convertire la luce solare in elettricità, rendendoli una scelta adatta per sfruttare l'energia solare in questa regione.

Diversi paesi nella regione Asia-Pacifico hanno implementato politiche di supporto e incentivi per promuovere l'adozione di tecnologie di energia rinnovabile, tra cui il CPV. Queste politiche spesso includono tariffe feed-in, incentivi fiscali e obiettivi di energia rinnovabile, che incoraggiano gli investimenti in progetti CPV.

La regione Asia-Pacifico sta assistendo a un crescente interesse per le tecnologie solari ad alta efficienza. La capacità di CPV di raggiungere efficienze di conversione più elevate rispetto ai sistemi fotovoltaici tradizionali è in linea con la ricerca della regione di soluzioni di energia rinnovabile più efficienti e convenienti.

Alcuni progetti nella regione Asia-Pacifico stanno esplorando soluzioni solari ibride che combinano CPV con altre tecnologie solari o sistemi di accumulo di energia. Queste combinazioni possono migliorare l'affidabilità della generazione di energia e l'integrazione della rete.

Sviluppi recenti

• A maggio 2023, Morgan Solar ha introdotto IV DAQ 550W come ultima aggiunta alla sua piattaforma di sensori IoT. Questo nuovo modello copre ora oltre il 90% delle tecnologie fotovoltaiche basate sul silicio già installate, rispondendo alla crescente domanda di monitoraggio dello stato di salute della corrente continua dei pannelli solari ad alta potenza.
• Ad aprile 2023, Sumitomo Electric Industries, Ltd. e il National Institute of Information and Communications Technology (NICT) hanno collaborato per sviluppare una fibra ottica multi-core accoppiata casualmente con un numero senza precedenti di 19 core. Questa fibra ottica multi-core, con un diametro esterno standard di 0,125 mm, ha raggiunto una notevole velocità di trasmissione di 1,7 petabit al secondo su una distanza di 63,5 km.
• Ad aprile 2023, Saint-Augustin Canada Electric Inc. ha acquisito con successo la tecnologia del sistema fotovoltaico a concentrazione (CPV) da Soitec. Questa acquisizione strategica è in linea con l'obiettivo di STACE di migliorare il suo portafoglio prodotti ed espandere la sua presenza sul mercato nel settore dell'energia solare.

Principali attori del mercato

• Radical Sun Systems, Inc.
• SolAero Technologies Corp.
• Arzon Solar LLC.
• Cool Earth Solar
• Morgan Solar Inc.
• ARIMA Group
• Suncore Photovoltaic Technology Company Limited
• Sumitomo Electric Industries, Ltd.
• Saint-Augustin Canada Electric Inc.(STACE)
• Sanan Optoelectronics Technology Co., Ltd