Tamaño del mercado de almacenamiento hidráulico por bombeo (PHS), participación y análisis de la industria, por tipo (bucle abierto y circuito cerrado), por capacidad (menos de 500 MW, 500-1000 MW y más de 1000 MW) y pronóstico regional, 2024-2032

El tamaño del mercado mundial de almacenamiento hidráulico por bombeo (PHS) se valoró en 45,95 mil millones de dólares en 2023 y se prevé que crezca de 48,33 mil millones de dólares en 2024 a 129,01 mil millones de dólares en 2032, registrando una tasa compuesta anual del 13,06% durante el período previsto. 

Una planta de almacenamiento hidráulico por bombeo (PHS) o de almacenamiento hidroeléctrico por bombeo (PSH) bombea agua a un depósito superior cuando los precios de la energía y la electricidad son bajos y libera el agua de regreso al depósito inferior a través de una turbina cuando las cargas son altas y los precios de la electricidad son más altos. PHS es una forma flexible de tecnología de almacenamiento de energía que contribuye a equilibrar la oferta y la demanda en el sistema de red y ayuda a integrar una amplia gama de fuentes de energía renovables, como la eólica y la solar.

El impacto de la pandemia de COVID-19 en el mercado fue moderado ya que obstaculizó a todas las industrias relacionadas con la generación y distribución de energía. La escasez de mano de obra y materias primas inducida por la pandemia retrasó los plazos de construcción, lo que provocó retrasos en los proyectos y sobrecostos. La crisis económica afectó las inversiones en proyectos de almacenamiento hidroeléctrico por bombeo, y el cambio en la dinámica de la demanda afectó el negocio de estos proyectos, lo que podría llevar a una reevaluación de la viabilidad del proyecto. Por lo tanto, COVID-19 afectó negativamente al mercado mundial de PHS.

Tendencias del mercado de almacenamiento hidráulico por bombeo (PHS)

La modernización de las plantas PHS existentes para mejorar la eficiencia es la tendencia actual del mercado

Las tendencias actuales en el mercado global incluyen modernizar las infraestructuras hidráulicas, aprovechar el potencial oculto de almacenamiento de energía hidroeléctrica en las instalaciones existentes, aumentar la flexibilidad y la resiliencia al cambio climático e implementar medidas digitales y de mitigación. El almacenamiento hidráulico por bombeo se está utilizando para complementar la operación de embalses y lagos existentes para mejorar la gestión del agua. Se están investigando métodos novedosos para integrar otras tecnologías energéticas en las centrales hidroeléctricas, como la generación de hidrógeno, la energía fotovoltaica flotante en embalses hidroeléctricos, la hibridación con baterías y la recuperación de calor residual. Las centrales eléctricas oceánicas (mareomotrices y undimotrices) utilizan turbinas adaptadas del sector hidroeléctrico.

Además, los nuevos desarrollos están ayudando a optimizar los procesos hidroeléctricos de almacenamiento por bombeo, mientras que las inversiones y los permisos ambientales están ayudando a poner en marcha nuevos proyectos. En febrero de 2023, Hitachi Energy completó la primera solución de convertidor de frecuencia estático del mundo que utiliza tecnología modular multinivel en una aplicación de almacenamiento hidráulico por bombeo. Esta tecnología recientemente desarrollada fue entregada al generador de energía austriaco Verbund, lo que permite a la planta PHS de 45 años cambiar sus dos unidades de bomba y turbina del funcionamiento tradicional de velocidad fija al funcionamiento de velocidad variable. Estas turbinas de bombeo ajustan su velocidad automáticamente según las condiciones de la red y los niveles de agua del depósito, lo que mejora la eficiencia del proceso PHS y ayuda a equilibrar la red eléctrica austriaca.

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Factores de crecimiento del mercado de almacenamiento hidráulico por bombeo (PHS)

Necesidad creciente de estabilidad y resiliencia de la red en sistemas de suministro de energía intermitente

Los requisitos para las nuevas fases en el sector energético han aumentado para mantener un equilibrio en la generación y el consumo de energía dentro de una red eléctrica. Para que un sistema de red eléctrica permanezca estable, debe responder a la volatilidad del voltaje y las perturbaciones de frecuencia con una creciente demanda de energía a nivel mundial. La Agencia Internacional de Energía (AIE) proyectó que la demanda mundial de electricidad aumentará en un 60 % para fines de 2040, y que los países en desarrollo representarán una parte significativa. Se prevé que Asia Pacífico consuma el 46% de la energía mundial. En los países desarrollados, se prevé que la demanda aumentará aproximadamente un 30% para 2040 debido al creciente uso de tecnologías digitales y de datos por parte de diversas empresas. Los mercados de generación de electricidad son particularmente vulnerables a la demanda generada por las innovaciones tecnológicas, como la creciente digitalización de la economía y el aumento de Vehículos eléctricos (EV).

Los operadores de redes y los gobiernos continúan buscando alternativas para equilibrar una oferta variable con demandas fluctuantes. Los nuevos conceptos y desarrollos de los operadores de redes son vitales para garantizar un equilibrio consistente y estable entre las fuentes y el suministro de electricidad. El almacenamiento hidráulico por bombeo es un recurso flexible que ayuda a equilibrar la oferta y la demanda en la red eléctrica e integra diferentes fuentes de energía renovables, como los sistemas de energía eólica y solar. Debido a su alto nivel de flexibilidad operativa, las unidades PHS brindan muchos de estos servicios auxiliares para respaldar las operaciones de la red.

Políticas de transición energética combinadas con avances tecnológicos para PHS

En un paso significativo para acelerar la capacidad global de energía renovable, los gobiernos de todos los países han introducido varias iniciativas para acelerar la puesta en marcha de proyectos de almacenamiento hidroeléctrico por bombeo. Se han implementado varias medidas vitales a través de esfuerzos de colaboración. Por ejemplo, en diciembre de 2022, la Comisión Europea aprobó una ayuda estatal por valor de 27,5 millones de dólares para el desarrollo de un almacenamiento de energía hidroeléctrica por bombeo (PHES) de 75 MW/530 MWh en Finlandia. Se trata de la última ayuda de la UE para un sistema de almacenamiento de energía para una planta PHS.

El gobierno de China tiene un compromiso de larga data con la expansión de la capacidad hidroeléctrica del país. El decimotercer plan quinquenal tenía un objetivo de 380 GW de capacidad hidroeléctrica para finales de 2020 y 470 GW de capacidad hidroeléctrica para 2025, que incluye PHS. En Asia Pacífico, la energía hidroeléctrica por bombeo está experimentando una rápida expansión debido al potencial de esta tecnología para satisfacer las cargas máximas y mejorar la integración de la energía solar y eólica en las redes eléctricas. En 2021, la Administración Nacional de Energía (ANE) emitió un Plan de Desarrollo a Medio y Largo Plazo para el almacenamiento hidroeléctrico por bombeo hasta 2035 para duplicar su capacidad de almacenamiento hidroeléctrico por bombeo a 62 GW para 2025 y alcanzar 120 GW para 2030. Además, en 2024, el La Oficina de Tecnologías Hidráulicas (WPTO) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) inició asistencia técnica para desarrolladores de energía hidroeléctrica, operadores de sistemas, empresas de servicios públicos y otras partes interesadas. para el desarrollo de híbridos hidroeléctricos y PHS. Esta asistencia técnica por parte de los laboratorios nacionales del DOE tiene como objetivo apoyar las decisiones de las partes interesadas con respecto a proyectos potenciales.

En términos de avances tecnológicos y publicaciones científicas, Europa ocupa el segundo lugar en producción de conocimiento sobre energía hidroeléctrica después de China. La UE y Estados Unidos albergan cada uno alrededor del 28% de las empresas hidroeléctricas más innovadoras del mundo. La UE poseía el 33% de todas las invenciones de alto valor a nivel mundial hasta 2020, siendo Alemania, Francia y Polonia los principales contribuyentes. Aunque China es el principal líder en patentes, la UE, Japón y Corea del Sur están obteniendo resultados similares y ligeramente mejores que los EE. UU. Estos estudios de investigación y el apoyo gubernamental están impulsando a actores clave a invertir en PHS, que está impulsando el almacenamiento hidráulico por bombeo (PHS). cuota de mercado.

FACTORES RESTRICTIVOS

El alto costo de instalación y la disponibilidad limitada de terrenos para el embalse están obstaculizando el mercado

El desarrollo del almacenamiento hidráulico por bombeo es un proceso desafiante y complejo, que se adapta específicamente a cada proyecto. Mantener una instalación de PHS es relativamente rentable a largo plazo, mientras que los proyectos de almacenamiento por bombeo tienen altos costos de instalación. Al igual que otras infraestructuras importantes con bajas emisiones de carbono, gran parte del costo de vida útil de PHS se incurre durante la construcción con un alto capital inicial. Debido a esto, los inversores no están dispuestos a invertir incluso si la tecnología es altamente rentable y sostenible. Los gobiernos desarrollaron plantas, negocios o servicios públicos verticalmente integrados de PHS anteriores para obtener retornos y generación de energía a largo plazo. Pero ahora, a los inversores les resulta difícil considerar qué fuentes de ingresos estarán disponibles durante la larga vida útil de los activos de PHS. Muy pocas organizaciones o inversores privados aceptan financiar proyectos de este tipo a largo plazo debido a incertidumbres sobre los plazos de las licencias o largos períodos de recuperación.

Además, un terreno adecuado que sea lo suficientemente grande y tenga la topografía adecuada para el embalse, las instalaciones y todos los demás requisitos puede presentar un desafío para satisfacer la demanda de electricidad a gran escala. En el contexto actual, la extensa inmersión, junto con la adquisición de tierras, se ha convertido en una limitación importante para la construcción de proyectos que requieren mucha tierra. Todos los proyectos de PHS requieren esencialmente de dos embalses, el superior y el inferior, y este hecho implica que también se consideren varias combinaciones innovadoras para instalar un proyecto de almacenamiento por bombeo. Sin embargo, específicamente para PHS, resulta difícil pronosticar con precisión los ingresos derivados del arbitraje energético, y muchos de los servicios auxiliares proporcionados todavía no se reembolsan adecuadamente, si es que se reembolsan en absoluto, en muchos mercados. Esto puede restringir la capacidad de los desarrolladores para asegurar flujos de ingresos adicionales. Se espera que estos factores obstaculicen el crecimiento del mercado de almacenamiento hidráulico por bombeo (PHS) durante el período de pronóstico.

Análisis de segmentación del mercado de almacenamiento hidráulico por bombeo (PHS)

Análisis por tipo

Open Loop domina el mercado debido a su bajo costo y fácil proceso de instalación

Según el tipo, el mercado global se segmenta en circuito abierto y circuito cerrado.

El segmento de circuito abierto representa una parte importante del mercado, ya que proyectos importantes tanto en países desarrollados como en desarrollo son de circuito abierto. Además, estos proyectos generan bajos costos y ofrecen un proceso de instalación sencillo. Los proyectos PHS de circuito abierto tienen un depósito superior o inferior, que está conectado continuamente a una fuente de agua que fluye naturalmente. En tales casos, se puede generar electricidad sin necesidad de bombeo, como se ve en una instalación hidroeléctrica de almacenamiento sin la función de bombeo. Los sistemas actuales de circuito abierto también pueden superar los 100 GWh en almacenamiento de energía, como el proyecto Vilarinho das Furnas en Portugal. El proyecto de almacenamiento por bombeo Fengning de 3.600 MW que se está construyendo en China será el más grande del mundo una vez completado en 2025.

Las plantas de PHS de circuito cerrado tienen embalses que no están conectados todo el tiempo a una fuente de agua que fluye naturalmente, como un río o un lago. Las plantas de circuito cerrado permiten una mayor flexibilidad de ubicación, y una ventaja esencial de las PHS de circuito cerrado es que su impacto ambiental es generalmente menor. Se prevé que el número de estas plantas aumente durante el período previsto, ya que se están planificando y desarrollando numerosas plantas hidroeléctricas de bombeo de circuito cerrado. El sistema de circuito cerrado se beneficiará al utilizar la electricidad generada por el proyecto solar cercano para bombear agua cuesta arriba durante el día antes de enviar energía firme y flexible en los períodos de máxima demanda.

Por análisis de capacidad

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La capacidad superior a 1.000 MW domina el mercado debido a sus mayores capacidades de almacenamiento de energía

Según la capacidad, el mercado global se segmenta en menos de 500 MW, 500-1000 MW y más de 1000 MW.

La planta PHS de 1000 MW mencionada anteriormente es el segmento líder en el mercado por capacidad debido a los requisitos masivos de capacidad de almacenamiento de energía para megaproyectos de energía a nivel mundial. Las plantas de almacenamiento hidroeléctrico por bombeo con capacidades superiores a 1.000 MW ofrecen mayores capacidades de almacenamiento de energía y les permiten desempeñar un papel vital a la hora de proporcionar estabilidad de la red y satisfacer los requisitos de demanda máxima. Estas plantas son adecuadas para proporcionar servicios esenciales de equilibrio de red e integración de sistemas intermitentes. energía renovable fuentes como la solar y la eólica en el sistema de red. Si bien los costos de capital iniciales de los proyectos PHS a gran escala son significativos, a menudo pueden lograr economías de escala, lo que resulta en costos más bajos por unidad de energía almacenada en comparación con instalaciones más pequeñas. Esto puede hacerlos más rentables a largo plazo, especialmente para satisfacer las necesidades de almacenamiento de energía de importantes proyectos a escala de servicios públicos.

El segmento de capacidad inferior a 500 MW ocupa la segunda mayor participación del mercado debido a la disponibilidad del sitio y la viabilidad económica de instalar y mantener una planta PHS. La construcción de plantas de almacenamiento hidráulico por bombeo a gran escala requiere una inversión considerable y condiciones geográficas adecuadas. Los proyectos de menos de 500 MW suelen ser económicamente más viables de desarrollar en comparación con instalaciones más grandes. La identificación de sitios adecuados para plantas de PHS implica requisitos geográficos específicos, como el acceso a fuentes de agua, diferencias de elevación y disponibilidad de tierra. Los sitios que cumplen con estos criterios y pueden acomodar capacidades mayores son limitados.

El segmento de 500-1000 MW ofrece una mayor capacidad de almacenamiento de energía en comparación con instalaciones más pequeñas. La creciente demanda de energía en todo el mundo está impulsando el crecimiento de este segmento. La mayor capacidad de las plantas permite el almacenamiento y liberación de mayores cantidades de energía, proporcionando una mayor estabilidad y confiabilidad de la red. Además, las plantas con este rango de capacidad pueden proporcionar servicios esenciales de apoyo a la red, como regulación de frecuencia, control de voltaje y capacidades de arranque en negro. Estos eventualmente juegan un papel crucial en el equilibrio de las fluctuaciones de la oferta y la demanda, especialmente en sistemas eléctricos de gran escala.

PERSPECTIVAS REGIONALES

El mercado de almacenamiento hidráulico por bombeo (PHS) se ha estudiado geográficamente en cinco regiones principales: América del Norte, Europa, Asia Pacífico, América Latina y Oriente Medio y África.

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Los países de América del Norte son mercados importantes para PHS, particularmente los EE. UU. La región cuenta con varias instalaciones hidroeléctricas de bombeo existentes y está invirtiendo en nuevos proyectos para mejorar la estabilidad de la red y apoyar la integración de energías renovables.

Europa tiene una larga historia de almacenamiento hidroeléctrico por bombeo, y Noruega, Suiza y Austria han establecido megaproyectos con capacidades sustanciales. Además, muchos países de la región están invirtiendo en mejorar las instalaciones existentes y construir otras nuevas para apoyar la transición a fuentes de energía renovables.

Asia Pacífico, liderada por China, Japón y Australia, está experimentando un rápido crecimiento en el mercado. China, en particular, ha estado invirtiendo significativamente en proyectos hidroeléctricos de bombeo como parte de sus planes de expansión de energías renovables. Algunos de los proyectos de PHS más importantes del mundo se centran en China para el próximo año.

En América Latina, Brasil y Chile también están explorando el almacenamiento hidroeléctrico por bombeo para integrar la energía renovable en sus redes y mejorar la seguridad energética.

En Medio Oriente y África, el mercado de PHS es relativamente más pequeño en comparación con otros, y existe un interés creciente en aprovechar la tecnología hidroeléctrica de bombeo para respaldar el despliegue de energía renovable y abordar los desafíos de acceso a la energía.

JUGADORES CLAVE DE LA INDUSTRIA

El panorama competitivo está dominado por empresas de gran escala y actores de infraestructura

El panorama competitivo del mercado mundial de almacenamiento hidroeléctrico por bombeo está muy fragmentado, con actores regionales grandes y algunos de mediana escala que ofrecen una amplia gama de productos a nivel local y nacional en toda la cadena de valor. Las empresas se están centrando en aumentar la investigación y el desarrollo de innovaciones en PHS para mejorar la eficiencia de las plantas y satisfacer los requisitos futuros de la creciente demanda energética.

Lista de los mejores Empresas de almacenamiento hidráulico por bombeo (PHS):

• ANDRITZAG (Austria)


• Siemens AG (Alemania)


• Enel SpA (Italia)


• Duke Energy Co. (EE.UU.)


• Voith GmbH & Co. KGaA (Alemania)


• Vernova (A NOSOTROS.)


• Corporación de Construcción de Energía de China (China)


• Energía de torrent (India)


• Participaciones de ITC (EE. UU.)


• NextEra Energy, Inc. (EE. UU.)


• Corporación de Ingeniería Energética de China (China)

DESARROLLOS CLAVE DE LA INDUSTRIA:

• Abril de 2024: ANDRITZ anunció planes para mejorar la planta de energía de almacenamiento por bombeo de Cruachan en Escocia. La empresa suministrará dos nuevas unidades generadoras compuestas por turbinas de bombeo y motogeneradores, junto con válvulas de entrada principales esenciales. El objetivo de este proyecto de modernización es aumentar la potencia en 40 MW hasta un total de 480 MW.


• Abril de 2023: Ignitis Gamyba contrató a Voith Hydro para ampliar la planta de almacenamiento por bombeo de Kruonis en Lituania. El acuerdo firmado tiene un valor de 162 millones de dólares para la instalación de la unidad bomba-turbina altamente flexible con una potencia de 110 MW.


• Septiembre de 2022: Greenko MP01 IREP Private Limited incorporó a ANDRITZ para trabajos electromecánicos en el proyecto de almacenamiento por bombeo Gandhi Sagar de 1.440 MW en Madhya Pradesh, India. El acuerdo incluía el diseño, fabricación, suministro, pruebas y puesta en servicio de siete unidades de bombeo reversible (cinco unidades de 240 MW y dos unidades de 120 MW), válvulas de entrada principales y auxiliares asociados.


• Mayo de 2022: Voith Hydro instaló la primera unidad de almacenamiento por bombeo de 600 r/min del mundo para operación comercial en la estación Changlongshan de China. Se instalaron seis unidades en la estación de 2,1 GW, siendo la velocidad nominal de las unidades 1 a 4 de 500 r/min.


• Julio de 2021: Voith Hydro completó los trabajos de modernización de la central eléctrica de Drakensberg, que es la segunda instalación de almacenamiento por bombeo más grande de Sudáfrica. La empresa recibió un encargo para el diseño, instalación y puesta en servicio de generadores antiguos en la central eléctrica de almacenamiento por bombeo de Drakensberg.

COBERTURA DEL INFORME

El informe proporciona un análisis detallado del mercado y se centra en aspectos cruciales, como los principales actores clave, los tipos de productos y las principales aplicaciones del producto. Además, ofrece información sobre las tendencias del mercado y destaca desarrollos vitales de la industria. Además de los factores mencionados anteriormente, el informe abarca varios factores que han contribuido al crecimiento del mercado en los últimos años.

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