Tamanho do mercado de armazenamento hidrelétrico bombeado (PHS), participação e análise da indústria, por tipo (circuito aberto e circuito fechado), por capacidade (abaixo de 500 MW, 500-1000 MW e acima de 1000 MW) e previsão regional, 2024-2032

O tamanho global do mercado de armazenamento hidrelétrico bombeado (PHS) foi avaliado em US$ 45,95 bilhões em 2023 e deve crescer de US$ 48,33 bilhões em 2024 para US$ 129,01 bilhões até 2032, registrando um CAGR de 13,06% durante o período de previsão. 

Uma usina de armazenamento hidrelétrico bombeado (PHS) ou hidrelétrica de armazenamento bombeado (PSH) bombeia água para um reservatório superior quando os preços da energia e da eletricidade estão baixos e libera a água de volta para o reservatório inferior por meio de uma turbina quando as cargas são altas e os preços da eletricidade são mais altos. PHS é uma forma flexível de tecnologia de armazenamento de energia que contribui para equilibrar a oferta e a procura no sistema de rede e ajuda a integrar uma vasta gama de fontes de energia renováveis, como a eólica e a solar.

O impacto da pandemia COVID-19 no mercado foi moderado, pois prejudicou todas as indústrias relacionadas com a geração e distribuição de energia. A escassez de mão-de-obra e de matérias-primas induzida pela pandemia atrasou os prazos de construção, levando a atrasos nos projetos e a custos excessivos. A recessão económica teve impacto nos investimentos em projectos de armazenamento hidroeléctrico reversível e a mudança na dinâmica da procura afectou a actividade destes projectos, levando potencialmente a uma reavaliação da viabilidade do projecto. Assim, o COVID-19 impactou negativamente o mercado global de PHS.

Tendências de mercado de armazenamento hidráulico bombeado (PHS)

A modernização das plantas PHS existentes para melhorar a eficiência é a tendência atual do mercado

As tendências actuais no mercado global incluem a modernização das infra-estruturas hidráulicas, o aproveitamento do potencial oculto de armazenamento de energia hidroeléctrica nas instalações existentes, o aumento da flexibilidade e resiliência às alterações climáticas e a implementação de medidas digitais e de mitigação. O armazenamento hidrelétrico bombeado está sendo utilizado para complementar a operação de reservatórios e lagos existentes para melhorar a gestão da água. Estão a ser investigados novos métodos para integrar outras tecnologias energéticas em centrais hidroeléctricas, tais como a geração de hidrogénio, a energia fotovoltaica flutuante em reservatórios hidroeléctricos, a hibridização com baterias e a recuperação de calor residual. As usinas oceânicas (marés e ondas) utilizam turbinas adaptadas do setor hidrelétrico.

Além disso, novos desenvolvimentos estão a ajudar a optimizar os processos hidroeléctricos de armazenamento reversível, enquanto os investimentos e as licenças ambientais estão a ajudar a lançar novos projectos. Em fevereiro de 2023, a Hitachi Energy concluiu a primeira solução de conversor de frequência estático do mundo para usar tecnologia modular multinível em uma aplicação de armazenamento hidrelétrico bombeado. Esta tecnologia recém-desenvolvida foi entregue ao gerador de energia austríaco Verbund, o que permite à fábrica PHS, com 45 anos de existência, mudar as suas duas unidades de bomba-turbina da operação tradicional de velocidade fixa para operação de velocidade variável. Estas turbinas-bomba ajustam a sua velocidade automaticamente de acordo com as condições da rede e os níveis de água do reservatório, o que melhora a eficiência do processo PHS e ajuda a equilibrar a rede eléctrica austríaca.

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Fatores de crescimento do mercado de armazenamento hidráulico bombeado (PHS)

Aumento da exigência de estabilidade e resiliência da rede em sistemas de fornecimento de energia intermitente

Os requisitos para novas fases no sector energético aumentaram para manter um equilíbrio na geração e consumo de energia dentro de uma rede eléctrica. Para que um sistema de rede elétrica permaneça estável, deve responder à volatilidade nas perturbações de tensão e frequência com o aumento da procura de energia a nível global. A Agência Internacional de Energia (AIE) projetou que a procura mundial de eletricidade aumentará 60% até ao final de 2040, sendo os países em desenvolvimento responsáveis ​​por uma percentagem significativa. A Ásia-Pacífico deverá consumir 46% da energia global. Nos países desenvolvidos, prevê-se que a procura aumente cerca de 30% até 2040 devido à utilização crescente de tecnologias digitais e de dados por diversas empresas. Os mercados de produção de electricidade são particularmente vulneráveis ​​à procura provocada pelas inovações tecnológicas, como a crescente digitalização da economia e o aumento da Veículos Elétricos (VEs).

Os operadores de rede e os governos continuam a procurar alternativas para equilibrar uma oferta variável com uma procura flutuante. Novos conceitos e desenvolvimentos por parte dos operadores de rede são vitais para garantir um equilíbrio consistente e estável das fontes e do fornecimento de eletricidade. O armazenamento hidrelétrico bombeado é um recurso flexível que ajuda a equilibrar a demanda e a oferta na rede elétrica e integra diferentes fontes de energia renováveis, como sistemas de energia eólica e solar. Devido ao seu elevado nível de flexibilidade operacional, as unidades PHS fornecem muitos destes serviços auxiliares para apoiar as operações da rede.

Políticas de transição energética combinadas com avanços tecnológicos para PHS

Num movimento significativo para acelerar a capacidade global de energia renovável, os governos de todas as nações introduziram várias iniciativas para agilizar o comissionamento de projetos de armazenamento hidroelétrico bombeado. Várias medidas vitais foram implementadas através de esforços colaborativos. Por exemplo, em Dezembro de 2022, a Comissão Europeia aprovou um auxílio estatal no valor de 27,5 milhões de dólares para o desenvolvimento de um armazenamento de energia hidroeléctrica bombeada (PHES) de 75 MW/530 MWh na Finlândia. É o mais recente auxílio da UE ao sistema de armazenamento de energia para uma central PHS.

O governo da China tem um compromisso de longa data com a expansão da capacidade hidrelétrica do país. O 13º plano quinquenal tinha uma meta de 380 GW de capacidade hidroeléctrica até ao final de 2020 e 470 GW de capacidade hidroeléctrica até 2025, o que inclui PHS. Na Ásia-Pacífico, a energia hidroeléctrica bombeada está a testemunhar uma rápida expansão devido ao potencial desta tecnologia para satisfazer picos de carga e melhorar a integração da energia solar e eólica nas redes eléctricas. Em 2021, a Administração Nacional de Energia (NEA) emitiu um Plano de Desenvolvimento de Médio e Longo Prazo para armazenamento hidrelétrico bombeado até 2035 para duplicar sua capacidade de armazenamento hidrelétrico bombeado para 62 GW até 2025 e atingir 120 GW até 2030. Além disso, em 2024, o O Water Power Technologies Office (WPTO) do Departamento de Energia dos EUA (DOE) iniciou assistência técnica para desenvolvedores de energia hidrelétrica, operadores de sistema, concessionárias e outros partes interessadas para o desenvolvimento de híbridos hidroelétricos e PHS. Esta assistência técnica dos laboratórios nacionais do DOE visa apoiar as decisões das partes interessadas relativamente a potenciais projectos.

Em termos de avanços tecnológicos e publicações científicas, a Europa ocupa o segundo lugar na produção de conhecimento sobre energia hidroeléctrica, depois da China. A UE e os EUA acolhem, cada um, cerca de 28% das empresas hidroelétricas mais inovadoras do mundo. A UE detinha 33% de todas as invenções de elevado valor a nível mundial até 2020, sendo a Alemanha, a França e a Polónia os principais contribuintes. Embora a China seja o principal líder em patentes, a UE, o Japão e a Coreia do Sul têm um desempenho semelhante e ligeiramente melhor do que os EUA. Estes estudos de investigação e o apoio governamental estão a levar os principais intervenientes a investir em PHS, que está a impulsionar o Pumped Hydro Storage (PHS). Quota de mercado.

FATORES DE RESTRIÇÃO

Alto custo de instalação e disponibilidade limitada de terreno para reservatório estão prejudicando o mercado

O desenvolvimento de armazenamento hidrelétrico bombeado é um processo desafiador e complexo, que é adaptado especificamente para cada projeto. A manutenção de uma instalação PHS é relativamente rentável a longo prazo, enquanto os projetos de armazenamento reversível têm custos de instalação elevados. Tal como acontece com outras infra-estruturas consideráveis ​​de baixo carbono, grande parte do custo vitalício do PHS é incorrido durante a construção com elevado capital inicial. Devido a isto, os investidores não estão dispostos a investir, mesmo que a tecnologia seja altamente rentável e sustentável. Os governos desenvolveram anteriormente fábricas de PHS, empresas ou serviços públicos integrados verticalmente para obter retornos a longo prazo e geração de energia. Mas agora, é difícil para os investidores considerar quais as fontes de receitas que estarão disponíveis durante a longa vida útil dos activos PHS. Muito poucas organizações ou investidores privados concordam em financiar tais projectos de longo prazo devido a incertezas nos prazos de licenciamento ou longos períodos de retorno.

Além disso, terrenos adequados que sejam suficientemente grandes e tenham a topografia adequada para o reservatório, a instalação e todos os outros requisitos podem representar um desafio na satisfação da procura de electricidade em grande escala. No contexto actual, a submersão extensiva, juntamente com a aquisição de terrenos, tornou-se um constrangimento significativo para a construção de projectos com utilização intensiva de terrenos. Todos os projetos de PHS requerem essencialmente dois reservatórios, o reservatório superior e o reservatório inferior, e este facto implica que várias combinações inovadoras sejam também consideradas para a instalação de um projeto de armazenamento reversível. Porém, especificamente no caso do PHS, torna-se difícil prever com precisão as receitas derivadas da arbitragem energética, e muitos dos serviços auxiliares prestados ainda não são adequadamente reembolsados, se é que o são, em muitos mercados. Isto pode restringir a capacidade dos desenvolvedores de garantir fluxos de receita adicionais. Espera-se que esses fatores dificultem o crescimento do mercado de armazenamento hidrelétrico bombeado (PHS) durante o período de previsão.

Análise de segmentação de mercado de armazenamento hidráulico bombeado (PHS)

Análise por tipo

Open Loop domina o mercado devido ao baixo custo e fácil processo de instalação

Com base no tipo, o mercado global é segmentado em circuito aberto e circuito fechado.

O segmento de circuito aberto representa uma grande parte do mercado, uma vez que projetos significativos tanto nos países desenvolvidos como nos países em desenvolvimento são de circuito aberto. Além disso, esses projetos apresentam custos baixos e oferecem um processo de instalação fácil. Os projetos de PHS de circuito aberto têm um reservatório superior ou inferior, que está continuamente conectado a um recurso de água que flui naturalmente. Nesses casos, a eletricidade pode ser gerada sem a necessidade de bombeamento, como visto em uma instalação hidrelétrica de armazenamento sem o recurso de bombeamento. Os actuais sistemas de circuito aberto também podem ir além dos 100 GWh no armazenamento de energia, como o projecto de Vilarinho das Furnas em Portugal. O projeto de armazenamento reversível Fengning de 3.600 MW em construção na China será o maior do mundo quando concluído em 2025.

As usinas PHS de circuito fechado possuem reservatórios que não estão conectados o tempo todo a um elemento de água que flui naturalmente, como um rio ou lago. As usinas de circuito fechado permitem maior flexibilidade de localização, e uma vantagem essencial do PHS de circuito fechado é que seu impacto ambiental é geralmente menor. Prevê-se que o número destas centrais aumente durante o período de previsão, uma vez que numerosas centrais hidroeléctricas bombeadas de circuito fechado estão em planeamento e desenvolvimento. O sistema de circuito fechado será beneficiado pelo uso da eletricidade gerada pelo projeto solar próximo para bombear água colina acima durante o dia, antes de despachar energia firme e flexível em períodos de pico de demanda.

Por Análise de Capacidade

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Capacidade acima de 1.000 MW domina o mercado devido às maiores capacidades de armazenamento de energia

Com base na capacidade, o mercado global é segmentado em abaixo de 500 MW, 500-1000 MW e acima de 1000 MW.

A planta PHS acima de 1.000 MW é o segmento líder no mercado em capacidade devido aos enormes requisitos de capacidade de armazenamento de energia para megaprojetos de energia em todo o mundo. As centrais hidroeléctricas reversíveis com capacidades superiores a 1.000 MW oferecem maiores capacidades de armazenamento de energia e permitem-lhes desempenhar um papel vital no fornecimento de estabilidade da rede e no cumprimento dos requisitos de pico de procura. Estas centrais são adequadas para fornecer serviços essenciais de equilíbrio da rede e integração de sistemas intermitentes. energia renovável fontes, como solar e eólica, no sistema de rede. Embora os custos iniciais de capital dos projectos PHS de grande escala sejam significativos, muitas vezes podem conseguir economias de escala, resultando em custos mais baixos por unidade de energia armazenada em comparação com instalações mais pequenas. Isto pode torná-los mais rentáveis ​​a longo prazo, especialmente para satisfazer as necessidades de armazenamento de energia de projetos significativos de grande escala.

O segmento de capacidade abaixo de 500 MW detém a segunda maior participação de mercado devido à disponibilidade do local e à viabilidade econômica de instalação e manutenção de uma usina PHS. A construção de centrais hidroeléctricas bombeadas de grande escala exige um investimento considerável e condições geográficas adequadas. Projetos abaixo de 500 MW são frequentemente mais viáveis ​​economicamente para serem desenvolvidos em comparação com instalações maiores. A identificação de locais adequados para instalações de PHS envolve requisitos geográficos específicos, tais como acesso a fontes de água, diferenças de elevação e disponibilidade de terreno. Os locais que atendem a esses critérios e podem acomodar capacidades maiores são limitados.

O segmento de 500-1000 MW oferece maior capacidade de armazenamento de energia em comparação com instalações menores. O aumento da procura de energia em todo o mundo está a impulsionar o crescimento deste segmento. O aumento da capacidade das centrais permite o armazenamento e a libertação de maiores quantidades de energia, proporcionando maior estabilidade e fiabilidade da rede. Além disso, as usinas com esta faixa de capacidade podem fornecer serviços essenciais de suporte à rede, como regulação de frequência, controle de tensão e capacidades de black start. Estes acabam por desempenhar um papel crucial no equilíbrio das flutuações da oferta e da procura, especialmente em sistemas de energia de grande escala.

INFORMAÇÕES REGIONAIS

O mercado de armazenamento hidráulico bombeado (PHS) foi estudado geograficamente em cinco regiões principais: América do Norte, Europa, Ásia-Pacífico, América Latina e Oriente Médio e África.

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Os países da América do Norte são mercados significativos para PHS, especialmente os EUA. A região tem várias instalações hidroeléctricas bombeadas e está a investir em novos projectos para melhorar a estabilidade da rede e apoiar a integração das energias renováveis.

A Europa tem uma longa história de armazenamento hidroeléctrico bombeado, com a Noruega, a Suíça e a Áustria a estabelecer megaprojectos com capacidades substanciais. Além disso, muitos países da região estão a investir na modernização das instalações existentes e na construção de novas para apoiar a transição para fontes de energia renováveis.

A Ásia-Pacífico, liderada pela China, Japão e Austrália, está experimentando um rápido crescimento no mercado. A China, em particular, tem investido significativamente em projectos hidroeléctricos bombeados como parte dos seus planos de expansão de energias renováveis. Alguns dos projetos de PHS mais significativos do mundo estão focados na China para o próximo ano.

Na América Latina, o Brasil e o Chile também estão a explorar o armazenamento hidroeléctrico reversível para integrar energias renováveis ​​nas suas redes e aumentar a segurança energética.

No Médio Oriente e em África, o mercado de PHS é relativamente menor em comparação com outros, e há um interesse crescente em aproveitar a tecnologia hidroeléctrica bombeada para apoiar a implantação de energias renováveis ​​e enfrentar os desafios de acesso à energia.

PRINCIPAIS ATORES DA INDÚSTRIA

O cenário competitivo é dominado por empresas de grande porte e players de infraestrutura

O cenário competitivo do mercado global de armazenamento hidroeléctrico bombeado é altamente fragmentado, com grandes e alguns intervenientes regionais de média escala a fornecer uma vasta gama de produtos a nível local e nacional em toda a cadeia de valor. As empresas estão a concentrar-se no aumento da I&D para inovações em PHS para melhorar a eficiência das fábricas e satisfazer os requisitos futuros das crescentes exigências energéticas.

Lista dos principais Empresas de armazenamento hidrelétrico bombeado (PHS):

• ANDRITZ AG (Áustria)


• Siemens AG (Alemanha)


• Enel SpA (Itália)


• Duke Energy Co. (EUA)


• Voith GmbH & Co. KGaA (Alemanha)


• GE Vernova (NÓS.)


• Corporação de Construção de Energia da China (China)


• Poder Torrente (Índia)


• Participações ITC (EUA)


• NextEra Energy, Inc.


• Corporação de Engenharia de Energia da China (China)

PRINCIPAIS DESENVOLVIMENTOS DA INDÚSTRIA:

• Abril de 2024: A ANDRITZ anunciou planos para modernizar a usina hidrelétrica reversível Cruachan, na Escócia. A empresa fornecerá duas novas unidades geradoras compostas por turbinas-bomba e motogeradores, juntamente com válvulas de entrada principais essenciais. O objetivo deste projeto de modernização é aumentar a potência em 40 MW e levá-la a um total de 480 MW.


• Abril de 2023: A Ignitis Gambyba contratou a Voith Hydro para expandir a usina hidrelétrica reversível de Kruonis, na Lituânia. O acordo assinado foi de 162 milhões de dólares para a instalação da unidade bomba-turbina altamente flexível com potência de 110 MW.


• Setembro de 2022: Greenko MP01 IREP Private Limited trouxe a ANDRITZ a bordo para trabalhos eletromecânicos no projeto de armazenamento bombeado de 1.440 MW-Gandhi Sagar em Madhya Pradesh, Índia. O acordo incluiu o projeto, fabricação, fornecimento, teste e comissionamento de sete unidades de bombeamento reversíveis (cinco unidades de 240 MW e duas unidades de 120 MW), válvulas de entrada principais e auxiliares associados.


• Maio de 2022: A Voith Hydro instalou a primeira unidade de armazenamento reversível de 600 r/min do mundo para operação comercial na estação chinesa de Changlongshan. Seis unidades foram instaladas na estação de 2,1 GW, com a velocidade nominal das unidades 1 a 4 sendo de 500 r/min.


• Julho de 2021: A Voith Hydro concluiu o trabalho de modernização da usina de Drakensberg, que é a segunda maior instalação de armazenamento reversível da África do Sul. A empresa recebeu um pedido para o projeto, instalação e comissionamento de geradores antigos na usina hidrelétrica reversível de Drakensberg.

COBERTURA DO RELATÓRIO

O relatório fornece uma análise detalhada do mercado e concentra-se em aspectos cruciais, como os principais players, tipos de produtos e principais aplicações do produto. Além disso, oferece insights sobre as tendências do mercado e destaca desenvolvimentos vitais do setor. Além dos fatores mencionados acima, o relatório abrange diversos fatores que contribuíram para o crescimento do mercado nos últimos anos.

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