Tamanho do mercado de usinas de energia virtual dos EUA, análise de participação e indústria, por tecnologia (resposta à demanda, geração distribuída e ativo misto), por tipo de ativo (solar, armazenamento de energia, vento, estações de carregamento de EV e veículo para casa (V2H) e outros ), Por usuário final (residencial, comercial e industrial) e previsão do país, 2023-2030

O tamanho do mercado de usinas virtuais dos EUA valeu US$ 493,17 milhões em 2022 e deve crescer a um CAGR de 29,19% durante o período de previsão. 

Uma usina virtual (VPP) é uma rede de pequenos dispositivos de produção ou armazenamento de energia, como painéis solares e baterias, combinados com a rede elétrica. Com o consentimento dos participantes, sua energia poderá ser utilizada pelas concessionárias em períodos de alta demanda ou reservada para uso posterior. Os proprietários dos equipamentos serão recompensados ​​pela sua participação. Com um número crescente de fontes de energia renováveis, como solar e eólica, a rede elétrica dos EUA enfrenta desafios relacionados à geração intermitente de energia. Os VPPs ajudam a integrar estas fontes renováveis, agregando diversos ativos energéticos e fornecendo um fornecimento de energia mais confiável e flexível; com o aumento das fontes de energia e o desenvolvimento do setor energético, espera-se que o mercado VPP cresça. Além disso, os VPPs oferecem recompensas e compensações aos participantes sem sistemas de geração/armazenamento de energia por usarem menos energia durante eventos de economia de energia.

UM usina virtual (VPP) é um conceito energético de ponta que força a tecnologia avançada a integrar e gerir uma rede de recursos energéticos descentralizados, tais como painéis solares, sistemas de armazenamento de baterias, veículos eléctricos e programas de resposta à procura. Esses recursos são interligados por meio de plataformas digitais e controles inteligentes, permitindo que sejam organizados e otimizados como uma fonte de energia unificada e flexível. O VPP pode responder às exigências da rede e fornecer eletricidade durante os períodos de pico de utilização, estabilizar a rede e apoiar a integração de fontes de energia renováveis. Ao agregar e coordenar estes recursos distribuídos, um VPP aumenta a fiabilidade da rede, reduz o stress na produção de energia tradicional e contribui para um sistema energético mais sustentável e resiliente.

O sector energético sofreu uma contracção devido a desafios de produção, atrasos na implementação de projectos e perturbações na cadeia de abastecimento de componentes essenciais. As incertezas económicas e a redução dos investimentos de capital durante a pandemia da COVID-19 também dificultaram a expansão e implantação da indústria de centrais eléctricas virtuais. A desaceleração geral das atividades económicas impediu a dinâmica dos projetos de centrais elétricas virtuais, afetando o crescimento do mercado. Após a pandemia, a indústria sublinhou a importância das tecnologias adaptativas, fortalecendo a posição das centrais elétricas virtuais no cenário energético em evolução.

Tendências do mercado de usinas virtuais dos EUA

Aumento da demanda por geração de energia renovável para impulsionar o crescimento do mercado

Aumentar a conscientização sobre os benefícios do energia renovável alimentou a demanda por energia renovável nos últimos anos. Além disso, as iniciativas governamentais que apoiam o desenvolvimento de fontes de energia renováveis ​​incentivam a produção de energia renovável, aumentando assim a procura de centrais eléctricas virtuais. De acordo com o Departamento de Energia dos EUA, a energia eólica e solar representará mais de 50%-60% da capacidade de geração da rede elétrica dos EUA até 2022.

Os EUA reivindicam uma riqueza de recursos naturais, incluindo reservas abundantes de fontes de energia renováveis ​​que podem ser encontradas em toda a América do Norte. Estes recursos renováveis ​​são abundantes e ultrapassam as necessidades anuais de electricidade do país por um factor de 100. Também foi previsto que a capacidade de energia renovável crescerá mais de 50% entre 2019 e 2024, principalmente a partir da energia solar. Além disso, iniciativas de apoio para alcançar objectivos de energia verde e reduzir as emissões de gases com efeito de estufa estão a ser implementadas por vários governos.

O foco crescente na geração de energia renovável e os investimentos crescentes em energia renovável estão impulsionando o crescimento do mercado VPP. A energia renovável está no centro da tendência positiva. Contudo, os custos aumentaram recentemente; tecnologias limpas, como a energia eólica e solar, são opções acessíveis e seguras para a geração de energia em muitos países, tendo em conta os preços extraordinariamente elevados do carvão e do gás em 2022. As energias renováveis, as redes e o armazenamento representam agora mais de 80% de todos os investimentos em o setor energético. O nível mais elevado de investimento em energia limpa em 2021 é de 215 mil milhões de dólares nos EUA.

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Fatores de crescimento do mercado de usinas virtuais dos EUA

Mudança crescente em direção à geração distribuída para apoiar a dinâmica do mercado

A mudança crescente para a geração distribuída deve-se à evolução da dinâmica do mercado, onde a descentralização e a capacitação dos consumidores estão a remodelar o panorama energético. Impulsionada pelos avanços nas tecnologias renováveis, pelas preocupações com as alterações climáticas e pelo desejo de resiliência energética, a geração distribuída permite que indivíduos e empresas gerem a sua electricidade, reduzindo a dependência de fontes de energia centralizadas. Esta mudança promove a sustentabilidade ambiental, aumenta a fiabilidade da rede e promove a independência energética, ao mesmo tempo que desafia os modelos tradicionais de serviços públicos e promove uma maior concorrência no mercado energético.

A crescente necessidade de estabilidade e flexibilidade da rede está a impulsionar a adoção de centrais elétricas virtuais nos EUA. Com a crescente penetração de fontes de energia renováveis ​​intermitentes. Os operadores de rede enfrentam desafios para manter a estabilidade da rede e garantir um fornecimento de energia confiável. O VPP oferece uma solução ao permitir a gestão eficiente e coordenação da agregação de recursos energéticos distribuídos. Podem equilibrar a oferta e a procura em tempo real, fornecer serviços auxiliares para apoiar a estabilidade da rede e optimizar a utilização de recursos renováveis. Como resultado, os VPPs são cada vez mais vistos como um activo valioso para os operadores de rede e serviços públicos, contribuindo para a expansão do mercado.

Por exemplo, a AIE prevê que, até 2040, a instalação em escala de rede bateria a capacidade de armazenamento pode atingir 34 GW, 14 GW, 61 GW e 48 GW nos EUA, UE, Índia e China, respectivamente. Com a proliferação do V2G (Vehicle-to-Grid) e do armazenamento doméstico por bateria, os VPPs e DERs têm um futuro brilhante.

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Os EUA consumiram 4,05 trilhões de kWh de eletricidade no ano de 2022 e, no ano de 2021, consumiram cerca de 3,90 trilhões de kWh de eletricidade.

FATORES DE RESTRIÇÃO

Infraestrutura inadequada e custos elevados para dificultar o crescimento do mercado

A infra-estrutura necessária para construir uma central eléctrica virtual está equipada com sistemas de comunicação avançados, tais como um Sistema de Gestão de Energia (EMS) que permite o monitoramento, gerenciamento e controle dos diversos dispositivos de energia. Estes sistemas também permitem a transmissão de dados para a tomada de decisões de VPP para diversos sistemas energéticos.

Os sistemas VPP exigem ferramentas com inteligência artificial combinadas com aprendizado de máquina e capacidades de dados significativas para gerenciar, monitorar, coletar e medir a confiabilidade e a qualidade dos dados para grandes quantidades de dados coletados de vários dispositivos de medição para garantir plataformas VPP. A integração de ferramentas e técnicas avançadas em um VPP exige custos elevados e uma força de trabalho altamente qualificada. Como resultado, espera-se que a infraestrutura insuficiente e os altos custos associados às tecnologias avançadas desacelerem o crescimento do mercado de usinas virtuais dos EUA durante o período de previsão.

A integração de recursos energéticos distribuídos (DERs) no VPP requer uma infraestrutura robusta e confiável de comunicação e gerenciamento de dados. No entanto, muitos países carecem da infra-estrutura necessária para apoiar a comunicação e a troca de dados contínuas entre os DER, a plataforma VPP e a rede. Isto pode limitar a escalabilidade e a eficácia das implementações de VPP, especialmente em áreas com infraestruturas de rede desatualizadas ou subdesenvolvidas.

Os investimentos na modernização da rede e na modernização das infraestruturas são cruciais para apoiar eficazmente a integração dos VPP. Quadros políticos que podem ser simplificados e proporcionam clareza e estabilidade para incentivar investimentos em projetos VPP. Além disso, os esforços contínuos de investigação e desenvolvimento para reduzir custos e melhorar o desempenho tecnológico podem tornar os VPPs mais viáveis ​​economicamente.

Análise de segmentação de mercado de usinas virtuais dos EUA

Por análise de tecnologia

Com base na tecnologia, o mercado é segmentado em resposta à demanda, geração distribuída e ativos mistos.

O segmento de resposta à demanda detinha a maior participação de mercado de usinas de energia virtuais dos EUA em 2022. A tecnologia de resposta à demanda oferece um alto nível de flexibilidade aos operadores de rede. A redução da procura durante os períodos de pico ajuda a evitar a sobrecarga da rede, mitiga o risco de apagões e melhora a estabilidade da rede. A capacidade de gerenciar dinamicamente a demanda torna-o uma solução atraente para VPP. O potencial de poupança de custos e os incentivos financeiros concedidos aos consumidores incentivam a adopção generalizada de tecnologias de resposta à procura.

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Por análise de tipo de ativo

Com base no tipo de ativo, o mercado é dividido em solar, armazenamento de energia, eólico, estações de carregamento de EV e veículo para casa (V2H), entre outros.

O segmento solar dominou o mercado em 2022. Na demanda e consumo elétrico, os painéis solares são amplamente utilizados para aplicações residenciais, comerciais e industriais, como cortes de energia. De acordo com o Departamento de Energia (DoE), em 2022, a energia solar fotovoltaica representou aproximadamente 46% da nova capacidade de geração elétrica dos EUA; a energia solar ainda representava apenas 9,0% da capacidade líquida no verão e 4,7% da geração anual em 2022. Os sistemas solares fotovoltaicos são frequentemente implantados como recursos de geração distribuída, produzindo eletricidade no ponto de consumo ou próximo a ele. As fontes solares distribuídas podem ser interligadas dentro dos VPPs, permitindo que a sua produção agregada contribua para a estabilidade e fiabilidade da rede. A natureza dispersa dos ativos solares alinha-se com o conceito VPP de agregação e gestão de recursos energéticos descentralizados.

Por análise do usuário final

Com base no usuário final, o mercado é segmentado em residencial, comercial e industrial.

O segmento residencial domina o mercado devido à significativa demanda por eletricidade em áreas residenciais. De acordo com a Administração de Informação de Energia (EIA) dos EUA, as instalações residenciais de energia solar aumentaram 34%, de 2,9 GW em 2020 para 3,9 GW em 2021. Com o aumento da demanda por energia e armazenamento nas residências, espera-se que a usina virtual crescer em áreas residenciais.

O setor residencial oferece um potencial significativo de resposta à procura. Ao incentivar os proprietários a ajustar o seu consumo de energia durante os períodos de pico, o VPP pode gerir e equilibrar eficazmente a procura de electricidade utilizando medidores inteligentes . Os clientes residenciais podem mudar os seus padrões de utilização, reduzir o consumo de energia ou até contribuir para a rede através de DERs, como painéis solares em telhados ou sistemas residenciais de armazenamento de energia. A flexibilidade do uso final residencial torna-o uma opção atraente para operadoras de VPP.

Por estados Análise

Por estados, o mercado foi analisado na Califórnia, Illinois, Massachusetts, Nova York, Carolina do Norte, Texas, Indiana, Maryland, Virgínia, Nova Jersey e no resto dos EUA.

A Califórnia é o estado líder e se expandiu nos últimos anos devido ao aumento do financiamento de uma série de leis estaduais e diretivas regulatórias promulgadas pelo governo estadual para evitar a escassez de energia no verão.  Além disso, lidera a atividade VPP com a sua adequação de recursos, o melhor mercado fotovoltaico residencial e as taxas de instalação de baterias, tornando-o favorável à expansão. De acordo com o Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA 2023, a Califórnia tem 25% de todos os VPPs de serviços públicos, 41% dos VPPs com armazenamento de energia e 61% com veículos elétricos (EVs). Em julho de 2023, a Comissão de Energia da Califórnia (CEC) aprovou um novo programa VPP em todo o estado para explorar milhares de baterias solares e autônomas distribuídas em residências e empresas em todo o estado para atender às crescentes necessidades de eletricidade do estado.

Nova York é o segundo estado líder com mais de 12% de participação de mercado. O crescimento do mercado é atribuído aos programas de clientes DER (Recursos Energéticos Distribuídos) e às aquisições de capacidade. Além disso, o Operador Independente do Sistema de Nova Iorque é conhecido por ser líder na integração de DER. Por exemplo, em abril de 2023, a Logical Buildings, uma empresa com sede em Nova Jersey especializada em edifício inteligente software, levantou US$ 110 milhões para estabelecer um novo projeto VPP para edifícios residenciais na cidade de Nova York e na vizinha Nova Jersey.

Entre outros mercados líderes para VPPs está o Texas, depois da Califórnia e de Nova York nos EUA. Por exemplo, em setembro de 2023, a Comissão de Utilidade Pública do Texas (PUCT) aprovou a Tesla para o lançamento de dois VPPs para seus clientes do sistema doméstico de armazenamento de energia Powerwall no Texas. O primeiro VPP é um projeto de recurso energético distribuído (ADER) que fornecerá energia despachável para cargas de pico de demanda na rede elétrica do estado em Houston e Dallas.

Lista das principais empresas no mercado de usinas virtuais dos EUA

Em termos de cenário competitivo, o mercado dos EUA retrata a presença de atores-chave estabelecidos e emergentes na usina virtual. As empresas investem continuamente em pesquisa e desenvolvimento. A Portland General Electric Company (PGE) anunciou uma iniciativa piloto que visa incentivar a instalação e ligação de 525 baterias de armazenamento de energia em áreas residenciais, criando um VPP de 4 MW. Estas unidades descentralizadas podem funcionar de forma autónoma ou ser utilizadas em conjunto para contribuir com energia para a rede, aumentando a flexibilidade em linha com os objectivos estratégicos da concessionária.

Algumas das outras empresas com presença considerável no mercado incluem Tesla, Honeywell, GE, Enel X, ABB e Generac Power System Inc.

LISTA DAS PRINCIPAIS EMPRESAS PERFILADAS:

• ABB (Suíça)


• Siemens (Alemanha)


• General Electric (EUA)


• AGL Energia (Austrália)


• Enel X (EUA)


• Tesla (EUA)


• IBM (EUA)


• Hitachi, Ltd. (Japão)


• AutoGrid Systems, Inc. (NÓS.)


• Generac Power Systems Inc. (NÓS.)


• Ohm Connect (EUA)


• Honeywell (EUA)


• BC Hydro (Canadá)

PRINCIPAIS DESENVOLVIMENTOS DA INDÚSTRIA:

• Junho de 2023: A AutoGrid anunciou uma parceria com a Willdan com o objetivo de acelerar a adoção de aquecedores de água com bomba de calor como meio de reduzir as emissões de carbono em edifícios, substituindo aquecedores de água a gás. Esta colaboração utilizará a plataforma VPP da AutoGrid para introduzir níveis significativos de capacidade de rede adaptável, começando inicialmente no mercado de energia CAISO.


• Agosto de 2022: Tesla e PG&E estão em processo de construção do VPP mais extenso da Califórnia. Após um convite estendido a aproximadamente 25.000 clientes da PG&E que possuem unidades Powerwall, as duas empresas estão embarcando na criação do que poderia ser considerado um dos maiores sistemas de baterias distribuídas do mundo.


• Julho de 2020: A Siemens está a expandir o âmbito do seu VPP para incluir setores industriais, como evidenciado pelo seu recente contrato com a Sinebrychoff, uma cervejaria finlandesa do Grupo Carlsberg. A Siemens inovou uma estrutura de negócios distinta, adaptada para elevar a otimização energética para Sinebrychoff. No centro desta iniciativa, que está a ser implementada nas instalações de Sinebrychoff, na região alargada de Helsínquia, está a integração de um VPP e avanços de vanguarda no armazenamento de energia. Este esforço é ainda reforçado por soluções financeiras, estabelecendo um modelo pioneiro de adaptabilidade energética num ambiente industrial.  

COBERTURA DO RELATÓRIO

O relatório de pesquisa de mercado de usinas virtuais dos EUA fornece uma análise detalhada do mercado. Ele se concentra em aspectos-chave, como uma visão geral dos avanços tecnológicos, o desenvolvimento da indústria de VPP nos EUA e análises. Além disso, inclui informações sobre lançamentos de novos produtos, desenvolvimentos importantes do setor, como fusões, parcerias, aquisições e o impacto do COVID-19 no mercado. Além disso, o relatório também oferece insights sobre as tendências do mercado e destaca as principais dinâmicas do setor. Além dos fatores citados, engloba diversos fatores que contribuíram para o crescimento do mercado nos últimos anos.

An Infographic Representation of U.S. Virtual Power Plant Market

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