MARCHé UNIQUE DES TURBINES à ARBRE SIZE AND SHARE ANALYSIS - GROWTH TRENDS AND FORECASTS (2023 - 2030)

La taille du marché de la turbine à arbre unique est évaluée à 2,63 milliards de dollars en 2023 et devrait atteindre 3,78 milliards de dollars É.-U. d'ici 2030, en croissance à un taux de croissance annuel composé (CAGR) de 5,3% entre 2023 et 2030.

Les turbines à arbre unique sont des turbines qui utilisent un seul arbre pour le transfert d'énergie. Le rotor de turbine est couplé directement à la charge, éliminant ainsi la nécessité d'une boîte de vitesses. Cela rend le système plus efficace en minimisant les pertes d'énergie. Les turbines à arbre simple sont couramment utilisées dans les turbines à vapeur, les turbines à gaz, les éoliennes et la production d'hydroélectricité. Les avantages des turbines à arbre unique incluent leur conception simple et compacte, leur grande fiabilité, leur faible entretien et leur capacité à fonctionner à haute vitesse.

Marché unique des turbines à arbre

• Asie-Pacifique devrait être le plus grand marché pour les turbines à arbre unique au cours de la période de prévision, représentant plus de 34 % de la part de marché en 2023. La croissance du marché en Asie-Pacifique est attribuée à l'industrialisation rapide, à l'augmentation de la demande d'énergie et aux investissements dans le secteur de l'électricité dans des pays comme la Chine et l'Inde.
• Amérique du Nord devrait être le deuxième marché en importance pour les turbines à arbre unique, représentant plus de 26 % de la part de marché en 2023. La croissance du marché en Amérique du Nord est attribuée à l'importance croissante accordée à la énergie renouvelable production d'énergie à base de gaz de schiste.
• Europe On s'attend à ce que le marché des turbines à arbre unique connaît la croissance la plus rapide, avec une croissance de plus de 21 % au cours de la période de prévision. La croissance du marché en Europe est attribuée à la rénovation des installations existantes et aux investissements dans la technologie de production d'électricité hybride.

Graphique 1. Part du marché mondial des turbines à arbre unique (%), par région, 2023

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Moteurs du marché des turbines à arbre unique

• Augmentation de la demande d'électricité: La demande mondiale d'électricité a augmenté régulièrement au cours des dernières décennies, en raison de la croissance démographique, de l'urbanisation rapide, de l'industrialisation et du développement économique. Cette demande croissante d'électricité est un moteur important pour le marché des turbines à arbre unique, car les turbines sont des composants essentiels de la production d'électricité. Par exemple, la demande mondiale d'électricité a augmenté de plus de 25 % au cours de la dernière décennie, atteignant plus de 23 000 TWh en 2020. Des pays comme la Chine et l'Inde connaissent une croissance massive de la consommation d'électricité. Pour répondre à la demande croissante d'énergie, les gouvernements se concentrent sur l'augmentation des capacités de production d'électricité, ce qui entraîne par la suite l'adoption de turbines, y compris de variantes à arbre unique. En octobre 2022, SKF est un fournisseur mondial bien connu de roulements, joints, systèmes de lubrification, et d'autres solutions d'ingénierie et fabricant chinois d'éoliennes, Goldwind s'est associé pour construire le système initial de gestion intelligente de l'énergie et du carbone de SKF dans son usine Dalian, en Chine.
• Progrès technologiques: Des progrès technologiques récents conduisent à l'adoption de conceptions avancées et efficaces de turbines à arbre unique. Les OEM développent des modèles de turbine innovants avec des matériaux améliorés, des profils aérodynamiques, des capacités numériques et l'automatisation pour améliorer l'efficacité, la production et la fiabilité. Par exemple, les revêtements de pales avancés, la solidification directionnelle des pales et les rotors à revêtement intégral sont quelques innovations qui ont amélioré la performance de la turbine. Des systèmes avancés de surveillance, de diagnostic et de contrôle ont également permis de prévoir l'entretien, de réduire les temps d'arrêt et d'améliorer la durée de vie de la turbine. Ces améliorations technologiques ont rendu les turbines à simple arbre plus viables et accéléré leur déploiement.
• Politiques gouvernementales favorables : Des politiques et des initiatives gouvernementales favorables à l'adoption d'énergies propres, à la modernisation de l'infrastructure électrique vieillissante et aux investissements dans le secteur de l'énergie facilitent les installations de turbines à arbre unique à l'échelle mondiale. Des politiques comme les obligations d'achat d'énergies renouvelables, les incitations fiscales, les tarifs préférentiels et les enchères favorisent l'ajout de capacités énergétiques renouvelables. C'est le déploiement de l'éolienne. En outre, des initiatives visant à moderniser Production d'électricité les actifs et l'expansion de l'accès à l'électricité contribuent à l'absorption de turbines à arbre unique. Par exemple, l'Inde entend atteindre 175 GW de capacité d'énergie renouvelable d'ici 2022. De tels plans ambitieux catalysent la demande de turbines.
• Industrialisation rapide: Le développement industriel rapide et la croissance économique dans les économies en développement alimentent la consommation d'électricité dans le secteur industriel. Les industries représentent plus de 40% de la consommation mondiale d'électricité. L'expansion des activités manufacturières, l'augmentation des investissements industriels et l'augmentation de la production minière, métallique et de ciment augmentent l'utilisation de l'électricité dans les industries. Cela crée une forte demande d'équipements de production d'électricité comme les turbines à simple arbre. Par exemple, la demande industrielle d'électricité en Asie hors OCDE devrait augmenter de plus de 5 % par an jusqu'en 2040. Cela entraînera une importante adoption de turbines.

Opportunités de marché de turbine à arbre unique

• Production d'électricité hybride: L'adoption de systèmes hybrides intégrant l'énergie conventionnelle et renouvelable offre d'importantes possibilités de croissance pour les turbines à simple arbre. Les centrales hybrides qui exploitent le gaz naturel et les turbines à vapeur ainsi que les sources renouvelables comme le stockage solaire, éolien et énergétique fournissent une énergie propre, fiable et abordable. Les turbines à arbre unique sont bien adaptées à ces systèmes hybrides en raison de la modularité, de la flexibilité et de l'efficacité. Avec de nombreux pays visant à équilibrer la croissance des énergies renouvelables et la stabilité du réseau, la production hybride gagne en importance. Par exemple, les projets hybrides de GE en Turquie combinent turbines à gaz, turbines à vapeur et batteries.
• Production d'électricité distribuée: La tendance à la hausse de la production d'électricité distribuée via le toit solaire, les petites turbines à gaz et les microgrids offre des possibilités d'adoption de turbines compactes à un seul arbre. Les systèmes distribués nécessitent des turbines modulaires qui peuvent générer efficacement de l'énergie en petites capacités. Les turbines à arbre unique peuvent répondre à ces besoins en raison de configurations personnalisables, d'empreintes limitées et d'une installation rapide. Cela permet de les utiliser dans les petits projets. Par exemple, les microturbines à arbre unique gagnent en traction pour la génération distribuée sur place. La capacité distribuée mondiale devrait passer de 394 GW en 2020 à 1 852 GW d'ici 2030. Par exemple, en février 2021, GE a déclaré l'utilisation commerciale inaugurale de la technologie GE-S 9HA.02 dans le monde entier à Southern Power Generation.
• Réalimentation des plantes vieillissantes : La réalimentation et la modernisation des centrales à combustibles fossiles vieillissants en remplaçant les anciens équipements par des turbines modernes à haut rendement stimuleront la demande de turbines à arbre unique. Les anciennes centrales électriques optent pour la réalimentation pour prolonger la durée de vie opérationnelle et améliorer l'efficacité. Cela implique la modernisation de la flotte de turbines. Les turbines à arbre unique offrent des conceptions compactes et une flexibilité qui les rendent adaptées aux projets de réalimentation par rapport aux variantes traditionnelles multi-arbres. Les politiques régionales facilitant la réalimentation des installations vieillissantes offrent des incitations pour de nouvelles installations à turbine, comme des modèles à arbre unique.
• Expansion du vent en mer : Le secteur de l'énergie éolienne en mer offre d'importantes possibilités d'adoption d'une turbine à un seul arbre en raison des capacités de projet à grande échelle et des besoins en taille de turbine. Les environnements offshore exigent des turbines avec des conceptions nacelles compactes et légères ne nécessitant pas de boîtes de vitesses. Cela rend les turbines à arbre unique adaptées à de telles applications. La capacité installée des éoliennes en mer devrait passer de 34 GW en 2019 à 234 GW d'ici 2030. Les principales régions qui sont à l'origine de cette croissance sont l'Asie-Pacifique, l'Europe et l'Amérique du Nord.

Marché unique des turbines à arbre Tendances

• Digitalisation : L'intégration des technologies numériques comme l'IoT, l'analyse, l'IA et la Blockchain dans les turbines à simple arbre est une tendance majeure du marché. Les capacités numériques permettent une surveillance avancée, la maintenance prédictive, l'exploitation à distance et l'optimisation des actifs dans les turbines. Par exemple, le système de contrôle de turbine MindSphere de Siemens offre une visibilité des actifs à l'échelle de l'usine. La technologie jumelée numérique aide à simuler les opérations de turbine. Les applications Blockchain permettent une surveillance transparente des performances des turbines. Ces améliorations de la numérisation contribuent à l'adoption d'une turbine à un seul arbre.
• Baisse du coût normalisé : Le coût de la production d'électricité des turbines à simple arbre, en particulier les modèles éoliens, a considérablement diminué au cours de la dernière décennie en raison des progrès technologiques. Cette réduction des coûts est une tendance clé qui rend les turbines à simple arbre plus compétitives en termes de coûts. Au cours de la dernière décennie, le coût de l'électricité (LCOE) pour l'énergie éolienne terrestre a diminué d'environ 70 %. Les améliorations technologiques qui ont réduit les coûts comprennent l'augmentation de la taille des turbines, la hauteur des moyeux, le diamètre du rotor et l'amélioration des matériaux. Les ventes aux enchères et la production à grande échelle ont également réduit la production d'éoliennes. Ces baisses de coûts renforcent la tendance vers des variantes à arbre unique.
• Utilisation de l'hydrogène: La capacité d'exploiter l'hydrogène vert pour la production d'électricité et d'intégrer des composants prêts à l'hydrogène est une tendance émergente sur le marché des turbines à arbre unique. Les OEM développent des modèles de turbine capables d'utiliser l'hydrogène pour permettre une production d'énergie propre. L'hydrogène peut servir de support de stockage pour les énergies renouvelables intermittentes. Par exemple, Mitsubishi Power a introduit des turbines à gaz qui peuvent co-allumer de l'ammoniac avec du gaz naturel pour fournir de l'énergie sans carbone. La promotion de l'économie de l'hydrogène et la baisse des coûts des électrolysateurs favoriseront cette tendance. Par exemple, en octobre 2022, Mitsubishi Power, une division spécialisée dans les solutions d'alimentation sous Mitsubishi Heavy Industries (MHI), fusionne l'infrastructure de démonstration de l'hydrogène avec l'actuelle installation de validation de cycle combiné T-Point 2 à arbre unique située à Takasago. Cette entité combinée, appelée « Hydrogen Park », comprendra la production, le stockage de l'hydrogène, aux côtés des grandes et petites turbines à gaz et des turbines à gaz.
• Marchés émergents: L'installation croissante de turbines à arbre unique dans les régions en développement, notamment en Asie-Pacifique, en Afrique et en Amérique latine, reflète un changement géographique. Les économies en développement devraient représenter la majorité des nouvelles turbines déployées en raison de la croissance de la demande d'électricité et des investissements dans le secteur de l'électricité. Par exemple, les pays non membres de l'OCDE représenteront plus de 90 % de la croissance de la demande énergétique mondiale jusqu'en 2040. Les efforts déployés par le gouvernement pour accroître les capacités énergétiques propres et les taux d'électrification favorisent également les installations sur les marchés émergents.

Restrictions du marché des turbines à arbre unique:

• Coûts initiaux et d'entretien élevés: Les coûts élevés associés aux projets de turbines à arbre unique liés à l'équipement, à la logistique, à l'installation et à l'entretien demeurent un défi clé. Les coûts de matières premières, de fabrication et de transport contribuent à des coûts d'investissement élevés, en particulier pour les grandes turbines électriques. Les frais d'entretien sont également importants en raison des besoins en matériel de précision, des inspections fréquentes et des révisions occasionnelles importantes. Pour les petits consommateurs, ces coûts élevés peuvent interdire l'adoption. Cependant, les coûts diminuent progressivement avec la maturation technologique, la localisation et les avantages d'échelle. Les efforts de maturation technologique, d'économie d'échelle et de production localisée contribuent à alléger progressivement le fardeau des coûts initiaux et d'entretien élevés. Ces tendances accroissent la viabilité financière des projets de turbine à arbre unique, ce qui pourrait améliorer leur accessibilité à un plus grand nombre de consommateurs ou d'industries qui souhaitent adopter des solutions énergétiques plus propres. À ce titre, bien que les coûts demeurent un défi important, les progrès et l'évolution du marché se heurtent progressivement à cette restriction et l'atténueront, rendant la technologie plus concurrentielle et plus accessible.
• Les défis de l'intégration des réseaux: L'intégration de capacités de turbines à arbre unique à grande échelle pose des problèmes de stabilité et de gestion du réseau, ce qui freine l'absorption. La nature intermittente et variable de l'énergie renouvelable provenant des centrales éoliennes et solaires alimentées par des turbines à arbre unique rend l'intégration du réseau complexe lorsque les ajouts de capacité sont importants. Elle nécessite des investissements importants dans les systèmes de transport et la modernisation du réseau. La faiblesse de l'infrastructure du réseau dans les économies émergentes amplifie encore les problèmes d'intégration. Bien que les solutions comme le stockage de la batterie facilitent l'intégration, les défis persistent. Pour contrebalancer ces défis, les progrès continus de la technologie du réseau s'attaquent progressivement aux problèmes d'intégration. Les efforts de modernisation du réseau, y compris l'adoption de solutions de réseau intelligent, permettent une meilleure gestion et un meilleur équilibre des apports d'énergie renouvelable. Les systèmes avancés de contrôle du réseau et l'analyse prédictive aident à anticiper et à gérer les fluctuations, améliorant ainsi la stabilité du réseau.
• Cycles d'homologation longs: Les longues procédures de délivrance de permis, de planification et d'approbation en raison des vastes études d'impact environnemental et des études d'intégration du réseau retardent les projets de turbine à un seul arbre. Les parcs éoliens terrestres et extracôtiers doivent souvent faire l'objet de longs délais d'aménagement pour obtenir des permis et des approbations avant le début de la construction. Les préoccupations des collectivités locales concernant le bruit et les impacts visuels contribuent également à la longueur des cycles d'approbation dans certaines régions qui agissent comme des vents de tête pour l'exécution des projets et la demande de turbines. Toutefois, les politiques favorables améliorent les délais d'approbation.

Faits nouveaux

Lancement de nouveaux produits

• En mai 2020, Siemens est un conglomérat multinational réputé pour sa gamme variée de produits et services en électrification, automatisation et digitalisation a chargé sa plus grande turbine à gaz lourde, la plus puissante et efficace sur un cargo intérieur aujourd'hui à Berlin, en Allemagne. La turbine est en route pour Keadby, Lincolnshire, au Royaume-Uni, où elle subira des essais dans une centrale électrique exploitée par SSE Thermal, un générateur d'énergie basé au Royaume-Uni.
• En juillet 2023, Général électrique est un conglomérat multinational connu pour son large éventail de produits et services couvrant différents secteurs Marine a conclu un contrat avec TAIS OG-STM İş Ortaklığı est une entité de partenariat basée à Istanbul, en Turquie. Cette coentreprise implique une collaboration entre différentes entreprises ou parties prenantes dans le cadre d'une structure unifiée, visant à poursuivre des projets ou des projets spécifiques visant à fournir le moteur à turbine à gaz marin LM2500. Elle sera logée dans un nouveau boîtier composite léger pour les frégates 6, 7 et 8 du projet MILGEM turc.
• En mai 2021, Voith Hydro est une société de renom spécialisée dans la technologie et l'équipement hydroélectriques qui a dévoilé la dernière itération des gouverneurs de turbines hydrauliques. Depuis la fin de l'année dernière, le HyCon GoHybrid est opérationnel à la centrale hydroélectrique de Wiblingen, en Allemagne, gérée par SWU Energy GmbH (filiale de Stadtwerke Ulm/Neu-Ulm GmbH). L'exploitant de l'usine est impressionné par le processus d'installation rapide et simple et les performances du gouverneur.

Acquisition et partenariats

• En mars 2023, Vestas est une entreprise mondiale de premier plan connue pour son leadership dans les solutions d'énergie éolienne. Spécialisé dans la conception, la fabrication, l'installation et l'entretien des éoliennes, Vestas joue un rôle clé dans le secteur des énergies renouvelables et KK Wind Solutions est une entreprise spécialisée dans la fourniture de solutions innovantes pour le secteur de l'énergie éolienne a renforcé leur partenariat par le transfert des convertisseurs et des contrôles pour l'industrie éolienne
• En mars 2022, Voith est une société technologique mondiale qui opère dans diverses industries, y compris l'énergie, le pétrole et le gaz, le papier, les matières premières, le transport et l'automobile.
• En octobre 2021, Toshiba est un conglomérat multinational connu pour sa diversité de produits et de services dans diverses industries, y compris l'électronique, l'infrastructure, l'énergie et l'infrastructure sociale. EtaPRO Entreprises

Graphique 2. Part du marché mondial des turbines à arbre unique (%), par demande, 2023

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Les principales entreprises du marché des turbines à arbre unique

• Siemens
• Général électrique
• Voith
• ETRITZ
• Toshiba
• Harbin électrique
• BEL
• Hitachi
• Kirloskar
• Ansaldo Energia
• Shanghai électrique
• Dongfang électrique
• IMPSA
• Zhefu
• Machines électriques
• CME
• Doosan Skoda Power
• Hydroglobe
• Les Gilkes
• Tianfa

Définition: Le marché des turbines à arbre unique couvre le marché mondial de différents types de turbines qui fonctionnent selon une conception à arbre unique pour convertir l'énergie cinétique en travaux mécaniques. Ces turbines comprennent la vapeur, le gaz, l'hydraulique, le vent et d'autres turbines émergentes qui utilisent un seul arbre rotor couplé directement à la charge sans aucun système d'engrenage intermédiaire. Les turbines à arbre unique offrent des avantages tels que la taille compacte, la fiabilité élevée et l'efficacité. Ils trouvent des applications dans les secteurs de la production d'électricité, du pétrole et du gaz, de l'industrie, de l'aviation et de la marine. Les générateurs électriques et les équipements mécaniques peuvent être actionnés par des turbines à arbre unique. Le marché des turbines à arbre unique est sur le point de se développer en raison de l'augmentation de la demande d'électricité, du besoin d'une efficacité accrue et de sources d'énergie propres.