MERCATO DEL MOTORE AD ALTA VELOCITà ANALISI DI DIMENSIONI E QUOTE - TENDENZE E PREVISIONI DI CRESCITA (2023 - 2030)

La dimensione del mercato del motore ad alta velocità è stata valutata US$ 19.83 Bn nel 2023 e si prevede di raggiungere US$ 32.26 Bn entro il 2030, crescita a un tasso di crescita annuale composto (CAGR) del 7,2% dal 2023 al 2030. I motori ad alta velocità sono sistemi turbomacchine avanzati con potenze superiori a 500 kW e velocità operative superiori a 1.000 giri/min. Queste applicazioni trovano vaste applicazioni tra aviazione, marino, petrolio e gas, generazione di energia e vari settori industriali. I principali driver che alimentano la crescita del mercato includono l'aumento della domanda di energia, la crescita delle attività di esplorazione del gas e l'aumento della messa a fuoco sulla generazione di potenza distribuita.

Il mercato dei motori ad alta velocità è segmentato nel tipo di motore, nell'industria end-use, nella potenza, nella velocità e nella regione. Per tipo di motore, il turbina a gas segmento rappresentato per la quota maggiore di oltre il 40% nel 2022. Le turbine a gas sono sistemi di potenza leggeri e compatti, trovando un'adozione diffusa per la produzione di energia e nei settori aeronautici e marittimi. L'aumento dell'uso delle turbine a gas per le centrali a ciclo combinato e il crescente commercio di LNG in tutto il mondo sta portando la crescita di questo segmento.

Mercato del motore ad alta velocità -

• Nord America: Nord America è una centrale elettrica nel mercato dei motori ad alta velocità, guidando costantemente innovazione e progressi tecnologici. La regione è dominata da un robusto paesaggio industriale e da una forte enfasi sulla ricerca e lo sviluppo. I principali attori del mercato nordamericano portano la strada nello sviluppo di motori ad alte prestazioni che si adattano a una vasta gamma di applicazioni, dall'aerospaziale alla generazione di energia e di energia. Il dominio in Nord America è segnato dall'impegno a spingere i confini della velocità, dell'efficienza e della sostenibilità ambientale. Gli standard di emissione di Stricter hanno portato allo sviluppo di motori ad alta velocità che non solo soddisfano i requisiti normativi, ma fissano anche nuovi benchmark per prestazioni e affidabilità.
• Europa: Il mercato europeo dei motori ad alta velocità è caratterizzato da un mix meticoloso di ingegneria di precisione ed efficienza. Molti giocatori della regione sfruttano un ricco patrimonio di produzione e competenze ingegneristiche per produrre motori ad alta velocità che eccellono nelle prestazioni e nella durata. Il mercato europeo è dominato da un focus su standard ambientali rigorosi, garantendo al tempo stesso una potenza ottimale. L'enfasi sulla precisione si riflette nei settori aerospaziale e automobilistico, dove i motori ad alta velocità svolgono un ruolo cruciale. I produttori europei portano a sviluppare tecnologie all'avanguardia, tra cui sistemi avanzati di iniezione di carburante e materiali, contribuendo al dominio generale della regione nel mercato globale dei motori ad alta velocità.
• Asia Pacifico:Asia Pacific regione è emersa come un giocatore dinamico e in rapida crescita nel mercato dei motori ad alta velocità. La regione è caratterizzata da un focus strategico sulle soluzioni convenienti senza compromettere le prestazioni. Con un settore manifatturiero in espansione e un aumento dei progetti infrastrutturali, la domanda di motori ad alta velocità in Asia Pacifico sta aumentando.

Figura 1. Quota globale del mercato del motore ad alta velocità (%), per regione, 2023

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Analista punto di vista:

Il mercato globale dei motori ad alta velocità dovrebbe sperimentare una crescita costante nei prossimi anni. Uno dei principali driver per il mercato è l'aumento della domanda di efficienza del carburante in varie industrie di uso finale come marine, aviazione, e petrolio & gas. I clienti sono sempre più alla ricerca di motori che forniscono una maggiore potenza di uscita mentre consumano meno combustibile.

Un altro importante driver è la necessità di ridurre le emissioni. Diversi paesi e agenzie internazionali hanno stabilito severe normative in materia di livelli di emissione dai motori. Ciò sta spingendo gli OEM a investire di più nello sviluppo di motori ad alta velocità con tecnologie avanzate per rispettare le norme di emissione.

Tuttavia, elevati costi di ricerca e sviluppo coinvolti nella progettazione e produzione di motori ad alta velocità rappresentano una sfida per i giocatori di mercato. Lo sviluppo di un motore in grado di resistere ad alte rivoluzioni al minuto richiede test approfonditi prima della produzione commerciale. Il mercato sta anche affrontando restrizioni a causa della disponibilità di soluzioni alternative a basso consumo di carburante.

La regione Asia-Pacifico domina attualmente il mercato globale dei motori ad alta velocità e si prevede di continuare a guidare. Questo può essere attribuito alla crescente produzione e attività industriali in Cina e in India. Molti giocatori internazionali stanno anche creando basi di produzione nella regione per soddisfare la crescente domanda locale di motore ad alta velocità. Nord America è progettato per testimoniare la crescita costante a causa della presenza di diversi motori aeronautici e motori marini OEM negli Stati Uniti e Canada. Nel complesso, il mercato dei motori ad alta velocità offre opportunità per le aziende di espandersi in economie emergenti e aree applicative di nicchia.

Driver per il mercato del motore ad alta velocità

• Aumento dell'adozione di turbine a gas per la generazione di energia: La crescente adozione di turbine a gas per la generazione di energia in tutto il mondo è un fattore chiave che guida la crescita del mercato dei motori ad alta velocità. Le turbine a gas offrono vantaggi come flessibilità operativa, elevata potenza, basse emissioni e capacità di utilizzo di diversi combustibili. Questi sono sempre più utilizzati nelle centrali a ciclo combinato, a causa della loro alta efficienza elettrica di oltre il 60%. Ad esempio, nel giugno 2022, GE, una multinazionale americana ha annunciato che Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation aveva selezionato le turbine a gas 7HA per aggiungere oltre 1.4 GW capacità alla centrale elettrica di Omuta in Giappone. Tali impianti creeranno una significativa domanda di turbine a gas pesanti.
• Attività di esplorazione e investimenti nel settore del petrolio e del gas: Aumentare gli investimenti nell'esplorazione di nuove riserve di petrolio e di gas, insieme alla produzione di gas di scisto contribuisce alla crescente distribuzione di motori ad alta velocità. Le turbine a gas sono ampiamente utilizzate per alimentare compressori e pompe nelle operazioni a monte, a valle e a valle del petrolio e del gas. Secondo l'AIEA, gli investimenti a monte del petrolio e del gas globali sono aumentati di circa il 10% nel 2022, guidati da aumenti dello shale del Nord America e da maggiori spese per progetti offshore. Questo aumenta l'adozione di efficienti e flessibili sistemi di turbine.
• Avanzamenti nelle tecnologie di raffreddamento delle turbine: I miglioramenti nelle tecnologie di raffreddamento della lama della turbina stanno portando a migliorare l'efficienza e le prestazioni dei motori ad alta velocità. Il raffreddamento efficace protegge i componenti della turbina dalle alte temperature e consente temperature di cottura più elevate. Ad esempio, il sistema Advanced Turbine Cooling di GE circola aria attraverso circuiti di raffreddamento interni nelle pale della turbina. Tali innovazioni consentono ai motori ad alta velocità di operare a potenze e efficienza superiori.
• Crescita nel settore marittimo: La crescita costante del commercio internazionale del mare e l'aumento delle attività di costruzione dei vasi stanno aumentando la domanda di turbine marine ad alta potenza. Secondo le stime dell’UNCTAD, il funzionamento della flotta mercantile mondiale dovrebbe espandersi ad un CAGR del 3,4% rispetto al 2021-2026. I motori marini ad alta velocità sono utilizzati nei sistemi di propulsione marittima, in quanto questi offrono vantaggi come dimensioni compatte, flessibilità del carburante e minori emissioni. Questo aumenta la sua adozione in navi navali, navi cargo e navi passeggeri.

Mercato del motore ad alta velocità

• Integrazione dei combustibili rinnovabili: L'integrazione di combustibili rinnovabili come idrogeno verde e biocarburanti sostenibili nei motori ad alta velocità presenta opportunità significative. Con crescente attenzione alla decarbonizzazione in tutte le industrie, i principali produttori stanno sviluppando turbine idrogeno-capable che possono passare dal gas naturale all'idrogeno pulito. Nel marzo 2021, MAN Energy Solutions annunciò il successo del test di combustione dell'idrogeno nella sua turbina a gas MGT6400. La capacità di sfruttare i combustibili verdi aumenterà la sostenibilità e avrà un impatto favorevole sulle prospettive del mercato dei motori ad alta velocità.
• Miglioramenti tecnologici attraverso la digitalizzazione: L'utilizzo crescente di internet industriale di cose (IIoT), intelligenza artificiale, stampa 3D e altre tecnologie digitali sta creando opportunità per miglioramenti delle prestazioni nei motori ad alta velocità. La manutenzione predittiva abilitata da AI migliora l'affidabilità mentre i componenti stampati 3D con geometrie complesse aumentano l'efficienza. Le turbine a gas HL di Siemens Energy sfruttano l'analisi digitale per ottimizzare l'efficienza. La digitalizzazione e l'automazione in corso consentiranno ai produttori di turbine di raggiungere uno sviluppo e una personalizzazione del prodotto più rapidi.
• Integrazione energetica rinnovabile: L'integrazione di motori ad alta velocità con tecnologie energetiche rinnovabili come il vento, il solare, l'energia idroelettrica e altri per sviluppare sistemi di energia rinnovabile ibrida rappresenta una grande opportunità. I motori ad alta velocità possono fornire energia continua e flessibile per integrare la natura intermittente delle energie rinnovabili. Ad esempio, la soluzione integrata di GE Hydropower-Solar combina l'ammodernamento dell'impianto idroelettrico con il fotovoltaico solare e l'archiviazione della batteria. Le turbine trovano anche impiego nella generazione di energia distribuita con le rinnovabili.
• Distribuzione di micro turbine: L'applicazione emergente di micro turbine con potenze inferiori a 500 kW offre promettenti prospettive di crescita. Le loro dimensioni compatte e scalabilità rendono micro turbine adatte per la generazione di elettricità distribuita. Giocatori chiave come Capstone, Toyota e Ansaldo stanno lanciando il prodotto in questo segmento di nicchia per l'uso in impianti CHP su piccola scala, sistemi di potenza remota e unità meccaniche. Con l'accesso all'energia ancora una sfida in alcune aree, i sistemi micro turbine vedranno un'adozione più ampia.

Mercato del motore ad alta velocità Tendenze

• Sviluppo di sistemi a turbina per idrogeno: Il rapido sviluppo delle turbine ad alto idrogeno e al 100% idrogeno è una tendenza importante. Le aziende leader come Siemens Energy, GE e Mitsubishi Power lavorano ampiamente nella progettazione di sistemi a turbina in grado di combustare combustibili miscelati a idrogeno e idrogeno puro. Questo è guidato da un crescente focus globale sull'economia dell'idrogeno. Nel 2021 Mitsubishi Power ha raggiunto un rapporto di miscelazione dell'idrogeno del 30% nelle turbine a gas. La capacità di sfruttare l'idrogeno verde sarà una tendenza chiave.
• Distribuzione di turbine a gas aero-derivative: La crescente utilizzazione delle turbine a gas aero-derivative progettate dai motori aeromobili è una tendenza importante. Questi forniscono vantaggi come peso leggero, dimensioni ridotte, minori emissioni e funzionamento flessibile. Questi sistemi trovano ampie applicazioni nella produzione di energia, nelle unità meccaniche e nell'industria del gas e del petrolio. Le aziende chiave di questo spazio includono GE, Siemens, Kawasaki Heavy Industries, ecc.
• Avanzamenti nei rivestimenti delle turbine: Miglioramento continuo dei rivestimenti di barriera termica (TBC) e dei rivestimenti resistenti all'ambiente utilizzati nei motori ad alta velocità per migliorare la durata, l'efficienza e le prestazioni è una tendenza chiave. Per esempio, i rivestimenti ingegnerizzati di Chromalloy aiutano a prevenire l'ossidazione e la corrosione nei componenti della turbina. Nel frattempo, gli sviluppi in TBC si concentrano su proprietà come la stabilità ad alta temperatura. Tali progressioni di rivestimento spingeranno i confini operativi dei sistemi a turbina.
• Riparazione, manutenzione e retrofitting: L'aumento delle attività di riparazione, manutenzione, ristrutturazione e aggiornamento delle turbine a gas industriali è una tendenza notevole. I proprietari sono concentrati sul miglioramento dell'efficienza, dell'output e della durata di vita delle attività di invecchiamento. Ad esempio, Ansaldo Energia fornisce soluzioni di aggiornamento per migliorare le prestazioni GT del 6% al 10%. I principali giocatori hanno infrastrutture di servizio per offrire pezzi di ricambio, riparazioni e modernizzazione insieme a nuove vendite di turbine.

Ritiri di mercato del motore ad alta velocità

• Costi elevati di capitale e di funzionamento: L'elevata spesa di capitale necessaria per l'approvvigionamento di turbine a gas ad alta capacità accoppiate con significativi costi operativi relativi alla manutenzione e al combustibile comportano come sfide. L'enorme investimento necessario per la creazione di una centrale elettrica della turbina a gas ritarda nuove costruzioni. Inoltre, il personale qualificato è tenuto a svolgere una manutenzione complessa. Questi fattori relativi al costo e alla forza lavoro limitano l'adozione tra gli utenti finali più piccoli.
• Regolamentazione delle emissioni: L'imposizione di severe normative relative alle emissioni sui gas di scarico del motore come NOx, SOx, CO₂ migliorare la qualità dell'aria pone sfide. I produttori devono effettuare modifiche di progettazione per ridurre le emissioni e la conformità dei test. Questo aumenta i tempi di piombo e colpisce la produzione di massa. Anche se esistono tecnologie di controllo delle emissioni, normative in continua evoluzione in tutto il mondo aumentano i costi di conformità per i giocatori.
• Perturbazioni della catena di fornitura: Le vulnerabilità esposte pandemiche di COVID-19 delle catene di approvvigionamento globali e delle barriere logistiche sono ancora persistenti. Con motori ad alta velocità essendo attrezzature pesanti, il trasporto pone problemi. Riduzioni localizzate e congestioni portuali portano a ritardi di produzione. Il conflitto Russia-Ucraina ha anche limitato le forniture di materie prime. Tali incertezze della catena di approvvigionamento limitano in parte i volumi di produzione.

Mercato del motore ad alta velocità - Recenti sviluppi

Nuovi prodotti lancia:

• Nel marzo 2022, GEIE ha annunciato il lancio della sua turbina a gas 7HA.03, che offre il 64% di efficienza nelle centrali a ciclo combinato. La nuova turbina offre una maggiore flessibilità, affidabilità e minori emissioni per i generatori di corrente.

• Il 13 febbraio 2023, Cummins Inc. ha rivelato i suoi piani per introdurre il motore X10, la prossima iterazione nella sua serie di combustibile-agnostic, in Nord America entro il 2026. Come membro della famiglia di motori X, questo motore è progettato strategicamente per servire un duplice ruolo, sostituendo sia la L9 che la X12. La sua versatilità unica lo rende adatto ad un ampio spettro di applicazioni, che comprendono sia gli scenari di utilizzo medio che pesante.

Acquisizione e partenariati:

• Nel novembre 2022, Rolls-Royce collaborò con la Royal Air Force (RAF) e i partner del settore fornendo il motore ad alta velocità Trent 700 per un successo pionieristico. Ciò ha comportato un volo di carburante sostenibile al 100%, uno storico primo per un aereo militare di sue dimensioni e l'evento inaugurale per qualsiasi tipo di velivolo nel Regno Unito — una RAF Voyager, la variante militare di un Airbus A330.
• Nel febbraio 2022 Cummins, una multinazionale, acquisì Jacobs Vehicle Systems (JVS), una filiale di Altra Industrial Motion Corp. JVS è un rinomato fornitore specializzato in frenata del motore, disattivazione del cilindro, start e stop e tecnologie di gestione termica. Questa acquisizione strategica ha posizionato Cummins per innovare e sviluppare tecnologie all'avanguardia, promuovendo la crescita su piattaforme diesel esistenti e avanzate.
• Nel gennaio 2022, Caterpillar ha introdotto una serie di motori drop-in, presentando le nuove unità di potenza industriali Cat C2.8 e C3.6 (IPU). Questi motori vantano progetti altamente integrati, ottimizzando i processi di ingegneria e installazione, risparmiando tempo prezioso. Il C2.8 offre valutazioni fino a 55 kW (74 CV) a 2400 giri/min, mentre il C3.6 fornisce valutazioni fino a 100 kW (134 CV) a 2200 giri/min.

Figura 2. Quota globale del mercato del motore ad alta velocità (%), per tipo di motore, 2023

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Le migliori aziende del mercato del motore ad alta velocità:

• GEIE
• Siemens
• Rolls-Royce
• Kawasaki Heavy Industries
• Soluzioni energetiche MAN
• Wartsila
• Mitsubishi Heavy Industries
• Harbin Turbine Company
• Turbine solari
• Ansaldo Energia

Definizione: I motori ad alta velocità si riferiscono a sistemi turbomacchine avanzati come turbine a gas, turbine a vapore, turbine idrauliche e motori reciproche che operano a velocità di rotazione elevate di oltre 1000 giri/min e potenze superiori a 500 kW. Questi sono utilizzati attraverso la generazione di energia, l'esplorazione del petrolio e del gas, l'aviazione, la marina e varie applicazioni industriali per le unità meccaniche. I motori ad alta velocità offrono vantaggi come l'alta densità di potenza, l'efficienza del carburante, la flessibilità operativa e le emissioni ridotte. I principali operatori di questo mercato producono turbine a gas industriali, turbine a gas aero-derivative, turbine marine e turbine a vapore utilizzate nella produzione di energia elettrica, propulsione marittima, compressione del gas e per alimentare grandi pompe e compressori in varie strutture.

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