Markt für Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Größe und Ausblick, 2023-2031

Marktübersicht

Der globale Markt für Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) wurde im Jahr 2022 auf 3,75 Milliarden US-Dollar geschätzt. Bis 2031 soll es 9,36 Milliarden US-Dollar erreichen und im Prognosezeitraum (2023–2031) mit einer jährlichen Wachstumsrate von 10,70 % wachsen. Der Markt für Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) wird durch die doppelten Vorteile einer verbesserten Energieeffizienz und Kosteneinsparungen sowie eines zunehmenden Umweltbewusstseins angetrieben, das sauberere und nachhaltige Energielösungen bevorzugt.

Unter Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung versteht man eine Gruppe von Technologien, die gleichzeitig Wärme und Strom erzeugen. Gas oder Flüssiggas werden typischerweise für den Antrieb häuslicher Mikro-KWK-Systeme (LPG) verwendet. Allerdings nutzen mittlerweile mehrere Systeme Biodiesel oder Öl als Kraftstoffquelle. Gas und Flüssiggas gelten als kohlenstoffarme Technologien, da sie möglicherweise effektiver sind als die einfache Verbrennung fossiler Brennstoffe zur Wärmeerzeugung und die Gewinnung von Strom aus dem Netz, obwohl es sich eher um fossile Brennstoffe als um erneuerbare Energiequellen handelt. Bei der Produktion im Kraftwerk und beim Transport zu Haushalten oder anderen Unternehmen geht eine erhebliche Energiemenge verloren. Die Technologie zur Kraft-Wärme-Kopplung vor Ort verbessert die Effizienz des Energieerzeugungsprozesses erheblich, verringert den gesamten CO2-Fußabdruck und verringert die Abhängigkeit von teurem Strom aus dem nationalen Netz.

Marktdynamik

Globale Markttreiber für Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung (KWK).

Steigende Nachfrage nach dezentralen Energiesystemen und verbesserter Effizienz

Aufgrund der höheren Effizienz nutzen immer mehr Menschen Mikro-KWK-Systeme. Die Technologie kann Wärme und Strom mit einem Gesamtwirkungsgrad zwischen 85 und 90 Prozent erzeugen. Als Nebenprodukt einer typischen Mikro-KWK-Anlage können bis zu 25 kW Strom erzeugt werden. Bei der Kraft-Wärme-Kopplungsanlage handelt es sich um eine Multibrennstoffanlage, das heißt, sie kann Wärme und Strom mit konventionellem LPG-Brennstoff und modernen Mikro-KWK-Technologien wie biomassebasierten Mikro-KWK-Systemen erzeugen. Die steigende Nachfrage nach dezentralen Energiesystemen hat zu einem deutlichen Anstieg des Einsatzes von Mikro-KWK-Anlagen geführt.

Globale Marktbeschränkung für Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung (KWK):

Restriktiv und teuer im Vergleich zu herkömmlichen Kesselsystemen

Aufgrund reduzierter Leistungsbereiche gibt es Einschränkungen im Markt für Mikro-KWK-Anlagen. Die Technologie ist ausschließlich für Gebäude mittlerer Größe vorgesehen. Sie gelten daher ausschließlich für den gewerblichen und privaten Bereich. Für große Industrieanwendungen ist die Methode nicht geeignet, wenn der Strombedarf den Wärmebedarf übersteigt. Auch wenn Wärme benötigt wird, ist die Nachfrage größer als die Kapazität. Aufgrund der begrenzten Leistungsabgabe kann die Stromerzeugung nur eine bestimmte Anzahl von Elektrogeräten unterstützen. Das System kann den Netzstrom nicht eliminieren. Somit kann nur ein Teil des Stromtarifs mit selbst erzeugtem Strom bezahlt werden. Dies zeigt, dass auch die Anpassungsfähigkeit des Produkts auf dem heimischen Markt begrenzt ist.

Wenn man Anschaffungs- und Installationskosten vergleicht, ist ein Mikro-KWK-System teurer als ein herkömmlicher Heizkessel. Das System ist KAPITALintensiv, wenn keine staatlichen Anreize für die Technologie bereitgestellt werden. Für den gewerblichen Bereich ist die regelmäßige Nutzung aufgrund der hohen Vorabkosten und langen Amortisationszeiten schwierig. Diese bescheidenen Installationen dienen gelegentlich für einen kürzeren Zeitraum, wenn sie nach langfristigen Anwendungen suchen. Der Return-on-Investment-Faktor sinkt daher.

Globale Marktchancen für Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung (KWK):

Technologische Fortschritte im Energiesektor

Ein als Mikro-KWK bezeichnetes System erzeugt sowohl nutzbare Wärme als auch Strom. Diese Methode wurde entwickelt, um den Energiebedarf für die Verbrennung von Kraftstoff zur Stromerzeugung zu erhöhen und so die Wirksamkeit des Verbrennungsprozesses zu verbessern. Diese Qualitäten und Technologien werden zu einem Wachstum der Mikro-KWK-Industrie führen. Überall gibt es Wohnhäuser, Restaurants, Hotels, Geschäfte, Krankenhäuser und Kliniken, Fabriken und andere Bauwerke. Auch die Regierung legt großen Wert auf diesen Markt. Moderne Mikro-KWK-Technologie bietet zahlreiche wirtschaftliche und ökologische Vorteile. Länder wie Japan, Deutschland, Südkorea und das Vereinigte Königreich arbeiten intensiv daran, diese Vorteile in den Mainstream-Energiemarkt zu integrieren.

Regionalanalyse

Der globale Markt für Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) ist in vier Regionen unterteilt: Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik und LAMEA.

Asien-Pazifik dominiert den Weltmarkt

Der asiatisch-pazifische Raum leistet den größten Umsatzbeitrag. Der größte Mikro-Kraft-Wärme-Kopplungsmarkt wurde im asiatisch-pazifischen Raum geschaffen, der voraussichtlich über den gesamten geplanten Zeitraum bestehen bleibt. Die mächtigste Nation in diesem Bereich ist Japan. Mehrere Entwicklungsländer wie China und Südkorea tragen zum Wachstum des regionalen Marktes bei, da sie energieeffizient sind, gleichzeitig Wärme und Strom erzeugen können (KWK) und in Zukunft eine zuverlässige Energieversorgung gewährleisten werden.

Europa wird in den kommenden Jahren ein deutliches Wachstum verzeichnen. Die Fertigungs-, Industrie- und Automobilbranche ist in der Region gut etabliert. Die Nachfrage auf dem Markt wird durch das Bestreben der Region nach Null-Emissions-Regeln für Wohn- und Gewerbegebäude und einen Fokus auf weniger CO2-intensive Betriebe angetrieben. Darüber hinaus sind eine 20-prozentige Steigerung der Energieeffizienz und eine 20-prozentige Reduzierung der Treibhausgasemissionen wichtige Prioritäten der strengen Umweltschutzpolitik der europäischen Regierung. Daher setzen viele europäische Länder auf energieeffiziente Technologien, um die globale Erwärmung zu stoppen.

Im Vergleich zu den Märkten im asiatisch-pazifischen Raum oder Europa ist der nordamerikanische Markt vergleichsweise unbedeutend. Aufgrund unterstützender staatlicher Vorschriften und der steigenden Nachfrage nach nachhaltiger Energieerzeugung in der Region wird jedoch prognostiziert, dass sich diese im geschätzten Zeitraum am schnellsten entwickeln wird. Laufende technologische Entwicklungen werden auch das Geschäftsszenario beschleunigen, um die Energieeffizienz zu steigern und den Bedarf an Spitzenkapazitäten im gesamten System zu erhöhen.

Aufgrund der langsamen Akzeptanz der Technologie, mangelndem Bewusstsein und hohen Anfangsinvestitionen für Wohnanlagen besteht im Rest der Welt nur ein begrenztes Potenzial für die Installation von Mikro-KWK. In einigen Ländern wie Brasilien, Chile und Südafrika befinden sich die Initiativen noch in der Anfangsphase, wo es einige Zeit dauern könnte, bis die Technologie in diesen Ländern Fortschritte macht. Mikro-Kraft-Wärme-Kopplungssysteme können problemlos in die Heizsysteme bestehender Gebäude integriert werden, da sie relativ heiße Wärme erzeugen. Die beste Technologie zur Stromerzeugung im Wohn- und Nichtwohnbereich lässt sich gut in die aktuelle Gas- und Strominfrastruktur integrieren.

Segmentanalyse

Der globale Markt für Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) ist nach Brennstofftyp und Anwendung segmentiert.

Basierend auf der Brennstoffart ist der globale Mikro-KWK-Markt in Erdgas, Biogas und andere unterteilt.

Eine praktikable Option zur Strom- und Wärmeerzeugung in Haushalten und Gewerbebauten ist die Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). In mächtigen Nationen auf der ganzen Welt, in denen die Energie im Zeitalter der Energie überwiegend auf fossilen Brennstoffen wie Erdgas basiert, trägt diese Methode dazu bei, den Kohlendioxidausstoß zu reduzieren. Aufgrund der geringeren Emissionen als auf fossilen Brennstoffen basierende Alternativen erfreut sich Erdgas als Brennstoff in Mikro-KWK-Systemen weltweit immer größerer Beliebtheit. Darüber hinaus weisen Mikro-KWK-Wärmeerzeugungssysteme im Vergleich zu Brennwertkesseln, die im Prognosezeitraum bei Privat- und Gewerbekunden immer beliebter werden dürften, einen deutlich höheren praktischen Wirkungsgrad auf.

Am Ort des Verbrauchs kann Biogas mithilfe von Mikro-KWK oder Mikro-KWK in Wärme und Strom umgewandelt werden. Das mit Biogas betriebene Mikro-BHKW ermöglicht die Erzeugung von Strom und Wärme (Warmwasser oder Dampf). Mit dem erzeugten Strom können Geräte im privaten und gewerblichen Bereich betrieben werden. KWK verbessert den Brennstoff mit einem Wirkungsgrad von 50 % bei der Wärmeerzeugung und einem Wirkungsgrad von 35 % bei der Stromerzeugung. Biomasse entsteht aus gasförmigem Brennstoff (Biogas), der sich von Erdgas dadurch unterscheidet, dass er auf natürliche Weise durch die Zersetzung organischer Abfälle entsteht. Daher gilt es als erneuerbare Energiequelle. Methan (CH4) macht zwischen 50 und 70 Prozent der Biogaszusammensetzung aus, der Rest besteht zum größten Teil aus CO2 und geringen Mengen Stickstoff, Sauerstoff und Schwefelwasserstoff.

Auch andere Brennstoffarten wie Heizöl und Holzpellets eignen sich für Mikro-KWK-Anlagen. Aufgrund der größeren Akzeptanz von Mikro-KWK im Vergleich zu Biogas haben andere Kraftstoffarten nach Erdgas einen erheblichen Marktanteil. Es wird jedoch erwartet, dass in den kommenden Jahren Faktoren wie die geringere Effizienz verschiedener Kraftstoffarten im Vergleich zu Erdgas und Biogas sowie die vergleichsweise hohen Emissionen anderer Kraftstoffe die Expansion dieses Marktes behindern werden. Aufgrund der regelmäßigen Preisgestaltung in der Region konzentriert sich die Nutzung von Mikro-KWK auf Holzpelletbasis auf Europa und Umgebung. Holzpellets waren im Vergleich zu den schwankenden Preisen für Erdgas und Öl in den letzten zehn Jahren vergleichsweise konstant. Lange Zeit waren Pellets günstiger als andere Brennstoffe.

Je nach Anwendung ist der globale Mikro-KWK-Markt in Wohn- und Gewerbeimmobilien unterteilt.

Mikro-KWK-Systeme sind aufgrund ihrer geringeren Größe eine effiziente Option für Sektoren mit relativ geringem Energiebedarf, wie z. B. Wohnhäuser. Diese Geräte können den Kraftstoffverbrauch senken, was Schadstoffe reduziert und die Kosten senkt. Mikro-KWK-Anlagen kleinerer Größe haben hohe Leistungsfaktoren (=95 %). Sie können mit konventionellen Brennstoffen wie Öl, Flüssiggas (LPG) oder Erdgas betrieben werden. Sie können mit kohlenstoffarmen Kraftstoffen wie Biodiesel, Wasserstoff, erneuerbarem Erdgas (RNG) oder Biogas kombiniert werden. Darüber hinaus bietet die lokale Energiequelle, die Mikro-KWK für Privathaushalte bietet, eine weitere Ebene der Widerstandsfähigkeit für isolierte Gemeinden und Haushalte, die aufgrund schwerer Naturkatastrophen oder Systemstörungen anfällig für Stromausfälle sind.

Kleiner als 50 kW, aber größer als Wohnanlagen sind gewerbliche Mikro-KWK-Anlagen. Diese bieten Sicherheit und Energieunabhängigkeit und werden häufig in Hotels, Supermärkten, Bürogebäuden, Sportanlagen, Krankenhäusern und Einkaufszentren installiert. Bei kommerziellen Systemen handelt es sich in der Regel um KWK- Kraftwerke mit Verbrennungsmotor und einem höheren elektrischen Wirkungsgrad, da diese Systeme vergleichsweise umfangreicher sind und Lärm kein grundsätzliches Problem darstellt. Aufgrund der sinkenden Kosten und der steigenden Effizienz der Technologie werden Brennstoffzellen-Mikro-KWK-Systeme jedoch häufiger im kommerziellen Bereich eingesetzt. Japan und Europa dominieren die Märkte für den Einsatz kommerzieller Mikro-KWK-Systeme, ähnlich wie auf dem Markt für Privathaushalte.

jüngsten Entwicklungen

• Januar 2022 – Nach Angaben von Total Energy Systems wurde ein autorisierter Händler für die Stromerzeugungssysteme von Gridiron vor Ort ernannt, um robuste Energielösungen für den oberen Mittleren Westen bereitzustellen. Das winzige Blockheizkraftwerk Power Plant H24, das erneuerbares Erdgas, Erdgas oder Propan als Brennstoffquelle nutzt, ist eines der Produkte von Gridiron mit Sitz in Houston, Texas.