Un residente del Texas viene a sapere che il trasformatore ordinato sarà consegnato nel 2026 – quattro anni dopo aver effettuato l'ordine. Un produttore di pale eoliche dalla Germania attende la consegna che è bloccata a causa della mancanza di trasformatori. Un appaltatore di un centro dati in Virginia ha scoperto che la sua struttura AI da 100 MW è impossibile da avviare senza un trasformatore che non sarà prodotto nei prossimi due anni. Questo è come si manifesta questo deficit globale di trasformatori, una crisi globale che ha iniziato a crescere nel 2021 e ha raggiunto lo stadio di un deficit strutturale entro il 2024.
Il documento illustra l'attuale stato delle cose in cifre e indica quali sono le cause di questa crisi sia dal lato dell'offerta che della domanda e quale impatto ha sui progetti energetici, sui prezzi e sulle strategie di acquisto in tutto il mondo. Presenta un manuale che spiega come acquistare trasformatori nel mercato dove i tempi di consegna sono misurati in anni piuttosto che in settimane e dove un fornitore ha una capacità impegnata invece di un nome ben noto.
La crisi globale dei trasformatori può essere compresa attraverso due cifre. I tempi di consegna tipici per i trasformatori di potenza che in precedenza erano di circa 30-60 settimane ora hanno raggiunto 115-130 settimane nel 2024, con grandi unità a 120-210 settimane (2,3-4 anni). I prezzi sono aumentati del 60-80% da gennaio 2020 a causa del raddoppio del prezzo dell'acciaio elettrico orientato al grano e dell'aumento del 50% per il rame. La domanda da parte dei centri dati AI, dei progetti rinnovabili, della ricarica dei veicoli elettrici e del deterioramento della flotta ha portato a un aumento della domanda, mentre l'offerta è diminuita a causa della natura capital-intensive della produzione, della scarsità di manodopera qualificata e della riduzione della capacità negli anni 2010.
Stato attuale: La carenza in numeri
Il tempo di consegna è noto per essere il miglior indicatore di scarsità perché rappresenta meglio il rapporto tra ordini e offerta rispetto a qualsiasi altro parametro. Secondo la ricerca sulla catena di approvvigionamento condotta da Wood Mackenzie, il tempo di consegna standard dei trasformatori sarà di 115–130 settimane nel 2024, che è più di due volte più lungo rispetto alla media di 50 settimane nel 2021. I trasformatori su larga scala come le sottostazioni e le unità di aumento della generazione avranno un tempo di consegna di 80-210 settimane e alcuni produttori segnalano che semplicemente non hanno ordini che possono accettare.
| Classe di Trasformatore | Tempo di consegna prima del 2021 | Tempo di consegna 2024 |
|---|---|---|
| Trasformatori di distribuzione (100-2.500 kVA) | 4-12 settimane | 20-60 settimane |
| Trasformatori di media potenza (10-40 MVA) | 30-60 settimane | 80-160 settimane |
| Trasformatori di grande potenza (40-500 MVA) | 30-60 settimane | 120-210 settimane |
| Media, tutte le classi (Wood Mackenzie) | ~50 settimane (2021) | 115-130 settimane |
La situazione dei prezzi è altrettanto grave. I prezzi medi dei trasformatori rinnovabili sono aumentati tra 60% e 80% dall'inizio di gennaio 2020, con alcuni che richiedono più di 80% in spese aggiuntive. I prezzi di questi trasformatori hanno continuato a salire anche dopo che i prezzi dei materiali hanno iniziato a stabilizzarsi, poiché le aziende coinvolte continuano a sfruttare la situazione per ripristinare i loro profitti e cercare di compensare l'aumento dei costi del lavoro e dei trasporti.
Come si presenta la carenza nella pratica
Il concetto di scarsità non è solo teorico, come dimostrano alcuni eventi tangibili. Ad esempio, c'è una grande rete elettrica in Texas che deve sostituire 15.000 trasformatori dove non è disponibile alcun inventario di trasformatori e gli ordini si protraggono fino al 2026. La costruzione dei data center in Texas è stata rinviata in parte perché i loro trasformatori ad alta tensione non potevano essere consegnati. Inoltre, in Germania, i parchi eolici stavano aspettando i trasformatori di elevazione mentre le turbine eoliche erano pronte ma disconnesse. In India, i programmi dei progetti degli sviluppatori rinnovabili sono stati ritardati poiché non riuscivano a ottenere trasformatori.
Gli assicuratori stanno ora considerando la disponibilità di trasformatori come un rischio per la continuità delle loro attività. Secondo l'analisi di IF Insurers, il tempo di consegna per i grandi trasformatori è cambiato da 12-24 settimane a 1-3 anni, il prezzo è aumentato del 70%, e i ricercatori concludono che se solo un trasformatore fallisce in un'installazione, ciò porterà a mesi di inattività poiché sarà necessario attendere il nuovo.
Cause, Parte 1: L'esplosione della domanda
La crescita della domanda ha superato ogni previsione di capacità fatta prima del 2021. Quattro fattori di domanda dominano:
| Fattore di domanda | Scala dell'effetto | Esempio |
|---|---|---|
| AI e data center | La domanda di trasformatori aumenta di ~120% solo nel 2024 | Un campus AI da 100 MW ha bisogno di più grandi trasformatori GSU |
| Espansione rinnovabile | Gli impianti fotovoltaici necessitano di ~1,8 volte più capacità di trasformatore per MW rispetto al carbone | Unità di elevazione eolica e solare nell'ordine delle centinaia di migliaia all'anno |
| Ricarica di veicoli elettrici | ~5-6 trasformatori per veicolo elettrico contro 1-2 per veicolo a combustione interna | Oltre 17 milioni di nuovi veicoli elettrici a livello globale nel 2024 |
| Sostituzione della flotta invecchiata | La flotta statunitense ha superato la vita progettuale di 35-40 anni | ~15.000 unità in Texas necessitano di sostituzione |
L'elemento AI è importante a causa del fatto che è il meno prevedibile. Un grande cluster di addestramento LLM consuma 70 megawatt di energia, riferendosi all'uso di elettricità di una città di circa 200.000 persone. Ogni data center di questo tipo ha bisogno di trasformatori ad alta tensione costruiti su misura che competono per la capacità limitata della produzione di trasformatori con i trasformatori di potenza standard. Secondo lo studio IEA 2024, si prevede che gli investimenti nel sistema elettrico, inclusi trasformatori e interruttori, aumenteranno di circa il doppio entro il 2030 per soddisfare i requisiti stabiliti dall'elettrificazione e dalle energie rinnovabili.
Cause, Parte 2: Il vincolo dell'offerta
La capacità del lato dell'offerta di reagire è piuttosto limitata a causa di alcune ragioni strutturali. La costruzione di impianti di produzione di trasformatori richiede molto tempo e investimenti. Di solito ci vogliono dai tre ai cinque anni per completare la costruzione e ottenere le autorizzazioni necessarie poiché la produzione di trasformatori richiede professionisti specializzati. Alcune aziende di produzione hanno chiuso la produzione dopo la crisi del 2010, mentre altre stanno lavorando al massimo.
- Il numero limitato di fabbriche certificate. La stragrande maggioranza dei produttori di trasformatori di potenza opera in poche fabbriche certificate, e negli USA solo circa il venti percento dei trasformatori è prodotto localmente.
- La mancanza di personale qualificato. Questo è un lavoro che richiede una formazione adeguata e finanziamenti.
- Il problema del design individuale. La produzione di trasformatori richiede un design individuale. Questo porta a ulteriori difficoltà nel processo di produzione.
- Esitazione a investire. La necessità di investimenti significativi che potrebbero richiedere decenni per ripagarsi rende molte imprese riluttanti a investire.
- L'espansione è lenta ma continua. Ci sono state diverse annunci riguardanti nuovi investimenti e aperture di nuovi impianti. Tuttavia, secondo le stime di Wood Mackenzie, la situazione non cambierà significativamente fino ai primi anni del 2020.
La crisi delle materie prime: GOES, rame e acciaio
Le materie prime hanno portato a una situazione in cui i prezzi hanno iniziato a salire anche prima che la domanda aumentasse significativamente. L'acciaio elettrico orientato al grano (GOES) – il tipo di materiale per il nucleo – è diventato più costoso di due volte dall'inizio del 2020 a causa della carenza di mercato e della produzione limitata durante la pandemia. Il rame ha mostrato un aumento di circa 50% nello stesso periodo, il che, in combinazione con l'aumento del GOES, ha portato a un aumento dell'esposizione dei trasformatori di sollevamento del generatore ai costi del GOES di 4% – 15%.
| Materia Prima | Andamento dei Prezzi Da Gennaio 2020 | Effetto sul Costo del Trasformatore |
|---|---|---|
| Acciaio elettrico orientato al grano (GOES) | +100% (raddoppiato) | Nucleo = 25-35% del costo del materiale |
| Rame | +50% | Avvolgimenti = 25-30% del costo del materiale |
| Manodopera e logistica | +20-40% | Trasferito nei prezzi |
| Prezzi complessivi dei trasformatori | +60-80% | – |
Poiché il GOES e il rame rappresentano oltre 50% del costo del materiale di un trasformatore, qualsiasi variazione di questi costi si riflette nel prezzo finale. I prezzi sono diminuiti dopo aver raggiunto il punto più alto nel Q4 del 2023, ma sono ancora volatili e i fornitori probabilmente manterranno i margini poiché gli ordini sono abbondanti.
L'Impatto Profondo su Progetti ed Economie
Le conseguenze della carenza si propagano ben oltre i tempi di consegna più lunghi:
| Area di Impatto | Effetto | Scala |
|---|---|---|
| Ritardi nei progetti rinnovabili | I progetti slittano o si fermano per mancanza di trasformatori | Fino a 25% di rinnovabili globali a rischio |
| Affidabilità della rete | Unità invecchiate superano la vita progettuale, aumentano i guasti | Maggioranza della flotta statunitense oltre i 35-40 anni di vita |
| Costruzioni di data center | Energizzazione del campus ritardata di 1-2 anni | Capacità AI limitata negli Stati Uniti, in Europa |
| Espansione industriale | Nuovi impianti in attesa di trasformatori di sottostazione | FDI manifatturiero ritardato a livello globale |
| Assicurazione e finanza | Termini di copertura inaspriti, premi in aumento | Piani di continuità aziendale riscritti |
Per le aziende di servizi pubblici, il risultato è un ritardo nei piani di sostituzione dei trasformatori che porta a un aumento del rischio della flotta. Per gli sviluppatori di progetti, ottenere trasformatori non è più un fattore secondario nel processo di pianificazione temporale – è diventato un componente fondamentale nelle loro attività. In termini di governi, la situazione è diventata un problema di sicurezza energetica poiché le politiche industriali negli Stati Uniti, nell'UE e in India sono state stabilite per supportare le capacità produttive nazionali.
Il Quadro Regionale: Stati Uniti, Europa, Asia
Diverse aree avvertono gli effetti della carenza in modi contrastanti. Gli Stati Uniti soddisfano quasi tutta la loro domanda di trasformatori da altri paesi (quasi 80% di essi), hanno lottato per decenni con carenze di sostituzione e hanno continuato la costruzione nelle loro fabbriche che daranno risultati solo anni dopo. L'Europa vende principalmente trasformatori da poche fabbriche le cui reti di distribuzione superano i 40% di età, l'UE ha pianificato di spendere 584 miliardi di euro per aggiornamenti della rete che aumenteranno la necessità di trasformatori nel prossimo futuro. L'India ha una grande produzione domestica ma sperimenta ancora ritardi nei progetti a causa delle carenze di trasformatori e la Cina è il più grande fornitore e consumatore nel suo territorio; le sue esportazioni nel 2023 sono state il doppio rispetto a quelle del 2022, il che la rende il tasso più alto raggiunto in 13 anni, mentre i primi tre trimestri del 2024 mostrano un aumento delle esportazioni di 46% rispetto all'anno scorso.
Questo aumento ha bilanciato la situazione anche se i produttori cinesi rimangono ancora gli unici fornitori per altri paesi.
Come Dovrebbero Rispondere gli Acquirenti
Poiché il tempo di consegna è lungo diversi anni, il processo di approvvigionamento è notevolmente migliorato:
- Inizia a ordinare non appena il progetto lo consente. Considera i trasformatori come l'elemento sul percorso critico con il maggior tempo di attesa; effettua un ordine entro il tempo di concetto e non dopo il finanziamento.
- Standardizza sia rigorosamente che metodologicamente. Standardizzare le classi di tensione, l'impedenza e le gamme di tap porta a tempi di attesa brevi e, di conseguenza, a prezzi più bassi, mentre specifiche personalizzate portano a un aumento del prezzo fino a 25% e a molti mesi di tempo di attesa.
- Riserva capacità interagendo con i fornitori. Stabilire un accordo quadro con i fornitori e prenotare slot si dimostra molto più vantaggioso rispetto a sconti sui prezzi in condizioni di scarsità.
- Acquista per garantire il futuro e il caricamento parziale. Specificare le perdite in base a fattori di carico realistici e alla gamma di tap ti salverà da un secondo ciclo di approvvigionamento tra 5 anni.
- Controlla le credenziali così come la realtà nelle fabbriche. Ottieni il rapporto di prova di tipo IEC 60076, verifica il libro degli ordini e controlla il contratto di fornitura GOES, e assiste ai test di accettazione in fabbrica.
- Tratta il tuo ricambio come capitale. Se la tua flotta lo richiede, acquistali ora; nel 2027 varrà ancora di più di quanto costa ora.
Opportunità e i produttori che possono consegnare
I vincoli nella catena di approvvigionamento hanno anche portato all'emergere di diversi fornitori che ora sono in grado di consegnare. I leader di mercato globali nel settore – Hitachi Energy, Siemens Energy e ABB – sono nel primo livello con arretrati misurati in anni. Schneider Electric guida i player che operano nel campo della LV e della rete digitale. Le aziende stanno investendo ampiamente, ma la loro espansione richiede un tempo significativo. Aziende cinesi come TBEA, Baoding Tianwei, China XD Group e alcuni altri fornitori di medie dimensioni sono i nuovi arrivati in più rapida crescita nel mercato.
| Produttore | Posizionamento | Realtà del Tempo di Attesa (2024) |
|---|---|---|
| Hitachi Energy | Premium, globale | 2-4 anni per unità grandi |
| Siemens Energy | Premium, globale | 2-4 anni per unità grandi |
| ABB | Premium, ampio | 1-3 anni a seconda della classe |
| Schneider Electric | Mid-premium, LV/digitale | 6-18 mesi per distribuzione |
| TBEA / Baoding Tianwei / Gruppo XD | Volume, esportazione | 6-18 mesi per distribuzione; 1-2 anni per potenza |
| Jiangsu Subian Energia Elettrica | Competitivo, certificato IEC 60076 | 8-16 settimane per unità di distribuzione standard |
La produzione cinese di fascia media diventa la soluzione praticabile per gli acquirenti di trasformatori di distribuzione certificati e trasformatori di potenza media che devono rispettare un programma. Jiangsu Subian Electric Power è un esempio di tali operazioni riconosciute come certificate da IEC 60076 e che producono trasformatori immersi in olio e di tipo secco entro periodi ragionevoli di 8-16 settimane. Questo produttore serve le utility, gli sviluppatori di energie rinnovabili e i clienti industriali in Asia, Africa, Medio Oriente e America Latina.
Domande frequenti
Quanto tempo richiedono effettivamente i tempi di consegna dei trasformatori nel 2024?
Secondo Wood Mackenzie, il tempo medio per i trasformatori di distribuzione è compreso tra 115-130 settimane o più di due anni. Un trasformatore di distribuzione ha un tempo stimato di 20-60 settimane mentre un trasformatore medio ha un intervallo di tempo di 80-160 settimane, e i trasformatori grandi richiedono tra 120-210 settimane (2.3-4 anni). Prima del 2021, la maggior parte delle classi veniva spedita in un tempo di 30-60 settimane, con alcune aziende che non accettavano più ordini per determinate classi.
Perché i prezzi dei trasformatori sono aumentati così tanto?
I prezzi sono aumentati del 60-80% da gennaio 2020. L'acciaio elettrico per usi orientati ai grani ha visto i prezzi raddoppiare, il rame ha registrato un aumento del 50 percento e la domanda ha superato ogni previsione. Anche se le materie prime sono diminuite dal loro picco nel Q4 2023, i fornitori hanno mantenuto i prezzi alti a causa dei loro ordini pieni e del ripristino dei margini.
La carenza è causata dalla domanda o dall'offerta?
Entrambi si supportano a vicenda. La domanda è aumentata, guidata dai centri dati AI con un aumento di ~120% nel 2024, progetti rinnovabili accelerati, ricarica di veicoli elettrici e una flotta operativa già vecchia. Dal lato dell'offerta, ci sono sia vincoli temporali che di fornitura poiché la produzione di trasformatori è intensiva in capitale, richiede oltre 4 anni per espandersi e la manodopera qualificata non può essere assunta abbastanza rapidamente.
I produttori cinesi colmeranno il divario?
Lo stanno già facendo. Nel 2023, il dato semestrale è aumentato di 2 volte rispetto al 2022, e i 9 mesi dell'anno 2024 hanno visto un aumento di 46%. Le fabbriche cinesi forniscono l'unica fonte materiale di capacità aggiuntiva disponibile a breve termine. Gli acquirenti devono assicurarsi di controllare la certificazione IEC 60076 e di effettuare l'audit della fabbrica, poiché c'è una vasta gamma di qualità nella fascia media.
Cosa devo fare se ho bisogno di un trasformatore quest'anno?
Assicurati che la tua specifica sia uniforme, accertati che il tuo fornitore si sia impegnato a fornire GOES, abbia uno spazio di produzione libero e tieni presente che solo i trasformatori di classe distribuzione possono essere spediti relativamente rapidamente – realisticamente entro un periodo di 8-20 settimane da produttori certificati in Cina. I grandi trasformatori di potenza sono, infatti, un elemento di pianificazione pluriennale, quindi considera di riprogettare i tuoi progetti per utilizzare classi già esistenti quando possibile e acquistare pezzi di ricambio come investimento di capitale.
Riferimenti
- Wood Mackenzie – Fonte dei dati sui tempi di consegna (media di 115-130 settimane; 120-210 settimane per grandi unità) e la stima che fino a 25% di progetti rinnovabili affrontano rischi di ritardo.
- IEA Elettricità 2024 – Analisi delle esigenze di investimento nella rete e della domanda di attrezzature creata dagli obiettivi di elettrificazione e energia pulita.
- Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti – Strategia della Catena di Fornitura – La valutazione del governo degli Stati Uniti sulla capacità di produzione domestica di trasformatori e la dipendenza dalle importazioni di ~80%.
- Laboratorio Nazionale per le Energie Rinnovabili (NREL) – Ricerca sull'invecchiamento della flotta di trasformatori e sui requisiti di sostituzione in Nord America.
- IEC 60076-1: Trasformatori di potenza – Generale – Lo standard internazionale contro il quale i trasformatori sono testati per tipo, e un requisito chiave di verifica durante l'approvvigionamento.
- Revisione Statistica dell'Energia Mondiale dell'Istituto Energetico – Dati globali sulla crescita della domanda di elettricità e sull'espansione della rete rilevanti per il lato della domanda della carenza.
- Jiangsu Subian Energia Elettrica – Produttore certificato IEC 60076 che offre trasformatori di distribuzione e di potenza media con tempi di consegna di progettazione standard di 8-16 settimane.
Conclusione
La carenza globale di trasformatori è una situazione che esiste non temporaneamente ma come una realtà a lungo termine: è caratterizzata da tempi di consegna superiori a due anni in media, prezzi più alti del 60-80% dal 2020, e ci vorrà molto tempo prima che questa carenza venga risolta. La domanda di trasformatori legata all'IA, alle energie rinnovabili, ai veicoli elettrici e alla sostituzione della flotta spingerà la catena di approvvigionamento che non può espandersi rapidamente. Di conseguenza, oggi ogni progetto che utilizza trasformatori è un problema logistico oltre che ingegneristico. La strategia chiave nell'approvvigionamento è iniziare il prima possibile, utilizzare design standard, riservare capacità e controllare la certificazione delle merci. Essendo in un mercato di attesa, un fornitore che ha la possibilità di fornire abbastanza slot e merci certificate diventa la merce principale nel settore. Jiangsu Subian Electric Power è un esempio di tale fornitore e fornisce trasformatori di distribuzione e di potenza media certificati IEC 60076 disponibili in 8-16 settimane.