Marktbericht zu DC-Leistungsschaltern: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Typ (Halbleiter, Hybrid), Isolierung (Gas, Vakuum), Spannung (Niederspannung, Mittelspannung, Hochspannung), Endnutzer (Übertragung und Verteilung, Erneuerbare Energien und Energiespeichersysteme, Gewerbe, Sonstige) und Region – Prognosen für 2025–2033

Markttreiber für Gleichstrom-Leistungsschalter

Zunehmende Verbreitung von Photovoltaik-Systemen

Die zunehmende Nutzung alternativer Stromquellen, insbesondere Solarenergie, dürfte einer der wichtigsten Treiber für den Markt für Gleichstrom-Leistungsschalter sein. Da die Solarenergieerzeugung zu den saubersten Energieformen zählt, die Gleichstrom erzeugen, wird die Nachfrage nach Gleichstrom-Leistungsschaltern mit dem weltweit steigenden Einsatz von Photovoltaik voraussichtlich zunehmen.

Die Solarbranche hat in den letzten Jahren ein enormes Wachstum erlebt. Laut der Internationalen Agentur für Erneuerbare Energien (IRENA) erreichte die weltweit installierte Solarkapazität im Jahr 2020 über 709 GW, was einem Wachstum von rund 22 % gegenüber 583 GW im Jahr 2019 entspricht. Dieses Szenario dürfte zu weiteren signifikanten Entwicklungen in der Solarbranche führen und somit die Nachfrage nach Gleichstrom-Leistungsschaltern im Prognosezeitraum ankurbeln.

Zunehmende Nutzung der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ)

Die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) zählt zu den treibenden Kräften der Transformation des Strommarktes. HGÜ-Übertragungssysteme werden immer häufiger eingesetzt, da sie sich besser für die Stromübertragung über große Entfernungen eignen. Mehrere Länder nutzen HGÜ-Leitungen anstelle von Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungen (HVAC) für Anlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energien, da sie eine hohe Verfügbarkeit, minimalen Wartungsaufwand und geringere Verluste (um etwa 50 % im Vergleich zu HVAC) gewährleisten.

Weltweit werden derzeit mehrere HDVC-Übertragungsprojekte realisiert, um Anlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energien an die Stromnetze anzuschließen. Dies ist in letzter Zeit vermehrt zu beobachten. So erhielt beispielsweise Siemens Energy im Oktober 2021 von Ørsted und Eversource den Auftrag zur Lieferung eines HDVC-Übertragungssystems für einen 924 Megawatt (MW) starken Offshore-Windpark im US-Bundesstaat New York. Dieses Offshore-Windparkprojekt in den Vereinigten Staaten stellt einen bedeutenden Meilenstein dar, da es das erste Projekt dieser Art ist, das eine Verbindung zum Stromnetz mittels Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) herstellt. Solche Projekte werden voraussichtlich die Nachfrage nach Gleichstrom-Leistungsschaltern erhöhen, da diese zum Schutz vor Fehlerströmen in HGÜ-Leitungen benötigt werden.

Marktbeschränkung

Kosteneffizienz alternativer Lösungen

Sicherungen und Leitungsschutzschalter haben ein gemeinsames Ziel. Sicherungen bieten im Vergleich zu Leitungsschutzschaltern zahlreiche Vorteile. Von allen Faktoren ist der Preis der wichtigste. Sicherungen sind leicht erhältlich, kostengünstig und in den meisten Baumärkten weit verbreitet. Sie reagieren schneller auf Überlastung und bieten so einen besseren Schutz für Anwendungen wie Solaranlagen, Batteriespeicher usw. Leitungsschutzschalter hingegen sind in der Installation, Reparatur und im Austausch teurer, was das Marktwachstum hemmt.

Marktchance

Technologische Fortschritte

Der Stromverteilungssektor hat sich durch die rasanten technologischen Fortschritte grundlegend gewandelt. Diese Entwicklung führte zur Entstehung hochentwickelter Gleichstrom-Leistungsschalter. Diese Leistungsschalter wurden speziell für die sich wandelnden Anforderungen von Stromversorgungssystemen konzipiert und tragen so zu mehr Sicherheit und Zuverlässigkeit bei.

Beispielsweise kommt in Gleichstrom-Leistungsschaltern Halbleitertechnologie zum Einsatz. Im Gegensatz zu elektromechanischen Leistungsschaltern, die bewegliche Bauteile zur Unterbrechung des Stromflusses nutzen, verwenden Halbleiter-Leistungsschalter Halbleiterbauelemente, um dasselbe Ergebnis zu erzielen. Dies ermöglicht eine präzisere Funktion und eine höhere Lebensdauer im regulären Betrieb. Solche technologischen Fortschritte dürften neue Marktchancen eröffnen.

Regionale Einblicke

Der asiatisch-pazifische Raum war 2024 mit einem Marktanteil von 40 % führend in der Branche der Gleichstrom-Leistungsschalter und bleibt der bedeutendste globale Marktteilnehmer. Für den Prognosezeitraum wird ein deutliches Wachstum erwartet. Die Nachfrage nach Gleichstrom-Leistungsschaltern dürfte in der Region Asien-Pazifik aufgrund des steigenden Strombedarfs und des damit verbundenen Bedarfs an elektrischer Infrastruktur hoch bleiben. Regierungsbehörden im gesamten asiatisch-pazifischen Raum haben zahlreiche Strategien zur schrittweisen Reduzierung der CO₂-Emissionen umgesetzt, indem sie verstärkt in die Forschung und Entwicklung erneuerbarer Energiequellen investieren. So stieg beispielsweise die Solarkapazität im asiatisch-pazifischen Raum von 90,6 GW im Jahr 2015 auf 422,6 GW im Jahr 2020.

Darüber hinaus hat die indische Regierung verschiedene Initiativen zur Förderung erneuerbarer Energien im Land angestoßen. So kündigte sie beispielsweise im September 2021 Pläne an, die Kapazität erneuerbarer Energien in Indien bis 2020 um über 175 GW zu erhöhen, darunter 100 GW Solarenergie und 60 GW Windenergie. Es wird erwartet, dass solche Initiativen von Regierungsstellen im gesamten asiatisch-pazifischen Raum die Nachfrage nach Gleichstrom-Leistungsschaltern ankurbeln werden.

Markttrends in Nordamerika

Nordamerika ist eine hochindustrialisierte Volkswirtschaft mit dem weltweit höchsten Pro-Kopf-Stromverbrauch und -bedarf. In der Region wird zudem ein starkes Wachstum der Nachfrage nach Energiespeichern erwartet, parallel zum zunehmenden Ausbau erneuerbarer Energien in den USA, Kanada und Mexiko. Hinzu kommt die steigende Anzahl von Rechenzentren und Fahrzeugen, die mit Energiespeichern ausgestattet sind.Niederspannungs-Gleichstrom-LeistungsschalterDer Markt wächst in der Region. Daher ist Nordamerika einer der größten Märkte für Gleichstrom-Leistungsschalter weltweit.

Nordamerika verfügt über eine der weltweit größten installierten Kapazitäten an erneuerbaren Energien, insbesondere Solarenergie. Schätzungen zufolge wird die Photovoltaik (PV) in den nächsten fünf Jahren den größten jährlichen Kapazitätszuwachs bei erneuerbaren Energien verzeichnen und Wind- und Wasserkraft übertreffen. Die Kosten für Photovoltaikanlagen sanken zwischen 2010 und 2020 weltweit um mehr als 80 %, und ähnliche Trends waren im gleichen Zeitraum auch in Nordamerika zu beobachten. Faktoren wie die sinkenden Preise für Photovoltaikmodule und zugehörige Systeme führen daher zu einer rasanten Zunahme der Nutzung von Photovoltaikanlagen in der Region und treiben somit das Marktwachstum an.

Markttrends in Europa

Europa zählt weltweit zu den größten Märkten für erneuerbare Energien und trug 2020 mit rund 22 % zur gesamten installierten Kapazität erneuerbarer Energien weltweit bei. Solarenergie machte davon etwa 25,63 % aus. Aufgrund des hohen Anteils an erneuerbaren Energien, der großen Anzahl an Elektrofahrzeugen und der gut ausgebauten Ladeinfrastruktur wird Europa im Prognosezeitraum voraussichtlich zu den größten Märkten für Gleichstrom-Leistungsschalter gehören. Faktoren wie förderliche Regierungspolitik, wettbewerbsfähige Marktpreise, der zunehmende Umstieg auf saubere Energiequellen und geplante Solargroßprojekte dürften den Markt für Gleichstrom-Leistungsschalter zusätzlich ankurbeln. Die meisten Produktionsstätten und Unternehmen in Europa befinden sich in Deutschland, Italien, Frankreich und Großbritannien. Daher besteht in diesen Ländern aufgrund ihrer starken Produktionskapazitäten eine hohe Inlandsnachfrage nach Gleichstrom-Leistungsschaltern.

In Südamerika ist der Strombedarf im letzten Jahrzehnt deutlich gestiegen, vor allem aufgrund der verbesserten wirtschaftlichen Lage in der Region. Das starke Wachstum im Solarenergiesektor dürfte sich in den kommenden Jahren fortsetzen, da die Betriebsrisiken sinken und das Interesse internationaler Investoren und Projektentwickler am südamerikanischen Markt zunimmt. Die Entwicklung verschiedener dezentraler Energiequellen und der steigende Bedarf an Energiesicherheit in Südamerika werden voraussichtlich die Nachfrage nach fortschrittlicher Ausrüstung ankurbeln. Diese Faktoren dürften das Wachstum des Marktes für Gleichstrom-Leistungsschalter in Südamerika im Prognosezeitraum beflügeln.

Typeneinblick

Der Halbleitersektor dominiert den Weltmarkt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich deutlich wachsen. Ein Halbleiter-Gleichstrom-Leistungsschalter ersetzt herkömmliche Komponenten elektromechanischer Leistungsschalter durch fortschrittliche Softwarealgorithmen und Halbleiter. Diese können die Leistung steuern und Stromnetze innerhalb weniger Mikrosekunden schneller unterbrechen als elektromechanische Schalter, die einige Millisekunden benötigen. Im Falle eines internen Fehlers sind Energiespeichersysteme und die Stromversorgung von Gleichstromnetzen stark von Ausfallzeiten betroffen. Ein Halbleiter-Gleichstrom-Leistungsschalter kann dazu beitragen, Fehlerzonen schnell zu trennen und einen Systemausfall zu verhindern.

Darüber hinaus kann ein Halbleiter-Gleichstrom-Leistungsschalter Gleichstrom unterbrechen, ohne einen Lichtbogen zu erzeugen, und ist wartungsfrei. Die Auslöse- und Schalteinheiten sind in Halbleitertechnik ausgeführt und erfüllen somit präzise Schutzanforderungen. Sie verwenden einen Emitter-Abschalt-Thyristor (ETO) als Schalter, der eine Kathode, eine Anode und drei Gate-Elektroden besitzt.

Einblicke in die Isolierung

Das Segment der Gasschalter hält den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich deutlich wachsen. In gasbetriebenen Gleichstrom-Leistungsschaltern werden verschiedene Gase wie Erdgas, Kohlendioxid-Sauerstoff und Wasserstoff-Stickstoff zur Isolierung verwendet. Am häufigsten kommt Schwefelhexafluorid (SF6) zum Einsatz. In SF6-Leistungsschaltern dient Schwefelhexafluorid als Löschmittel. SF6 ist ein elektronegatives Gas und neigt dazu, freie Elektronen zu absorbieren. Im Vergleich zu anderen Leistungsschaltertypen wie Vakuum- und Luftleistungsschaltern haben sich SF6-Leistungsschalter bei hohen Leistungen und Spannungen als sehr effektiv erwiesen. Daher werden SF6-Leistungsschalter in Umspannwerken für alle Spannungen oberhalb von 144 Kilovolt (kV) eingesetzt.

Spannungseinblick

Das Segment der Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter ist im Prognosezeitraum der umsatzstärkste Markt. Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter arbeiten in einem Spannungsbereich von über 72,5 kV DC und werden hauptsächlich in HGÜ-Übertragungs- und -Verteilungssystemen, in Großanlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energien (einschließlich Onshore- und Offshore-Windparks) sowie in Photovoltaik-Großprojekten eingesetzt. Es gibt vier Arten von HGÜ-Leistungsschaltern: mechanische Leistungsschalter mit passiven Resonanzkreisen, mechanische Leistungsschalter mit aktiver Stromeinspeisung, Halbleiter- und Hybrid-Gleichstrom-Leistungsschalter.

Weltweit wird erwartet, dass die steigende Produktion erneuerbarer Energien den Markt für Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) ankurbeln wird, da diese Technologie die Übertragung von Strom aus entfernten erneuerbaren Energiequellen zu den Verbrauchern mit deutlich geringeren Verlusten als herkömmliche Methoden ermöglicht. Die Ablösung veralteter Kraftwerke und Stromnetze durch HGÜ-Systeme dürfte den Markt für Hochspannungs-Gleichstrom-Leistungsschalter (HGÜ) im Zuge der Verschiebung des Energiemixes hin zu erneuerbaren Energien weiter beflügeln.

Endnutzer-Einblicke

Der Übertragungs- und Verteilungssektor hält den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich deutlich wachsen. Die Prozesse der Stromerzeugung, -übertragung, -verteilung und des Stromverbrauchs in der weitläufigen Industrielandschaft unterliegen einem tiefgreifenden Wandel. Die Strommärkte, insbesondere im Hinblick auf die Übertragungs- und Verteilungsnetze, wurden restrukturiert und ebnen so den Weg für fortschrittlichere Übertragungstechnologien in Entwicklungsländern. Hochspannungs-, Mittelspannungs- und Niederspannungsverteilungssysteme sind anfällig für Schwankungen und müssen daher vor Kurzschlüssen und Fehlern geschützt werden.

Verschiedene Länder setzen auf Gleichstrom anstelle von Wechselstrom, insbesondere auf Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ), aufgrund ihrer fortschrittlichen Eigenschaften wie der Übertragung über große Entfernungen, der asynchronen Übertragung, der einfachen Steuerung der Wirkleistungsverbindung, der Möglichkeit der Übertragung großer Strommengen und der geringen Verluste (typischerweise 30-50 % weniger Übertragungsverluste als bei vergleichbaren Wechselstrom-Freileitungen) bei der Stromübertragung.