Marktbericht zu Gleichstromverteilungsnetzen: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Endnutzer (Mobilfunkmasten, Gewerbegebäude, Rechenzentren, Militäranwendungen, Schnellladesysteme für Elektrofahrzeuge, Sonstige), Spannung (48–220 V, 220–380 V) und Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika), Prognosen für 2024–2032

Wachstumsfaktoren des Marktes für Gleichstromverteilungsnetze

Zunehmende Nutzung von Batteriespeichern und dezentraler erneuerbarer Energieerzeugung

In den letzten zehn Jahren hat die weltweite Installationskapazität und Erzeugungskapazität erneuerbarer Energien kontinuierlich zugenommen. Die Speicherung der aus intermittierenden und schwankenden erneuerbaren Energiequellen wie Sonne und Wind erzeugten Energie ist entscheidend, um den Bedarf in Spitzenzeiten zu decken. Daher ist die Integration moderner Technologien zur Speicherung erneuerbarer Energien unerlässlich.Energiespeichersysteme (ESS)ist im Kontext von Initiativen für erneuerbare Energien zunehmend unerlässlich.

Batteriespeichersysteme (BESS) werden aufgrund der geografischen Beschränkungen von Pumpspeicherkraftwerken, ihres enormen Flächenbedarfs und sinkender Kosten immer häufiger zur Speicherung von Energie aus erneuerbaren Energiequellen eingesetzt. Gleichstromverteilungssysteme eignen sich ideal für die Verteilung von Niederspannungs-Gleichstrom aus erneuerbaren Energiequellen wie Solar- und Windenergie, da Batterien mit Gleichstrom geladen werden. Ebenso ist die Anbindung von erneuerbaren Energiequellen wie Photovoltaik-Anlagen (PV) und BESS direkt oder über Leistungselektronik-Umrichter (PECs) an ein Gleichstromverteilungssystem unkompliziert. Die hohe Effizienz trägt zudem zum Marktwachstum bei.

Höhere Betriebseffizienz und bessere Stromqualität als Wechselstromverteilungssysteme

Ein Gleichstromverteilungsnetz zeichnet sich durch eine Reihe einzigartiger Merkmale aus, darunter die Vermeidung von Blindleistungsfluss, Frequenzregelung und eine geringere Anzahl an Stromumwandlungsstufen im Vergleich zu einem Wechselstromverteilungsnetz. Darüber hinaus werden dezentrale Erzeugungsanlagen und Verbraucher im Wohnbereich nahe beieinander platziert, wodurch Übertragungsverluste minimiert werden. Gleichstromverteilungssysteme bieten höhere Effizienz und Zuverlässigkeit bei verbesserter Stromqualität. Die Installationskosten sind geringer, da weniger Stromumwandlungsstufen, weniger Kupferleitungen und weniger Platz benötigt werden.

Gleichstromverteilung vermeidet ineffiziente Oberwellenfilter und andere Maßnahmen zur Netzqualitätsverbesserung durch das Fehlen von Blindleistung und Skin-Effekt. Dies führt zu geringeren Betriebs- und Infrastrukturkosten aufgrund reduzierter Leistungs- und Wärmeabgabe und verringert Vibrationen und Geräusche im Vergleich zu Wechselstromverteilungssystemen. Aufgrund dieser technischen Vorteile weisen Gleichstromverteilungssysteme eine höhere Betriebseffizienz und bessere Netzqualität zu geringeren Kosten auf. Daher wird für den Prognosezeitraum ein stetiges Wachstum der Nachfrage nach Gleichstromverteilungssystemen erwartet.

Hemmende Faktoren

Sicherheitsbedenken hinsichtlich Hochspannungs-Gleichstromverteilungssystemen

Trotz ihrer höheren Betriebseffizienz und geringeren Komponentenkosten besteht die größte Sorge bei Gleichstromverteilungssystemen in der Betriebssicherheit von Gleichstrom-Mikronetzen. Die beiden Hauptrisiken sind die Gefahr eines Stromschlags und der Schutz der Anlagen vor Schäden, die auch Brände verursachen können. Da ein Wechselstromkreis deutlich leichter zu unterbrechen ist als ein Gleichstromkreis, bergen Gleichstromverteilungssysteme im Falle einer Störung ein höheres Risiko. Diese technischen Nachteile dürften das Wachstum des globalen Gleichstromverteilungsmarktes, insbesondere in Entwicklungs- und Schwellenländern, im Prognosezeitraum bremsen.

Wichtigste Marktchancen

Strategische Initiativen der wichtigsten Akteure

Die wichtigsten Akteure auf dem Markt ergreifen verschiedene Initiativen wie Produkteinführungen, Fusionen und Übernahmen, um ihre Marktpräsenz zu stärken und so Möglichkeiten für Marktwachstum zu schaffen.

• Beispielsweise kündigte VPT im Oktober 2021 die Markteinführung seiner 50-Volt-DC/DC-Wandler der Serien SVLFL, SVLHF, SVLTR und SVLSA an. Die neue DC/DC-Wandlerserie zeichnet sich durch eine hohe Gesamtdosisleistung (TID) und eine verbesserte Empfindlichkeit gegenüber niedrigen Dosisleistungen (ELDRS) bis zu 60 krad aus.DC-DC-WandlerDie Serie eignet sich für den Einsatz in niedrigen Erdumlaufbahnen (LEO), mittleren Erdumlaufbahnen (MEO), geostationären Umlaufbahnen (GEO), Tiefraummissionen und Trägerraketenprogrammen, da sie über den gesamten militärischen Temperaturbereich (-55 °C bis +125 °C) ohne Leistungsreduzierung betrieben werden kann.

Darüber hinaus erwarb Schneider Electric im Januar 2021 DC Systems BV, ein niederländisches Unternehmen, das sich auf aktive AC/DC-Mikronetze, Gleichstromumwandlung und ein umfassendes Angebot an Gleichstromlösungen spezialisiert hat. Das Unternehmen war führend in der Entwicklung hybrider AC/DC-Stromverteilungssysteme für Mikronetze und gehörte zu den ersten, die ein vollständig mit Gleichstrom betriebenes Gebäude realisierten. Zudem lieferte das Unternehmen Gleichstromlösungen für die Beleuchtung von über 300 km öffentlichen Straßen in Europa und bietet darüber hinaus Gleichstromlösungen für Gewerbegebäude in Europa an.

Erkenntnisse der Endnutzer

Der globale Markt für Gleichstromverteilungsnetze ist in verschiedene Bereiche unterteilt: Mobilfunkmasten in abgelegenen Gebieten, Gewerbegebäude, militärische Anwendungen, Rechenzentren, Schnellladesysteme für Elektrofahrzeuge und Sonstiges. Der Markt für Gleichstromverteilungsnetze hat in den letzten Jahren aufgrund der stark gestiegenen Nachfrage nach unterbrechungsfreier Stromversorgung in Mobilfunkmasten in abgelegenen Gebieten ein signifikantes Wachstum verzeichnet. Diese Mobilfunkmasten ersetzen zunehmend ihre herkömmlichen, dieselgeneratorbasierten Notstromsysteme durch batteriebetriebene Systeme. Dies hat weltweit zu einer enormen Nachfrage nach Batteriesystemen für diese Notstromversorgung geführt. Der globale Telekommunikationssektor wächst rasant aufgrund steigender Nutzerzahlen und der hohen Verbreitung von 5G-Diensten.

Zusätzlich werden Sekundärbatterien in Telekommunikationstürmen eingesetzt, vorwiegend an abgelegenen Standorten mit starken Stromschwankungen. Dieselgeneratoren stellen eine Alternative zu Sekundärbatterien dar. Aufgrund unregulierter Dieselpreise und der damit verbundenen CO₂-Emissionen nimmt der Einsatz von Dieselgeneratoren im Telekommunikationssektor jedoch ab. Zudem machen die Dieselkosten 30 % der Betriebskosten von Telekommunikationstürmen aus. Daher setzen die Unternehmen an vielen Standorten auf hocheffiziente Sekundärbatterien in Kombination mit erneuerbaren Energien, was den Aufbau von Gleichstromverteilungsnetzen erfordert.

Voltage Insights

Niederspannungs-Gleichstromnetze (LVDC) werden üblicherweise für Gewerbegebäude eingesetzt. Diese Netze können in zwei grundlegenden Ausführungen realisiert werden: unipolar und bipolar. Das unipolare System arbeitet mit einer einzigen Spannungsebene, über die die Energie übertragen wird. Alle Gewerbegebäude sind an diese Spannungsebene angeschlossen. Im September 2020 investierte das US-Energieministerium rund 1,8 Millionen US-Dollar, um den Gleichstrommarkt zu analysieren, die Potenziale von Gleichstromnetzen sowie technische und analytische Lücken für Wohn- und Gewerbegebäude zu ermitteln und die Planungs- und Konstruktionsteams über die Leistungsfähigkeit dieser Verbraucher zu informieren.

Das Team wird voraussichtlich die Gerätecharakterisierung und Modellvalidierung mithilfe verschiedener Anlagen durchführen, um Planern elektrischer Systeme und Energieberatern wertvolle Informationen zu liefern. Solche Investitionen werden die Nachfrage nach Gleichstromverteilungsnetzen im Prognosezeitraum voraussichtlich erhöhen. Wechselstromverteilungssysteme werden weltweit überwiegend in Rechenzentren eingesetzt.

In Rechenzentren besteht jedoch zunehmend Interesse an Gleichstromverteilungsnetzen. Führende Telekommunikationsunternehmen wie Comcast und Verizon betreiben ihre Rechenzentren bereits mit Gleichstrom. Laut ABB belief sich die weltweit installierte Leistung von Gleichstrom-Rechenzentren im Januar 2020 auf schätzungsweise 10 MW – nur ein Bruchteil des gesamten Sektors. Gleichstromverteilungsnetze werden aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften eingesetzt, die sie für Rechenzentren geeignet machen. Einer der Hauptvorteile von Gleichstromverteilungsnetzen ist, dass keine Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom erforderlich ist.

Laut Schätzungen von ABB geht in einem typischen Rechenzentrum mit Wechselstromverteilungsnetz fast die Hälfte der Energie entweder durch Stromumwandlung und -verteilung verloren oder wird zur Kühlung der dabei entstehenden Wärme sowie der IT-Geräte selbst benötigt. Mit zunehmender Rackdichte und sinkender Energieeffizienz wird die Kühlung zu einer erheblichen Herausforderung. All diese Faktoren treiben das Marktwachstum an.

Regionale Einblicke

Europa: Dominante Region

Europa ist der bedeutendste Marktteilnehmer im globalen Gleichstromverteilungsnetz und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich ein deutliches Wachstum verzeichnen. Faktoren wie eine förderliche Regierungspolitik, wettbewerbsfähige Marktpreise und der zunehmende Umstieg auf saubere Energiequellen dürften sich positiv auf den europäischen Markt für Gleichstromverteilungsnetze auswirken.

• Die britische Regierung investiert beispielsweise über 4 Milliarden US-Dollar in CO₂-arme Innovationen, um bis 2050 ihren Beitrag zum Klimawandel vollständig zu beenden. Solche Investitionen dürften das Marktwachstum ankurbeln. Europa zählt zudem zu den weltweit größten Märkten für erneuerbare Energien und war 2021 für rund 21 Prozent der weltweit installierten Kapazität erneuerbarer Energien verantwortlich. Davon entfielen etwa 28,7 Prozent auf Solarenergie. Aufgrund des hohen Anteils installierter Kapazitäten erneuerbarer Energien und des zunehmenden Trends zu dezentraler Energieerzeugung und Energiespeicherung wird Europa voraussichtlich auch zu den größten Märkten für Gleichstromverteilungsnetze gehören.

Am schnellsten wachsende Region: Nordamerika

Nordamerika ist eine hochindustrialisierte Volkswirtschaft mit dem weltweit höchsten Pro-Kopf-Stromverbrauch und -bedarf. Nordamerika verfügt über eine der größten installierten Kapazitäten erneuerbarer Energien weltweit, insbesondere Solarenergie. Es wird prognostiziert, dass dezentrale Photovoltaikanlagen (PV) in den nächsten fünf Jahren jährlich mehr Kapazität zu den erneuerbaren Energiequellen beitragen werden als Wind- und Wasserkraft zusammen. Die Kosten für Photovoltaik sanken zwischen 2010 und 2021 weltweit um mehr als 80 %, und ähnliche Trends waren im gleichen Zeitraum auch in Nordamerika zu beobachten.

Darüber hinaus dürften die kontinuierlichen Kostensenkungen bei der Technologie und das steigende Wachstum in den USA, bedingt durch günstige Rahmenbedingungen und den zunehmenden Fokus auf die Erreichung verschiedener Kapazitätsziele, zu einer verstärkten Nutzung von Photovoltaik (PV) bei privaten und gewerblichen Verbrauchern beitragen. Faktoren wie sinkende Preise für Photovoltaikmodule und zugehörige Systeme führen daher zu einer rasanten Zunahme der Nutzung von Photovoltaikanlagen in der Region. Da Photovoltaik Gleichstrom erzeugt, bietet dies dem Gleichstromverteilungsnetzmarkt in der Region erhebliche Chancen, da der erzeugte Gleichstrom nicht in Wechselstrom umgewandelt werden muss.

In der Asien-Pazifik-Region wird mit einer hohen Nachfrage nach Gleichstromverteilungsnetzen gerechnet, vor allem aufgrund des steigenden Strombedarfs und des damit verbundenen Bedarfs an elektrischer Infrastruktur. Länder der Asien-Pazifik-Region wie China und Indien gehören zu den größten Verursachern von Treibhausgasen. Umweltverschmutzung zählt zu den drängendsten Problemen weltweit. Daher haben Regierungsbehörden in der gesamten Region zahlreiche Strategien zur schrittweisen Reduzierung der CO₂-Emissionen initiiert, indem sie ihre Ausgaben für Forschung und Entwicklung im Bereich erneuerbarer Energien erhöhen. Die installierte Solarkapazität in der Asien-Pazifik-Region stieg von 96,2 GW im Jahr 2015 auf 501,6 GW im Jahr 2021. Dieser rasante Anstieg der Solarenergienutzung ist auf die sinkenden Kosten für Solaranlagen zurückzuführen, die durch kontinuierliche Forschungs- und Entwicklungsinitiativen sowie den Ausbau der Produktionsaktivitäten in der Region begünstigt wurden.

Südamerika verfügt über ein erhebliches Potenzial für die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien wie Sonne, Wind, Geothermie, grünem Wasserstoff und Wasserkraft. Im Jahr 2020 gaben die südamerikanischen Länder gemeinsam bekannt, dass sie sich zum Ziel gesetzt haben, bis 2030 70 % ihres Stroms aus erneuerbaren Energien zu gewinnen. Es wird erwartet, dass die verstärkte Nutzung erneuerbarer Energien den Bedarf an Gleichstromverteilungsnetzen erhöhen und das Energieangebot und -nachfrage aus den verschiedenen dezentralen Energiequellen der Region ausgleichen wird.

Im Nahen Osten und in Afrika haben die Energiemärkte in den letzten Jahren einen bedeutenden Wandel erlebt, von sinkenden Ölpreisen bis hin zu einem starken Preisverfall bei erneuerbaren Energien. Gestützt auf diese Veränderungen haben die erdölabhängigen Volkswirtschaften der Region ihre Strategien zur wirtschaftlichen Diversifizierung verstärkt. Diese Diversifizierungsstrategien und Klimaschutzinitiativen fördern zudem das Wachstum anderer Energiequellen (die Solartechnologie spielt dabei eine wichtige Rolle). Aufgrund des Bedarfs an Verteilungsnetzen im Prognosezeitraum wird mit einem beschleunigten Ausbau der Gleichstromverteilungsnetze gerechnet.