Markt für gasisolierte Schaltanlagen Größe und Ausblick, 2023-2031

Marktübersicht

Die weltweite Marktgröße für gasisolierte Schaltanlagen wurde im Jahr 2022 auf 18,07 Milliarden US-Dollar geschätzt. Es wird geschätzt, dass es bis 2031 35,70 Milliarden US-Dollar erreichen wird, was einem jährlichen Wachstum von 7,86 % im Prognosezeitraum (2023–2031) entspricht.

Zu den Hauptfaktoren, die den globalen Markt für gasisolierte Schaltanlagen antreiben, gehören steigende Investitionen in die Infrastruktur für die Stromübertragung und -verteilung (T&D), die Modernisierung von T&D-Netzen, die zunehmende Einführung erneuerbarer Energien auf Kraftwerken und die Unterstützung staatlicher Initiativen. Die gasisolierte Schaltanlage verwendet SF6-Gas, was mehrere Vorteile bietet, wie z. B. eine höhere Betriebstoleranz und einen geringeren Flächenbedarf, wodurch die Marktexpansion gefördert wird.

Gasisolierte Schaltanlagen (GIS) sind Umspannwerksanlagen, die elektrische Energie regeln und verteilen. Eine gasisolierte Schaltanlage ist ein in einem massiven Metallrahmen untergebrachtes Verbundgerät, das verschiedene elektrische Geräte wie Leistungsschalter, Sammelschienen, Transformatoren, Erdungsschalter und Überspannungsableiter enthält. Diese Geräte sind in abgeschirmten Kammern, die von Barrierevorrichtungen umgeben sind, in Schwefelhexafluorid (SF6)-Gas getaucht.

Diese Konstruktion bietet gegenüber herkömmlichen luftisolierten Schaltanlagen mehrere Vorteile. Eine GIS-Einheit benötigt für eine wirksame Isolierung nur Zentimeter, während eine luftisolierte Schaltanlage für die gleiche Funktion Meter benötigt. All diese Eigenschaften machen GIS zu einem vertrauenswürdigeren Gerät. GIS-Systeme sind in verschiedenen Konfigurationen erhältlich, darunter einphasige, zweiphasige und dreiphasige Konfigurationen, die jeweils auf bestimmte Spannungsebenen und Anwendungen zugeschnitten sind.

Marktdynamik

Globale Markttreiber für gasisolierte Schaltanlagen

Höhere betriebliche Toleranz und kleinerer Landbedarf

Der Einsatz von SF6-Gas als Isoliermedium in gasisolierten Schaltanlagen ermöglicht die Reduzierung des gegenseitigen Abstands zwischen stromführenden Bauteilen auf ein deutlich geringeres Maß. Dadurch werden die Geräteabmessungen im Vergleich zu luftisolierten Stationen deutlich reduziert. Auch unter widrigen Umgebungsbedingungen wie Schneefall oder korrosiver Atmosphäre funktionieren diese Systeme reibungslos.

Darüber hinaus können diese Schaltanlagen aufgrund ihrer hermetischen Abdichtung und der Isolierung interner Komponenten von der Außenumgebung bequem in staubigen Umgebungen in Tunneln, freiliegenden Terrassen oder unterirdischen Kellern installiert werden. Sie weisen außerdem eine zuverlässige Leistung auf und erfordern nur minimale Wartung. Es wird erwartet, dass diese Vorteile des Einsatzes gasisolierter Transformatoren im Prognosezeitraum den globalen Markt für gasisolierte Schaltanlagen erheblich steigern werden.

Steigerung der erneuerbaren Stromerzeugung

Das zunehmende Bewusstsein für erneuerbare Energien hat zu einer breiten Akzeptanz dieser Ressource geführt. Dies sind zusammen mit unterstützenden Regierungsinitiativen zur Entwicklung erneuerbarer Energien die Hauptfaktoren für den Ausbau der erneuerbaren Energieerzeugung. Laut der Studie „International Energy Outlook 2019“ belief sich der Anteil der weltweiten Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen, nämlich Wind-, Solar- und Wasserkraft, im Jahr 2018 auf 28 %. Die Energy Information Administration (EIA) geht davon aus, dass bis 2050 erneuerbare Energien den Anteil ausmachen werden fast die Hälfte bzw. 49 % der weltweiten Stromproduktion. Daher wird erwartet, dass der Anstieg der erneuerbaren Stromerzeugung im Prognosezeitraum zur Expansion dieses Marktes beitragen wird.

Globale Marktbeschränkungen für gasisolierte Schaltanlagen

Strenge Umweltvorschriften und Bedenken hinsichtlich der Verwendung von SF6-Gas

In gasisolierten Transformatoren wird häufig Schwefelhexafluorid (SF6) zur Isolierung verwendet. SF6 ist ein starkes Treibhausgas mit einem Treibhauspotenzial, das etwa 23.500-mal höher ist als das von CO2. SF6 gilt laut dem Zwischenstaatlichen Ausschuss für Klimaänderungen (IPCC) als eines der stärksten Treibhausgase. Daher müssen Hersteller und Anwender alle notwendigen Vorkehrungen treffen, um die Konstruktion und Handhabung von Leckagen einzuschränken.

Mehrere Gesundheits- und Sicherheitsorganisationen wie die OSHA geben Warnungen vor der Bildung toxischer Verbindungen durch die elektrische Entladung von SF6-Gas heraus. Im Februar 2022 hat die Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung (DGUV) ein Dokument mit Hinweisen und Informationen zum Arbeitsschutz bei Arbeitstätigkeiten in Schwefelhexafluorid (SF6)-Anlagen, -Systemen und insbesondere für SF6 in gasisolierten Schaltanlagen veröffentlicht. Daher wird erwartet, dass der weltweite Markt für gasisolierte Schaltanlagen aufgrund der Umsetzung strenger Umweltgesetze und der damit verbundenen Bedenken hinsichtlich der Verwendung von Natriumhexafluorid (SF6)-Gas Einschränkungen ausgesetzt sein wird. Die Nichteinhaltung dieser Regeln kann zu erheblichen Pannen führen.

Globale Marktchancen für gasisolierte Schaltanlagen

Steigende Investitionen in die Übertragungs- und Verteilungsinfrastruktur

In den Entwicklungsländern ist in den letzten Jahren ein deutlicher Anstieg des Stromverbrauchs zu verzeichnen. Infolgedessen haben Regierungsbehörden und Energieversorgungsunternehmen Maßnahmen zur Minderung von Stromverlusten innerhalb der Übertragungs- und Verteilungsinfrastruktur umgesetzt. Diese Bemühungen umfassen den Einsatz ökologisch nachhaltiger und effizienter Geräte für den Aufbau von Übertragungs- und Verteilungsnetzen sowie der dazugehörigen Infrastruktur.

Große Energienutzer wie China und Indien haben ebenfalls erhebliche Investitionen in den T&D-Sektor getätigt, indem sie Verteilungsnetze aufgebaut, ländliche Stromnetze modernisiert und neue Übertragungsleitungen geschaffen haben. Beispielsweise nahm die PowerGrid Corporation of India im Februar 2021 ihre 165 km lange HGÜ-Leitung Pugalur-Thrissur mit 2 GW-320 kV in Betrieb, deren Bau 700 Millionen US-Dollar kostete. In ähnlicher Weise stellte der indische Bundesstaat Maharashtra im Dezember 2020 Pläne zum Bau eines 800-kV-Untergrund-HGÜ-Projekts im Wert von 1,08 Milliarden US-Dollar vor, um Mumbai mit zusätzlich 1 GW Strom zu versorgen. Es wird erwartet, dass diese Projekte große Leistungstransformatoren einschließlich gasisolierter Schaltanlagen erfordern, was die Marktnachfrage ankurbelt und Möglichkeiten für eine Marktexpansion schafft.

Regionalanalyse

Je nach Region ist der globale Markt für gasisolierte Schaltanlagen in Nordamerika, Europa, Südamerika sowie den Nahen Osten und Afrika unterteilt.

Asien-Pazifik dominiert den Weltmarkt

Der asiatisch-pazifische Raum ist der weltweit größte Marktanteilseigner für gasisolierte Schaltanlagen und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich deutlich wachsen. Der asiatisch-pazifische Raum ist eine der am dichtesten besiedelten Regionen, und aufgrund der raschen Zunahme der Industrialisierung und Urbanisierung ist der Strombedarf in den letzten Jahren erheblich gestiegen. Daher stiegen auch die Investitionen in die Übertragungs- und Verteilungsinfrastruktur (T&D) deutlich an. Darüber hinaus werden T&D-Projekte über große Entfernungen durch die Entwicklung kleinerer Umspannwerke und unterirdischer Netze – für die gasisolierte Schaltanlagen zunehmend geeignet sind – umweltfreundlicher.

Mehrere große Hersteller von Elektro- und T&D-Geräten wie Hyosung, Meidensha, Mitsubishi, Toshiba und Zheijhang haben ihre Wurzeln im östlichen Asien-Pazifik-Raum. Hier befinden sich die meisten Produktionsstätten. Nach Angaben der Powergrid Corporation of India wurde Ausrüstung für die HGÜ-Leitung Thrissur-Pugalur, beispielsweise gasisolierte Umspannwerke, im Rahmen des Make In India-Programms von indischen Fabriken geliefert. Es wird erwartet, dass die unmittelbare Nähe der Nachfragezentren den Markt für gasisolierte Schaltanlagen vorantreiben wird, da der asiatisch-pazifische Raum über eine starke Industrie für die Herstellung von Elektrogeräten verfügt.

Gemessen an der Stromerzeugung ist Nordamerika der zweitgrößte Strommarkt weltweit. Die Stromerzeugungs-, -übertragungs-, -verteilungs- und -verbrauchsprozesse der Region haben sich im letzten Jahrzehnt verändert. Die Strommärkte, insbesondere die Übertragungs- und Verteilungsnetze, haben erhebliche Umstrukturierungen erfahren, die den Weg für die steigende Nachfrage nach Technologien, einschließlich gasisolierter Schaltanlagen (GIS), ebnen. Darüber hinaus ergreift die Regierung zahlreiche Initiativen zur Entwicklung und Revolutionierung von Stromübertragungsnetzen. Beispielsweise hat die Bundesregierung im Mai 2022 im Rahmen des durch das überparteiliche Infrastrukturgesetz geschaffenen Transmission Facilitation Program (TFP) 2,5 Milliarden US-Dollar an Mitteln zur Modernisierung und Erweiterung der Stromnetzkapazität des Landes freigegeben. Daher hat das US-Energieministerium (DOE) eine Informationsanfrage (RFI) herausgegeben, um öffentliche Meinungen zur Struktur des neuen revolvierenden Fondsprogramms einzuholen. Solche Initiativen der Regierung dürften im Prognosezeitraum zu erheblichen Entwicklungen in den Stromübertragungsnetzen führen und die Nachfrage nach GIS im Land erhöhen.

Europa ist eine der wichtigsten Regionen, die erneuerbare Energien gegenüber der Stromerzeugung auf Basis fossiler Brennstoffe bevorzugen. Im Jahr 2020 ging die Stromerzeugung durch Öl, Erdgas, Kohle und Kernkraft in Europa im Vergleich zu 2019 um 14 %, 2 %, 17 % bzw. 10 % zurück. Die Stromerzeugung durch Wasserkraft und erneuerbare Energien stieg um 4 % bzw. 10 % % im Jahr 2020, wobei Wind- und Solarenergie erheblich zum europäischen Strommarkt beitrugen. In den kommenden Jahren wird die Region aufgrund der Ziele zur Dekarbonisierung der Energiesysteme wahrscheinlich eine zunehmende Integration erneuerbarer Energien in ihr zentrales Netz erleben. Angesichts der fortschreitenden Energiediversifizierung in der Region konzentrieren sich mehrere Länder auf Investitionen in erneuerbare Technologien wie Solar-Photovoltaik und Windkraft, um ihre Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern.

Darüber hinaus haben Bedenken hinsichtlich der CO2-Emissionen Regierungen dazu veranlasst, Initiativen zur Förderung der Nutzung erneuerbarer Energiequellen zu ergreifen. Diese Maßnahmen geben dem Wachstum des Marktes für erneuerbare Energien einen erheblichen Schub und integrieren erneuerbare Energien in nationale Netze, was voraussichtlich den Markt für gasisolierte Schaltanlagen vorantreiben wird.

Südamerika ist die Heimat verschiedener Entwicklungsländer wie Brasilien und Argentinien, was dazu führte, dass die Region zu den Späteinsteigern auf dem Markt gehörte, was sich folglich in der Größe des Marktes widerspiegelte. Trotz der herkömmlichen Herausforderungen bei der Entwicklung der Energieinfrastruktur, die den Fortschritt des Energieszenarios der Region verlangsamen, ist das Potenzial für gasisolierte Schaltanlagen in der Region erheblich. Der Strombedarf in Südamerika ist riesig und steigt rasant. Obwohl sich ein erheblicher Teil der Stromerzeugung auf Brasilien konzentriert, arbeiten Länder wie Argentinien und Chile daran, ihren Strommarkt in den kommenden Jahren erheblich zu verbessern.

Nach Angaben der Internationalen Energieagentur kann die Region bis 2040 mit einem fast doppelt so hohen Strombedarf rechnen, was darauf hindeutet, dass die Region eine beträchtliche Anzahl von Entwicklungen im Übertragungs- und Verteilungssegment erleben wird, um unter der prognostizierten Stromlast zu funktionieren. Darüber hinaus kann Südamerika im Zuge der Weiterentwicklung des Szenarios für erneuerbare Energien in der Region mit einem weiteren Anstieg der Nachfrage nach gasisolierten Schaltanlagen rechnen.

Segmentanalyse

Der weltweite Markt für gasisolierte Schaltanlagen ist nach Spannungsniveau und Endbenutzer segmentiert.

Basierend auf der Spannungsebene ist der Weltmarkt in Niederspannung, Mittelspannung und Hochspannung unterteilt.

Das Hochspannungssegment dominiert den Weltmarkt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich deutlich wachsen. Hochspannungsschaltanlagen sind Stromversorgungssysteme, die Spannungen über 36 kV verarbeiten. Die bei Schaltvorgängen entstehende Lichtbogenbildung ist aufgrund der erhöhten Spannung extrem hoch. Daher ist es unerlässlich, bei der Konstruktion von Hochspannungsschaltanlagen größte Sorgfalt walten zu lassen. Ein Hochspannungs-Leistungsschalter ist die Hauptkomponente einer HV-Schaltanlage; Daher sollte ein Hochspannungs-Leistungsschalter (CB) über einzigartige Eigenschaften verfügen, um einen sicheren und zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten.

Darüber hinaus finden diese Schaltanlagen vielfältige Einsatzmöglichkeiten in verschiedenen Branchen, wie z. B. Windkraftanlagen, Elektromotoren, Generatoren, Solarstromerzeugung, Stromverteilung in Privathaushalten, Stromversorgungssystemen, umweltsensiblen Installationen, U-Bahn-Stationen, Stahl-, Papier- und Bergbauindustrie usw wachsende Zahl von Marineanwendungen. Die Hauptanwendung des Segments liegt jedoch in der Modernisierung und dem Bau großer Übertragungs- und Verteilungsnetze auf der ganzen Welt, insbesondere in Ländern mit hohen Raten im asiatisch-pazifischen Raum.

Gasisolierte Niederspannungsschaltanlagen sind bis 1000 V ausgelegt und bestehen aus Niederspannungsschaltern, Fehlerstromschutzschaltern, Sicherungen, elektrischen Trennern, Leistungsschaltern, Kompaktleistungsschaltern und Miniaturleistungsschaltern. Diese Schaltanlagen werden bei Elektrogeräten zum Schutz vor Kurzschlüssen und einer Überlastung des Leistungsschalters eingesetzt, der Bediener ist jedoch nicht vor internen Fehlern geschützt. Eine wesentliche Funktion von Niederspannungsschaltanlagen ist der elektrische Schutz vor äußeren thermischen und mechanischen Belastungen durch Kurzschlussströme. Dies ist von entscheidender Bedeutung, um die gefährlichen Folgen übermäßiger Ströme zu begrenzen und den fehlerhaften Strom vom Rest der Anlage zu trennen. Dies ist besonders effektiv an Orten, an denen starke Spannungsänderungen auftreten, beispielsweise in rückständigen Gebieten oder Kraftwerken mit geringer Zuverlässigkeit. Diese Verwendungszwecke machen die Schaltanlage zu einem Muss für fast alle Branchen, insbesondere für neue aufstrebende Branchen wie den Sektor der erneuerbaren Energien. Schaltanlagen bilden ebenfalls einen bedeutenden Teil der Umspannwerke, die ein Wachstum verzeichnen, vor allem aufgrund der wachsenden Mikronetz- und Nanonetz-Sektoren.

Basierend auf den Endverbrauchern ist der globale Markt in Energieversorger, Industriesektor sowie Gewerbe- und Privatsektor unterteilt.

Das Segment der Energieversorger besitzt den Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich deutlich wachsen. Gasisolierte Schaltanlagen (GIS) bestehen aus Komponenten wie Leistungsschaltern und Trennschaltern, die auf engstem Raum betrieben werden können. Es wird hauptsächlich in der Stromübertragungs- und -verteilungsinfrastruktur eingesetzt, insbesondere in beengten Räumen, beispielsweise Offshore-Plattformen zur Erzeugung erneuerbarer Energien, Wasserkraftwerken und Stromerzeugungssystemen unter ungünstigen Umweltbedingungen.

Darüber hinaus wird das Wachstum erneuerbarer Energien unter rauen Bedingungen, wie beispielsweise Offshore-Solar- und Windenergieanlagen, die Nachfrage nach dem GIS-Markt im Prognosezeitraum ankurbeln. So stieg beispielsweise nach Angaben des Global Wind Energy Council die neue Offshore-Windenergieanlage deutlich von 3,5 Gigawatt im Jahr 2015 auf 21,1 Gigawatt im Jahr 2021. Insgesamt wird der Energieversorgungssektor für den Markt für gasisolierte Schaltanlagen in der Prognose voraussichtlich deutlich wachsen aufgrund des weltweiten Wachstums der erneuerbaren Energien.

Gasisolierte Schaltanlagen gibt es in verschiedenen Spannungsbereichen speziell für private und gewerbliche Anwendungen sowie in verschiedenen Formfaktoren, sodass sie für die Installation in Innenräumen geeignet sind. Gasisolierte Schaltanlagen sind umweltfreundlicher und benötigen weniger Platz als luftisolierte Schaltanlagen, was sie zu einer geeigneten Wahl für Wohn- und Gewerbeanlagen macht. Beispielsweise bietet Mitsubishi Electric gasisolierte Schaltanlagen vom Typ Kabine mit verschiedenen Kapazitäten von 24 kV bis 72 kV für die Inneninstallation an, die weniger Platz beanspruchen.

Ebenso weisen gasisolierte Schaltanlagen eine relativ geringere Lärmbelästigung auf als luftisolierte Schaltanlagen; GIS ist vollständig umschlossen, sodass das SF6-Gas im Gehäuse einen sehr effizienten Schallabsorber darstellt. Darüber hinaus werden in erdbebengefährdeten Gebieten gasisolierte Schaltanlagen gegenüber luftisolierten Schaltanlagen bevorzugt, da luftisolierte Schaltanlagen aufgrund der einzeln installierten Strukturen und Fundamente anfälliger sind. Im Gegensatz dazu verhält sich GIS robuster, was es zu einer bevorzugten Wahl für private und gewerbliche Schaltanlagenmärkte macht.

jüngsten Entwicklungen

• Februar 2023 – ABB India eröffnet ein neues Werk in Nashik (Maharashtra, Indien), um seine Produktionskapazität für gasisolierte Schaltanlagen (GIS) zu verdoppeln.
• September 2023 – Nuventura, ein in Berlin ansässiger Anbieter von SF6-freien, gasisolierten Mittelspannungs-Schaltanlagen (GIS)-Technologien, sicherte sich eine Serie-A-Investition in Höhe von 25 Millionen Euro . Mirova (das Zunder und Philippe Servant gesponsert hat) führte die Runde über seinen Impact-Private-Equity-Fonds Mirova Environment Acceleration Capital an.