Marktbericht für gasisolierte Schaltanlagen: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Spannungsebene (Niederspannung, Mittelspannung, Hochspannung), Endnutzer (Energieversorger, Industrie, Gewerbe und Wohngebäude) und Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika) – Prognosen für 2025–2033

Wachstumsfaktoren des Marktes für gasisolierte Schaltanlagen

Höhere Betriebstoleranz und geringerer Flächenbedarf

Die Verwendung von SF6-Gas als Isoliermedium in gasisolierten Schaltanlagen ermöglicht eine deutliche Verringerung des Abstands zwischen stromführenden Bauteilen. Dadurch sind die Abmessungen der Anlagen im Vergleich zu luftisolierten Stationen erheblich kleiner. Diese Systeme funktionieren auch unter widrigen Umgebungsbedingungen wie Schneefall oder korrosiver Atmosphäre zuverlässig.

Aufgrund ihrer hermetischen Abdichtung und der Isolation der internen Komponenten von der äußeren Umgebung sind diese zudemSchaltanlagenDie Geräte lassen sich problemlos in staubigen Umgebungen wie Tunneln, auf ungeschützten Terrassen oder in unterirdischen Kellern installieren. Sie zeichnen sich zudem durch zuverlässige Leistung und minimalen Wartungsaufwand aus. Aufgrund dieser Vorteile wird erwartet, dass gasisolierte Transformatoren den weltweiten Markt für gasisolierte Schaltanlagen im Prognosezeitraum deutlich ankurbeln werden.

Steigerung der erneuerbaren Energieerzeugung

Das gestiegene Bewusstsein für erneuerbare Energien hat zu deren breiter Nutzung geführt. Dies, zusammen mit förderlichen staatlichen Initiativen zur Entwicklung erneuerbarer Energien, ist der Hauptgrund für den Ausbau der erneuerbaren Energieerzeugung.

Laut der Studie „International Energy Outlook 2019“ betrug der Anteil erneuerbarer Energien (Wind, Sonne und Wasserkraft) an der weltweiten Stromerzeugung im Jahr 2018 28 %. Die US-Energiebehörde (EIA) prognostiziert, dass erneuerbare Energien bis 2050 fast die Hälfte, nämlich 49 %, der weltweiten Stromproduktion ausmachen werden. Der Anstieg der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien dürfte daher im Prognosezeitraum zum Wachstum dieses Marktes beitragen.

Marktbeschränkung

Strenge Umweltauflagen und Bedenken hinsichtlich der Verwendung von Sf6-Gas

In gasisolierten Transformatoren wird Schwefelhexafluorid (SF6) häufig als Isoliergas verwendet. SF6 ist ein starkes Treibhausgas mit einem Treibhauspotenzial, das etwa 23.500-mal höher ist als das von CO₂. Laut dem Weltklimarat (IPCC) zählt SF6 zu den klimaschädlichsten Gasen überhaupt. Daher müssen Hersteller und Anwender alle notwendigen Vorkehrungen treffen, um Leckagen bei der Konstruktion und im Umgang damit zu vermeiden.

Mehrere Arbeitsschutzorganisationen, wie die OSHA, warnen vor der Bildung toxischer Verbindungen durch elektrische Entladungen von SF6-Gas. Im Februar 2022 veröffentlichte die Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung (DGUV) ein Dokument mit Anweisungen und Informationen zur Arbeitssicherheit bei Tätigkeiten in Schwefelhexafluorid (SF6)-Anlagen und -Systemen, insbesondere im Zusammenhang mit SF6 in gasisolierten Schaltanlagen. Der Weltmarkt dürfte daher aufgrund der Umsetzung strenger Umweltgesetze und der damit verbundenen Bedenken hinsichtlich der Verwendung von Natriumhexafluorid (SF6) mit Einschränkungen konfrontiert sein. Die Nichteinhaltung dieser Vorschriften könnte zu schwerwiegenden Unfällen führen.

Marktchance

Steigende Investitionen in die Übertragungs- und Verteilungsinfrastruktur

In den letzten Jahren ist der Stromverbrauch in Entwicklungsländern deutlich gestiegen. Infolgedessen haben Regierungsbehörden und Energieversorgungsunternehmen Maßnahmen ergriffen, um die Stromverluste in der Übertragungs- und Verteilungsinfrastruktur zu reduzieren. Diese Bemühungen umfassen den Einsatz ökologisch nachhaltiger und effizienter Ausrüstung für den Bau von Übertragungs- und Verteilungsnetzen sowie der zugehörigen Infrastruktur.

Große Energieverbraucher wie China und Indien haben ebenfalls bedeutende Investitionen im Bereich der Energieübertragung und -verteilung getätigt, indem sie Verteilungsnetze aufgebaut, ländliche Stromnetze modernisiert und neue Übertragungsleitungen geschaffen haben.

• Beispielsweise nahm die PowerGrid Corporation of India im Februar 2021 ihre 2-GW-320-kV-HGÜ-Leitung mit einer Länge von 165 km zwischen Pugalur und Thrissur in Betrieb, deren Bau 700 Millionen US-Dollar kostete. Ebenso präsentierte der indische Bundesstaat Maharashtra im Dezember 2020 Pläne für den Bau eines 1,08 Milliarden US-Dollar teuren 800-kV-Erdkabel-HGÜ-Projekts, um Mumbai mit zusätzlichen 1 GW Strom zu versorgen. Es wird erwartet, dass diese Projekte große Anlagen erfordern.Leistungstransformatoreneinschließlich gasisolierter Schaltanlagen, was die Marktnachfrage ankurbelt und Möglichkeiten zur Marktexpansion schafft.

Regionalanalyse

Der asiatisch-pazifische Raum ist der bedeutendste globale Marktanteilsinhaber und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich ein deutliches Wachstum verzeichnen. Die Region Asien-Pazifik zählt zu den bevölkerungsreichsten Gebieten, und aufgrund des rasanten Wachstums von Industrialisierung und Urbanisierung ist der Energiebedarf in den letzten Jahren erheblich gestiegen.

Daher stiegen auch die Investitionen in die Übertragungs- und Verteilungsinfrastruktur deutlich an. Darüber hinaus trägt die Entwicklung kleinerer Umspannwerke und unterirdischer Netze, für die gasisolierte Schaltanlagen zunehmend geeignet sind, zu einer umweltfreundlicheren Fernübertragungs- und -verteilung bei.

Mehrere bedeutende Hersteller von Elektro- und Energieübertragungsanlagen, wie Hyosung, Meidensha, Mitsubishi, Toshiba und Zhejiang, haben ihren Ursprung in der ostasiatisch-pazifischen Region. Dort befinden sich die meisten ihrer Produktionsstätten.

Laut der Powergrid Corporation of India wurden die Ausrüstungen für die HGÜ-Leitung Thrissur-Pugalur, wie beispielsweise gasisolierte Schaltanlagen, im Rahmen des Programms „Make in India“ von indischen Fabriken geliefert. Die räumliche Nähe der Verbrauchszentren dürfte den Markt für gasisolierte Schaltanlagen ankurbeln, da der asiatisch-pazifische Raum über eine starke Elektroindustrie verfügt.

Markttrend für gasisolierte Schaltanlagen in Nordamerika

Nordamerika ist weltweit der zweitgrößte Strommarkt in Bezug auf die Stromerzeugung. Die Prozesse der Stromerzeugung, -übertragung, -verteilung und des Stromverbrauchs in der Region haben sich im letzten Jahrzehnt stark verändert. Die Strommärkte, insbesondere die Übertragungs- und Verteilungsnetze, haben eine tiefgreifende Umstrukturierung erfahren, die den Weg für die steigende Nachfrage nach Technologien wie gasisolierten Schaltanlagen (GIS) geebnet hat. Darüber hinaus ergreift die Regierung zahlreiche Initiativen zur Entwicklung und Modernisierung der Stromübertragungsnetze.

• Beispielsweise stellte die US-Bundesregierung im Mai 2022 2,5 Milliarden US-Dollar für die Modernisierung und den Ausbau der Stromnetzkapazität im Rahmen des Transmission Facilitation Program (TFP) bereit, das durch das überparteiliche Infrastrukturgesetz ins Leben gerufen wurde. Daraufhin veröffentlichte das US-Energieministerium (DOE) eine Informationsanfrage (RFI), um die Öffentlichkeit zur Struktur des neuen revolvierenden Fondsprogramms zu befragen. Solche Regierungsinitiativen dürften erhebliche Entwicklungen im Bereich der Stromübertragungsnetze mit sich bringen und die Nachfrage nach Geoinformationssystemen (GIS) im Land im Prognosezeitraum erhöhen.

Markttrend für gasisolierte Schaltanlagen in Europa

Europa zählt zu den Regionen, die verstärkt auf erneuerbare Energien anstelle fossiler Brennstoffe setzen. Im Jahr 2020 sank die Stromerzeugung aus Öl, Erdgas, Kohle und Kernenergie in Europa im Vergleich zu 2019 um 14 %, 2 %, 17 % bzw. 10 %. Die Stromerzeugung aus Wasserkraft und erneuerbaren Energien stieg 2020 um 4 % bzw. 10 %, wobei Wind- und Solarenergie einen wesentlichen Beitrag zum europäischen Strommarkt leisteten.

In den kommenden Jahren wird die Region aufgrund der Ziele zur Dekarbonisierung der Energiesysteme voraussichtlich eine zunehmende Integration erneuerbarer Energien in ihr zentrales Stromnetz erleben. Angesichts der fortschreitenden Diversifizierung der Energieversorgung in der Region konzentrieren sich mehrere Länder auf Investitionen in erneuerbare Technologien wie Photovoltaik und Windkraft, um ihre Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern.

Zudem haben Bedenken hinsichtlich der CO₂-Emissionen Regierungen veranlasst, Initiativen zur Förderung erneuerbarer Energien zu ergreifen. Diese Maßnahmen tragen maßgeblich zum Wachstum des Marktes für erneuerbare Energien bei, indem sie die Integration erneuerbarer Energien in die nationalen Stromnetze fördern, was voraussichtlich auch den Markt für gasisolierte Schaltanlagen ankurbeln wird.

Südamerika beherbergt zahlreiche Entwicklungsländer wie Brasilien und Argentinien, was dazu führte, dass die Region erst spät in den Markt eintrat, was sich folglich in dessen Größe widerspiegelt. Trotz der üblichen Herausforderungen beim Ausbau der Strominfrastruktur, die den Fortschritt der regionalen Energiewende bremsen, ist das Potenzial für gasisolierte Schaltanlagen in Südamerika beträchtlich. Der Strombedarf in Südamerika ist enorm und steigt rasant. Obwohl ein bedeutender Anteil der Stromerzeugung in Brasilien konzentriert ist, arbeiten Länder wie Argentinien und Chile daran, ihren Strommarkt in den kommenden Jahren deutlich zu verbessern.

Laut der Internationalen Energieagentur (IEA) wird sich der Strombedarf in der Region bis 2040 nahezu verdoppeln. Dies deutet darauf hin, dass im Übertragungs- und Verteilungsnetz erhebliche Entwicklungen notwendig sein werden, um die prognostizierte Stromlast zu bewältigen. Mit dem Ausbau erneuerbarer Energien in der Region ist zudem mit einem weiteren Anstieg der Nachfrage nach gasisolierten Schaltanlagen in Südamerika zu rechnen.

Einblicke in die Spannungspegel

Basierend auf der Spannungsebene ist der Weltmarkt in Niederspannung, Mittelspannung und Hochspannung unterteilt. Das Hochspannungssegment dominiert den Weltmarkt und wird voraussichtlich im Prognosezeitraum ein deutliches Wachstum verzeichnen. Hochspannungsschaltanlagen sind Stromversorgungssysteme, die Spannungen über 36 kV verarbeiten. Aufgrund der hohen Spannung ist die beim Schalten entstehende Lichtbogenbildung extrem hoch.

Daher ist bei der Konstruktion von Hochspannungsschaltanlagen äußerste Sorgfalt geboten. Der Hochspannungsleistungsschalter ist die Hauptkomponente einer Hochspannungsschaltanlage; daher muss er über besondere Eigenschaften verfügen, um einen sicheren und zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten.

Darüber hinaus finden diese Schaltanlagen vielfältige Anwendung in verschiedenen Branchen, beispielsweise in Windkraftanlagen, Elektromotoren, Generatoren, Solaranlagen, der Stromverteilung in Wohnhäusern, Stromversorgungssystemen, umweltschonenden Installationen, unterirdischen Stationen, der Stahl-, Papier- und Bergbauindustrie sowie in einer wachsenden Zahl von maritimen Anwendungen. Der Haupteinsatzbereich dieses Segments liegt jedoch in der Modernisierung und dem Ausbau großer Übertragungs- und Verteilungsnetze weltweit, insbesondere in Ländern der Asien-Pazifik-Region.

Niederspannungs-Gasisolierte Schaltanlagen sind bis 1000 V ausgelegt und bestehen aus Niederspannungsschaltern, Fehlerstromschutzschaltern, Sicherungen, Trennschaltern, Leistungsschaltern, Kompaktleistungsschaltern und Leitungsschutzschaltern. Diese Schaltanlagen werden in Verbindung mit elektrischen Geräten eingesetzt, um diese vor Kurzschlüssen und Überlastung der Leistungsschalter zu schützen. Der Bediener ist jedoch nicht vor internen Fehlern geschützt.

Eine wesentliche Funktion von Niederspannungsschaltanlagen ist der elektrische Schutz vor externen thermischen und mechanischen Belastungen durch Kurzschlussströme. Dies ist entscheidend, um die gefährlichen Folgen von Überströmen zu begrenzen und den fehlerhaften Strom vom Rest der Anlage zu trennen. Besonders effektiv ist dies an Orten mit starken Spannungsschwankungen, wie beispielsweise in strukturschwachen Gebieten oder Kraftwerken mit geringer Zuverlässigkeit. Aufgrund dieser Anwendungsbereiche sind Schaltanlagen für nahezu alle Branchen unverzichtbar, insbesondere für aufstrebende Sektoren wie die erneuerbaren Energien. Auch in Umspannwerken, die aufgrund des wachsenden Bedarfs an Mikro- und Nanonetzen zunehmend an Bedeutung gewinnen, spielen Schaltanlagen eine wichtige Rolle.

Erkenntnisse der Endnutzer

Basierend auf den Endnutzern ist der globale Markt in Energieversorger, Industrie und Gewerbe/Privatkunden unterteilt. Das Segment der Energieversorger hält den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich deutlich wachsen. Gasisolierte Schaltanlagen (GIS) bestehen aus Komponenten wie Leistungsschaltern und Trennschaltern, die auch in beengten Räumen eingesetzt werden können. Sie finden vorwiegend Anwendung in der Energieübertragungs- und -verteilungsinfrastruktur, insbesondere in beengten Räumen, beispielsweise auf Offshore-Plattformen zur Erzeugung erneuerbarer Energien, in Wasserkraftwerken und in Energieerzeugungsanlagen unter schwierigen Umgebungsbedingungen.

Darüber hinaus wird das Wachstum erneuerbarer Energien unter schwierigen Bedingungen, wie beispielsweise Offshore-Solar- und Windenergieanlagen, die Nachfrage nach GIS-Lösungen im Prognosezeitraum ankurbeln.

• Laut dem Global Wind Energy Council stieg beispielsweise die neu installierte Offshore-Windenergieleistung von 3,5 Gigawatt im Jahr 2015 auf 21,1 Gigawatt im Jahr 2021 deutlich an. Insgesamt wird erwartet, dass der Markt für gasisolierte Schaltanlagen im Energieversorgungssektor im Prognosezeitraum aufgrund des globalen Wachstums erneuerbarer Energien deutlich zulegen wird.

Gasisolierte Schaltanlagen sind in verschiedenen Spannungsbereichen für Wohn- und Gewerbegebäude sowie in unterschiedlichen Bauformen erhältlich und eignen sich daher für die Inneninstallation. Sie sind umweltfreundlicher und platzsparender als luftisolierte Schaltanlagen und somit eine geeignete Wahl für Wohn- und Gewerbegebäude.

• Mitsubishi Electric bietet beispielsweise gasisolierte Schaltanlagen in Schaltschrankbauweise mit verschiedenen Nennspannungen von 24 kV bis 72 kV für die Inneninstallation an, die weniger Platz benötigen.

Gasisolierte Schaltanlagen (GIS) weisen im Vergleich zu luftisolierten Schaltanlagen eine geringere Geräuschbelastung auf. Da GIS vollständig gekapselt sind, wirkt das SF6-Gas im Gehäuse als hocheffizienter Schallabsorber. In erdbebengefährdeten Gebieten werden gasisolierte Schaltanlagen bevorzugt, da luftisolierte Anlagen aufgrund ihrer individuellen Installation und Fundamente anfälliger sind. GIS hingegen sind robuster und daher die bevorzugte Wahl für Schaltanlagen im Wohn- und Gewerbebereich.