Marktbericht zu Kraftwerksleitsystemen: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Lösung (Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA), Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), Verteiltes Steuerungssystem (DCS), Anlagenmanagement (PAM), Lebenszyklusmanagement (PLM)), nach Komponente (Hardware, Software, Dienstleistungen), nach Anlagentyp (Kohle, Wasserkraft, Erdgas, Kernkraft, Erneuerbare Energien, Öl), nach Anwendung (Kessel- und Hilfsanlagensteuerung, Generatorerregung und elektrische Steuerung, Turbinen- und Hilfsanlagensteuerung, Sonstige) und nach Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika) – Prognosen für 2025–2033

Wachstumsfaktor für den Markt für Kraftwerkssteuerungssysteme

Wachstum im Bereich der erneuerbaren Energien wird die Marktnachfrage ankurbeln

Dank solider gesetzlicher Rahmenbedingungen und erheblicher Kostensenkungen hat der Sektor der erneuerbaren Energien in allen Ländern im Laufe der Zeit ein enormes Wachstum erfahren. Weltweit setzen Regierungen zudem verstärkt auf umweltfreundlichere Energiequellen, um die Emissionen konventioneller Brennstoffe zu reduzieren. Energieintensive Branchen profitierten von dieser rasanten Entwicklung.erneuerbare EnergieQuellen ersetzten konventionelle Brennstoffe.

Darüber hinaus wird erwartet, dass die Wirtschaftlichkeit der Energieerzeugung aus erneuerbaren Quellen bald mit der Stromerzeugung aus konventionellen Brennstoffen gleichziehen wird. Die Nutzung erneuerbarer Energiequellen wie Sonne und Wind zur Stromerzeugung birgt jedoch auch Nachteile. Sie sind unbeständig, und in einigen Bereichen der erneuerbaren Energiewirtschaft treten unvorhersehbare Variablen auf. Um die fluktuierende Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in das Stromnetz zu integrieren, regulieren die Steuerungssysteme die Lade- und Entladezyklen von Energiespeichern, die von externen Faktoren abhängen. Diese Systeme begegnen diesen Schwankungen mit verschiedenen Methoden.

Marktbeschränkung

Mangelnde Standardisierung und Interoperabilität bei Kraftwerksleitsystemlösungen

Turbinen, Generatoren und andere Kraftwerkskomponenten kommunizieren über verschiedene Schnittstellen, Technologien und Protokolle miteinander. Die Dateninterpretation könnte durch den Bedarf an einer stärkeren Standardisierung der Kommunikationsschnittstellen und -protokolle beeinträchtigt werden. Fehlende Standards für Kommunikationstechnologien erschweren die Systemintegration und verhindern die einfache Verbindung von Systemen ohne weitere Komponenten.

• Beispielsweise kommunizieren die meisten Anlagen in Kraftwerken über ihre eigenen Schnittstellenprotokolle. Dies führt zu Inkompatibilitäten zwischen Geräten verschiedener Hersteller und bremst den Markt für globale Kraftwerkssteuerungslösungen im Prognosezeitraum. Fehlende Standardisierung verursacht höhere Kosten für Kraftwerke, wodurch die Wahrscheinlichkeit sinkt, dass Hersteller von Steuerungssystemen finanzielle Unterstützung leisten. Infolgedessen sinkt die Wirtschaftlichkeit von Projekten durch Einsparungen dank ihrer Produkte, was das Marktwachstum hemmt.

Marktchance

Steigende Nachfrage nach Erdgaskraftwerken

Da Länder von Kohle auf Erdgas als Hauptenergiequelle umgestiegen sind, verzeichneten Produktion und Verbrauch von Erdgas weltweit über mehrere Jahre einen erheblichen Anstieg. Laut der US-amerikanischen Energieinformationsbehörde (EIA) wurden 103 Kohlekraftwerke durch Gaskraftwerke ersetzt, während 121 auf die Verbrennung alternativer Brennstoffe umgestellt wurden. Viele Nationen, darunter die USA, China und Großbritannien, begannen mit dem Wechsel von Kohle zu Erdgas, um Emissionen zu reduzieren. Die Nachfrage nach Erdgas stieg aufgrund seiner ökologischen Vorteile rasant an, und die Stromerzeugung auf Erdgasbasis deckt heute mehr als die Hälfte des weltweiten Bedarfs.

China wird voraussichtlich mehr Erdgas verbrauchen als jedes andere Land. Bis 2024 wird China voraussichtlich über 40 % des weltweiten Anstiegs des Erdgasverbrauchs ausmachen, bedingt durch den Energiebedarf und das Bestreben der Regierung, die Luftqualität zu verbessern. Daher wird erwartet, dass die weltweite Nachfrage nach Kraftwerksleitsystemen im Prognosezeitraum aufgrund des steigenden Erdgasverbrauchs in der Energiewirtschaft und der Umstellung von Kohle auf Erdgas als Energieträger deutlich zunehmen wird.

Regionalanalyse

Der asiatisch-pazifische Raum ist der umsatzstärkste Markt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 4,01 % wachsen. Er ist der wichtigste geografische Markt für Kraftwerksleitsysteme, wobei steigende Investitionen in Ländern wie Indien, China und Japan diese Branche antreiben.

Darüber hinaus wird erwartet, dass der Markt in der Region durch die steigenden Kosten im Bereich der erneuerbaren Energien beeinflusst wird. Faktoren wie die zunehmende industrielle Automatisierung und unzureichendes technologisches Verständnis hemmen die Marktexpansion von Kraftwerksleitsystemen. China ist einer der größten Märkte in der Region für Kraftwerksleitsysteme, gefolgt von Indien und Australien. Trotz ihrer scheinbar unüberbrückbaren politischen und wirtschaftlichen Differenzen und ihrer Rivalität teilen sich Indien und China eine umfangreiche Projektpipeline für Kohlekraftwerke.

Darüber hinaus wird für den Markt für Kraftwerksleitsysteme in Indien ein moderates Wachstum prognostiziert, bedingt durch den steigenden Energieverbrauch, der zu einem verstärkten Einsatz von Kohlekraftwerken und zunehmenden Investitionen in erneuerbare Energien führt. Laut der Zentralen Elektrizitätsbehörde (CEA) wird Indien bis 2030 voraussichtlich eine Kohlekraftwerkskapazität von 267 GW erreichen und 58 GW an neuer Kapazität hinzufügen.

Die indische Regierung hat sich zum Ziel gesetzt, bis 2030 eine Wasserkraftkapazität von 70.000 MW zu erreichen. Derzeit befinden sich Wasserkraftwerke mit einer Leistung von 13.000 MW in verschiedenen Ausbaustufen im Bau, weitere Projekte mit einer Leistung von 8.000 MW sind in Planung und sollen bis Ende 2020 beginnen. Aufgrund der ambitionierten Ziele der Regierung für diese Technologie wird ein starkes Wachstum des Wasserkraftsektors im Prognosezeitraum erwartet.

Markttrend für Kraftwerksleitsysteme in Nordamerika

Der US-Markt für erneuerbare Energien wird voraussichtlich von Solar- und Windenergie dominiert werden, wobei auch die Geothermie- und Bioenergiebranche von technologischen Verbesserungen profitieren dürften. Insgesamt wird erwartet, dass der Markt für Kraftwerksleitsysteme in den USA im Prognosezeitraum primär durch steigende Investitionen in Gaskraftwerke und erneuerbare Energiequellen getrieben wird. Neben den USA wird auch in Kanada im Prognosezeitraum ein moderates Wachstum des Marktes für Kraftwerksleitsysteme erwartet.

Der Ausbau von Gaskraftwerken, Wasserkraft und erneuerbaren Energien wird dieses Wachstum maßgeblich vorantreiben. Kanada sucht daher nach neuen Projektmöglichkeiten und potenziellen Standorten außerhalb seiner Grenzen. Die Entwicklung von Windenergieprojekten in Alberta wird bis 2030 voraussichtlich Investitionen in Höhe von rund 8,3 Milliarden US-Dollar anziehen und hat die Provinz in den letzten Jahren zu einem attraktiven Markt für Investoren gemacht. Neben Alberta werden auch in Saskatchewan erhebliche Investitionen erwartet, da die Regierung dort das Ziel verfolgt, bis 2030 einen Anteil von 50 % erneuerbarer Energien zu erreichen.

Markttrend für Kraftwerksleitsysteme in Europa

In Deutschland ist die Stromerzeugung aus Kohle in den letzten Jahren aufgrund der Stilllegung von Kohlekraftwerken und des zunehmenden Ausbaus sauberer Energiequellen deutlich zurückgegangen. Der analysierte Markt im Kohlesektor wird voraussichtlich während des gesamten Prognosezeitraums durch diese Entwicklung gebremst werden. Aufgrund fehlender geplanter Projekte und einer stärkeren Fokussierung auf erneuerbare Energiequellen (ohne Wasserkraft) ist die Wasserkrafterzeugung in Deutschland im Wesentlichen konstant geblieben. Es wird jedoch ein leichtes Wachstum erwartet. Im Markt für Kraftwerksleitsysteme verzeichnete Großbritannien ein moderates Wachstum.

Da das Land den Anteil erneuerbarer Energien am Strommix ausbauen will, könnte der Sektor der erneuerbaren Energien ein wichtiger Markttreiber für Kraftwerksleitsysteme sein. Aufgrund fehlender Wasserkraftkapazitäten und geplanter Projekte ist die Wasserkrafterzeugung im Land historisch niedrig geblieben. Es wird erwartet, dass sie im Prognosezeitraum langsam ansteigt.

Laut der Energy and Climate Intelligence Unit (ECIU) wurden Kraftwerksbetreibern Kapazitätsmarktsubventionen in Höhe von insgesamt 3,4 Milliarden GBP garantiert, wobei ein Großteil davon auf Gaskraftwerke entfällt. Es wird erwartet, dass die gasbasierte Stromerzeugung den Markt dominieren und aufgrund ihrer höheren Zuverlässigkeit im Vergleich zu erneuerbaren Energiequellen ein Wachstumspotenzial bieten wird.

Der Verband Südostasiatischer Nationen (ASEAN) hat sich das ehrgeizige Ziel gesetzt, bis 2025 23 % seines Primärenergiebedarfs aus erneuerbaren Quellen zu decken, da der Energiebedarf der Region voraussichtlich um 50 % steigen wird. Dies dürfte dem südostasiatischen Markt für erneuerbare Energien einen bedeutenden Vorteil verschaffen. In den letzten Jahren haben Länder wie Indonesien, Malaysia, die Philippinen, Thailand und Vietnam ihre Kapazitäten für erneuerbare Energien enorm ausgebaut. Sie gehen davon aus, diesen Trend auch im Prognosezeitraum fortzusetzen.

Das brasilianische Ministerium für Bergbau und Energie hat einen Plan angekündigt, in den kommenden zehn Jahren 3,9 Milliarden US-Dollar in Kohlebergbau und Kohlekraftwerke zu investieren. Davon soll die Branche für Kraftwerksleitsysteme des Landes profitieren. Die Initiative legt zudem Wert auf die Finanzierung der Modernisierung brasilianischer Kohlekraftwerke, was ebenfalls dem Markt für Kraftwerksleitsysteme zugutekommt.

Lösungseinblicke

Basierend auf der Lösung wird der globale Markt für Kraftwerksleitsysteme in Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) unterteilt.Programmierbare Logiksteuerung (SPS), verteiltes Steuerungssystem (DCS), Anlagenmanagement (PAM), Anlagenlebenszyklusmanagement (PLM).

Das Segment der verteilten Steuerungssysteme (DCS) trägt am meisten zum Marktwachstum bei und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 3,12 % wachsen. Ein DCS verbindet zahlreiche automatisierte lokale Steuerungen innerhalb einer Prozessanlage über ein Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsnetzwerk mit einer zentralen Steuerung. Diese lokalen Steuerungen verbinden die Feldgeräte mit der Hauptsteuerung. Darüber hinaus vernetzt dieses Netzwerk Bediener, Supervisoren und Datenspeicher mit Geräten und Steuerungen. Das DCS-Konzept verbessert die Zuverlässigkeit und senkt gleichzeitig die Installationskosten, indem es Steuerungsfunktionen in der Nähe des Kraftwerks ansiedelt und mit Fernüberwachung und -kontrolle kombiniert.

Für Produktionsanlagen oder Großbetriebe, in denen eine Vielzahl von kontinuierlichen Regelkreisen überwacht und gesteuert werden muss, ist ein Prozessleitsystem (DCS) geeignet. Ein DCS kann Zehntausende von analogen Ein-/Ausgabegeräten und Zehntausende von PID-Reglern (Proportional-Integral-Differential-Regler) verwalten.

Prozessleitsysteme (DCS) eignen sich besonders für komplexe Prozesse, die anspruchsvolle Prozesssteuerungsfunktionen erfordern. ABB, Yokogawa, Emerson, Siemens, Honeywell, Schneider Electric, General Electric, Toshiba Corporation, METSO, Hitachi, Mitsubishi Group, Rockwell Automation und Hyosung Corporation gehören zu den weltweit führenden DCS-Herstellern. Die rasante technologische Entwicklung und der steigende Bedarf an leistungsfähigen DCS haben die Hersteller gezwungen, neue Systeme einzuführen.

Ein branchenweit eingesetztes Steuerungssystem in Kraftwerken, der Solarmodulproduktion und Windkraftanlagen ist die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS). Dieses System erfasst und überwacht die Zustände der Eingangsgeräte, um die Zustände der Ausgangsgeräte zu regeln. Es optimiert primär die Stromerzeugung oder Produktionslinien. Die SPS kann wichtige Daten erfassen und kommunizieren, während sie Prozesse oder Aktivitäten simuliert und anpasst. Aufgrund ihrer hohen Anpassungsfähigkeit wird die SPS in Kraftwerken für automatische Turbinenanlaufsysteme (ATRS) und Brennersteuerungssysteme (BMS) verwendet.

SPS-Systeme sind anderen Alternativen überlegen, da sie sich an die jeweiligen Anwendungsbedürfnisse anpassen lassen. Mithilfe einer Kraftwerkssteuerung können Betreiber das Verhalten des Kraftwerks hinsichtlich Leistung, Einhaltung von Vorschriften, Netzstabilität und Ertrag steuern. Obwohl die spezifischen Anforderungen variieren können, beherrschen die meisten Kraftwerke die Regelung von Frequenz, Spannung, Wirkleistung, Blindleistung, Leistungsfaktor und Rampen mithilfe von SPS-Systemen.

Komponenten-Einblicke

Basierend auf den Komponenten ist der globale Markt für Kraftwerksleitsysteme in Hardware und Software unterteilt. Das Hardwaresegment hält den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 2,98 % wachsen. Die veralteten Messtafeln und Streifenschreiber wurden durch die neu entwickelten, branchenüblichen Hardware- und Softwarelösungen ersetzt.

Controller und Ein-/Ausgabemodule sind zwei Beispiele für aktuelle Hardwarelösungen. Obwohl Softwarelösungen den Markt dominieren, hat sich der Hardwaresektor aufgrund niedriger Preise und fortschreitender Technologie etabliert. Zahlreiche technologische Innovationen von Unternehmen haben das Marktwachstum vorangetrieben.

• Beispielsweise stellte RDI Controllers LLC im September 2021 den „Edge Controller“ vor, einen neuen programmierbaren Automatisierungscontroller (PAC) für Energieerzeugungssysteme. Schutz- und Steuerungssysteme für Turbinen und Generatoren sind für Energieerzeuger von entscheidender Bedeutung, da die Produktion dieser Anlagen von ihrem Betrieb abhängt, der wiederum mit der Wartung verknüpft ist. Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) haben sich in vielen Steuerungssystemen als bewährte Automatisierungsmethode etabliert. Darüber hinaus sind diese Systeme nun mit integrierter, moderner Programmiersoftware erhältlich.

Kraftwerksleitsysteme nutzen Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) in hohem Maße. Die Branche setzt eine Vielzahl von Softwareprogrammen ein, die entweder einzelne Kraftwerksanlagen oder die gesamte Anlage von einem Kontrollraum aus steuern. Zu den bekanntesten Softwarelösungen in der Energieerzeugung zählen SCADA, HSR (Human-Machine Interface) sowie Lösungen auf Basis des industriellen Internets der Dinge (IIoT) und künstlicher Intelligenz (KI). Viele Unternehmen haben erfolgreich Softwarelösungen im Markt für Solarenergie integriert und für ihre Angebote Anerkennung erhalten.

Im März 2021 akquirierte die ABB-Gruppe in Indien Aufträge für die Automatisierung von Solaranlagen im Wert von 5 GW. Die Ergebnisse basieren auf vorangegangenen Projekten, die mit SCADA-Systemen und String-Monitoring-Lösungen im Versorgungsmaßstab realisiert wurden. Die indische Regierung hat sich für die Solarenergiebranche Ziele gesetzt, darunter die Förderung von Neuinvestitionen, die Stärkung der heimischen Produktion und die Verbesserung des Zugangs zu Finanzmitteln. Indien und andere Länder im asiatisch-pazifischen Raum erwarten einen deutlichen Anstieg von Softwareintegrationsprojekten im Energiesektor.

Typen-Einblicke

Basierend auf dem Anlagentyp ist der globale Markt für Kraftwerksleitsysteme in Kohle-, Wasserkraft-, Erdgas-, Kernkraft- und erneuerbare Energien unterteilt. Das Kohlesegment trägt am meisten zum Markt bei und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 3,43 % wachsen. Der durch Kohleverbrennung erzeugte Dampf wird in Kohlekraftwerken zur Stromerzeugung genutzt, indem er eine Turbinenwelle dreht. Während die Enthalpie des Dampfes von seiner Temperatur und seinem Druck abhängt, ist die von der Dampfturbine gewonnene Energiemenge von der Enthalpieabnahme im gesamten System abhängig. Leitsysteme für Kohlekraftwerke ermöglichen die Prozessoptimierung, indem sie die Bedeutung wichtiger Betriebsparameter reduzieren und die Effizienz der Kraftwerke steigern.

Ohne ein abgestimmtes Regierungsprogramm wird die Kohlenutzung trotz berechtigter Bedenken hinsichtlich Luftverschmutzung und Treibhausgasemissionen voraussichtlich auch in Zukunft eine bedeutende Rolle spielen. Darüber hinaus verfügen die meisten modernen Kohlekraftwerke über in die Prozessleittechnik (PLT) integrierte Steuerungssysteme, die einen reibungslosen Betrieb mit den anderen Anlagenmodulen ermöglichen. Zu den typischen Funktionen von Kohlekraftwerken zählen unter anderem die Reglersteuerung, der Schutz von Turbine und Generator, der automatische Anlauf, die Rotorspannungsanalyse, die Hilfssteuerung, das Ventilmanagement, die Zustandsüberwachung, die automatische Synchronisierung, die Erregung, die Frequenzregelung, die Entnahmesteuerung, die Bypass-Steuerung und die Anlagensteuerung.

Einer der Hauptabnehmer von Anlagensteuerungssystemen ist die Wasserkraft, die im Prognosezeitraum voraussichtlich ein moderates Wachstum verzeichnen wird. Wasserkraft ist eine erneuerbare Energiequelle, die Strom erzeugt, indem sie die Energie des von höheren zu tieferen Lagen fließenden Wassers nutzt. Neben der Bereitstellung von sauberem Wasser für Haushalte, Unternehmen und die Landwirtschaft mindern Wasserkraftprojekte auch die Auswirkungen von Extremwetterereignissen wie Überschwemmungen und Dürre.

Darüber hinaus könnten diese Initiativen wichtige Verkehrsinfrastruktur, Mittel für städtische Dienstleistungen sowie Freizeit- und Unterhaltungsangebote bereitstellen. Die UN-Klimakonferenz (COP25) in Madrid konzentrierte sich insbesondere auf Klimaresilienz und -anpassung und unterstrich die Notwendigkeit, Kapazitäten zur Bewältigung des Klimawandels aufzubauen. Die IHA veröffentlichte im Mai 2019 den Leitfaden zur Klimaresilienz im Wasserkraftsektor, um die langfristige Betriebsfähigkeit neuer und bestehender Anlagen zu gewährleisten. Der Leitfaden bietet Empfehlungen zu bewährten Verfahren für die Integration von Klimaresilienzmaßnahmen in Projektplanung, -design und -betrieb.