Markt für Kraftwerkssteuerungssysteme Größe und Ausblick, 2023-2031

Marktübersicht

Die globale Marktgröße für Kraftwerkssteuerungssysteme wurde im Jahr 2022 auf 7,59 Milliarden US-Dollar geschätzt . Bis 2031 soll sie 11,51 Milliarden US-Dollar erreichen und im Prognosezeitraum (2023–2031) mit einer jährlichen Wachstumsrate von 3,90 % wachsen.

Kraftwerke sind derzeit hochautomatisiert. Die Systeme der meisten Wärmekraftwerke können von einem Kontrollraum aus verwaltet werden. Elektrische Hilfssysteme für den Netzanschluss, Blocktransformatoren, Erregung, Generator-/Einheitsschutz, Synchronisierung, Hilfstransformatoren und Schaltanlagen gehören zu den Systemen, die von der zentralen Leitwarte aus verwaltet werden können. In der Vergangenheit waren diese elektrischen Geräte fest mit Datensteuerungs- und Eingabe-/Ausgabesystemen (I/O) (DCS) verbunden. Es wird prognostiziert, dass die Betriebseffizienz des Marktes für Kraftwerkssteuerungssysteme durch einen Anstieg der weltweiten Stromnachfrage, insbesondere in Entwicklungsländern, gesteigert wird. Diese Systeme tragen dazu bei, die betriebliche Effizienz von Kraftwerken zu steigern, was voraussichtlich zu einer Stärkung der Steuerungssysteme für Kraftwerke führen wird.

Marktdynamik

Globale Markttreiber für Kraftwerkssteuerungssysteme

Wachstum im Bereich der erneuerbaren Energien soll die Marktnachfrage ankurbeln

Aufgrund der soliden gesetzgeberischen Unterstützung und erheblicher Kostensenkungen hat der Sektor der erneuerbaren Energien im Laufe der Zeit in allen Ländern ein enormes Wachstum erlebt. Darüber hinaus greifen Regierungen weltweit zunehmend auf umweltfreundlichere Energiequellen zurück, um die Emissionen konventioneller Kraftstoffe zu reduzieren. Energieintensive Branchen profitierten davon, wie schnell erneuerbare Energiequellen konventionelle Kraftstoffe ersetzten.

Darüber hinaus wird erwartet, dass die Wirtschaftlichkeit der Energieerzeugung aus erneuerbaren Quellen bald mit der Stromerzeugung aus herkömmlichen Brennstoffen vergleichbar sein wird. Die Nutzung erneuerbarer Energiequellen wie Sonne und Wind zur Stromerzeugung hat Nachteile. Sie sind inkonsistent und einige Sektoren der Branche der erneuerbaren Energien weisen unvorhersehbare Variablen auf. Sie regeln die Lade- und Entladezyklen von Energiespeichern, die auf externen Faktoren basieren, um die intermittierende erneuerbare Energieerzeugung in das Stromnetz einzubinden. Die Steuerungssysteme berücksichtigen diese Schwankungen auf unterschiedliche Weise.

Globale Marktbeschränkung für Kraftwerkssteuerungssysteme

Mangelnde Standardisierung und Interoperabilität bei Lösungen für Kraftwerkssteuerungssysteme

Turbinen, Generatoren und andere Kraftwerkskomponenten kommunizieren über verschiedene Schnittstellen, Technologien und Protokolle miteinander. Die Dateninterpretation könnte durch die Notwendigkeit einer stärkeren Standardisierung verschiedener Kommunikationsschnittstellen und -protokolle beeinträchtigt werden. Das Fehlen von Standards für die Kommunikationstechnologie erschwert die Systemintegration und verhindert Plug-and-Play-Verbindungen zwischen unabhängigen Systemen.

Beispielsweise kommunizieren die meisten Geräte in Kraftwerken über ihre Schnittstellenprotokolle, was zu Inkompatibilitäten zwischen Geräten verschiedener Gerätehersteller führt und den Markt für globale Kraftwerkssteuerungslösungen im Prognosezeitraum einschränkt. Mangelnde Standardisierung führt zu höheren Kosten für Kraftwerke, was die Wahrscheinlichkeit verringert, dass Hersteller von Steuerungssystemen finanzielle Unterstützung leisten. Infolgedessen sinkt die Rechtfertigung von Projekten durch Einsparungen durch die Nutzung ihrer jeweiligen Produktangebote, was das Marktwachstum bremst.

Globale Marktchancen für Kraftwerkssteuerungssysteme

Steigende Nachfrage nach erdgasbefeuerten Kraftwerken

Aufgrund der Umstellung der Länder von Kohle auf Erdgas als Hauptenergiequelle kam es über mehrere Jahre hinweg weltweit zu einem erheblichen Anstieg der Produktion und des Verbrauchs von Erdgas. Nach Angaben der Energy Information Administration (EIA) der Vereinigten Staaten wurden 103 Kohlekraftwerke durch erdgasbefeuerte Kraftwerke ersetzt, während 121 auf die Verbrennung alternativer Brennstoffe umgestellt wurden. Viele Länder, darunter die Vereinigten Staaten, China und das Vereinigte Königreich, haben damit begonnen, von Kohle auf Erdgas umzusteigen, um ihre Emissionen zu reduzieren. Die Nachfrage nach Erdgas stieg aufgrund seiner inhärenten Umweltvorteile dramatisch an, und die Stromerzeugung auf Erdgasbasis macht derzeit mehr als die Hälfte der weltweiten Nachfrage aus.

Es wird erwartet, dass China mehr Erdgas verbraucht als jedes andere Land. Bis 2024 wird China voraussichtlich für mehr als 40 % des weltweiten Anstiegs des Gasverbrauchs verantwortlich sein, was auf den Energiebedarf und den Wunsch der Regierung, die Luftqualität zu verbessern, zurückzuführen ist. Daher wird erwartet, dass die Nachfrage nach weltweiten Kraftwerksleitsystemen im prognostizierten Zeitraum aufgrund des steigenden Erdgasverbrauchs in der Energiewirtschaft und der Umstellung von der Kohle- auf die erdgasbasierte Stromerzeugung deutlich steigen wird.

Regionalanalyse

Der globale Markt für Kraftwerkssteuerungssysteme ist in vier Regionen unterteilt: Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik und LAMEA.

Asien-Pazifik dominiert den Weltmarkt

Der asiatisch-pazifische Raum leistet den größten Umsatzbeitrag und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer jährlichen Wachstumsrate von 4,01 % wachsen. Der asiatisch-pazifische Raum ist der wichtigste geografische Markt für Kraftwerkssteuerungssysteme, wobei steigende Investitionen in Ländern wie Indien, China und Japan diese Branche vorantreiben. Darüber hinaus wird erwartet, dass der Markt in der Region durch die steigenden Kosten in der Branche der erneuerbaren Energien verursacht wird. Faktoren wie die aufkommende industrielle Automatisierung und unzureichendes technologisches Verständnis schränken die Marktausweitung von Kraftwerkssteuerungssystemen ein. China ist einer der größten Märkte in der Region für Kraftwerksleitsysteme, gefolgt von Indien und Australien. Trotz ihrer scheinbar unüberwindbaren politischen und wirtschaftlichen Spaltungen und Rivalitäten verfügen Indien und China gemeinsam über eine riesige Kohlekraftwerkspipeline.

Darüber hinaus wird erwartet, dass sich der Markt für Kraftwerkssteuerungssysteme in Indien aufgrund des steigenden Energieverbrauchs moderat entwickeln wird, was zu mehr Kohlekraftwerken und steigenden Investitionen in den Sektor der erneuerbaren Energien führt. Nach Angaben der Central Electricity Authority (CEA) wird Indien bis 2030 voraussichtlich eine Kohlekraftwerkskapazität von 267 GW erreichen und 58 GW neue Kapazität hinzufügen. Die indische Regierung hat sich zum Ziel gesetzt, bis 2030 eine Wasserkrafterzeugungskapazität von 70.000 MW zu erreichen. Derzeit sind 13.000 MW an Wasserkraftwerken auf verschiedenen Ebenen im Bau, und weitere 8.000 MW an Projekten sind in Arbeit, wobei die Arbeiten an diesen Projekten voraussichtlich beginnen werden Ende 2020. Aufgrund der hohen staatlichen Ziele für die Technologie wird erwartet, dass das Wasserkraftgeschäft im erwarteten Zeitraum expandiert.

Es wird erwartet, dass der US-Markt für erneuerbare Energien von Solar- und Windenergie dominiert wird, wobei auch die Sektoren Geothermie und Bioenergie voraussichtlich von technologischen Verbesserungen profitieren werden. Insgesamt wird erwartet, dass der nationale Markt für Kraftwerksleitsysteme im Prognosezeitraum vor allem durch steigende Investitionen in gasbasierte Kraftwerkssysteme und erneuerbare Energiequellen vorangetrieben wird. Zusammen mit den Vereinigten Staaten wird erwartet, dass Kanada im Prognosezeitraum ein moderates Wachstum auf dem Markt für Kraftwerkssteuerungssysteme verzeichnen wird. Dieses Wachstum wird vor allem durch den Ausbau von Gaskraftwerken, Wasserkraft und Kapazitäten für erneuerbare Energiequellen vorangetrieben. Kanada hat nach neuen Projektoptionen und potenziellen Standorten außerhalb seiner Grenzen gesucht. Es wird erwartet, dass die Entwicklung von Windenergieprojekten in Alberta bis 2030 rund 8,3 Milliarden US-Dollar an Investitionen anziehen wird, was den Markt in den letzten Jahren zu einem attraktiven Markt für Investoren gemacht hat. Neben Alberta werden auch in Saskatchewan erhebliche Investitionen erwartet, da die Regierung daran arbeitet, bis 2030 eine Kapazität von 50 % erneuerbarer Energien zu erreichen.

Aufgrund der Stilllegung von Kohlekraftwerken und einer wachsenden Tendenz hin zur Stromerzeugung aus sauberen Energiequellen ist in Deutschland in den letzten Jahren ein deutlicher Rückgang der Stromerzeugung aus Kohle zu verzeichnen. Der analysierte Markt im Kohleenergiesektor dürfte im gesamten Prognosezeitraum durch diese Tendenz eingeschränkt werden. Aufgrund des Mangels an geplanten Projekten und einer stärkeren Betonung erneuerbarer Energiequellen außerhalb der Wasserkraft blieb auch die Stromerzeugung aus Wasserkraft im Land im Wesentlichen konstant. Es wird mit einem leichten Wachstum gerechnet. Im Markt für Kraftwerksleitsysteme verzeichnete das Vereinigte Königreich ein moderates Wachstum.

Angesichts der Mission des Landes, die Anzahl der erneuerbaren Energiequellen im Strommix zu erhöhen, könnte der Sektor der erneuerbaren Energien ein wichtiger Markttreiber für Kraftwerkssteuerungssysteme sein. Aufgrund mangelnder Wasserkrafterzeugungskapazitäten und bevorstehender Projekte ist die Stromerzeugung aus Wasserkraft im Land historisch gesehen niedrig geblieben. Es wird erwartet, dass es im gesamten Projektionszeitraum langsam ansteigt. Nach Angaben der Energy and Climate Intelligence Unit (ECIU) wurden Kraftwerksbetreibern Kapazitätsmarktsubventionen in Höhe von insgesamt 3,4 Milliarden GBP garantiert, viele davon sind Gasbetriebe. Es wird erwartet, dass die Stromerzeugung auf Gasbasis die Branche dominieren wird und eine Chance für eine Marktexpansion bietet, da sie zuverlässiger ist als erneuerbare Energiequellen.

Der Verband Südostasiatischer Nationen (ASEAN) hat sich das ehrgeizige Ziel gesetzt, bis 2025 23 % seiner Primärenergie aus erneuerbaren Quellen zu beziehen, da der Energiebedarf der Region voraussichtlich um 50 % steigen wird. Dies sollte dem südostasiatischen Markt für erneuerbare Energien einen erheblichen Vorteil verschaffen. In den letzten Jahren haben die Kapazitäten für erneuerbare Energien in Ländern wie Indonesien, Malaysia, den Philippinen, Thailand und Vietnam enorm zugenommen. Sie gehen davon aus, dass dies auch im prognostizierten Zeitraum der Fall sein wird. Das brasilianische Ministerium für Bergbau und Energie kündigte einen Plan an, in den nächsten zehn Jahren 3,9 Milliarden US-Dollar an Investitionen in Kohlebergbau und Kohlekraftwerke zu mobilisieren, was der Kraftwerkssteuerungsindustrie des Landes voraussichtlich in der erwarteten Zeit zugute kommen wird. Die Initiative legt außerdem Wert auf die Finanzierung der Modernisierung der brasilianischen Kohlekraftwerke, was dem Markt für Kraftwerkssteuerungssysteme zugute kommen wird.

Segmentanalyse

Der globale Markt für Kraftwerkssteuerungssysteme ist nach Lösung, Komponente und Anlagentyp segmentiert.

Basierend auf der Lösung ist der globale Markt für Kraftwerkssteuerungssysteme in Überwachungssteuerung und Datenerfassung (SCADA), speicherprogrammierbare Steuerung (PLC) , verteiltes Steuerungssystem (DCS), Plant Asset Management (PAM) und Plant Lifecycle Management (PLM) unterteilt. .

Das Segment der verteilten Steuerungssysteme (DCS) leistet den größten Beitrag zum Markt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer jährlichen Wachstumsrate von 3,12 % wachsen. Ein verteiltes Steuerungssystem (DCS) verbindet zahlreiche automatisierte lokale Steuerungen in einer Verarbeitungsanlage über ein Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsnetzwerk mit einer zentralen Steuerung. Diese lokalen Controller verbinden die Feldgeräte und den Hauptcontroller. Darüber hinaus verbindet dieses Netzwerk Bediener, Vorgesetzte und Historiker mit Geräten und Steuerungen. Das DCS-Konzept verbessert die Zuverlässigkeit und senkt gleichzeitig die Installationskosten, indem es Steuerfunktionen in der Nähe des Kraftwerks anordnet und diese mit Fernüberwachung und -überwachung kombiniert.

Für Produktionsanlagen oder Großbetriebe, bei denen eine große Anzahl kontinuierlicher Schleifen überwacht und gesteuert werden muss, ist DCS geeignet. Ein DCS kann Zehntausende analoge Eingabe-/Ausgabegeräte und Zehntausende PID-Funktionen (Proportional-Integral-Derivat) verarbeiten. DCS eignen sich am besten für komplizierte Prozesse, die ausgefeilte Prozesssteuerungsfähigkeiten erfordern. ABB, Yokogawa, Emerson, Siemens, Honeywell, Schneider Electric, General Electric, Toshiba Corporation, METSO, Hitachi, Mitsubishi Group, Rockwell Automation und Hyosung Corporation sind nur einige der weltweit führenden DCS-Hersteller. Die rasante Entwicklung der Technologie und der steigende Bedarf an effektiven DCS zwangen die Hersteller zur Einführung neuer Systeme.

Ein branchenweites Steuerungssystem, das in Kraftwerken, der Produktion von Solarpaneelen und Windkraftanlagen eingesetzt wird, wird als programmierte Logiksteuerung (SPS) bezeichnet. Dieses System entscheidet und verfolgt den Zustand des Eingabegeräts, um den Zustand des Ausgabegeräts zu regulieren. Dieses Steuerungssystem verbessert in erster Linie die Stromerzeugung oder jede Produktionslinie. Die SPS kann kommunizieren und wichtige Daten sammeln, während sie den Prozess oder die Aktivität repliziert und ändert. PLC wird aufgrund seiner großen Anpassungsfähigkeit in Kraftwerken für automatische Turbinenhochlaufsysteme (ATRS) und Brennermanagementsysteme (BMS) eingesetzt. Die SPS-Systeme sind anderen Alternativen überlegen, da sie an die Anforderungen der Anwendung angepasst werden können. Mit Hilfe einer Kraftwerkssteuerung können Manager regulieren, wie sich die Anlage in Bezug auf Leistung, Compliance, Netzstabilität und Einnahmen verhält. Obwohl die spezifischen Anforderungen unterschiedlich sein können, können die meisten PPCs Frequenz, Spannung, Wirkleistung, Blindleistung, Leistungsfaktor und Rampensteuerung mithilfe von SPS-Systemen bewältigen.

Basierend auf Komponenten ist der globale Markt für Kraftwerkssteuerungssysteme in Hardware und Software unterteilt.

Das Hardware-Segment besitzt den größten Markt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer CAGR von 2,98 % wachsen. Die veralteten Messgerätetafeln und Streifenschreiber wurden durch die kürzlich entwickelten branchenüblichen Hardware- und Softwarelösungen ersetzt. Controller und Input-Output-Module sind zwei Beispiele für aktuelle Hardwarelösungen. Obwohl Softwarelösungen den Markt dominieren, hat sich der Hardwaresektor aufgrund niedriger Preise und sich entwickelnder Technologie etabliert. Die technologischen Innovationen zahlreicher Unternehmen haben die Expansion des Marktes vorangetrieben. Beispielsweise stellte RDI Controllers LLC im September 2021 den „Edge Controller“ vor, einen neuen programmierbaren Automatisierungscontroller (PAC) für Stromerzeugungssysteme. Schutz- und Steuerungssysteme für Turbinen und Generatoren sind für Stromerzeuger von entscheidender Bedeutung, da die Produktion dieser Anlagen von ihnen abhängt Betrieb, der wiederum mit der Wartung korreliert. SPS (speicherprogrammierbare Steuerungen) sind für viele Steuerungssysteme eine bewährte Automatisierungsmethode. Darüber hinaus werden diese Systeme jetzt mit direkt integrierter neuer Programmiersoftware angeboten.

Die Steuerungssysteme von Kraftwerken umfassen in großem Umfang Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT). Die Industrie verwendet eine Vielzahl von Softwareprogrammen, die entweder eine einzelne Kraftwerksanlage oder die gesamte Anlage von einem Kontrollraum aus verwalten können. Zu den besten Beispielen für Softwarelösungen, die im Energieerzeugungsgeschäft eingesetzt werden, gehören SCADA, HSR (Mensch-Maschine-Schnittstelle) und Lösungen, die auf dem industriellen Internet der Dinge (IIOT) und KI (künstliche Intelligenz) basieren. Viele Unternehmen haben Softwarelösungen erfolgreich in den Solarstromerzeugungsmarkt integriert und für ihre Angebote Lob erhalten.

Im März 2021 erwarb der ABB-Konzern in Indien Solarstrom-Automatisierungsverträge im Wert von 5 GW. Die Ergebnisse stammen aus früheren Projekten, die mithilfe von SCADA- und String-Überwachungslösungen im Versorgungsmaßstab abgeschlossen wurden. Für die Solarenergiebranche hat sich die indische Regierung Ziele gesetzt, zu denen die Förderung neuer Investitionen, die inländische Produktion und die Lösung von Problemen bei der Zugänglichkeit von Geld gehören. Indien und andere Länder im asiatisch-pazifischen Raum rechnen mit einem deutlichen Anstieg von Software-Integrationsprojekten im Energiesektor.

Basierend auf dem Anlagentyp ist der globale Markt für Kraftwerkssteuerungssysteme in Kohle, Wasserkraft, Erdgas, Kernkraft und erneuerbare Energien unterteilt.

Das Kohlesegment leistet den größten Beitrag zum Markt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer jährlichen Wachstumsrate von 3,43 % wachsen. Durch Kohlewärme erzeugter Dampf wird in Kohlekraftwerken zur Stromerzeugung durch Drehen einer Turbinenwelle genutzt. Während die Enthalpie des Dampfes eine Funktion seiner Temperatur und seines Drucks ist, hängt die Energiemenge, die die Dampfturbine daraus entzieht, von der Enthalpieabnahme im gesamten Apparat ab. Steuerungssysteme für Kohlekraftwerke ermöglichen eine Prozessoptimierung, indem sie die Bedeutung wichtiger Betriebsparameter reduzieren und die Effektivität der Kraftwerke steigern.

Ohne ein konzertiertes Regierungsprogramm wird der Kohleverbrauch trotz berechtigter Sorgen über Luftverschmutzung und Treibhausgasemissionen wahrscheinlich auch in Zukunft erheblich bleiben. Darüber hinaus verfügen die meisten modernen Kohlekraftwerke über Steuerungssysteme, die in die DCS-Plattform (Distributed Control System) integriert sind, was einen nahtlosen Betrieb mit den anderen Kraftwerksmodulen ermöglicht. Reglersteuerung, Turbinen- und Generatorschutz, automatischer Start, Bewertung der Rotorbelastung, Hilfssteuerung, Ventilmanagement, Zustandsüberwachung, Autosynchronisation, Erregung, Frequenzsteuerung, Extraktionssteuerung, Bypasssteuerung, Blocksteuerung usw. sind typische Kohlekraftwerke Anlagenfunktionen implementiert.

Einer der wichtigsten Endnutzer von Anlagensteuerungssystemen ist das Wasserkraftwerk (Wasserkraft), und im geplanten Zeitraum wird mit einem moderaten Ausbau gerechnet. Wasserkraft ist eine erneuerbare Energiequelle, die Strom erzeugt, indem sie die Energie des Wassers nutzt, das von höheren Lagen in tiefere Lagen fließt. Wasserkraftprojekte stellen nicht nur sauberes Wasser für Haushalte, Unternehmen und die Landwirtschaft bereit, sondern mildern auch die Auswirkungen widriger Wetterbedingungen wie Überschwemmungen und Dürre. Darüber hinaus könnten diese Initiativen eine wichtige Verkehrsinfrastruktur, Finanzierung für Nachbarschaftsdienste sowie Freizeit und Unterhaltung bereitstellen. Die Klimakonferenz der Vereinten Nationen (COP25) in Madrid konzentrierte sich insbesondere auf Klimaresilienz und -anpassung und unterstrich die Notwendigkeit, Kapazitäten zur Bewältigung des Klimawandels zu schaffen. IHA veröffentlichte im Mai 2019 den Hydropower Sector Climate Resilience Guide, um die langfristige Betriebsfähigkeit neuer und bestehender Anlagen sicherzustellen. Der Leitfaden bietet Best-Practice-Ratschläge zur Integration von Klimaresilienzmaßnahmen in die Projektplanung, das Design und den Betrieb.

jüngsten Entwicklungen

• November 2022 – Emerson automatisiert die neue Anlage für CO2-negative Materialien.
• November 2022 – MHI unterzeichnete Absichtserklärung mit der Taiwan Power Company für die Ammoniak-Mitfeuerung im Wärmekraftwerk Linkou, einer Koalition aus vier Unternehmen, an der Mitsubishi Corporation und Mitsubishi Corporation Machinery beteiligt sind