Informe de análisis del tamaño, la cuota de mercado y las tendencias del mercado de sistemas de control de centrales eléctricas por solución (control de supervisión y adquisición de datos (SCADA), controlador lógico programable (PLC), sistema de control distribuido (DCS), gestión de activos de planta (PAM), gestión del ciclo de vida de la planta (PLM)), por componente (hardware, software, servicios), por tipo de planta (carbón, hidroeléctrica, gas natural, nuclear, energías renovables, petróleo), por aplicación (control de calderas y auxiliares, excitación de generadores y control eléctrico, sistema de control de turbinas y auxiliares, otros) y por región (América del Norte, Europa, Asia-Pacífico, Oriente Medio y África, Latinoamérica). Previsiones para el período 2025-2033.

Factor de crecimiento del mercado de sistemas de control de centrales eléctricas

El crecimiento del sector de las energías renovables impulsará la demanda del mercado.

Gracias a un sólido respaldo legislativo y a importantes reducciones de costos, el sector de las energías renovables ha experimentado una tremenda expansión a lo largo del tiempo en todos los países. Además, los gobiernos de todo el mundo recurren cada vez más a fuentes de energía más limpias para reducir las emisiones producidas por los combustibles convencionales. Los sectores de alto consumo energético se beneficiaron de la rapidez con la queenergía renovableLas fuentes de energía sustituyeron a los combustibles convencionales.

Además, se prevé que la rentabilidad de producir energía a partir de fuentes renovables pronto sea comparable a la de producir electricidad a partir de combustibles tradicionales. Sin embargo, el uso de fuentes de energía renovables como el sol y el viento para generar electricidad presenta inconvenientes. Son inconsistentes, y algunos sectores de la industria de las energías renovables incluyen variables impredecibles. Regulan los ciclos de carga y descarga de los dispositivos de almacenamiento de energía, que dependen de factores externos, para incorporar la generación renovable intermitente a la red eléctrica. Los sistemas de control abordan estas variabilidades mediante diversos métodos.

Restricción del mercado

Falta de estandarización e interoperabilidad en las soluciones de sistemas de control de centrales eléctricas

Las turbinas, los generadores y otros componentes de las centrales eléctricas se comunican entre sí mediante diversas interfaces, tecnologías y protocolos. La interpretación de los datos podría verse afectada por la necesidad de una mayor estandarización de las distintas interfaces y protocolos de comunicación. La falta de estándares en las tecnologías de comunicación dificulta la integración de sistemas e impide la conexión instantánea entre sistemas no relacionados.

• Por ejemplo, la mayoría de los equipos en las centrales eléctricas se comunican mediante protocolos de interfaz, lo que genera incompatibilidad entre dispositivos de distintos fabricantes y limita el mercado de soluciones globales de control para centrales eléctricas durante el período de proyección. La falta de estandarización incrementa los costos para las centrales eléctricas, lo que reduce la probabilidad de que los fabricantes de sistemas de control proporcionen financiación. En consecuencia, disminuye la justificación de los proyectos mediante el ahorro derivado del uso de sus respectivos productos, lo que frena el crecimiento del mercado.

Oportunidad de mercado

Aumento de la demanda de centrales eléctricas alimentadas con gas natural

Debido a que muchos países cambiaron del carbón al gas natural como principal fuente de energía, la producción y el consumo de gas natural experimentaron un considerable aumento a nivel mundial durante varios años. Según la Administración de Información Energética (EIA) de Estados Unidos, 103 centrales eléctricas de carbón fueron reemplazadas por centrales de gas natural, mientras que 121 se reconvirtieron para quemar combustibles alternativos. Numerosas naciones, entre ellas Estados Unidos, China y el Reino Unido, comenzaron a sustituir el carbón por gas natural para reducir las emisiones. La demanda de gas natural se expandió drásticamente debido a sus ventajas ambientales inherentes, y actualmente la generación de energía a partir de gas natural representa más de la mitad de la demanda mundial.

Se prevé que China consuma más gas natural que cualquier otro país. Para 2024, se estima que China representará más del 40 % del aumento del consumo mundial de gas, impulsado por la necesidad de energía y el deseo del gobierno de mejorar la calidad del aire. Por lo tanto, se prevé que la demanda mundial de sistemas de control de centrales eléctricas aumente significativamente durante el período proyectado debido al creciente consumo de gas natural en el sector energético y la transición de la generación de energía a partir del carbón a la basada en gas natural.

Análisis regional

La región de Asia-Pacífico es la que más contribuye a los ingresos y se prevé que crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 4,01 % durante el período de pronóstico. Asia-Pacífico es el mercado geográfico más importante para los sistemas de control de centrales eléctricas, impulsado por el aumento de las inversiones en países como India, China y Japón.

Además, se prevé que el mercado en la región se vea afectado por el aumento de los costos en la industria de las energías renovables. Factores como la automatización industrial emergente y la falta de conocimientos tecnológicos limitan la expansión del mercado de sistemas de control de centrales eléctricas. China es uno de los mercados más grandes de la región para sistemas de control de centrales eléctricas, seguida de India y Australia. A pesar de sus aparentes divisiones y rivalidades políticas y económicas insuperables, India y China comparten una importante cartera de proyectos de centrales de carbón.

Además, se prevé que el mercado de sistemas de control para centrales eléctricas se desarrolle moderadamente en la India, impulsado por el creciente consumo de energía, lo que conllevará la instalación de más centrales de carbón y un aumento de las inversiones en el sector de las energías renovables. Según la Autoridad Central de Electricidad (CEA), se prevé que la India alcance los 267 GW de capacidad de generación a partir de carbón para 2030, con la incorporación de 58 GW de nueva capacidad.

El gobierno indio se fijó como objetivo alcanzar una capacidad de generación hidroeléctrica de 70 000 MW para 2030. Actualmente, 13 000 MW de centrales hidroeléctricas se encuentran en construcción en distintas fases, y otros 8 000 MW están en desarrollo, con el inicio de las obras previsto para finales de 2020. Se espera que el sector hidroeléctrico se expanda durante este periodo debido a las ambiciosas metas gubernamentales en este ámbito.

Tendencias del mercado de sistemas de control de centrales eléctricas en Norteamérica

Se prevé que el mercado estadounidense de energías renovables esté dominado por la energía solar y eólica, y que los sectores geotérmico y de bioenergía también se beneficien de las mejoras tecnológicas. En general, se anticipa que el mercado nacional de sistemas de control de centrales eléctricas estará impulsado principalmente por el aumento de las inversiones en sistemas de centrales eléctricas a gas y fuentes de energía renovables durante el período de pronóstico. Junto con Estados Unidos, se prevé que Canadá experimente un crecimiento moderado en el mercado de sistemas de control de centrales eléctricas durante el mismo período.

El aumento de las centrales eléctricas de gas, la energía hidroeléctrica y la capacidad de las fuentes de energía renovables impulsarán principalmente este crecimiento. Canadá ha buscado nuevas opciones de proyectos y posibles emplazamientos fuera de sus fronteras. Se prevé que el desarrollo de proyectos de energía eólica en Alberta atraiga aproximadamente 8300 millones de dólares en inversión para 2030, lo que la ha convertido en un mercado atractivo para los inversores en los últimos años. Además de Alberta, se espera que Saskatchewan reciba una inversión significativa, ya que el gobierno trabaja para alcanzar una capacidad renovable del 50 % para 2030.

Tendencias del mercado europeo de sistemas de control de centrales eléctricas

Alemania ha experimentado una caída significativa en la cantidad de electricidad producida a partir del carbón en los últimos años debido al desmantelamiento de centrales eléctricas de carbón y a un creciente movimiento hacia la producción de electricidad a partir de fuentes de energía limpias. Es probable que el mercado analizado en el sector de la energía del carbón se vea limitado por esta tendencia durante todo el período de proyección. Debido a la falta de proyectos planificados y a un mayor énfasis en las fuentes de energía renovables no hidráulicas, la generación de energía hidroeléctrica en el país también se ha mantenido prácticamente constante. Se prevé que experimente un ligero crecimiento. En el mercado de sistemas de control de centrales eléctricas, el Reino Unido ha tenido un crecimiento moderado.

Dado que el país se ha propuesto ampliar la matriz energética con fuentes de energía renovable, este sector podría ser un importante motor de mercado para los sistemas de control de centrales eléctricas. Debido a la escasez de capacidad de generación hidroeléctrica y a la falta de proyectos en desarrollo, la generación hidroeléctrica en el país se ha mantenido históricamente baja. Se prevé que aumente gradualmente durante el período de proyección.

Según la Unidad de Inteligencia Energética y Climática (ECIU), los operadores de centrales eléctricas han recibido subsidios garantizados para el mercado de capacidad por un total de 3400 millones de libras esterlinas, muchos de los cuales son centrales de gas. Se prevé que la generación de energía a partir de gas domine el sector y ofrezca una oportunidad para la expansión del mercado, ya que es más fiable que las fuentes de energía renovables.

La Asociación de Naciones del Sudeste Asiático (ASEAN) se ha fijado el ambicioso objetivo de obtener el 23 % de su energía primaria de fuentes renovables para 2025, dado que se prevé que la demanda energética de la región aumente un 50 %. Esto debería proporcionar al mercado de energías renovables del Sudeste Asiático una ventaja significativa. En los últimos años, la capacidad de energía renovable de países como Indonesia, Malasia, Filipinas, Tailandia y Vietnam ha experimentado una expansión considerable, y se prevé que continúe creciendo durante el período pronosticado.

El Ministerio de Minas y Energía de Brasil anunció un plan para movilizar 3.900 millones de dólares en inversiones en minería de carbón y centrales termoeléctricas durante los próximos diez años, lo que se prevé que beneficie a la industria de sistemas de control de centrales eléctricas del país durante ese período. La iniciativa también hace hincapié en la financiación de la modernización de las centrales termoeléctricas de carbón de Brasil, lo que beneficiará al mercado de sistemas de control de centrales eléctricas.

Información sobre la solución

En función de la solución, el mercado global de sistemas de control de centrales eléctricas se divide en control de supervisión y adquisición de datos (SCADA),controlador lógico programable (PLC), sistema de control distribuido (DCS), gestión de activos de planta (PAM), gestión del ciclo de vida de la planta (PLM).

El segmento de sistemas de control distribuido (DCS) es el que más contribuye al mercado y se estima que crecerá a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 3,12 % durante el período de pronóstico. Un sistema de control distribuido (DCS) conecta numerosos controladores locales automatizados en toda una planta de procesamiento a un controlador central mediante una red de comunicación de alta velocidad. Estos controladores locales conectan los dispositivos de campo con el controlador principal. Además, esta red conecta a operadores, supervisores e historiadores con los dispositivos y controladores. El concepto DCS mejora la confiabilidad y reduce los costos de instalación al ubicar las funciones de control cerca de la planta de energía y combinarlas con la supervisión y el monitoreo remotos.

Para instalaciones de fabricación u operaciones a gran escala donde se requiere monitorear y controlar una gran cantidad de bucles continuos, un sistema de control distribuido (DCS) es la opción adecuada. Un DCS puede gestionar decenas de miles de dispositivos analógicos de entrada/salida y decenas de miles de funciones PID (proporcional-integral-derivativa).

Los sistemas de control distribuido (DCS) son ideales para procesos complejos que requieren capacidades de control sofisticadas. ABB, Yokogawa, Emerson, Siemens, Honeywell, Schneider Electric, General Electric, Toshiba Corporation, METSO, Hitachi, Mitsubishi Group, Rockwell Automation y Hyosung Corporation son solo algunos de los principales fabricantes de DCS del mundo. La rápida evolución de la tecnología y la creciente necesidad de sistemas DCS eficaces han obligado a estos fabricantes a introducir nuevos sistemas.

Un sistema de control industrial utilizado en centrales eléctricas, la producción de paneles solares y turbinas eólicas se conoce como controlador lógico programable (PLC). Este sistema decide y monitoriza las condiciones de los dispositivos de entrada para regular las de los dispositivos de salida. Este sistema de control mejora principalmente la generación de energía o cualquier línea de producción. El PLC puede comunicarse y recopilar datos esenciales mientras replica y modifica el proceso o la actividad. El PLC se utiliza en centrales eléctricas para sistemas automáticos de arranque de turbinas (ATRS) y sistemas de gestión de quemadores (BMS) debido a su gran adaptabilidad.

Los sistemas PLC son superiores a otras alternativas porque se adaptan a las necesidades de cada aplicación. Con la ayuda de un controlador de planta eléctrica, los gestores pueden regular el funcionamiento de la planta en términos de producción, cumplimiento normativo, estabilidad de la red e ingresos. Si bien los requisitos específicos pueden variar, la mayoría de los controladores de planta eléctrica pueden gestionar la frecuencia, el voltaje, la potencia activa, la potencia reactiva, el factor de potencia y el control de rampa mediante sistemas PLC.

Información sobre componentes

Según sus componentes, el mercado global de sistemas de control de centrales eléctricas se divide en hardware y software. El segmento de hardware representa la mayor cuota de mercado y se estima que crecerá a una tasa compuesta anual del 2,98 % durante el período previsto. Los paneles de control y los registradores gráficos obsoletos se han sustituido por soluciones de hardware y software de última generación que cumplen con los estándares de la industria.

Los controladores y los módulos de entrada/salida son dos ejemplos de las soluciones de hardware actuales. Si bien las soluciones de software dominan el mercado, el sector del hardware se ha consolidado gracias a sus bajos precios y al desarrollo tecnológico. Las innovaciones tecnológicas de numerosas empresas han impulsado la expansión del mercado.

• Por ejemplo, en septiembre de 2021, RDI Controllers LLC presentó el "Edge Controller", un nuevo controlador de automatización programable (PAC) para sistemas de generación de energía. Los sistemas de protección y control de turbinas y generadores son cruciales para los productores de energía, ya que la producción de estos activos depende de su funcionamiento, lo cual, a su vez, está estrechamente relacionado con el mantenimiento. Los PLC (controladores lógicos programables) han sido un método de automatización confiable para muchos sistemas de control. Además, estos sistemas ahora se ofrecen con software de programación integrado.

Los sistemas de control de las centrales eléctricas han adoptado ampliamente las tecnologías de la información y la comunicación (TIC). El sector utiliza diversos programas informáticos que permiten gestionar tanto un único activo de la central como la totalidad de la instalación desde un panel de control. Algunos de los mejores ejemplos de soluciones de software empleadas en la generación de energía son SCADA, HSR (Interfaz Hombre-Máquina) y soluciones basadas en el Internet Industrial de las Cosas (IIoT) e IA (Inteligencia Artificial). Numerosas empresas han integrado con éxito soluciones de software en el mercado de la generación de energía solar, cosechando elogios por sus productos.

En marzo de 2021, el grupo ABB adquirió contratos de automatización de energía solar por valor de 5 GW en India. Estos resultados se derivan de proyectos previos que utilizaron soluciones SCADA y de monitorización de cadenas a escala industrial. Para el sector de la energía solar, el gobierno indio ha establecido objetivos que incluyen la promoción de nuevas inversiones, la fabricación nacional y la solución de los problemas de acceso a la financiación. India y otros países de la región Asia-Pacífico comienzan a prever un aumento significativo en los proyectos de integración de software en el sector energético.

Información sobre tipos

Según el tipo de planta, el mercado global de sistemas de control de centrales eléctricas se divide en carbón, hidroeléctrica, gas natural, nuclear y energías renovables. El segmento del carbón es el que más contribuye al mercado y se estima que crecerá a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 3,43 % durante el período de pronóstico. El vapor generado por el calor del carbón se utiliza en las centrales eléctricas de carbón para generar electricidad mediante la rotación del eje de una turbina. Si bien la entalpía del vapor depende de su temperatura y presión, la cantidad de energía que la turbina de vapor extrae de él depende de la disminución de entalpía a través del aparato. Los sistemas de control de centrales eléctricas de carbón permiten optimizar los procesos al reducir la importancia de los parámetros operativos clave y aumentar la eficacia de las centrales eléctricas.

Sin un programa gubernamental coordinado, es probable que el uso del carbón siga siendo significativo en el futuro, a pesar de las justificadas preocupaciones sobre la contaminación atmosférica y las emisiones de gases de efecto invernadero. Además, la mayoría de las centrales eléctricas de carbón modernas cuentan con sistemas de control integrados en la plataforma de control distribuido (DCS), lo que permite una operación fluida con los demás módulos de la planta. El control del regulador, la protección de turbinas y generadores, el arranque automático, la evaluación de la tensión del rotor, el control auxiliar, la gestión de válvulas, la monitorización del estado, la autosincronización, la excitación, el control de frecuencia, el control de extracción, el control de derivación, el control de unidades, etc., son funciones típicas implementadas en las centrales eléctricas de carbón.

Uno de los principales usuarios finales de los sistemas de control de plantas es la central hidroeléctrica, y se prevé que experimente una expansión moderada durante el período proyectado. La energía hidroeléctrica es una fuente de energía renovable que produce electricidad aprovechando la energía del agua que fluye desde zonas elevadas a zonas bajas. Además de proporcionar agua potable para hogares, empresas y la agricultura, los proyectos hidroeléctricos también mitigan los efectos de condiciones climáticas adversas como inundaciones y sequías.

Además, estas iniciativas podrían proporcionar infraestructura de transporte esencial, financiación para servicios vecinales y opciones de ocio y entretenimiento. La Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (COP25) celebrada en Madrid se centró especialmente en la resiliencia y la adaptación al cambio climático, subrayando la necesidad de generar capacidad para afrontarlo. En mayo de 2019, IHA publicó la Guía de Resiliencia Climática del Sector Hidroeléctrico para garantizar la viabilidad operativa a largo plazo de los activos, tanto nuevos como existentes. La guía ofrece recomendaciones sobre las mejores prácticas para integrar medidas de resiliencia climática en la planificación, el diseño y la operación de los proyectos.