von Saifa Khalid, Forschungsanalystin – bei PTR Inc.

Im Stromnetz spielen Mittelspannungsschaltanlagen eine entscheidende Rolle, da sie Netzanlagen und Stromkreise, die auf Mittelspannungsniveau betrieben werden, steuern, schützen und trennen. Sie tragen dazu bei, Ausfallzeiten zu reduzieren und schützen nicht nur die Infrastruktur des Stromnetzes, sondern auch das in den Stromverteilungsanlagen eingesetzte Personal. Laut der Einschätzung von PTR verzeichnet der Markt für Mittelspannungsschaltanlagen ein bemerkenswertes Wachstum in verschiedenen Sektoren, darunter Versorgungsunternehmen, Industrie, Gewerbegebäude und Anlagen für erneuerbare Energien, wobei die Akteure den Schwerpunkt auf Sicherheit, Zuverlässigkeit, Effizienz, ökologische Nachhaltigkeit und Digitalisierung legen.

Abbildung 1: Globale Treiber des Marktes für Mittelspannungsschaltanlagen. Quelle: PTR Inc.

Der Markt für Mittelspannungsschaltanlagen dürfte von 2022 bis 2028 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 11 % wachsen und im Jahr 2028 schließlich ein Volumen von 33 Milliarden US-Dollar erreichen. Obwohl auf dem Markt für Mittelspannungsschaltanlagen ein deutliches Wachstum erwartet wird, gibt es nach wie vor Engpässe, insbesondere für die Hersteller, die beseitigt werden müssen, damit das Wachstum des Marktes nachhaltig bleibt. Zu diesen Hindernissen zählen Kostendruck und regulatorische Anforderungen, die nach Einschätzung von PTR durch Innovation und technologische Fortschritte überwunden werden können.

Derzeit wird der weltweite Markt für Mittelspannungsschaltanlagen durch die Dekarbonisierung und den Ausbau der Stromnetze angetrieben. Die Politik der Dekarbonisierung hat die Volkswirtschaften dazu veranlasst, erneuerbare Energien und Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge einzusetzen (um den Absatz von Elektrofahrzeugen zu fördern).
 

Abbildung 2: Durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) des globalen Marktes für Mittelspannungsschaltanlagen im Zeitraum 2022–2028. Quelle: PTR Inc.

Fortschritte in der Mittelspannungsschaltanlagenbranche

Bei Mittelspannungsschaltanlagen wurden erhebliche technologische Fortschritte erzielt, die zur Integration verbesserter Sicherheitsmerkmale und zur Steigerung der Zuverlässigkeit sowie zur Umsetzung von Maßnahmen zur ökologischen Nachhaltigkeit und zur Digitalisierung geführt haben.

Verbesserte Sicherheitsmerkmale und höhere Zuverlässigkeit

Das Unternehmen hat festgestellt, dass sich die Hersteller von Mittelspannungsschaltanlagen auf Sicherheitsmerkmale und die Verbesserung der Zuverlässigkeit der Anlagen konzentrieren. So verfügen beispielsweise die „Premset“-Schaltanlagen von Schneider Electric über lichtbogenresistente Konstruktionen, darunter verstärkte Gehäuse und Druckentlastungsmechanismen, die die Lichtbogenenergie von den Technikern wegleiten und so das Verletzungsrisiko verringern. Darüber hinaus bieten die „SafeGear HD“-Schaltanlagen von ABB robuste Verriegelungsmechanismen und Zugangskontrollen, die vor versehentlichen oder unbefugten Bedienvorgängen an den Schaltanlagen schützen.

Die Zuverlässigkeit im Betrieb von Mittelspannungsschaltanlagen ist für Energieversorger, Industrie, Gewerbegebäude und Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien, in denen überwiegend Mittelspannungsschaltanlagen zum Einsatz kommen, von entscheidender Bedeutung, da sie eine unterbrechungsfreie Stromversorgung gewährleistet. Um Herausforderungen im Zusammenhang mit der Zuverlässigkeit zu bewältigen, haben Schaltanlagenhersteller fortschrittliche Fehlererkennungsverfahren eingeführt, beispielsweise sensorbasierte Überwachung und intelligente Algorithmen, die den Weg für eine frühzeitige Fehlererkennung ebnen (die andernfalls nicht möglich wäre), wodurch Ausfallzeiten reduziert werden und durch Selbstheilungsfunktionen eine schnelle Wiederherstellung der Stromversorgung ermöglicht wird. 

Um die Zuverlässigkeit der Schaltanlage zu verbessern und unerwartete Ausfälle zu verhindern, hat ABB die Schaltanlage „UniGear Digital“ eingeführt, die fortschrittliche Überwachungs- und Diagnosesysteme integriert. Diese ermöglichen eine kontinuierliche Überwachung kritischer Parameter der Schaltanlage und damit eine proaktive Fehlererkennung und Wartung.

Ökologische Nachhaltigkeit

In den meisten Mittelspannungsschaltanlagen wird Schwefelhexafluorid (_SF₆) als Lichtbogenlöschmedium verwendet, doch dieses Gas stellt eine Gefahr für die Umwelt dar, da es ein sehr hohes Treibhauspotenzial aufweist. Es ist zu beobachten, dass die Branche als Reaktion auf die durch_SF₆ verursachte Bedrohung aktiv nach Alternativen_{zu SF₆} sucht, beispielsweise Vakuumunterbrecher, Gasgemische und Halbleitertechnologien. Diese Alternativen bieten eine vergleichbare oder teilweise sogar überlegene elektrische Leistung bei gleichzeitiger Verringerung der Umweltbelastung. Es gibt jedoch noch Hindernisse, die beseitigt werden müssen, wenn ein flächendeckender Einsatz von_SF₆-freien Schaltanlagen im Mittelspannungsbereich erreicht werden soll (vor allem die im Vergleich zu herkömmlichen Schaltanlagen höheren Kosten).

ABB, ein führendes Technologieunternehmen, hat ein als „AirPlus“ bezeichnetes Gasgemisch entwickelt, das ein geringeres Treibhauspotenzial aufweist als_SF₆. Siemens hingegen hat die Vakuumunterbrecher-Technologie als Alternative zu_SF₆ in seinen Mittelspannungsschaltanlagen eingeführt. Der Einsatz von_{SF₆-Alternativen} trägt nicht nur dem Umweltschutz bei, sondern fördert auch die Umsetzung nachhaltiger Praktiken im Energiesektor.

Darüber hinaus kommen in den Xiria-Schaltanlagen von Eaton feste Isoliermaterialien zum Einsatz, wodurch die Lebensdauer der Anlagen verlängert, der Wartungsaufwand verringert und die allgemeine Zuverlässigkeit verbessert wird.

Laut PTR wird die Nachfrage nach_{SF₆-basierten} GIS (gasisolierten Schaltanlagen) weltweit zunehmend durch SIS (festisolierte Schaltanlagen) und_SF₆-freie Alternativen ersetzt. Die SIS-Technologie ist in Amerika und im asiatisch-pazifischen Raum weiter verbreitet, während in Europa_SF₆-freie Alternativen bevorzugt werden.

Digitalisierung

Führende Hersteller von Mittelspannungsschaltanlagen integrieren digitale Technologien in ihre Schaltanlagen, um deren Steuerung und Überwachung zu verbessern und sie mit Kommunikationsfunktionen auszustatten. Wie bereits erwähnt, verfügt die UniGear Digital-Schaltanlage von ABB über integrierte digitale Sensoren und Kommunikationsfunktionen für die Zustandsüberwachung und vorausschauende Instandhaltung.

Andererseits hat die Integration des Internets der Dinge (IoT) in Mittelspannungsschaltanlagen eine Überwachung und Steuerung in Echtzeit ermöglicht, was wiederum den Weg für einen effizienten Betrieb und eine effiziente Wartung ebnet. Die EcoStruxure Power-Lösung von Schneider Electric bietet IoT-fähige Schaltanlagen, die eine Datenerfassung in Echtzeit, Ferndiagnose und vorausschauende Analysen ermöglichen. Darüber hinaus bietet das „Power Xpert Dashboard“ von Eaton, eine cloudbasierte Plattform, Fernzugriff auf wichtige Daten und Analysen zu Schaltanlagen und ermöglicht so ein effizientes Energiemanagement sowie fundierte Entscheidungsfindung.

Laut PTR befindet sich der Markt für digitale Schaltanlagen derzeit noch in einem sehr frühen Stadium und weist eine geringe Nachfrage auf; es wird jedoch erwartet, dass der Markt im Zeitraum 2021–2030 mit einer deutlichen durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 25 % wachsen wird, wobei der größte Teil der Nachfrage vom europäischen Markt ausgehen wird.

Abbildung 3: Durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) des globalen Marktes für digitale MV-Schaltanlagen im Zeitraum 2021–2030. Quelle: PTR Inc.

Ein Blick in die Zukunft

PTR hat festgestellt, dass sich die Technologie für Mittelspannungsschaltanlagen im Laufe der Jahre erheblich verbessert hat. Durch die Integration zusätzlicher Sicherheitsmerkmale, Verbesserungen der Zuverlässigkeit, Maßnahmen zur ökologischen Nachhaltigkeit und Digitalisierung hat sich die Branche für Mittelspannungsschaltanlagen an die modernen Anforderungen angepasst. Schaltanlagen sind nun mit Techniken zur Eindämmung von Lichtbögen, Mechanismen zum Personenschutz und Verriegelungssystemen für mehr Sicherheit ausgestattet, während Verbesserungen der Zuverlässigkeit durch Fehlererkennungssysteme, Selbstheilungsfunktionen und Algorithmen zur vorausschauenden Wartung erreicht werden. Neben der Erhöhung der Sicherheit und der Verbesserung der Zuverlässigkeit konzentriert sich die Mittelspannungsschaltanlagenbranche auch auf die Verringerung der Umweltbelastung durch_{SF₆-alternative} Gasgemische, die ein geringeres Treibhauspotenzial aufweisen. Darüber hinaus hat die Integration digitaler Technologien in die Schaltanlagen zu besseren Steuerungs-, Überwachungs- und Kommunikationsmöglichkeiten bei Mittelspannungsschaltanlagen geführt.

Der Markt für Mittelspannungsschaltanlagen wird voraussichtlich ab 2022 bis 2028 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 11 % wachsen und im Jahr 2028 ein Volumen von 33 Milliarden US-Dollar erreichen; allerdings gibt es noch Hindernisse, die beseitigt werden müssen. Laut PTR zählen Kostendruck und regulatorische Anforderungen zu den Engpässen, denen die Erstausrüster (OEMs) voraussichtlich durch Innovation und technologische Fortschritte begegnen werden.

Über den Autor

Saifa ist Senior-Analystin bei PTR Inc. Ihr Hauptinteresse gilt Stromversorgungssystemen. Derzeit leitet sie das Forschungsteam für Stromnetze bei der Entwicklung der syndizierten Stromnetz-Dienstleistungen von PTR und betreut maßgeschneiderte Forschungsprojekte für Fortune-500-Kunden weltweit. Zu den Themen in ihrem Zuständigkeitsbereich gehören Hochspannungsschaltanlagen, Mittelspannungsschaltanlagen, Leistungstransformatoren, Verteiltransformatoren, Umspannwerksautomatisierung, Blindleistungskompensation usw. Saifa verfügt über einen technischen Hintergrund und hat einen Bachelor of Science (BSc.) in Elektrotechnik.

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