di Saifa Khalid, analista di ricerca presso PTR Inc.

Nella rete elettrica, i quadri di media tensione svolgono un ruolo fondamentale in quanto controllano, proteggono e isolano le apparecchiature e i circuiti della rete che operano a media tensione. Sono responsabili della riduzione dei tempi di inattività, proteggendo non solo l’infrastruttura della rete elettrica, ma anche il personale impiegato negli impianti di distribuzione dell’energia. Secondo la valutazione di PTR, il mercato dei quadri di media tensione sta registrando una crescita notevole in diversi settori, tra cui i servizi pubblici, l’industria, gli edifici commerciali e i sistemi di energia rinnovabile, con le parti interessate che puntano su sicurezza, affidabilità, efficienza, sostenibilità ambientale e digitalizzazione.

Figura 1: Fattori trainanti globali del mercato dei quadri elettrici di media tensione. Fonte: PTR Inc

Si prevede che il mercato dei quadri elettrici di media tensione crescerà con un CAGR dell’11% nel periodo 2022-2028, raggiungendo un valore di 33 miliardi di dollari nel 2028. Sebbene si preveda una crescita significativa nel mercato dei quadri elettrici di media tensione, permangono ancora alcuni ostacoli, in particolare per i produttori, che devono essere superati affinché il mercato possa sostenere tale crescita. Tra questi ostacoli figurano le pressioni sui costi e i requisiti normativi, che secondo PTR potranno essere superati grazie all’innovazione e ai progressi tecnologici.

Attualmente, il mercato globale dei quadri elettrici di media tensione è trainato dalla decarbonizzazione e dai piani di espansione della rete. La politica di decarbonizzazione ha spinto le economie a implementare le energie rinnovabili e le infrastrutture di ricarica per veicoli elettrici (al fine di sostenere le vendite di veicoli elettrici).
 

Figura 2: Tasso di crescita annuale composto (CAGR) del mercato globale dei quadri elettrici di media tensione nel periodo 2022-2028. Fonte: PTR Inc

I progressi nel settore dei quadri elettrici in media tensione

Nel settore dei quadri elettrici di media tensione si sono registrati notevoli progressi tecnologici che hanno portato all’introduzione di caratteristiche di sicurezza potenziate e a miglioramenti in termini di affidabilità, nonché all’adozione di misure di sostenibilità ambientale e alla digitalizzazione.

Funzionalità di sicurezza potenziate e maggiore affidabilità

È stato osservato che il settore dei quadri di media tensione sta concentrando la propria attenzione sulle caratteristiche di sicurezza e sul miglioramento dell’affidabilità delle apparecchiature. Ad esempio, i quadri Premset di Schneider Electric sono dotati di design resistenti all’arco elettrico, che includono involucri rinforzati e meccanismi di scarico della pressione che deviano l’energia dell’arco lontano dai tecnici, riducendo così il rischio di lesioni. Inoltre, i quadri SafeGear HD di ABB offrono robusti meccanismi di interblocco e controlli di accesso che proteggono da operazioni accidentali o non autorizzate sui quadri.

L'affidabilità nel funzionamento dei quadri di media tensione è fondamentale per le aziende di servizi pubblici, l'industria, gli edifici commerciali e i sistemi di energia rinnovabile che utilizzano prevalentemente quadri di media tensione, poiché garantisce una fornitura di energia elettrica ininterrotta. Per affrontare le sfide legate all'affidabilità, i produttori OEM di quadri hanno implementato tecniche avanzate di rilevamento dei guasti, come ad esempio il monitoraggio basato su sensori e algoritmi intelligenti, che consentono il rilevamento precoce dei guasti (altrimenti impossibile), riducendo così i tempi di inattività e permettendo un rapido ripristino dell'alimentazione grazie alle funzionalità di autoriparazione. 

Al fine di migliorare l'affidabilità dei quadri elettrici e prevenire guasti imprevisti, ABB ha introdotto i quadri elettrici UniGear Digital, che integrano sistemi avanzati di monitoraggio e diagnostica che consentono il monitoraggio continuo dei parametri critici dei quadri stessi, permettendo così il rilevamento proattivo dei guasti e la manutenzione preventiva.

Sostenibilità ambientale

La maggior parte dei quadri elettrici a media tensione utilizza l’esafluoruro di zolfo (_SF₆) come mezzo di estinzione dell’arco, ma questo gas rappresenta una minaccia per l’ambiente in quanto presenta un potenziale di riscaldamento globale significativamente elevato. È stato osservato che il settore, in risposta alla minaccia causata_dall’SF6, sta esplorando attivamente alternative_all’SF6, quali ad esempio interruttori a vuoto, miscele di gas e tecnologie a stato solido. Queste alternative offrono prestazioni elettriche comparabili o, talvolta, superiori, riducendo al contempo l’impatto ambientale. Tuttavia, permangono ancora alcuni ostacoli da superare per poter raggiungere una diffusione capillare dei quadri elettrici privi_{di SF6} a media tensione (principalmente il costo, che risulta superiore rispetto a quello dei quadri convenzionali).

ABB, azienda leader nel settore tecnologico, ha sviluppato una miscela di gas denominata AirPlus, che presenta un potenziale di riscaldamento globale inferiore rispetto_all’SF6. Da parte sua, Siemens ha introdotto la tecnologia degli interruttori a vuoto come alternativa_all’SF6 utilizzato nei propri quadri di media tensione. L’adozione di tecnologie alternative_all’SF6 non solo risponde alle preoccupazioni ambientali, ma sostiene anche l’adozione di pratiche sostenibili nel settore energetico.

Inoltre, i quadri elettrici Xiria di Eaton utilizzano materiali isolanti solidi, che ne prolungano la durata, riducono le esigenze di manutenzione e ne migliorano l'affidabilità complessiva.

Secondo il PTR, la domanda di GIS (quadri elettrici isolati a gas)_{a base di SF6} sta cedendo il passo, a livello globale, ai SIS (quadri elettrici con isolamento solido) e alle alternative prive_{di SF6}. La tecnologia SIS è più diffusa nelle Americhe e nella regione APAC, mentre in Europa si preferiscono le alternative_{prive di SF6}.

Digitalizzazione

I principali produttori OEM di quadri elettrici di media tensione stanno integrando nelle proprie apparecchiature tecnologie digitali che ne migliorano il controllo e il monitoraggio, dotandole inoltre di funzionalità di comunicazione. Come accennato in precedenza, i quadri elettrici UniGear Digital di ABB dispongono di sensori digitali integrati e funzionalità di comunicazione per il monitoraggio delle condizioni e la manutenzione predittiva.

D’altra parte, l’integrazione dell’Internet delle cose (IoT) con i quadri di media tensione ha reso possibile il monitoraggio e il controllo in tempo reale, aprendo la strada a un funzionamento e a una manutenzione efficienti. La soluzione EcoStruxure Power di Schneider Electric offre quadri abilitati all’IoT che consentono la raccolta di dati in tempo reale, la diagnostica remota e l’analisi predittiva. Inoltre, Power Xpert Dashboard di Eaton, una piattaforma basata su cloud, fornisce accesso remoto ai dati critici dei quadri elettrici e alle relative analisi, consentendo così una gestione efficiente dell’energia e un processo decisionale informato.

Secondo PTR, il mercato dei quadri elettrici digitali si trova attualmente in una fase iniziale, con una domanda ancora esigua, ma si prevede che crescerà con un CAGR significativo del 25% nel periodo 2021-2030, con la quota maggiore della domanda proveniente dal mercato europeo.

Figura 3: Tasso di crescita annuale composto (CAGR) del mercato globale dei quadri elettrici digitali per media tensione nel periodo 2021-2030. Fonte: PTR Inc

Uno sguardo al futuro

PTR ha osservato che, nel corso degli anni, la tecnologia dei quadri di media tensione ha registrato notevoli miglioramenti. L’introduzione di ulteriori caratteristiche di sicurezza, i miglioramenti in termini di affidabilità, le misure di sostenibilità ambientale e la digitalizzazione hanno allineato il settore dei quadri di media tensione alle esigenze moderne. I quadri sono ora dotati di tecniche di mitigazione dell’arco elettrico, meccanismi di protezione del personale e sistemi di interblocco per una maggiore sicurezza, mentre i miglioramenti in termini di affidabilità sono ottenuti grazie a sistemi di rilevamento dei guasti, capacità di autoriparazione e algoritmi di manutenzione predittiva. Oltre a potenziare la sicurezza e a migliorare l’affidabilità, il settore dei quadri di media tensione si sta concentrando anche sulla riduzione dell’impatto ambientale attraverso miscele di gas alternative_all’SF6, che presentano un potenziale di riscaldamento globale ridotto. Inoltre, l’integrazione delle tecnologie digitali nei quadri ha consentito di ottenere migliori capacità di controllo, monitoraggio e comunicazione nei quadri di media tensione.

Si prevede che il mercato dei quadri elettrici MV crescerà con un CAGR dell’11% dal 2022 al 2028, raggiungendo così un valore di 33 miliardi di dollari nel 2028; tuttavia, permangono ancora alcuni ostacoli che devono essere superati. Secondo PTR, tra i fattori limitanti figurano le pressioni sui costi e i requisiti normativi, che dovrebbero essere affrontati dai produttori OEM grazie all’innovazione e ai progressi tecnologici.

Informazioni sull'autore

Saifa è analista senior presso PTR Inc. La sua principale area di interesse è rappresentata dai sistemi di alimentazione elettrica. Attualmente è a capo del team di ricerca sulle reti elettriche, incaricato di sviluppare i servizi sindacati di PTR in questo settore, e gestisce progetti di ricerca personalizzati per clienti Fortune 500 a livello globale. Tra gli argomenti di sua competenza figurano i quadri di commutazione ad alta tensione, i quadri di commutazione a media tensione, i trasformatori di potenza, i trasformatori di distribuzione, l’automazione delle sottostazioni, la correzione del fattore di potenza, ecc. Saifa ha una formazione tecnica e ha conseguito una laurea in Ingegneria Elettrica.

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