di Saifa Khalid, analista di ricerca presso PTR Inc.

Nella rete elettrica, i quadri elettrici di media tensione svolgono un ruolo fondamentale in quanto controllano, proteggono e isolano le apparecchiature e i circuiti della rete che funzionano a media tensione. Sono responsabili della riduzione dei tempi di inattività, proteggendo non solo l'infrastruttura della rete elettrica, ma anche le risorse umane impiegate negli impianti di distribuzione dell'energia elettrica. Secondo la valutazione di PTR, il mercato dei quadri elettrici di media tensione sta registrando una crescita notevole in tutti i settori, compresi i servizi pubblici, l'industria, gli edifici commerciali e i sistemi di energia rinnovabile, con gli stakeholder che si concentrano su sicurezza, affidabilità, efficienza, sostenibilità ambientale e digitalizzazione.

Figura 1: Fattori globali che influenzano il mercato dei quadri elettrici MV. Fonte: PTR Inc.

Si prevede che il mercato dei quadri elettrici a media tensione crescerà con un CAGR dell'11% dal 2022 al 2028, raggiungendo un valore di 33 miliardi di dollari nel 2028. Sebbene si preveda una crescita significativa nel mercato dei quadri elettrici a media tensione, esistono ancora alcuni ostacoli, in particolare per i produttori, che devono essere rimossi affinché il mercato possa sostenere la crescita. Questi ostacoli includono pressioni sui costi e requisiti normativi che, secondo PTR, possono essere superati attraverso l'innovazione e i progressi tecnologici.

Attualmente, il mercato globale dei quadri elettrici MV è trainato dalla decarbonizzazione e dai piani di espansione della rete. La politica di decarbonizzazione ha spinto le economie a implementare infrastrutture per l'energia rinnovabile e la ricarica dei veicoli elettrici (per sostenere le vendite di veicoli elettrici).
 

Figura 2: CAGR del mercato globale dei quadri elettrici MV dal 2022 al 2028. Fonte: PTR Inc.

Progressi nel settore dei quadri elettrici MV

I quadri elettrici di media tensione hanno registrato significativi progressi tecnologici che hanno portato all'integrazione di caratteristiche di sicurezza avanzate e miglioramenti in termini di affidabilità, all'implementazione di misure di sostenibilità ambientale e alla digitalizzazione.

Funzionalità di sicurezza potenziate e maggiore affidabilità

Ha osservato che il settore dei quadri elettrici MV si sta concentrando sulle caratteristiche di sicurezza e sul miglioramento dell'affidabilità delle apparecchiature. Ad esempio, i quadri elettrici Premset di Schneider Electric sono dotati di design resistenti agli archi elettrici 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 elettrici SafeGear HD di ABB offrono robusti meccanismi di interblocco e controlli di accesso che proteggono da operazioni accidentali o non autorizzate.

L'affidabilità nel funzionamento dei quadri elettrici a media tensione è fondamentale per le aziende di servizi pubblici, le industrie, gli edifici commerciali e i sistemi di energia rinnovabile che utilizzano principalmente quadri elettrici a media tensione, poiché garantisce un'alimentazione elettrica ininterrotta. Al fine di affrontare le sfide legate all'affidabilità, i produttori OEM di quadri elettrici hanno implementato tecniche avanzate di rilevamento dei guasti, 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 consentendo un rapido ripristino dell'alimentazione grazie alle capacità 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 elettrici, consentendo a sua volta il rilevamento proattivo dei guasti e la manutenzione.

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 ha un potenziale di riscaldamento globale significativamente elevato. È stato osservato che l'industria, in risposta alla minaccia causata_dall'SF6, ha attivamente esplorato alternative_all'SF6, 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, esistono ancora ostacoli che devono essere rimossi se si vuole ottenere una diffusione capillare dei quadri elettrici privi_{di SF6} a medio voltaggio (principalmente il costo, che è superiore a quello dei quadri elettrici 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. Siemens, invece, ha introdotto la tecnologia degli interruttori a vuoto come alternativa_all'SF6 utilizzato nei propri quadri elettrici 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 aumentano la durata delle apparecchiature, riducono le esigenze di manutenzione e migliorano l'affidabilità complessiva.

Secondo il PTR, la domanda di GIS (quadri elettrici isolati a gas)_{basati su SF6} sta venendo sostituita a livello globale da SIS (quadri elettrici isolati solidi) e 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 tecnologie digitali nei quadri elettrici per migliorarne il controllo e il monitoraggio e dotarli di funzionalità di comunicazione. Come accennato in precedenza, i quadri elettrici UniGear Digital di ABB integrano sensori digitali 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 elettrici di media tensione ha consentito il monitoraggio e il controllo in tempo reale, aprendo la strada a un funzionamento e una manutenzione efficienti. La soluzione EcoStruxure Power di Schneider Electric offre quadri elettrici 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 l'accesso remoto ai dati e alle analisi critiche dei quadri elettrici, consentendo a sua volta una gestione efficiente dell'energia e un processo decisionale informato.

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

Figura 3: CAGR del mercato globale dei quadri elettrici digitali MV dal 2021 al 2030. Fonte: PTR Inc.

Guardando al futuro

PTR ha osservato che la tecnologia dei quadri elettrici di media tensione è notevolmente migliorata nel corso degli anni. L'aggiunta 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 elettrici di media tensione alle esigenze moderne. I quadri elettrici 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 attraverso sistemi di rilevamento dei guasti, capacità di autoriparazione e algoritmi di manutenzione predittiva. Oltre a migliorare la sicurezza e l'affidabilità, l'industria dei quadri elettrici MV si sta anche concentrando sulla riduzione dell'impatto ambientale attraverso miscele di gas alternative_all'SF6 che hanno un potenziale di riscaldamento globale ridotto. Inoltre, l'integrazione delle tecnologie digitali con i quadri elettrici ha consentito migliori capacità di controllo, monitoraggio e comunicazione nei quadri elettrici a media tensione.

Il mercato dei quadri elettrici MV dovrebbe crescere con un CAGR dell'11% dal 2022 al 2028, raggiungendo così i 33 miliardi di dollari nel 2028, ma ci sono ancora ostacoli che devono essere rimossi. Secondo PTR, le difficoltà includono le pressioni sui costi e i requisiti normativi che dovrebbero essere affrontati dagli OEM con l'aiuto dell'innovazione e dei progressi tecnologici.

Informazioni sull'autore

Saifa è analista senior presso PTR Inc. La sua principale area di interesse sono i sistemi di alimentazione. Attualmente è a capo del team di ricerca sulle reti elettriche che si occupa dello sviluppo dei servizi sindacati di PTR in questo settore e gestisce progetti di ricerca personalizzati per clienti Fortune 500 a livello globale. Gli argomenti di sua competenza includono quadri elettrici HV, quadri elettrici MV, trasformatori di potenza, trasformatori di distribuzione, automazione delle sottostazioni, correzione del fattore di potenza, ecc. Saifa ha una formazione tecnica e una laurea in Ingegneria Elettrica.

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