MERCADO DE SISTEMAS DE EXCITAçãO SIZE AND SHARE ANALYSIS - GROWTH TRENDS AND FORECASTS (2024-2031)
Estima-se que o mercado de sistemas de excitação seja avaliado USD 3,24 bilhões em 2024 e é esperado alcançar USD 4,28 bilhões em 2031, crescimento em uma taxa de crescimento anual composto (CAGR) de 4,1% de 2024 a 2031.
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O mercado de sistemas de excitação deverá testemunhar um crescimento significativo durante o período de previsão. A crescente demanda por fornecimento de energia confiável e aumento de investimentos para a modernização das redes de energia existentes são alguns fatores-chave que impulsionam a adoção de sistemas de excitação. Além disso, a crescente ênfase na integração da energia renovável também está aumentando a demanda por sistemas de excitação que ajudam a estabilizar as redes de energia com fontes de energia intermitentes.
Eficiência do sistema de excitação
Sistemas de excitação estática digital mais recentes fornecem recursos avançados de força de campo que permitem que os geradores operem mais perto de sua classificação contínua máxima. Isto melhora gerador de energia capacidades sem exigir despesas adicionais de capital na própria unidade geradora. Os sistemas estáticos também facilitam a regulação de tensão dependente de carga e o suporte de estabilidade transitória, o que aumenta a eficiência global da planta. Tecnologias como exciters sem escova e diodos de silício totalmente controlados aumentam ainda mais a eficiência da transferência de energia da fonte de energia auxiliar para o campo do gerador. Os ganhos globais de eficiência de sistemas de excitação estática de última geração variam de 1% a 3% dependendo do tamanho do gerador e das condições de carregamento.
Para utilitários com centenas de geradores em sua frota, tais pequenas melhorias de eficiência podem se traduzir em enormes economias. Não só em termos de custos reduzidos de combustível, mas também diminuição das necessidades de manutenção e vida útil prolongada do componente. Os sistemas estáticos mais recentes também permitem a integração de recursos de monitoramento de condições para otimizar os estoques programados e peças de reposição. Os utilitários estão descobrindo que os retornos do investimento no sistema de excitação melhoram substancialmente seus custos, especialmente considerando que os ativos devem operar por décadas. Este é um fator chave que impulsiona os usuários finais a atualizar continuamente para tecnologias de controle de excitação mais recentes e mais avançadas.
Por exemplo, em novembro de 2020, a ABB ganhou um contrato para fornecer sistemas de excitação e regulação de velocidade para quatro unidades geradoras na usina hidrelétrica Governador José Richa no Rio Iguazu. A solução ajudou a Copel (Companhia Paranaense de Energia) a melhorar a visibilidade de seus dados operacionais usando diagnósticos preditivos.
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Compensação das RenováveisA crescente presença de fontes de energia renováveis intermitentes como solar e vento está apresentando novos desafios operacionais para geradores convencionais e operadores de grade. A potência variável e às vezes errática de saída energias renováveis precisa ser equilibrado instantaneamente com recursos "despacháveis" alteráveis para garantir a estabilidade da grade em todos os momentos. Aqui os sistemas de excitação desempenham um papel crucial no fornecimento de frequência crítica e suporte de tensão para compensar as flutuações de energia renováveis.
As fazendas solares e eólicas em escala de utilitário já são uma parte importante da mistura de energia em muitas regiões do mundo. Além disso, o impacto individual e cumulativo das instalações solares distribuídas no telhado em redes de distribuição de baixa tensão também está aumentando substancialmente. Manter a conformidade do código de rede e as normas de qualidade de energia nestas condições dinâmicas requer geradores para ajustar rapidamente suas capacidades de energia reativa e tensão terminal.
Por exemplo, em março de 2020, Nidec Leroy-Somer fabricante de motores elétricos, lançou TAL 0473. A TAL 0473 fornece uma potência nominal entre 400 kVA e 660 kVA a 50 Hz (de 495 kVA a 825 kVA a 60 Hz). O alternador possui um sistema de excitação SHUNT e um regulador R150 como padrão.
Principais pontos turísticos:
O mercado de sistemas de excitação está pronto para crescer substancialmente nos próximos anos. Os investimentos crescentes na melhoria das redes de energia de envelhecimento em todas as regiões irão gerar mais demanda por sistemas de excitação. Além disso, espera-se que a instalação crescente de usinas renováveis conectadas a grades crie oportunidades para provedores de sistemas de excitação. No entanto, a volatilidade nos preços das matérias-primas continua a ser uma preocupação para os fabricantes.
A América do Norte atualmente domina o mercado e espera-se que continue sua liderança, apoiada por programas de modernização de grade nos EUA e substituição de sistemas existentes. A Europa é também uma importante região montando em investimentos para alcançar metas de mudança climática. Enquanto isso, a região Ásia-Pacífico é projetada para testemunhar o crescimento mais rápido alimentado pelas crescentes necessidades de energia da China, Índia, bem como países da ASEAN.
Na frente da tecnologia, os sistemas de excitação estática têm sistemas de tipo brushless e brush significativamente ultrapassados devido à sua confiabilidade e eficiência. O seu design amigável para manutenção aumentou ainda mais as instalações nos níveis de geração e distribuição em escala de serviços públicos. Ao mesmo tempo, os sistemas de excitação de condensador síncrono estão ganhando tração para regular a tensão para redes instáveis atormentadas por fontes de energia renováveis intermitentes.
Enquanto os fabricantes de equipamentos originais visam consolidar sua posição, os fornecedores de componentes devem explorar parcerias e fusões para obter acesso a novas geografias e aplicações. No geral, a crescente descentralização de carteiras de geração de energia está abrindo oportunidades promissoras para os fornecedores para projetar soluções personalizadas de excitação descentralizada.
Desafio de mercado: Custos de elevação, Obsolescência tecnológica e demandas em evolução
Os fabricantes devem lutar com o aumento dos custos de matérias-primas em meio a problemas globais de cadeia de suprimentos. Os clientes estão cada vez mais buscando soluções mais eficientes e ecológicas também. As mudanças tecnológicas também representam um desafio à medida que os sistemas mais antigos se tornam obsoletos. Atribuir um equilíbrio entre preço e desempenho pode ser difícil. Além disso, a demanda flutua em áreas de aplicação como energia automotiva, marinha e renovável. Outros desafios resultam da evolução da infraestrutura de rede elétrica e das fontes de energia renováveis intermitentes.
Oportunidade de mercado: Transição para a demanda de condução de energia limpa para sistemas de excitação
A transição contínua para a energia mais limpa significa aumento da demanda por sistemas de excitação que apoiam a integração da energia renovável. O crescimento dos veículos elétricos e o investimento em redes de rede mais inteligentes estimularão a oportunidade. Os avanços na eletrônica de energia, IoT e controles digitais permitem projetos de produtos mais inovadores. As parcerias entre as indústrias podem ajudar a resolver novos requisitos de aplicação. O aumento dos investimentos em infra-estruturas ferroviárias e de transportes marítimos também mostra a oportunidade de o mercado crescer mais.
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Por tipo - Avanços tecnológicos Combustível do crescimento dos sistemas de excitação estáticaEm termos de tipo, espera-se que os sistemas de excitação estática contribuam para a maior parte de 69,1% em 2024, devido a várias vantagens tecnológicas sobre os sistemas rotacionais. Os sistemas de excitação estática utilizam dispositivos de semicondutores como tiristores e transistores para fornecer corrente de excitação DC aos geradores, oferecendo regulação de tensão mais precisa em comparação com os exciters rotativos. Isso torna a excitação estática bem adequada para aplicações que exigem interconexão da grade e estabilização do sistema de energia.
A excitação estática também fornece um design mais simples, mais compacto e mais leve em comparação com os exciters rotativos mais antigos que exigem escovas, anéis de deslizamento e diodos rotativos. A falta de peças móveis em sistemas estáticos elimina problemas de desgaste e desgaste, melhorando a confiabilidade. Além disso, a excitação estática responde muito mais rápido às variações de tensão do que os sistemas rotativos. Este tempo de resposta rápida permite que os sistemas estáticos suportem eficazmente a frequência da grade e os torna uma tecnologia essencial para a integração de fontes de energia renováveis como solar e vento.
Os aprimoramentos tecnológicos continuam a ampliar as capacidades dos sistemas de excitação estática. Os avanços na eletrônica de energia aumentaram as eficiências de conversão, reduzindo o tamanho e os custos. O uso de transistores bipolares de portão isolados (IGBTs) e tiristores de acionamento por porta (GTOs) no lugar de tiristores convencionais fornece resposta mais rápida e baixas perdas de energia. Além disso, a adoção de dispositivos totalmente controlados como IGBTs permitiu funções avançadas de regulação de tensão através do controle independente da corrente de campo. Os sistemas de excitação estática modernos também utilizam o processamento de sinal digital para controles de loop fechados melhorados.
O papel crescente dos recursos energéticos distribuídos é um driver chave para sistemas estáticos. Sua resposta rápida, tamanho pequeno, controles flexíveis e emissões reduzidas os tornam adequados para apoiar a intermitência de fontes renováveis em microgrelhas e aplicações de geração distribuída. Os incentivos governamentais e os mandatos regulatórios para geração de energia mais limpa também estão alimentando investimentos em tecnologia de excitação estática. Com o refinamento contínuo da tecnologia expandindo suas capacidades, os sistemas de excitação estática provavelmente terão a participação dominante no mercado de sistemas de excitação.
Por tipo de controlador - Controladores digitais impulsionam a inovação em sistemas de excitação
Em termos de tipo de controlador, é esperado que os controladores digitais representem 74,7% da quota de mercado em 2024, devido ao desempenho superior ativado pelos avanços da tecnologia digital. A excitação digital fornece controle mais rápido e flexível em comparação com mecanismos analógicos. Reguladores de tensão digital processam sinais de excitação através de microprocessadores em vez de componentes eletrônicos convencionais. Isso permite algoritmos de regulação de tensão fechado mais sofisticados que são definidos por software em vez de limitados a hardware.
Os controladores digitais oferecem taxas de amostragem de 1.000 vezes por segundo, em comparação com cerca de 10-30 vezes para sistemas analógicos. Seu processamento de alta velocidade garante resposta rápida e precisa às flutuações de tensão nas redes de energia. Reguladores digitais também podem incorporar funções avançadas como regulação automática de tensão, estabilizadores de sistema de energia, compartilhamento de carga e amortecimento de oscilação de energia - que são desafiadores ou impossíveis com projetos analógicos. Esta funcionalidade expandida apoia a complexa coordenação necessária entre múltiplas unidades geradoras em modernas redes interligadas.
A natureza programável dos controles digitais também estimulou mais inovação no design de produtos de excitação. As configurações de software permitem adaptar as estratégias de regulação para diferentes especificações do OEM do gerador/turbine, bem como a adaptação das unidades existentes. Através de atualizações de software, os sistemas digitais ganham novas capacidades ao longo de sua vida sem alterações de hardware. Por contraste, os controladores analógicos passam por um processo de redesenho caro para atualizações de desempenho. Aproveitando o escalonamento eletrônico digital contínuo, os fabricantes estão fazendo sistemas de excitação menores, mais confiáveis e acessíveis através de projetos digitais padronizados.
Em geral, flexibilidade favorável, escalabilidade e prova de futuro tornam a excitação digital bem posicionada para se alinhar com a transformação digital da indústria de energia. Utilitários e produtores de energia independentes provavelmente adotarão a excitação digital em taxas mais altas para apoiar as demandas em evolução de operações de rede mais inteligentes e distribuídas. Essas vantagens dos controladores digitais sustentam seu crescente domínio no segmento de sistemas de excitação.
Por aplicação - Geradores síncronos levam o segmento de aplicação devido à escala e eficiência
Entre as aplicações do sistema de excitação, espera-se que o gerador síncrono represente a maior quota de mercado de 68,4% em 2024. Os geradores síncronos permanecem o cavalo de trabalho da geração de energia industrial e de utilidade centralizada em todo o mundo devido à sua enorme escala e alta eficiência. Quase todas as grandes centrais térmicas e hidrelétricas dependem de máquinas síncronas para converter o torque do motor primário em energia elétrica.
O tamanho grande característico de geradores utilitários, variando de dezenas a centenas de megawatts cada, impulsiona a alta demanda de energia de excitação para manter a velocidade síncrona sob cargas variáveis. A excitação adequada do campo é crítica para geradores síncronos produzir formas de onda de tensão senoidal lisas na sincronização com a frequência do sistema de energia. Isso garante estabilidade de grade e qualidade de energia em redes de transmissão e distribuição.
Além disso, geradores síncronos podem alcançar eficiências até 99% devido à operação síncrona com zero deslizamento entre o campo magnético do estator e o rotor. Nenhuma outra máquina elétrica vem perto de combinar suas imensas capacidades de energia ou eficiências de conversão em escalas de utilidade. Sua robusta construção de serviço pesado também fornece longas vidas operacionais de 40 anos ou mais. Nenhuma outra tecnologia de geração tem tão amplamente dominado fonte de alimentação em massa em todo o mundo por mais de um século.
Enquanto aplicações como integração de energia renovável e geração distribuída adotam outros tipos de motor / gerador, a ubiquidade e imensas capacidades de frotas de geradores síncronos centralizados convencionais irão sustentar sua primazia no segmento de aplicação de excitação. Mesmo quando a mistura de geração diversifica máquinas síncronas de longo prazo são projetadas para permanecer dinâmicas em Baseload, usinas de potência intermediárias e de pico que definem sistemas de energia de carga de base por décadas. A excitação síncrona compreende, portanto, a parte do leão desta porção de mercado de sistemas de excitação.
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O mercado de sistemas de excitação está pronto para um crescimento substancial, com a região Ásia-Pacífico espera dominar tanto na quota de mercado quanto na taxa de crescimento em 2024. Com a maior quota de mercado de 36.17%, a Ásia Pacific está preparada para liderar o mercado global. O crescimento do mercado na região é impulsionado pela rápida industrialização, expansão das capacidades de geração de energia e aumento dos investimentos em projetos de energia renovável em países como China, Índia e Japão. Esta dominância é reforçada por iniciativas governamentais destinadas a melhorar a infraestrutura de energia e melhorar a confiabilidade da rede.
Além disso, a região é projetada para crescer com a maior taxa de crescimento anual composto (CAGR) de 5,8% em 2024. Esta taxa de crescimento impressionante pode ser atribuída à procura de energia elétrica devido à urbanização e à população em expansão, juntamente com um aumento significativo nas atividades de fabricação. Os avanços tecnológicos e a adoção de tecnologias de rede inteligente também são fatores-chave que contribuem para esse crescimento acelerado. À medida que a demanda por fornecimento de energia eficiente e confiável continua a aumentar, espera-se que a região Ásia-Pacífico mantenha sua posição de liderança no mercado de sistemas de excitação, ressaltando seu papel crítico na paisagem energética global.
Oriente Médio e África apresentam perspectivas atraentes, impulsionadas pela modernização ferroviária em curso e novos projetos de linha sob programas de desenvolvimento regional, tais como GCC Railway, East African Railway Master Plan e Trans-African Highways. Os países que possuem projetos mega prospectivos incluem Arábia Saudita, U.A.E e Etiópia, além do Egito, com o objetivo de aumentar a conectividade regional. Enquanto a demanda é atualmente servida através das importações, a fabricação de componentes locais está ganhando tração através de parcerias de transferência de tecnologia. Isso apresenta uma oportunidade para os jogadores globais atender aos requisitos de nicho de condições de tráfego diferentes e expandir pós-venda e serviços. As economias em desenvolvimento no resto da Ásia Pacífico e América Latina também estão emergindo como mercados de alto potencial, liderados por projetos ferroviários de alta velocidade e industrialização, respectivamente, aumentando os requisitos de transporte de carga.
Cobertura de Relatório de Mercado de Sistemas de Excitação
| Cobertura de relatórios | Detalhes | ||
|---|---|---|---|
| Ano de base: | 2023 | Tamanho do mercado em 2024: | US$ 3.24 bilhões |
| Dados históricos para: | 2019 a 2023 | Período de previsão: | 2024 a 2031 |
| Período de previsão 2024 a 2031 CAGR: | 4.1% | 2031 Projeção de valor: | US$ 4.28 bilhões |
| Geografías cobertas: |
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| Segmentos cobertos: |
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| Empresas abrangidas: | ABB, Siemens Energy, General Electric, ANDRITZ Group, Voith Group, Nidec Corporation, KONCAR Group, Emerson, Melrose Industries PLC, Mitsubishi Electric Corporation, WEG, Tenel S.R.O, Basler Electric, Automation Electronics Índia, Amtech Power Ltd., Reivax, Veo Oy, L & S Electric, PLUTON Group, NR Electric Co. Ltd. | ||
| Drivers de crescimento: |
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| Restrições & Desafios: |
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*Definição: O mercado de sistemas de excitação é usado para equipamentos de geração de energia que é usado em utilitários e indústrias. Os sistemas de excitação ajudam a regular a tensão produzida por alternadores/geradores controlando a corrente de campo no estator. Eles excitam o rotor de geradores em usinas térmicas, hidrelétricas e renováveis para manter uma saída de tensão constante. O crescente setor de energia renovável e a necessidade de modernizar a infraestrutura de energia envelhecida irá impulsionar o crescimento do mercado para produtos como isqueiros estáticos, exciters sem escovas e exciters rotativos.
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Ankur Rai
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