Napędy i silniki elektryczne
Sektor produkcji i dystrybucji silników oraz napędów elektrycznych odznacza się wysoką wartością, co wynika z szerokiego zakresu zastosowań technologii napędowych w przemyśle i innych gałęziach gospodarki. Obecnie branże te dynamicznie rozwijają się wraz z polskim rynkiem maszynowym, a kluczowe trendy koncentrują się na poprawie energooszczędności i zwiększaniu funkcjonalności systemów napędowych. Na polskim rynku dostępny jest szeroki wybór nowoczesnych silników, przemienników częstotliwości i akcesoriów, oferowanych zarówno przez zagraniczne firmy, głównie z Europy Zachodniej, jak i cenionych producentów krajowych.
Technologie napędowe odgrywają istotną rolę w wielu sektorach gospodarki, w szczególności w przemyśle. Tak jest od wielu dekad, przy czym w kontekście ostatnich lat omawianemu rynkowi sprzyja ciągły trend zwiększania energooszczędności i wydajności produkcji. Dzieje się tak w szczególności w Europie, która wprowadza kolejne przepisy związane z wymaganą sprawnością silników i napędów.
Odpowiadając na powyższe wymogi, czołowi dostawcy silników i napędów oferują kolejne ich wersje, w szczególności silniki o klasach sprawności IE4 oraz IE5. Według prognoz Interact Analysis do 2027 roku nawet 30% przychodów w regionie EMEA pochodzić będzie ze sprzedaży silników IE4. Jest to sytuacja zgoła inna niż w pozostałych regionach świata. Wprawdzie tam trendy proekologiczne i proefektywnościowe również występują, ale wymogi nie są tak ostro formułowane jak w przypadku Unii Europejskiej.
Aplikacje urządzeń napędowych
Gdzie stosowane są silniki i napędy? Bazując na czterech badaniach rynku opublikowanych w IRA oraz wynikach bieżącego badania, można mówić o relatywnej stałości aplikacji napędowych w kontekście ostatnich kilku lat. Dwie kluczowe grupy aplikacji to: systemy automatyki oraz proste maszyny i urządzenia. Termin "proste" oznacza w tym przypadku m.in. pompy, sprężarki, mieszalniki i inne urządzenia realizujące ruch obrotowy. Z kolei w odniesieniu do systemów automatyki mówimy m.in. o przenośnikach, taśmociągach, podnośnikach i windach, ale też niektórych systemach pozycjonowania, itd.
Trzecia z grup zastosowań związana jest z segmentem HVAC, a więc obejmującym urządzenia i systemy z zakresu grzania, wentylacji oraz klimatyzacji. Wyróżniają się one różnorodnością zastosowań – od budynków, przez infrastrukturę do różnych zastosowań przemysłowych. Finalnie kategoria "maszyny wieloosiowe" to, w odróżnieniu od prostych maszyn, grupa zastosowań, gdzie napędy pracują albo w synchronizacji ze sobą, albo wykonują bardziej złożone ruchy – np. z zachowaniem konkretnej trajektorii czy momentu obrotowego.
W przypadku silników elektrycznych stosowanych w przemyśle dominują tu standardowe maszyny i urządzenia. Kolejne miejsca zajęły ex aequo aplikacje związane z systemami automatyki oraz HVAC, na ostatnim miejscu znalazły się maszyny wieloosiowe. Te ostatnie są dzisiaj przede wszystkim domeną rozwiązań serwonapędowych.
Trendy i innowacje w technologiach napędowych
W poprzednich edycjach badania wskazywaliśmy następujące kluczowe nowości w obszarze napędów elektrycznych:
- Miniaturyzacja przemienników częstotliwości;
- Integracja w napędach dodatkowych podzespołów i modułów rozszerzających ich funkcjonalność;
- Zwiększanie możliwości sterowania (tryby działania, możliwości pracy z różnymi silnikami);
- Rozwój możliwości komunikacji sieciowej;
- Funkcje zintegrowanego bezpieczeństwa w standardzie.
W zakresie silników elektrycznych głównym trendem jest zwiększanie energooszczędności, a także miniaturyzacja, decentralizacja i integracja z falownikami.
Napędy elektryczne – kompendium
Regulacja prędkości obrotowej maszyn i urządzeń możliwa jest na kilka sposobów. Relatywnie najprostszym jest wykorzystanie silnika wielobiegowego, ewentualnie uzupełnienie układu przeniesienia napędu o przekładnię. W przypadku niektórych systemów – np. wentylatorów – stosować można też dławiki. Rozwiązaniem znacznie efektywniejszym energetycznie jest wykorzystanie w systemie napędowym przemienników częstotliwości. Urządzenia te sterują pracą silników poprzez odpowiednie zmiany napięcia i częstotliwości zasilającego je prądu przemiennego. Umożliwia to zmiany prędkości oraz momentu obrotowego, pozwala też na realizację różnorodnych funkcji całego układu. Polecamy znajdujący się w serwisie www.automatykaB2B.pl artykuł "Napędy elektryczne – kompendium", w którym omawiamy powyższe zagadnienia.
Wiele z powyższych wskazań powtórzyło się również w bieżących odpowiedziach udzielonych przez respondentów. W odniesieniu do napędów elektrycznych wymieniali oni m.in. kwestie dotyczące miniaturyzacji i kompaktowości. Napędy stają się coraz mniejsze, ale przy zachowaniu parametrów pracy (w szczególności mocy). Wprowadzanie zintegrowanych napędów oraz falowników do pracy z silnikami z magnesami trwałymi umożliwia osiąganie wyższej sprawności pracy. Łatwość integracji, wsparcie dla różnych typów silników oraz ulepszone możliwości konfiguracji – to kolejne z cech nowoczesnych napędów. Urządzenia te wyposażane są również w coraz bardziej zaawansowanie filtry EMC oraz wbudowane funkcje bezpieczeństwa, aczkolwiek trudno tu mówić o nowościach, a raczej o utrzymaniu dotychczasowych trendów.
Rozwój omawianych urządzeń obejmuje również kwestie komunikacyjne, w tym możliwości konfiguracji i wymiany danych przez sieci wysokiego poziomu – przede wszystkim ethernetowe. Wraz z ich popularyzacją do ważnych zagadnień awansują tematy zapewniania cyberbezpieczeństwa oraz przetwarzania danych. Nowoczesne urządzenia napędowe są w stanie przewidywać problemy i im zapobiegać zanim jeszcze wystąpią, zaś tego typu możliwości predykcji są coraz częściej wykorzystywane przez odbiorców napędów.
Technologie silników rozwijają się równie dynamicznie. Wraz z tym jak rosną oczekiwania w zakresie energooszczędności, tworzone są nowe oraz udoskonalane istniejące konstrukcje tych maszyn. Kluczowa jest wysoka sprawność, co wynika zarówno z rosnących kosztów energii elektrycznej, jak też jest odpowiedzią na globalne wyzwania środowiskowe. Producenci dążą do zwiększania wydajności oraz efektywnego sterowania silnikami, a także możliwości ich stosowania w różnych systemach napędowych. Do tego dochodzi monitoring (np. z wykorzystaniem zewnętrznych czujników drgań) i zdalna diagnostyka, które są ważne dla utrzymania ciągłości pracy oraz minimalizowania przestojów. W odpowiedziach pojawił się też cyfrowy bliźniak – technologia umożliwiająca symulację pracy silnika w środowisku wirtualnym.
Sytuacja na rynkach
Regularnie publikowane w APA i IRA analizy branż napędów i silników elektrycznych pozwalają na śledzenie zmian sytuacji na tych rynkach oraz porównywanie ich dynamiki rozwojowej. Jednym z obszarów zainteresowania są tu oceny koniunktury. W ich przypadku, po bardzo dobrych wynikach na początku 2022 roku – być może odzwierciedlających odreagowanie po pandemii, obecnie mamy do czynienia z ocenami gorszymi. Wprawdzie nadal blisko 80% respondentów uznawało, że sytuacja na rynku jest dobra, ale też 23% w przypadku napędów i 21% w przypadku silników sklasyfikowało ją jako słabą. W obydwu kategoriach również zmniejszył się dwukrotnie odsetek osób uznających, że koniunktura jest bardzo dobra. Wyniki badania na temat trendów w branży wskazują, że można liczyć na pozytywne zmiany lub utrzymanie się tej sytuacji. Mniej optymistyczni są przy tym dostawcy silników elektrycznych.
Jak wygląda sytuacja w kontekście oszacowań kwotowych? W 2020 roku oceny wartości rynku przemienników częstotliwości wahały się od kilkunastu milionów do miliarda złotych ze średnią w okolicach 300‒360 mln zł rocznie. W przypadku silników elektrycznych odpowiedzi były bardziej zróżnicowane, z średnią oscylującą w zakresie 350‒440 mln zł. Wartości te były większe w porównaniu z danymi z 2018 roku. W badaniu z 2022 roku respondenci oszacowali wartość rynku napędów średnio na 330 do 400 mln zł, podczas gdy silników – od 350 do 420 mln zł.
W bieżącym badaniu z drugiej połowy 2023 roku otrzymaliśmy niższe oszacowania. W przypadku napędów wskazania różniły się pomiędzy sobą znacząco i wynosiły od kilkudziesięciu do ponad 500 mln zł, zaś dla silników – podobnie, przy czym z górną granicą ponad miliarda złotych. Uśrednienia przynoszą tu odpowiednio wyniki po 300 i 320 mln złotych. Jest to nieco mniej niż w latach poprzednich, ale też próba badawcza była mniejsza, podobnie jak liczba udzielonych odpowiedzi. Stąd też przedstawiane liczby należy traktować jako wartości orientacyjne, a nie statystycznie wiarygodne.
