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Marktdynamik

Treiber: Starkes Wachstum der Nachfrage nach Rechenzentren und Elektrofahrzeugen

Der Markt für dielektrische Flüssigkeiten wird hauptsächlich von den expandierenden Sektoren der Elektrofahrzeuge (EV) und Rechenzentren bestimmt. Schätzungen zufolge wird der Strombedarf von Rechenzentren von 2016 bis 2030 von 286 TWh auf etwa 321 TWh steigen und könnte bis 2030 658 TWh erreichen, wenn man das Ende des Mooreschen Gesetzes und das Wachstum des industriellen Internets der Dinge (IoT) berücksichtigt. Dies bedeutet, dass Kühlsysteme mehr dielektrische Flüssigkeiten benötigen werden, da ihre Nachfrage allein in den USA aufgrund des höheren Energieverbrauchs rasant ansteigt. Prognosen zufolge wird der Strombedarf von Rechenzentren in den nächsten Jahren zwar aufgrund des steigenden Bedarfs an Datendiensten sinken, die Nutzung dielektrischer Flüssigkeiten wird sich jedoch nicht verringern.

Ein weiterer Sektor, der sich positiv auf den Markt auswirkt, ist der exponentielle Anstieg der weltweiten Elektromobilität. im Jahr 2023 wurden über 14 Millionen Einheiten , und bis 2030 wird ein Anstieg auf über 34 Millionen prognostiziert. Darüber hinaus tragen der Ausbau der Ladeinfrastruktur und die Batterieproduktion zur weiteren Stärkung des Marktes für dielektrische Flüssigkeiten bei. Das europäische Netto-Null-Industriegesetz sieht vor, dass rund 90 % des jährlichen Batteriebedarfs lokal gedeckt werden sollen. Dies entspricht einer Produktionskapazität von mindestens 550 GWh innerhalb der EU-Grenzen bis 2030.

Trend: Hinwendung zu nachhaltigen dielektrischen Flüssigkeiten

Ökologisch nachhaltige Alternativen sind im Markt für dielektrische Flüssigkeiten mittlerweile Standard. Dieser Wandel ist auf strenge Umweltauflagen und wachsende Bedenken hinsichtlich der Auswirkungen herkömmlicher dielektrischer Flüssigkeiten auf die Erdatmosphäre zurückzuführen. Analysten prognostizieren, dass der weltweite Absatz biologisch abbaubarer dielektrischer Flüssigkeiten bis 2028 jährlich um durchschnittlich 5,8 % steigen und 3,2 Milliarden US-Dollar . Dieses Wachstum lässt sich auf die Nachfrage verschiedener Branchen nach umweltfreundlichen Alternativen zurückführen.

Ein Grund für die zunehmende Beliebtheit nachhaltiger Dielektrika ist der Wunsch, die Treibhausgasemissionen dieser Materialien zu reduzieren. Mineralöle, die als Dielektrika verwendet werden, enthalten üblicherweise große Mengen an Kohlendioxid und tragen somit erheblich zur globalen Erwärmung bei. Im Vergleich dazu gelten biologisch abbaubare Dielektrika aus Pflanzenölen als CO₂-neutral, wenn man nur die CO₂-Emissionen während ihres Produktionszyklus betrachtet. Eine Untersuchung der Universität Manchester ergab, dass die Emissionen um bis zu 90 Prozent sinken könnten, wenn Mineralöl durch pflanzliche Alternativen ersetzt würde.

Ein weiterer Treiber für diese Transformation des Marktes für dielektrische Flüssigkeiten liegt in unserem Bedarf an erneuerbaren Energien. Daher besteht ein verstärktes Interesse an Produkten, die unter die Kategorie der nachhaltigen Dielektrika oder umweltfreundlichen Flüssigisolatoren fallen. Diese sind speziell für den Einsatz in Energieerzeugungssystemen konzipiert, die alternative Ressourcen wie Windparks nutzen. Darüber hinaus achten Verbraucher zunehmend auf umweltfreundliche Produkte und fordern diese verstärkt ein. Laut einer Umfrage würden weltweit 66 % der Befragten nachhaltige Marken bevorzugen, selbst wenn diese teurer sind. Dieser Wandel zeigt sich besonders deutlich in der Automobilindustrie, wo Elektroautos mit umweltfreundlichen Energiequellen und biologisch abbaubaren Flüssigkeiten für Batterien und Kühlsysteme immer beliebter werden.

Herausforderung: Wachsende ökologische Bedenken der Verbraucher 

Im Hinblick auf den Markt für dielektrische Flüssigkeiten stellt die Besorgnis über die ökologischen Auswirkungen herkömmlicher dielektrischer Flüssigkeiten die größte Herausforderung dar. Viele dieser Flüssigkeiten, wie Silikonflüssigkeiten und Mineralöle, sind für Lebewesen nicht abbaubar und stellen somit eine erhebliche Bedrohung für unsere Umwelt dar. Tatsächlich ergaben Untersuchungen der University of California, dass bis zu 50 % aller Transformatorenöle oder anderer elektrischer Geräte, die dielektrische Flüssigkeiten enthalten, innerhalb ihrer Lebensdauer in die Umgebung gelangen können. Diese Umweltprobleme verschärfen sich besonders bei Fluorchemikalien, die als Dielektrika in Hochspannungsanwendungen eingesetzt werden, da sie ein sehr hohes Treibhauspotenzial (GWP) aufweisen. Einige Fluorkohlenwasserstoffe können, bezogen auf das Molekül, 23.500-mal klimaschädlicher sein als CO₂. Daher stehen die Hersteller unter zunehmendem Druck, die Verwendung umweltschädlicher Substanzen wie dieser, die maßgeblich zum Klimawandel beitragen, einzustellen.

Ein weiterer Grund für die Besorgnis über die Umweltverschmutzung durch Dielektrika ist deren Fähigkeit, Boden und Wasser zu kontaminieren. Dielektrische Leckagen aus Elektrogeräten sickern in den Boden, beeinträchtigen unterirdische Reserven und gefährden so nicht nur die Gesundheit der Menschen, sondern schädigen auch die umliegenden Ökosysteme. Die US-Umweltschutzbehörde (EPA) gibt sogar an, dass etwa ein Fünftel (20 %) der kontaminierten Standorte in Amerika mit ausgetretenen Isolierflüssigkeiten in Verbindung stehen. Um diesen Umweltbedenken entgegenzuwirken, investieren viele Unternehmen im Markt für dielektrische Flüssigkeiten in die Entwicklung nachhaltiger Alternativen, die sich mit der Zeit auf natürliche Weise abbauen, ohne die Umwelt zu schädigen. Einige Hersteller verwenden beispielsweise Produkte auf Pflanzenölbasis. Diese sind nicht nur leicht biologisch abbaubar, sondern auch kostengünstiger als die heute üblicherweise verwendeten Mineralöle. Eine Studie der Universität Manchester bestätigt dies: „Die Verwendung von Isolierflüssigkeiten auf Pflanzenölbasis kann die Umweltbelastung um bis zu 80 % reduzieren.“

Nachhaltige Entwicklung und deren Anwendung bergen jedoch selbst Schwierigkeiten; vor allem, weil die Herstellung umweltfreundlicher Alternativen in der Regel teurer ist als die herkömmlicher Verfahren und sie daher auf Märkten, in denen der Preis eine entscheidende Rolle spielt, nicht wettbewerbsfähig sind. Laut einer NEMA-Umfrage gaben 60 % der Befragten die Kosten als größtes Hindernis für den Einsatz erneuerbarer Energien in dielektrischen Anwendungen an.

Segmentanalyse

Nach Typ

Mit einem Marktanteil von über 55,35 % ist Polyalphaolefin (PAO) aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften und Leistungsfähigkeit die erste Wahl unter den dielektrischen Flüssigkeiten. Es wird häufig als Wärmeträgerflüssigkeit eingesetzt, da es die Umweltbelastung im Vergleich zu herkömmlichen Mineralölen um bis zu 80 % reduziert – insbesondere in kompakten, energieverbrauchenden Geräten mit hoher Wärmeabgabe. Darüber hinaus ist PAO auch unter anspruchsvollen Bedingungen stabil, weshalb es bevorzugt in militärischen Computersystemen und anderen Geräten eingesetzt wird, die bei sehr hohen Temperaturen und Spannungen arbeiten.

Bei der Betrachtung von Isolatoren wie Transformatoren und Kondensatoren dürfen die guten dielektrischen Eigenschaften von PAOs nicht unerwähnt bleiben. Dazu gehören unter anderem eine niedrige Dielektrizitätskonstante (typischerweise zwischen 2,1 und 2,4) und eine hohe Durchschlagsfestigkeit, wodurch sie sich ideal für diese Anwendung eignen. Dank ihrer Selbstheilungseigenschaften gewährleisten sie auch bei Kontakt mit verschiedenen Materialien im Laufe der Zeit eine zuverlässige Funktion und verlängern so die Lebensdauer der Geräte. PAOs enthalten keine Ringe, Doppelbindungen, Schwefel-, Stickstoff- oder wachsartige Kohlenwasserstoffe. Daher weisen sie eine hohe Stabilität unter Bedingungen mit hohem Druck und hohen Temperaturen auf, da Oxidation nur schwer erfolgt.

PAO erfreut sich auf dem globalen Markt für dielektrische Flüssigkeiten einer starken Nachfrage, da es umweltfreundlicher ist als andere Isolieröle. Perfluorcarbone beispielsweise stehen aufgrund ihres hohen Treibhauspotenzials (GWP) in der Kritik, während PAO durch seine biologische Abbaubarkeit und den geringeren CO₂-Fußabdruck eine umweltfreundlichere Alternative darstellt. In jüngster Zeit wurden PAO-basierte Nanoflüssigkeiten hinsichtlich ihrer dielektrischen und thermischen Eigenschaften durch die Zugabe von MgO-Nanopartikeln verbessert. Laut einem 2023 in der Fachzeitschrift „Coatings“ veröffentlichten Artikel weisen PAO/MgO-Nanoflüssigkeiten eine deutlich höhere Durchschlagsfestigkeit, einen höheren spezifischen Volumenwiderstand und eine höhere relative Permittivität auf als reines PAO. Da sich die Technologie parallel zu unserem steigenden Bedarf an effizienten und nachhaltigen Isolatoren weiterentwickeln wird, ist zu erwarten, dass die Nachfrage nach Flüssigkeiten wie PAO weiter steigen und sie somit dauerhaft eine dominierende Rolle in diesem Industriezweig spielen werden.

Auf Antrag

Basierend auf der Anwendung hielt das Segment der Transformatoren im Jahr 2023 einen Marktanteil von über 27,64 % . Transformatoren sind aufgrund ihrer Bedeutung für das Wärmemanagement und die elektrische Isolation der Hauptanwendungsfall im Markt für dielektrische Flüssigkeiten. Diese Flüssigkeiten werden benötigt, um die bei hohen elektrischen Lasten entstehenden großen Wärmemengen abzuführen. Beispielsweise weisen Transformatorenöle mit Al₂O₃-Nanopartikeln eine Wärmeleitfähigkeit von 25,5 W/mK bei 25 °C auf, wodurch ihre Fähigkeit zur effektiven Wärmeregulierung im System verbessert wird. Darüber hinaus besitzen solche Öle üblicherweise eine Durchschlagsfestigkeit von über 28 kV_eff, die Schutz vor sehr starken elektrischen Feldern bietet und jegliche Form von elektrischer Entladung verhindert.

Ein weiterer wichtiger Anwendungsbereich von dielektrischen Flüssigkeiten in Transformatoren ist die Feuchtigkeitskontrolle. Transformatorenöle müssen einen niedrigen Feuchtigkeitsgehalt aufweisen, um dielektrische Durchschläge zu vermeiden. Bei der Abkühlung kann gelöstes Wasser freigesetzt werden, wodurch die Isolierfähigkeit der Flüssigkeit beeinträchtigt wird. Die Feuchtigkeitskontrolle ist daher entscheidend für die Zuverlässigkeit und Lebensdauer dieser Geräte, da sie aufgrund von Degradation durch hohe Temperaturen in Kombination mit Feuchtigkeit ausfallen können. In solchen Fällen wird empfohlen, im Rahmen der Wartung regelmäßige Ölanalysen durchzuführen, um Verunreinigungen frühzeitig zu erkennen und Korrekturmaßnahmen einzuleiten, während gleichzeitig die optimale Leistung erhalten bleibt.

Der weitverbreitete Einsatz von dielektrischen Flüssigkeiten in Transformatoren wird auch durch Umwelt- und Sicherheitsaspekte auf dem Markt für dielektrische Flüssigkeiten vorangetrieben. Vorschriften schreiben für flüssigkeitsgefüllte Transformatoren in Innenräumen feuerbeständige Räume vor und spezifizieren unter Umständen weniger brennbare Flüssigkeiten. Diese Entwicklung hat zur Verwendung biologisch abbaubarer Alternativen mit geringer Entflammbarkeit wie Pflanzenölen oder synthetischen Estern geführt, wodurch die Sicherheit für Mensch und Umwelt erhöht wird. Durch Nanotechnologie wurden dielektrische Flüssigkeiten verbessert, sodass sie höhere Spannungen verarbeiten und eine effizientere Energieübertragung innerhalb eines Transformators ermöglichen. Dies sind einige der Faktoren, die dazu beitragen, dass Transformatorenanwendungen den größten Anteil am Nachfragevolumen der Industrie für dielektrische Flüssigkeiten ausmachen.

Von Endbenutzern

Basierend auf den Endverbrauchern dominiert die Elektro- und Elektronikindustrie den Markt für dielektrische Flüssigkeiten mit einem Marktanteil von über 22,96 % im Jahr 2023. Komponenten wie Transformatoren, die große Wärmemengen erzeugen, benötigen diese Flüssigkeiten besonders häufig. Beispielsweise weisen dielektrische Flüssigkeiten mit zugesetzten Al₂O₃-Nanopartikeln eine Wärmeleitfähigkeit von 25,5 W/mK bei 25 °C auf, was eine effektive Wärmeabfuhr gewährleistet.

Eine weitere wichtige Funktion von Dielektrika ist die Feuchtigkeitsregulierung. Transformatorenöle werden speziell entwickelt, um den Feuchtigkeitsgehalt so niedrig zu halten, dass dielektrische Durchschläge vermieden werden; selbst eine Erhöhung der Luftfeuchtigkeit um nur 1 % kann die Festigkeit um bis zu 15 % verringern. Darüber hinaus tragen Umweltauflagen zur Nachfrage nach diesen Flüssigkeiten bei. Viele Länder schreiben die Verwendung nicht brennbarer oder biologisch abbaubarer Flüssigisolierungen in Innenräumen vor, während andere deren Anwendung aus Sicherheitsgründen gänzlich verbieten. Synthetische Ester und natürliche Öle bieten sichere Alternativen und reduzieren somit das Risiko der Umweltverschmutzung. Umweltbedenken in Verbindung mit dem steigenden Bedarf an sauberen Brennstoffen haben Regierungen veranlasst, massiv in Technologien für erneuerbare Energien zu investieren und damit neue Märkte zu schaffen.

Darüber hinaus haben Fortschritte in der Nanotechnologie die Leistungsfähigkeit verschiedener elektrischer Isolierflüssigkeiten auf dem Markt deutlich verbessert. Dadurch können sie deutlich höhere Spannungen und Leistungen als je zuvor effektiv bewältigen. Beispielsweise kann die Zugabe von Nanoflüssigkeiten zu solchen Materialien deren Durchschlagsfestigkeit um 40 % oder mehr erhöhen. Dies verdeutlicht, wie viel Kontrolle über elektrische Energieflüsse in modernen Systemen allein durch den Einsatz von Dielektrika gewährleistet werden kann.

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Regionale Analyse

Stand 2023 kontrollierte die Region Asien-Pazifik einen Marktanteil von über 32,92 % am Markt für dielektrische Flüssigkeiten. Diese Dominanz ist auf bahnbrechende Entwicklungen in wichtigen Endverbraucherbranchen wie der Verteidigungsindustrie, Raumfahrtprogrammen, Elektro- und Elektronikunternehmen sowie Kraftwerken und anderen Hightech-Bereichen zurückzuführen. China und Indien haben ihre Verteidigungsausgaben erhöht, was zu einem gesteigerten Verbrauch militärischer Elektronikgeräte und Kommunikationssysteme geführt hat, in denen dielektrische Flüssigkeiten als Kühl- oder Isoliermaterialien eingesetzt werden. Auch für elektronische Komponenten von Satelliten und Raumfahrzeugen werden fortschrittliche dielektrische Flüssigkeiten benötigt, da die indische Weltraumforschungsorganisation (ISRO) umfangreiche Missionen verfolgt und die chinesische Raumfahrtbehörde (CNSA) aufgrund ihrer ambitionierten Weltraumforschungsprogramme fortschrittlichere Lösungen benötigt.

Die Elektronikindustrie konzentriert sich stark auf den asiatisch-pazifischen Markt für dielektrische Flüssigkeiten. Länder wie China, Japan und Südkorea decken über 60 % der weltweiten Produktion ab. Aufgrund dieser dominanten Stellung besteht eine enorme Nachfrage nach dielektrischen Flüssigkeiten für Kondensatoren und Transformatoren. Für den Markt für Unterhaltungselektronik wird in dieser Region von 2023 bis 2028 ein durchschnittliches jährliches Wachstum von rund 7,5 % prognostiziert, was auf einen weiter steigenden Bedarf in diesem Bereich hindeutet. Derzeit baut der Sektor der erneuerbaren Energien seine Stromerzeugungskapazitäten rasant aus, nicht nur in verschiedenen Provinzen Chinas, sondern auch in ganz Südostasien. Berichten zufolge werden dort bis 2030 jährlich rund 21 Gigawatt (GW) installiert.

Darüber hinaus wächst der Markt für Elektrofahrzeuge im asiatisch-pazifischen Raum rasant und wird voraussichtlich von 2023 bis 2028 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 29,6 % . Treiber dieser Entwicklung sind staatliche Förderprogramme und die steigende Verbrauchernachfrage. Als weltweit führender Batteriehersteller schafft China auch einen Bedarf an dielektrischen Flüssigkeiten für Batteriekühlsysteme. Der Großteil dieser Entwicklung findet in China statt, das den globalen Markt für Lithium-Ionen-Batterien dominiert. Dies belegen die Zahlen: Mehr als 40 % der weltweiten Stromübertragungsleitungen verwenden in China hergestellte Isolieröle oder Transformatoren, die mit diesen gefüllt sind (Quantitative Insights). Doch nicht nur die Größe spielt eine Rolle: China verfügt über eine der größten Industriebasen und einen der am schnellsten wachsenden Technologiesektoren der Welt. Aus diesem Grund investieren die Länder des asiatisch-pazifischen Raums jährlich über 500 Millionen US-Dollar in die Forschung und Entwicklung fortschrittlicher dielektrischer Flüssigkeiten. Die regional produzierten Mengen werden voraussichtlich alle zwölf Monate um etwa ein Viertel steigen, bedingt durch den internen und externen Bedarf. All diese Aspekte tragen dazu bei, dass die Region Asien-Pazifik zu einem wichtigen Akteur in der globalen Stromverteilungsindustrie wird.

Führende Akteure auf dem globalen Markt für dielektrische Flüssigkeiten

• 3M
• Arkema SA.
• Cargill, Inc
• Castrol Limited (BP-Gruppe)
• Clearco Products Co., Inc.
• Dow, Inc.
• Ergon, Inc.
• Exxon Mobil Corporation
• Lanxess AG
• Nyco-Gruppe
• Radco Industries, Inc.
• Shell plc
• Sentinel Kanada
• Sodick
• Andere prominente Spieler

Überblick über die Marktsegmentierung:

Nach Typ

• PAO
• Dielektrische Flüssigkeiten auf Silikatesterbasis
• Andere

Auf Antrag

• Geschlossene militärische Systeme [Radar & Flugzeugavionik]
• Raketen
• Waffensystem
• Elektronische Kühlsysteme [Zirkulierendes Computerkühlsystem]
• Transformatoren
  • Traktionstransformatoren
  • Windmühlen Transformatoren
  • Offshore-Transformatoren
  • Verteiltransformatoren
• Leistungsschalter
• Widerstände
• Reaktoren
• Andere

Vom Endbenutzer

• Verteidigung
• Raumfahrtagentur
• Elektrik und Elektronik
• Stromerzeugung
• Telekommunikation
• Rechenzentrum
  • Immersionskühlflüssigkeiten
    • Einphasig
    • Zweiphasig
• Andere
• EV
• Andere

Nach Vertriebskanal

• Online
• Offline

Nach Region

• Nordamerika
  • Die USA
  • Kanada
  • Mexiko
• Europa
  • Großbritannien
  • Spanien
  • Niederlande
  • Italien
  • Frankreich
  • Deutschland
  • Polen
  • Restliches Europa
• Asien-Pazifik
  • China
  • Indien
  • Japan
  • Australien und Neuseeland
  • Südkorea
  • ASEAN
  • Rest des asiatisch-pazifischen Raums
• Naher Osten und Afrika (MEA)
  • Vereinigte Arabische Emirate
  • Saudi-Arabien
  • Südafrika
  • Rest von MEA
• Südamerika
  • Argentinien
  • Brasilien
  • Rest von Südamerika