1. Macchine elettriche: scopo e classificazione
Una macchina elettrica è un dispositivo meccanico elettromagnetico che converte e trasmette energia attraverso l'interazione di elettricità e magnetismo.
In senso lato, le macchine elettriche comprendono motori e generatori. Il motore riceve energia elettrica e trasmette energia meccanica; Vari motori sono ampiamente utilizzati nelle industrie e negli elettrodomestici, principalmente per l'azionamento di apparecchiature meccaniche.
Il generatore riceve energia meccanica e produce energia elettrica. Lo sviluppo di generatori e relative apparecchiature consente di ottenere elettricità dall'energia termica, idraulica, nucleare, eolica, solare e dalle biomasse, fornendo settori economici e popolazioni urbane e rurali.
Tipicamente, la parola “macchina elettrica” in questo contesto si riferisce a un motore elettrico. Nonostante le differenze costruttive, è solitamente costituito da una parte fissa, rotante e ausiliaria. La parte fissa unisce l'alloggiamento, il telaio, il nucleo dello statore e l'avvolgimento, i coperchi terminali, la base e altri elementi magneticamente conduttivi, portatori di corrente e di supporto.
La parte rotante comprende l'albero, il nucleo, il supporto e l'avvolgimento del rotore, gli anelli collettori, il commutatore e la ventola. Le parti accessorie includono cuscinetti, spazzole e radiatori. La varietà di modelli, dimensioni, potenze, estremità d'albero e isolamenti determina le molteplici tipologie di macchine elettriche.
Secondo la pratica industriale, i motori vengono classificati da un lato in base all'altezza dell'asse in grandi, piccoli e medi e micromotori e dall'altro in base alle caratteristiche speciali in standard e speciali.
Poiché i motori di piccole e medie dimensioni presentano molte somiglianze nella tecnologia di produzione e negli utenti finali, l'industria in genere li raggruppa sotto la categoria dei motori di piccole e medie dimensioni.
Secondo il programma per aumentare l'efficienza energetica dei motori per il 2013-2015, pubblicato nel giugno 2013 dal Ministero dell'Industria e dell'Informazione e dalla Direzione Generale del Controllo di Qualità, Ispezione e Quarantena, in base all'efficienza energetica, i motori sono suddivisi in ad alta efficienza e convenzionali.
In un contesto di crescenti limitazioni delle risorse, i principali paesi sviluppati considerano l’aumento dell’efficienza dei motori come un’importante misura di risparmio energetico.
Nel 2008, la Commissione Elettrotecnica Internazionale IEC ha stabilito un'unica classificazione mondiale dell'efficienza energetica dei motori (vedere Tabella 1) e metodi di prova standardizzati.
Negli Usa i motori ad alta efficienza sono obbligatori dal 1997, quelli ultraefficienti dal 2011; Anche l’Europa ha iniziato a imporre l’introduzione di motori ad alta efficienza nel 2011. La Cina ha emesso la norma GB18613-2006 e poi l’ha rivista in IEC; GB18613-2012 è entrato in vigore il 1 settembre 2012.
Secondo questo standard, la stragrande maggioranza dei motori prodotti in Cina non sono stati classificati come motori ad alta efficienza, richiedendo loro di soddisfare o superare la classificazione di efficienza energetica GB18613-2012. Per accelerare il risparmio energetico industriale, trasformare il modello di sviluppo e raggiungere gli obiettivi vincolanti del Tredicesimo Piano Quinquennale, è necessario migliorare significativamente l’efficienza energetica dei motori.
L'industria elettrotecnica mondiale fa risalire la sua storia al generatore manuale di dischi CC creato dal britannico M.
Faraday nel 1831, cioè più di 180 anni. L’industria cinese risale a più di un secolo fa, con la produzione di generatori Wimshurst e altri strumenti elettrici e magnetici didattici da parte della fabbrica di sussidi didattici di Tianjin nel 1905.
Prima della formazione della Repubblica popolare cinese, le attrezzature, la tecnologia, il livello dei prodotti e la capacità produttiva erano significativamente inferiori a quelli mondiali. Negli stabilimenti di Shanghai Qian Yong Ji, Huasheng e Huacheng, i motori più potenti avevano solo 200-300 kW.
Per più di 60 anni dopo la fondazione della Repubblica popolare cinese, l'industria è passata da piccola a grande scala, dalla debolezza alla forza, dal ritardo alle posizioni di leadership, facendo costantemente affidamento sulle importazioni, sull'introduzione di tecnologie, sul loro sviluppo e innovazione ripetuta, e quindi sui propri sviluppi. Dopo la ripresa economica iniziale nei primi anni della RPC
Tra i 156 progetti del piano quinquennale figurano quelli di ingegneria elettrica. Successivamente furono create Shanghai, Harbin, Xiangtan, Jiamus, Lanzhou, Shenyang e altre fabbriche di supporto. Il rapido sviluppo della produzione, trasmissione e distribuzione di energia ha contribuito alla crescita del settore. È stato formato un sistema produttivo e commerciale completo e la gamma di prodotti, le dimensioni, le caratteristiche e i volumi soddisfano principalmente le esigenze dell'economia cinese.
La capacità installata di motori di piccola e media taglia in Cina ha raggiunto 1,6 miliardi di kW; il paese è diventato un importante produttore, consumatore ed esportatore globale di tali motori.
2. Dimensioni e crescita del settore
Il settore nel suo insieme è cresciuto negli ultimi dieci anni. I motori CA costituiscono la stragrande maggioranza della produzione, quindi il loro sviluppo e i tassi di crescita riflettono in gran parte la posizione del settore nel suo complesso.
(1) Dimensioni del settore e tasso di crescita
Secondo l’Ufficio nazionale di statistica, dal 2001 al 2013, la produzione di motori AC in Cina è aumentata da 62,6327 a 279,1460 milioni di kW all’anno, con una crescita media annua del 13,26%. Nel 2012 l'incremento rispetto al 2011 è stato di 5,0235 milioni di kW, pari all'1,99%; nel 2013 - 22.234 milioni di kW, ovvero l'8,65%. Il mercato ha continuato a crescere costantemente.
(2) Scala e crescita dei motori piccoli e medi
Secondo gli esperti della Divisione Piccoli e Medi Motori della China Electrical Industry Association, il fatturato totale delle 77 imprese di riferimento rappresentava circa il 60% del settore.
Su questa base, il fatturato dell'industria cinese dei motori di piccole e medie dimensioni nel 2013 è stato stimato a 100 miliardi di yuan. Molte imprese producono anche micromotori e altre apparecchiature elettriche di grandi dimensioni; Ad esempio, le statistiche di Wolong includevano immobili e motori di grandi dimensioni, mentre Xiangtan Electric produceva principalmente turbine eoliche e motori di grandi dimensioni, i cui ricavi erano inclusi nella categoria piccole e medie.
Escludendo queste vendite, la dimensione dell'industria cinese dei motori di piccole e medie dimensioni nel 2013 era stimata ad almeno 60 miliardi di yuan.
Secondo le previsioni dello Shanghai Electrical Engineering Research Institute, la produzione totale delle imprese polari dovrebbe aumentare da 159,20 milioni di kW nel 2010 a 259,20 milioni di kW nel 2020, pari al 62,81%. La produzione delle singole tipologie e la sua crescita sono riportate di seguito:
I principali fattori che guidano la domanda di motori in Cina sono:
1) Delocalizzazione internazionale della produzione
A causa del costo della manodopera e di altri fattori, i paesi sviluppati stanno gradualmente spostando la produzione di motori verso i paesi in via di sviluppo. La Cina è diventata la base manifatturiera mondiale; ABB, SIEMENS, GAMESA e altri rinomati produttori hanno stabilito qui centri di produzione.
2) Ripresa economica globale e crescita economica cinese
L’economia statunitense ha iniziato a migliorare, l’Europa si sta gradualmente riprendendo e la Cina si sta spostando da una crescita elevata a una crescita moderata con un’enfasi sulla qualità. In futuro, la Cina aumenterà gli investimenti nel risparmio energetico, nella protezione ambientale, nelle infrastrutture, nel benessere pubblico e nei consumi. La crescita dell’economia globale offrirà spazio per uno sviluppo sostenibile a lungo termine del settore.
3) Ristrutturazione strutturale e sostituzione dei prodotti poco performanti
Il Piano statale per lo sviluppo del risparmio energetico e della tutela dell'ambiente del Dodicesimo Piano quinquennale prevede l'introduzione diffusa di motori asincroni trifase di piccola e media taglia della prima e della seconda classe di efficienza energetica e l'aumento dell'efficienza dei sistemi.
Il Programma di efficienza energetica dei motori 2013-2015 del Ministero dell’Industria e della Tecnologia dell’Informazione e della Direzione Generale del Controllo di Qualità, Ispezione e Quarantena sostiene lo sviluppo e l’implementazione di motori efficienti, la modernizzazione del settore e il miglioramento generale dell’efficienza. Il massiccio ritiro dei motori obsoleti sta stimolando la domanda.
Standard più elevati contribuiscono inoltre al consolidamento del settore, migliorando i vantaggi delle aziende impegnate nella ricerca e nella produzione di motori ad alte prestazioni.
3. Tendenze di sviluppo future
L'industria, in particolare quella dei motori di piccole e medie dimensioni, è caratterizzata da un gran numero di modelli e tipologie, diversi settori di consumo e un enorme consumo energetico. Ciò crea tendenze verso l’alta efficienza, la specializzazione e l’esecuzione individuale.
(1) Alta efficienza e risparmio energetico
L'ottimizzazione della progettazione elettromagnetica e meccanica, dei nuovi materiali, delle apparecchiature e delle tecnologie riduce le perdite di rame, magnetiche, aggiuntive e meccaniche e migliora la conversione dell'energia. I motori piccoli e medi sono utilizzati in molte applicazioni industriali; Aumentare la loro efficienza è importante per il risparmio energetico, l’efficienza aziendale e la tutela dell’ambiente ed è uno dei modi per raggiungere gli obiettivi di risparmio energetico e di riduzione delle emissioni.
La rapida crescita economica ha reso la Cina uno dei principali consumatori di energia.
In una conferenza a Copenaghen, il governo ha annunciato una riduzione del consumo energetico e delle emissioni di CO2 per unità di PIL entro il 2020 del 40-45% rispetto ai livelli del 2005. Il Dodicesimo Piano Quinquennale prevedeva una diminuzione di questi indicatori rispettivamente del 16% e del 17%.
Nel contributo nazionale presentato prima della conferenza di Parigi, la Cina ha delineato il picco delle emissioni di CO2 intorno al 2030, con un tentativo di farlo prima, e di ridurre l’intensità di carbonio del PIL del 60-65% entro il 2005. La civiltà ecologica dovrebbe diventare una parte importante del tredicesimo piano quinquennale con i principi di innovazione, coordinamento, rispetto dell’ambiente, apertura e condivisione dei risultati.
Le innovazioni tecnologiche e istituzionali, l’ottimizzazione della struttura industriale, l’energia a basse emissioni di carbonio, gli edifici verdi, i trasporti e il mercato nazionale del carbonio dovrebbero creare un modello per lo sviluppo armonioso dell’uomo e della natura.
Aumentare l’efficienza della produzione, trasmissione e consumo di energia consente di ridurre l’intensità energetica del PIL pur continuando a crescere.
L’elettricità rappresenta oltre il 50% del consumo energetico e i motori rappresentano oltre il 50% del consumo energetico totale. Pertanto, aumentarne l’efficienza è necessario per le politiche di risparmio energetico.
I motori e i sistemi di azionamento sono diventati un settore con un grande potenziale. I governi e le organizzazioni stanno sviluppando soluzioni, linee guida, standard e regolamenti per varie applicazioni e settori e creando prodotti rispettosi dell'ambiente.
Ne sono un esempio gli standard IEC uniformi per l'efficienza e i test, l'EuroDEEM europeo, l'MMASTER americano e il programma di progettazione ecocompatibile dell'UE. Il sostegno della Cina a motori e sistemi efficienti e la piena attuazione di rigorose normative ambientali rendono i motori di piccole e medie dimensioni ad alta e ultraefficienza, i motori a velocità variabile e i motori a magneti permanenti, i sistemi di risparmio energetico e la tecnologia verde una direzione di sviluppo naturale.
(2) Specializzazione e personalizzazione
I consumatori di motori di piccole e medie dimensioni lavorano nei settori metallurgico, energetico, petrolchimico, minerario, dei materiali da costruzione, dei servizi pubblici e dell'acqua. Il loro bisogno di efficienza energetica e specializzazione li spinge a creare prodotti professionali ed efficienti. Lo sviluppo personalizzato di motori antideflagranti, a frequenza variabile e a due velocità migliora l'efficienza del cliente rafforzando al tempo stesso lo sviluppo del produttore, le competenze chiave e la posizione nel settore.
Per migliorare l’efficienza energetica degli utenti finali, non è sufficiente che i produttori forniscano motori universali specializzati ai produttori di pompe, ventilatori e compressori. È necessario partecipare alla progettazione e alla ricerca dei loro prodotti e sviluppare motori adeguati in base alle caratteristiche richieste. Tale partecipazione migliora l’adozione del prodotto sul mercato e rafforza la collaborazione con i consumatori, contribuendo a mantenere ed espandere la quota di mercato.
(3) Automazione intelligente
I principali sistemi di azionamento a livello mondiale integrano già diagnostica, protezione, controllo e comunicazione, fornendo autodiagnosi, autoprotezione, controllo automatico della velocità e controllo remoto. La transizione dell’ingegneria meccanica cinese verso tecnologie più elevate, precise e avanzate e la convergenza tra industrializzazione e informatizzazione rendono i sistemi intelligenti una tendenza inevitabile.
Sempre più aziende accettano la ricerca sull'abbinamento di motori, carichi e sistemi di controllo, sulla progettazione ottimizzata e sul controllo a risparmio energetico di azionamenti industriali di piccole e medie dimensioni. Sono in fase di sviluppo motori e sistemi con feedback interno, controllo del risparmio energetico di macchine a doppia potenza, controllo del risparmio energetico di fase e software di analisi e controllo dell'efficienza. La progettazione e la produzione integrate di controllo, sensori e attuatori consentono di prendere in considerazione diverse modalità e carichi.
(4) Integrazione completa
Lo sviluppo e l'applicazione dell'elettronica di potenza, della tecnologia informatica e microelettronica e della teoria dei controlli stanno ampliando i campi di utilizzo dei motori di piccole e medie dimensioni. Per funzionare in modo efficiente, efficiente ed economico, interagiscono con computer, controller, convertitori di potenza e sensori e sono spesso integrati con attuatori e carichi a valle: dispositivi meccanici, idraulici e pneumatici.
In questo modo il motore non diventa un componente attuatore separato, ma un sistema meccatronico completo con una determinata funzione.
ABB, Siemens e Mitsubishi si sono evoluti da produttori di motori a rinomati fornitori di motori e sistemi di controllo, ampliando la loro gamma di convertitori di frequenza, avviatori statici e altri controlli. Ciò ha fornito vantaggi tecnologici e competitivi e una significativa quota di mercato.
Alcuni produttori cinesi stanno già effettuando ricerche sul controllo dell'azionamento, sull'integrazione dei sistemi, sulla corrispondenza ottimale dei parametri e sul controllo integrato e stanno lanciando prodotti abbastanza maturi.
I motori sono ampiamente utilizzati nei settori metallurgico, energetico, petrolchimico, carbonifero e minerario, nella produzione di materiali da costruzione, nella carta, nei servizi pubblici e nella gestione delle acque, nella costruzione navale e nel trasbordo portuale. Sono necessari ovunque l'energia elettrica venga convertita in energia meccanica o viceversa, il che determina l'enorme capacità del mercato.
Secondo le stime internazionali generalmente accettate, la potenza installata dei motori è 2,5-3,5 volte superiore alla potenza dei generatori.
In futuro, la produzione cinese dovrebbe continuare a crescere. Entro il 2020, la capacità di generazione prevista era di 1 kW a persona contro i 3 kW degli Stati Uniti e la capacità del motore installata era di circa 4,5 miliardi di kW, rispetto al livello di allora di circa 1,2 miliardi di kW.
Oltre 3 miliardi di kW di nuova capacità hanno creato un ampio mercato per motori efficienti e speciali. La domanda si divide in incrementale - nuove installazioni annuali - e sostituzione, cioè sostituzione dei vecchi motori con nuovi, soprattutto a risparmio energetico.
I motori CA costituiscono la maggior parte del mercato, quindi la loro produzione può essere utilizzata approssimativamente come indicatore del settore nel suo insieme.
Secondo l’ufficio statistico, nel periodo 2001-2013, la produzione di motori AC è aumentata da 62,6327 a 279,1460 milioni di kW all’anno, con una media del 13,26% annuo.
Il settore è strettamente correlato alla crescita del PIL. Con il rallentamento dell’economia globale, la Cina era sotto pressione a causa del rallentamento e dell’inflazione; La crescita media del PIL prevista dal dodicesimo piano quinquennale è stata ridotta al 7%.
La domanda insufficiente e il relativo eccesso di capacità hanno rallentato la crescita del settore portandola a livelli negativi. Tuttavia, nel lungo termine, la Cina è rimasta in una fase di rapido sviluppo.
L’urbanizzazione e il rinnovamento delle attrezzature hanno costantemente aumentato la domanda dei settori della metallurgia, dell’acciaio, del cemento, dell’energia e della costruzione navale. L'introduzione di efficienti motori di piccole e medie dimensioni ha offerto alle aziende leader opportunità di rapida crescita.
In via conservativa, l’aumento medio annuo della potenza variabile dei motori nei prossimi cinque anni è stato stimato a oltre il 7%. Calcolando al 7% e una media decennale del 13,26%, si prevedeva che la produzione in cinque anni fosse compresa tra 392 e 520 milioni di kW all'anno.
Secondo le statistiche del settore motori piccoli e medi dell'associazione nel 2013, i motori a corrente continua rappresentavano solo il 2,93% della produzione delle imprese di supporto e sono stati gradualmente sostituiti da motori a corrente variabile.
Tuttavia, forniscono un buon controllo, un cambio di velocità uniforme, regolare e continuo su un ampio intervallo in condizioni di carichi pesanti e una coppia di avviamento elevata con un controllo economico. Pertanto, vengono spesso utilizzati nei grandi laminatoi reversibili e negli argani.
Sebbene un convertitore di frequenza consenta a un azionamento variabile di ottenere un risultato simile, i motori permanenti, soprattutto quelli di grandi dimensioni, conservano vantaggi in termini di affidabilità complessiva e redditività economica. I convertitori sofisticati per sostituirli sono stati forniti da tempo principalmente da GE, SIEMENS, ABB e TMEIC.
Nonostante la riduzione del prezzo, il costo è rimasto circa 3 volte superiore rispetto ai sistemi DC e il rapporto prezzo/prestazioni era basso. La manutenzione e la riparazione richiedono personale qualificato, che in genere le piccole e medie imprese cinesi non hanno, quindi i guasti non vengono sempre corretti rapidamente e non si è verificata un’adozione diffusa.
I motori DC specializzati, grandi ed efficienti rimangono un’opportunità di mercato.
Secondo le statistiche delle imprese sostenitrici dell'associazione, nel 2013 la produzione di motori DC è stata di 5,061 milioni di kW, 1,069 milioni di kW, ovvero il 17,44%, in meno rispetto all'anno precedente.
Secondo l'Ufficio statale di statistica, nel periodo 2001-2013, la produzione degli impianti di generazione è aumentata da 13,3935 a 127,3520 milioni di kW all'anno con un aumento medio annuo del 20,64%.
Lo sviluppo delle risorse eoliche in Cina rimane generalmente basso e il potenziale non sfruttato è enorme.
L’aumento della capacità unitaria è diventata una tendenza internazionale. Con lo sviluppo dell'energia eolica offshore, è iniziata l'attività commerciale di unità da 3-6 MW.
Dal 2010, il settore è entrato in un periodo di aggiustamento industriale e politico; Dopo il picco, il tasso di crescita è diminuito. L’eccesso di capacità, la concorrenza a basso prezzo e le misure antidumping e compensative straniere hanno portato a un continuo calo delle nuove installazioni nel 2012.
In Cina si sono poi aggiunti 12.960 MW, il 26,5% in meno rispetto all'anno precedente. Con l’attenuarsi dei vincoli di generazione e dei problemi di connettività, nel 2013 è iniziata una ripresa, con la stima preliminare della Wind Energy Association di 16.100 MW di nuove installazioni, in aumento del 24% rispetto al 2012.
La capacità totale ha superato i 90 milioni di kW. Nel 2013, l’energia eolica ha superato quella nucleare diventando per la prima volta la terza fonte di elettricità della Cina.
L’attuazione delle politiche e l’aggiustamento strutturale dovrebbero sostenere un’ulteriore crescita.
La generazione tramite gassificazione della biomassa è più pulita della combustione diretta e non emette quasi alcun gas nocivo.
È adatto per l’uso distribuito della biomassa, richiede meno investimenti e ha bassi costi di generazione, il che è particolarmente utile per i paesi in via di sviluppo. La capacità installata globale ha superato i 50 milioni di kW e può sostituire più di 90 milioni di tonnellate di carburante equivalente.
Nei principali Stati Uniti, la capacità supera i 10.000 MW, di cui oltre il 40% di produzione rinnovabile. In Cina, la quota di biomassa rispetto alla capacità rinnovabile è solo dello 0,5% contro la media globale del 25%, il che apre ampie prospettive.
La domanda di motori nei paesi in via di sviluppo sta crescendo rapidamente. La Cina e l’India in particolare, così come i paesi BRICS in rapida crescita come Sud Africa, Brasile e Russia, hanno mantenuto una forte crescita economica negli ultimi anni. Le infrastrutture e la relativa produzione hanno generato una grande domanda.
Principali aree di domanda del mercato:
1) Domanda di nuova industrializzazione
La rapida crescita industriale della Cina ha dovuto far fronte a vincoli ambientali e di risorse. Il modello di elevato consumo energetico ed emissioni è diventato insostenibile e l’industria si sta muovendo verso la conservazione e la sostenibilità delle risorse. Il rapporto del 18° Congresso del Partito ha delineato un nuovo percorso di industrializzazione: alto contenuto tecnologico ed efficienza economica, basso consumo di risorse e inquinamento, pieno utilizzo dei vantaggi delle risorse umane.
La crisi finanziaria globale ha rallentato la crescita della Cina e contemporaneamente ha creato le condizioni per una nuova industrializzazione accelerata. I cambiamenti strutturali, la modernizzazione e il risparmio energetico richiedono un gran numero di motori efficienti con elevata potenza unitaria, espandendo il mercato del settore.
2) Richiedere risparmio energetico
I motori ad alta efficienza combinano vantaggi economici e sociali e sono diventati una priorità del settore, presentando opportunità e sfide senza precedenti. Con l’attuazione e il rafforzamento delle politiche di attuazione, si prevede che cresceranno rapidamente. Il programma globale di risparmio energetico e riduzione delle emissioni del dodicesimo piano quinquennale del 31 agosto 2011 prevede sussidi di bilancio per motori efficienti e un aumento dell'efficienza operativa dei sistemi di 2-3 punti percentuali entro il 2015. Oltre alle nuove installazioni, c'è una forte domanda per la sostituzione dei motori tradizionali già in funzione, anche quelli che non hanno raggiunto la fine della loro vita utile.
Il risparmio energetico, la tutela dell'ambiente e la civiltà ecologica sono temi importanti del Tredicesimo Piano Quinquennale.
Il Ministero della Protezione Ambientale stima che gli investimenti annuali nella protezione ambientale potrebbero aumentare fino a circa 2mila miliardi di yuan, e il totale degli investimenti pubblici potrebbe superare i 17mila miliardi. Gli investimenti nel risparmio energetico e nell'ecologia potrebbero più che raddoppiare rispetto al quinquennio precedente.
L’aumento dei costi della manodopera e dei materiali riduce l’effetto della riduzione delle emissioni passive chiudendo strutture obsolete. I mezzi principali sono l'aggiornamento delle attrezzature, delle tecnologie e l'aumento del livello tecnico dei prodotti.
PetroChina, Sinopec, il South-to-North Water Transfer Project e altre imprese e progetti hanno annunciato acquisti su larga scala di motori efficienti e il ritiro accelerato di macchine vecchie e ad alta intensità energetica.
3) Mercati esteri
Il mercato globale continua ad essere dominato da poche grandi aziende multinazionali: GE, SIEMENS, ABB e TMEIC, con tecnologie di progettazione e produzione avanzate.
Le esportazioni cinesi rappresentano circa il 10% della produzione totale di motori. I fornitori stranieri spesso applicano prezzi elevati.
La Cina ha un vantaggio in termini di costo del lavoro e il sostegno del governo per la propria innovazione e il miglioramento industriale. L’attenzione alla ricerca e alle scoperte tecnologiche sta gradualmente colmando il divario.
Spinta dalla domanda, l’innovazione si sta nuovamente intensificando, l’autosufficienza in prodotti di alta qualità sta crescendo e i grandi produttori locali stanno ottenendo le prime opportunità di competere con i leader internazionali.
Negli Stati Uniti e in altri paesi sviluppati, il numero dei produttori di motori tradizionali sta gradualmente diminuendo, mentre le importazioni stanno aumentando, creando opportunità per la Cina, che in futuro potrebbe diventare il centro mondiale di produzione di motori. La rapida crescita della domanda da parte dei paesi in via di sviluppo, in particolare India, Sud Africa, Brasile e Russia, è guidata dall’economia, dalle infrastrutture e dal settore manifatturiero affine e sta alimentando le esportazioni cinesi.
(2) Offerta di mercato
I produttori in Cina si dividono in di proprietà statale, anche controllata dallo stato, stranieri, anche controllati da stranieri e privati. I motori di piccole e medie dimensioni sono dominati da imprese pubbliche e private; gli stranieri hanno contribuito solo in una certa misura al miglioramento della tecnologia e dei volumi di produzione.
L'economia cinese è gradualmente passata da una crescita a due cifre a una crescita costante intorno al 7%. Le politiche industriali e macroeconomiche hanno dettato la direzione per i motori di piccole e medie dimensioni. Allo stesso tempo, sono comparsi squilibri, incoerenze e instabilità: eccesso di capacità a livelli bassi e medi, pressioni al rallentamento e difficoltà nelle esportazioni; difficile ristrutturazione dell'assortimento e resistenza all'introduzione di prodotti efficaci; fluttuazioni delle materie prime, aumento del costo del lavoro e calo dei profitti. L'aumento del livello tecnico e la rimozione delle capacità obsolete sono diventate la linea guida generale del settore.
I motori convenzionali sono prodotti da molte imprese con piccole quote individuali.
La concentrazione è bassa, ma in crescita. In Cina sono presenti circa 2.000 produttori di motori di piccole e medie dimensioni, di cui circa 300 di dimensioni significative; sono concentrati nello Zhejiang, Jiangsu, Shanghai, Shandong, Guangdong e Fujian.
Secondo le statistiche dell'associazione, Wolong Electric Group, Zhuhai Kaibang Motor e Shandong Huali Motor Group sono stati i leader in termini di fatturato nel 2014; per la produzione destinata all'esportazione - Wolong, Fujian Anbo Motor Group e Zhejiang Jinlong Motor; sull'introduzione cumulativa di motori efficienti: Wolong, Jiangsu Small and Medium Motor e Zhejiang Jinlong Motor. Il settore continua a consolidarsi.
Secondo i dati aziendali principali, che includono i ricavi del gruppo provenienti da motori di grandi dimensioni, apparecchiature elettriche e immobili, i ricavi totali sono aumentati da 32,990 miliardi di yuan a 54,05 miliardi di yuan nel periodo 2007-2012. Le quote dei tre e dei dieci partecipanti principali sono cresciute e nel 2012 hanno raggiunto rispettivamente il 50,30% e il 73,90%.
I motori piccoli e medi hanno altezze dell'asse di 80–630 mm. Essendo i componenti principali per la conversione dell'energia elettrica in energia meccanica, sono ampiamente utilizzati nelle pompe, nei ventilatori e nei compressori, che sono strettamente correlati all'economia. Questi tipi di apparecchiature sono comuni nella vita pubblica e costituiscono una parte importante del consumo di elettricità, quindi la loro efficienza ha un impatto significativo sull’efficienza energetica complessiva. L'efficienza è un indicatore importante del livello tecnico di tali motori.
La chiave per un’elevata efficienza è ridurre le perdite proprie del motore: in acciaio, rame, meccaniche e aggiuntive, per ottenere potenza meccanica in uscita.
I principali produttori di motori di piccole e medie dimensioni in genere riducono le perdite nei seguenti modi:
(1) Gli avvolgimenti dello statore a basso contenuto armonico riducono le perdite di rame e additivi. Il miglioramento della forma della forza magnetomotrice riduce le perdite e le perdite aggiuntive negli avvolgimenti dello statore e del rotore. L'impregnazione sotto vuoto dell'avvolgimento con una vernice isolante priva di solventi aumenta la resistenza elettrica, riduce il riscaldamento e il consumo energetico e aumenta la durata.
Il calcolo elettromagnetico ottimizzato, la selezione e la regolazione della forma delle cave dello statore e del rotore garantiscono una distribuzione razionale dell'induzione nei denti e nel giogo e il coordinamento dei carichi, minimizzando le perdite nel rame e nell'acciaio. L'acciaio elettrico laminato a freddo di alta qualità con elevata permeabilità e basse perdite riduce le perdite magnetiche e il carico elettrico, aumentando l'efficienza.
(2) La ventilazione moderna e razionale riduce le perdite meccaniche. L'involucro conico e la ventola con guida conica forniscono un flusso d'aria sufficiente con basse perdite di ventilazione e attrito, raffreddano efficacemente e riducono il rumore meccanico.
Perdite ridotte e maggiore efficienza riducono il calore e il flusso d'aria di raffreddamento richiesto, consentendo l'uso di un diametro della ventola più piccolo. Ciò riduce ulteriormente il consumo di energia meccanica e aumenta l’efficienza.
(3) Misure tecnologiche efficaci riducono le perdite incrementali. Insieme alla corretta combinazione delle cave dello statore e del rotore e alla smussatura delle cave, viene regolato il traferro e viene eseguita un'ulteriore lavorazione del rotore prodotto, riducendo e controllando ulteriori perdite.
L'industria dell'ingegneria elettrica fornisce componenti di azionamento agli OEM e generalmente registra ottime performance commerciali. I margini lordi delle società quotate Wolong Electric, Xinzhi Motor, Dayang Motor, Zhongdian Motor e Jinlong Electromechanical sono rimasti stabili con una leggera crescita dal 2012 al 2014. La ragione principale è stata il calo generale dei prezzi dei lingotti di acciaio elettrico, rame e alluminio negli ultimi tre anni, che ha creato spazio per i profitti.
Nel corso degli anni di sviluppo, si sono formate la base industriale, la struttura e le dimensioni del settore e le barriere all’ingresso sono aumentate in modo significativo. Nei motori ad alta efficienza sono particolarmente elevati a causa della complessità tecnica, della produzione complessa, dei significativi investimenti iniziali e dei requisiti di affidabilità. Le principali barriere all’ingresso sono:
In primo luogo, la progettazione e la tecnologia complesse richiedono conoscenze interdisciplinari. Progettisti, tecnologi, ispettori, tester e lavoratori devono avere una formazione ed esperienza seria. La produzione utilizza una varietà di macchine grandi, specializzate e complesse, ponendo elevate esigenze alla forza lavoro tecnica dei nuovi entranti.
In secondo luogo, i consumatori finali richiedono affidabilità e un servizio reattivo, aumentando le loro esigenze di test pre-vendita e supporto post-vendita. È richiesto un team qualificato di produzione, controllo qualità e assistenza.
La tecnologia sta avanzando rapidamente; I produttori devono abbracciare progettazione, produzione e processi avanzati in modo tempestivo e implementare nuove tecnologie, materiali e attrezzature. È difficile per le nuove imprese fornire contemporaneamente monitoraggio tecnologico e sviluppo interno.
I motori vengono utilizzati nei settori metallurgico, energetico, petrolchimico, carbonifero e minerario, nella produzione di materiali da costruzione e carta, nei servizi pubblici e nella gestione delle acque, nella costruzione navale e nel trasbordo portuale. Applicazioni e ambienti diversi hanno requisiti diversi. Di solito ci vuole molto tempo per accumulare esperienza per entrare in diverse aree. Una matura esperienza di successo e prodotti affidabili in un settore specifico ci consentono di acquisire costantemente una quota significativa.
Affidabilità e idoneità al compito sono importanti fattori di selezione. I consumatori finali preferiscono i produttori con esperienza e marchio nel settore desiderato. I nuovi concorrenti senza tale accumulo si trovano ad affrontare una concorrenza più dura.
La produzione di motori richiede ingenti investimenti in immobilizzazioni, in particolare attrezzature di produzione, collaudo e ispezione. La messa a punto di attrezzature, processi e capacità di generazione richiede molto tempo, solitamente anni. I prodotti necessitano inoltre di un lungo periodo di validazione sul mercato, quindi è necessario un capitale circolante sufficiente. Gli elevati costi di finanziamento e ammortamento, l’intensità di capitale e l’operatività con un’elevata leva finanziaria creano una barriera di liquidità per le nuove imprese.
I motori azionano ventilatori, pompe, compressori, macchine utensili e trasportatori e sono ampiamente utilizzati nella metallurgia, nella petrolchimica, nella chimica, nell'estrazione del carbone, nei materiali da costruzione e nei servizi pubblici.
Consumano il 64% di tutta l'elettricità e nell'industria il 75% del consumo industriale. Un aumento della loro efficienza di un punto percentuale consente di risparmiare circa 26 miliardi di kWh all'anno.
Pertanto, aumentare l’efficienza è diventato un modo importante per risparmiare energia. Il programma del Ministero dell'Industria dell'agosto 2013 fissa obiettivi di rinnovamento dei prodotti entro il 2015: il 50% dei motori trifase a gabbia di scoiattolo a bassa tensione e il 40% dei motori ad alta tensione devono soddisfare standard di efficienza; introdurre 170 milioni di kW di motori efficienti, eliminare 160 milioni di kW di motori a bassa efficienza, modernizzare 100 milioni di kW di sistemi e ripristinare di fatto 20 milioni di kW di macchine in disuso.
Su questa base, si stima che la domanda di motori efficienti e relative apparecchiature sia vicina ai 100 miliardi di yuan.
I motori azionano ventilatori, pompe, compressori, macchine utensili e trasportatori nei settori metallurgico, petrolchimico, chimico, dell'industria del carbone, dei materiali da costruzione e dei servizi pubblici. La situazione in questi settori è positivamente correlata alla crescita economica e agli investimenti in capitale fisso. La continua e rapida crescita e industrializzazione della Cina hanno gettato le basi per lo sviluppo sostenibile dei motori di piccole e medie dimensioni.
Grandi clienti, tra cui Shanghai Kaiquan Pump Group, Shimge Pump Industry Group e Nanfang Pump Industry, sono diventati nel corso degli anni i principali produttori di pompe a livello mondiale, promuovendo il trasferimento della produzione di pompe in Cina. I grandi produttori stranieri con stabilimenti cinesi necessitano di fornitori di motori con un’ampia gamma e forniture complete per l’approvvigionamento centralizzato di diversi modelli. Ciò incoraggia l’espansione del prodotto e allo stesso tempo crea opportunità di espansione.
I grandi produttori internazionali, grazie alla loro tecnologia e reputazione, occupano gran parte del mercato estero, ma spesso hanno prezzi elevati. I miglioramenti nella tecnologia e nelle prestazioni cinesi e il favorevole rapporto qualità-prezzo stanno aumentando gli ordini esteri e la quota di motori cinesi all’estero.
Il numero di produttori di motori tradizionali nell’UE, negli Stati Uniti e in altri paesi sviluppati sta diminuendo, mentre le importazioni sono in aumento, aprendo grandi opportunità alla Cina di diventare un centro di produzione globale. Anche la domanda proveniente da altri paesi in via di sviluppo sta crescendo rapidamente: la crescita dell’economia, delle infrastrutture e delle industrie correlate crea la necessità di motori e stimola le esportazioni cinesi.
I principali produttori stranieri utilizzano ampiamente linee e centri di lavoro altamente automatizzati che garantiscono elevata produttività e affidabilità. In termini di automazione e intelligenza delle apparecchiature di produzione e controllo, l'azienda ha ancora un certo divario con il livello internazionale avanzato.
Poiché il miglioramento dell’efficienza in Cina è rimasto indietro rispetto a Europa, Australia e Stati Uniti, la formazione nella progettazione e nel miglioramento della tecnologia dei motori efficienti di piccole e medie dimensioni si è sviluppata più tardi e il personale scientifico e tecnico è insufficiente. Questa carenza di personale rappresenta il principale ostacolo all'aumento della competitività chiave dell'azienda e alla partecipazione alla competizione internazionale.
I motori, in quanto prodotti industriali ampiamente utilizzati, servono una varietà di settori. In generale, le imprese dipendono poco dalle fluttuazioni stagionali della domanda in una regione e non hanno una stagionalità pronunciata.
Nel lungo termine, il ciclo industriale segue la macroeconomia: una rapida crescita aumenta la domanda e migliora la situazione, un rallentamento o una recessione riducono la domanda e la peggiorano.
La Cina rimane nella fase intermedia dell’industrializzazione e continua su un nuovo percorso industriale.
L’economia globale si sta riprendendo lentamente; la crescita è inferiore alle aspettative, la crescita potenziale è in calo, il commercio e gli investimenti sono deboli. È possibile un rallentamento simultaneo di diverse fonti di crescita e stagnazione.
La piena ripresa dell’economia globale potrebbe essere lunga e difficile. Tuttavia, la transizione della Cina dallo stimolo politico alla crescita autosostenuta, la ristrutturazione dell’industria pesante, la modernizzazione, il risparmio energetico e le esigenze ambientali della nuova industrializzazione ci permettono di aspettarci un lungo ciclo industriale ascendente.
L'industria non ha alcun regionalismo pronunciato. Un numero relativamente maggiore di produttori si trova nell'est, nel nord, nel nord-est e nel sud-ovest della Cina; la concentrazione più densa si trova sulla costa orientale.
