Sự phát triển công nghệ ngành công nghiệp bơm toàn cầu năm 2025

Đến năm 2025, ngành công nghiệp máy bơm đang chuyển mình từ những đột phá công nghệ riêng lẻ sang tích hợp hệ thống toàn diện.

Năm 2025, ngành công nghiệp máy bơm toàn cầu bước vào giai đoạn then chốt của hội nhập công nghệ và tái cấu trúc thị trường, được thúc đẩy bởi hai mục tiêu kép là đáp ứng nhu cầu carbon cao điểm và trung hòa carbon, cùng với sự phát triển nhanh chóng của Công nghiệp 4.0.

Theo báo cáo thường niên của Hiệp hội Máy móc Thủy lực Quốc tế, thị trường bơm ly tâm toàn cầu đã đạt 65 tỷ đô la, tăng trưởng 7,2% so với năm trước. Trong đó, thị trường Trung Quốc chiếm 25% thị phần, và thị phần phân khúc cao cấp tăng 6 điểm phần trăm.

1. Các yếu tố vĩ mô thúc đẩy đổi mới công nghệ

Sự đổi mới công nghệ trong ngành công nghiệp máy bơm năm 2025 đang được thúc đẩy mạnh mẽ bởi nhiều yếu tố vĩ mô. Tiến trình thực hiện các mục tiêu "giảm phát thải carbon kép" và sự hội nhập sâu rộng với Công nghiệp 4.0 cùng nhau tạo thành động lực cốt lõi cho sự phát triển của ngành.

Các khuôn khổ chính sách đang thúc đẩy những thay đổi mang tính đột phá: Liên minh châu Âu đã thực hiện sửa đổi MEI theo Quy định 547/2012, trong khi Bộ Năng lượng Hoa Kỳ duy trì các ngưỡng hiệu quả năng lượng nghiêm ngặt đối với máy bơm công nghiệp. Những tiêu chuẩn bắt buộc này đang định hình lại bối cảnh cạnh tranh của ngành công nghiệp máy bơm toàn cầu.

Về mặt tiến bộ công nghệ, sự hội tụ của trí tuệ nhân tạo (AI), Internet vạn vật (IoT) và khoa học vật liệu đang liên tục mở rộng ranh giới thông minh của thiết bị bơm. Các hệ thống dựa trên AI có thể đưa ra cảnh báo sớm về các rủi ro hỏng hóc tiềm ẩn như mài mòn cánh quạt và rò rỉ phớt trục, giúp giảm đáng kể tỷ lệ hỏng hóc thiết bị.

Thị trường máy bơm toàn cầu đã thể hiện hiệu suất mạnh mẽ, trong đó khu vực châu Á - Thái Bình Dương nổi bật hơn cả. Quy mô thị trường khu vực đạt 17,7 tỷ đô la vào năm 2024 và dự kiến ​​sẽ tăng từ 18,6 tỷ đô la vào năm 2025 lên 30 tỷ đô la vào năm 2034, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) khoảng 5,4%.

2. Những tiến bộ và đột phá trong các công nghệ cốt lõi

Năm 2025, ngành công nghiệp máy bơm đang chuyển mình từ những đột phá công nghệ riêng lẻ sang tích hợp hệ thống toàn diện, với bốn công nghệ cốt lõi hiện đang được triển khai trên quy mô lớn.

Trong ứng dụng vật liệu mới, tỷ lệ sử dụng rộng rãi cánh quạt gia cường bằng silicon carbide (SiC) và trục bơm hợp kim chống ăn mòn đã đạt 68%. Cánh quạt silicon carbide (SiC) thể hiện những ưu điểm vượt trội trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt nhờ hiệu suất toàn diện xuất sắc, đặc biệt thể hiện ở:

1) Khả năng chống ăn mòn vượt trội: Có khả năng chịu được axit mạnh, kiềm mạnh và môi trường oxy hóa, với hiệu suất vượt xa các vật liệu kim loại truyền thống như thép không gỉ.

2) Khả năng chống mài mòn vượt trội: Với độ cứng tương đương kim cương (độ cứng Mohs 9.5), vật liệu này lý tưởng cho các ứng dụng chịu mài mòn cao như vận chuyển bột giấy, mang lại tuổi thọ sử dụng dài hơn 5-10 lần so với cánh quạt kim loại.

3) Độ ổn định nhiệt độ cao vượt trội: Duy trì các đặc tính cơ học dưới 1600°C, thích hợp cho việc vận chuyển chất lỏng ở nhiệt độ cao.

4) Thiết kế trọng lượng nhẹ: Với mật độ khoảng 3,1 g/cm³, nó nhẹ hơn kim loại, giúp giảm quán tính của các bộ phận quay và nâng cao hiệu quả năng lượng của hệ thống.

5) Hệ số giãn nở nhiệt thấp: Khả năng chống sốc nhiệt tuyệt vời, phù hợp với môi trường có sự thay đổi nhiệt độ nhanh.

6) Sự đổi mới về cấu trúc nâng cao độ tin cậy: Các thiết kế mới như ghép nối mô-đun và khoang bên trong cải thiện khả năng chống va đập và năng suất sản xuất của các cánh quạt lớn; một số công nghệ được cấp bằng sáng chế sử dụng các miếng chèn kim loại để tăng cường tính toàn vẹn của mối nối, giảm thiểu hiệu quả nguy cơ hỏng hóc giao diện gốm-kim loại.

Trong lĩnh vực vật liệu chống mài mòn, lớp phủ WC20Cr3C27Ni được chế tạo bằng quy trình HVOF và APS có thể tăng cường khả năng chống ăn mòn do bùn của chất nền lên 3,5 lần.

Số hóa và trí tuệ nhân tạo đã nổi lên như những động lực đổi mới quan trọng. Tỷ lệ áp dụng các hệ thống vận hành và bảo trì (O&M) dựa trên trí tuệ nhân tạo đã tăng 40% mỗi năm, với các thương hiệu hàng đầu hiện đang triển khai rộng rãi các tính năng như dự đoán lỗi và giám sát hiệu quả năng lượng.

Thiết kế theo mô-đun và tùy chỉnh đã trở nên vô cùng quan trọng để đáp ứng những yêu cầu phức tạp. Ví dụ, công ty Wandfluh của Thụy Sĩ tận dụng nền tảng thiết kế hỗ trợ bởi trí tuệ nhân tạo để rút ngắn thời gian giao hàng ngắn nhất cho các dịch vụ tùy chỉnh xuống chỉ còn 4 ngày.

Những đột phá tiếp tục được thực hiện trong công nghệ thích ứng với điều kiện khắc nghiệt, với các sản phẩm tiêu biểu hiện nay đạt được khả năng hoạt động ổn định trên phạm vi nhiệt độ rộng từ -60°C đến 500°C.

3. Phân tích lộ trình kỹ thuật và ứng dụng

Bảng: Các hướng đi công nghệ chính trong ngành công nghiệp bơm đến năm 2025, cùng với các ứng dụng và tác động thương mại của chúng.

Công nghệ tiết kiệm năng lượng: Bằng cách sử dụng vật liệu tiên tiến và thiết kế sáng tạo, các sản phẩm công nghiệp hiện nay đạt hiệu suất vận hành trung bình cao hơn 18% và mức tiêu thụ năng lượng trên mỗi đơn vị thấp hơn 28% so với năm 2024. Một ví dụ điển hình là máy bơm ly tâm đa tầng hút kép nằm ngang hiệu suất cao, chống mài mòn do Tập đoàn Shanghai Liancheng phát triển, đã được đưa vào "Danh mục định hướng và xúc tiến trọng điểm năm 2025 về các công nghệ thủy lợi tiên tiến và thiết thực". Bước đột phá này đáp ứng hiệu quả các yêu cầu khắt khe của các dự án thủy lợi quy mô lớn về cả hiệu suất cao và độ tin cậy.

Công nghệ vận hành và bảo trì thông minh: Giá trị cốt lõi nằm ở việc cho phép bảo trì dự đoán và giám sát từ xa. Các nhà cung cấp giải pháp như Skoda cam kết cung cấp các dịch vụ giám sát thiết bị thông minh toàn diện và bảo trì dự đoán cho các doanh nghiệp công nghiệp, cụ thể thể hiện ở:

1) Dự đoán lỗi: Trung bình, hệ thống có thể dự báo sự cố thiết bị trước 14 ngày, cung cấp đủ thời gian chuẩn bị cho công tác bảo trì.

2) Hoạt động đáng tin cậy: Độ chính xác phát hiện lỗi đạt 99,7%, giúp giảm thiểu hiệu quả tỷ lệ báo động sai và bỏ sót lỗi.

3) Giảm chi phí và nâng cao hiệu quả: Giảm thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch trung bình 35% và chi phí bảo trì 43% cho khách hàng.

4) Bảo trì dự đoán: Bằng cách tận dụng giám sát thời gian thực và phân tích AI, hệ thống chủ động phát hiện các sự cố thiết bị để giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động.

5) Chẩn đoán thông minh: Phát hiện và định vị lỗi nhanh chóng giúp cải thiện đáng kể hiệu quả bảo trì.

Công nghệ chuyên dụng cho điều kiện khắc nghiệt thể hiện giá trị độc đáo trong các ứng dụng chuyên biệt. Ví dụ, bơm ly tâm siêu tinh khiết cỡ nhỏ do công ty Knoll của Đức phát triển có thiết kế nhỏ gọn với thể tích chỉ 0,8 lít và trọng lượng 1,2 kg, mang lại độ chính xác lưu lượng ±0,5%. Được thiết kế đặc biệt để vận chuyển môi chất siêu tinh khiết trong sản xuất tấm bán dẫn 18 inch, sự đổi mới này đánh dấu một bước tiến công nghệ vượt bậc từ sản xuất truyền thống lên các tiêu chuẩn thiết bị đo lường chính xác.

Công nghệ chống ăn mòn và mài mòn: Liên tục đổi mới để đáp ứng nhu cầu xử lý môi trường đặc biệt. Năm 2025, ProMinent của Đức đã giới thiệu bơm định lượng màng thủy lực thế hệ mới với màng composite nhiều lớp PTFE được cấp bằng sáng chế, mang lại khả năng chống ăn mòn được cải thiện 40% so với thế hệ trước và tương thích với môi trường có tính ăn mòn cao trong khoảng pH từ 0 đến 14. Trong lĩnh vực xử lý bùn, các nhà nghiên cứu đã cải thiện đáng kể tuổi thọ của vật liệu trong môi trường chứa hạt rắn thông qua công nghệ phun nhiệt.

4. Ứng dụng trong ngành và phản ứng của thị trường

Đến năm 2025, các lĩnh vực ứng dụng đa dạng sẽ thúc đẩy nhu cầu khác nhau đối với công nghệ bơm, tạo điều kiện cho sự phát triển công nghệ đa dạng.

Trong lĩnh vực xử lý nước và nước thải, sự tăng trưởng chi tiêu toàn cầu cho xử lý nước đã nổi lên như một động lực chính, với các nhà điều hành nước đô thị và công nghiệp chiếm 28,2% tổng doanh thu trong thị trường máy bơm công nghiệp. Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) ước tính rằng nhu cầu khắc phục ô nhiễm dài hạn trong lĩnh vực này vượt quá 744 tỷ đô la, càng thúc đẩy quá trình nâng cấp nhiều giai đoạn.

Ngành công nghiệp hóa dầu và hóa chất đặt ra những yêu cầu cực kỳ khắt khe đối với công nghệ bơm. Trong các nhà máy cracking quy mô lớn, bơm một tầng kiểu cần trục thường được sử dụng cho các môi chất hydrocarbon nhẹ hơn, trong khi bơm nhiều tầng kiểu ly tâm được sử dụng cho các hoạt động tái chế reformate có cột áp cao. ProMent, một nhà sản xuất của Đức, đã cung cấp 800 bơm chống ăn mòn cho các tập đoàn hóa chất toàn cầu như BASF và Bayer, và đã thu hút được 12.000 khách hàng mới trong môi trường có độ ăn mòn cao.

Sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp năng lượng mới đã thúc đẩy nhu cầu về các công nghệ bơm tiên tiến. Các lĩnh vực mới nổi như pin lithium và năng lượng hạt nhân đã chứng kiến ​​tốc độ tăng trưởng nhu cầu hàng năm vượt quá 20%, trở thành động lực tăng trưởng cốt lõi của ngành.

Ngành năng lượng hydro đã tạo ra một kỷ nguyên mới cho công nghệ bơm. Các dự án hydro xanh đòi hỏi các loại bơm tăng áp nhiều tầng được làm bằng thép không gỉ AISI 316 và đạt chứng nhận an toàn khu vực ATEX. Ngành công nghiệp bơm hiện đang đối mặt với một sự chuyển đổi quan trọng từ vận chuyển chất lỏng truyền thống sang xử lý môi chất năng lượng tiên tiến.

5. Mô hình phát triển khu vực và cạnh tranh khác biệt

Đến năm 2025, thị trường máy bơm toàn cầu sẽ có bối cảnh cạnh tranh khu vực đa dạng, với mỗi khu vực chính phát triển các chiến lược riêng biệt dựa trên thế mạnh độc đáo của mình.

Khu vực châu Á - Thái Bình Dương, đặc biệt là thị trường Trung Quốc, đã trở thành động lực tăng trưởng chính cho ngành công nghiệp máy bơm toàn cầu. Quy mô thị trường máy bơm ly tâm của Trung Quốc đã duy trì tốc độ tăng trưởng trên 8% trong bảy năm liên tiếp và dự kiến ​​sẽ vượt quá 15 tỷ nhân dân tệ vào năm 2025. Các nhà sản xuất máy bơm Trung Quốc đang thực hiện chuyển đổi chiến lược từ "người theo sau về công nghệ" thành "người dẫn đầu toàn diện", với thị phần sản phẩm trong nước tăng mạnh từ 60% một thập kỷ trước lên 92%, và tỷ lệ tự chủ công nghệ cốt lõi vượt quá 96%.

Các doanh nghiệp châu Âu tiếp tục duy trì vị thế dẫn đầu toàn cầu trong lĩnh vực sản xuất chính xác và tùy chỉnh cao cấp. Ví dụ, công ty Kono của Đức nắm giữ 65% thị phần trong lĩnh vực bơm chuyên dụng cho ngành bán dẫn. Các cụm công nghiệp châu Âu đóng góp khoảng 32% doanh thu thị trường bơm toàn cầu, thống trị phân khúc sản phẩm chính xác cao cấp.

Thị trường Bắc Mỹ chủ yếu nhắm đến các ứng dụng công nghiệp quy mô lớn. Trước áp lực cạnh tranh từ các khu vực sản xuất giá rẻ, các nhà cung cấp Bắc Mỹ đang tích cực củng cố vị thế thị trường của mình thông qua đổi mới công nghệ và chuyển đổi số.

6. Xu hướng và thách thức trong tương lai của công nghệ

Nhìn về năm 2026 và những năm tiếp theo, ngành công nghiệp máy bơm toàn cầu dự kiến ​​sẽ phát triển theo ba hướng chính đồng thời đối mặt với một loạt thách thức.

Xu hướng hội tụ công nghệ đang ngày càng mạnh mẽ. Các công nghệ bơm trong tương lai sẽ thể hiện sự tích hợp sâu hơn giữa các hệ thống cơ điện-thủy lực và sự kết hợp đa lĩnh vực. Sự kết hợp giữa trí tuệ nhân tạo, công nghệ IoT và động lực học chất lỏng sẽ tạo ra các hệ thống bơm thông minh hơn, có khả năng thích ứng cao hơn. Lấy lĩnh vực bơm thủy lực làm ví dụ, sự phát triển của các thiết bị cơ điện-thủy lực đang hướng tới các giải pháp điện khí hóa tích hợp và toàn diện hơn.

Phát triển bền vững đòi hỏi sự nâng cấp. Được thúc đẩy bởi các quy định môi trường ngày càng nghiêm ngặt, việc tái sản xuất bơm và tái chế vật liệu sẽ trở thành những xu hướng quan trọng trong ngành. Chỉ thị về Kinh tế tuần hoàn của EU đang thúc đẩy tăng trưởng doanh thu trong các doanh nghiệp tái sản xuất liên quan và làm tăng nhu cầu thị trường đối với các sản phẩm bơm tuân thủ tiêu chuẩn EN ISO 14971 và có đặc điểm thiết kế thân thiện với môi trường.

Các lĩnh vực ứng dụng mới nổi đang liên tục mở rộng. Các lĩnh vực mới nổi như cơ sở hạ tầng năng lượng hydro, thu giữ, sử dụng và lưu trữ carbon (CCUS), và các hệ thống lưu trữ năng lượng tiên tiến đang tạo ra một giai đoạn mới cho công nghệ bơm. Ví dụ, Liên minh Star Pump đã chứng minh một giải pháp bơm áp suất cao kín được thiết kế đặc biệt cho sản xuất hydro, nơi thị trường ngách giai đoạn đầu này đặt ra các yêu cầu cực kỳ cao về khả năng chống ăn mòn vật liệu và hiệu suất không rò rỉ.

Những thách thức mà ngành công nghiệp này đang phải đối mặt ngày càng trở nên rõ rệt. Ngành này đồng thời đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm biến động giá nguyên liệu, tái cấu trúc chuỗi cung ứng toàn cầu, sự phân mảnh các tiêu chuẩn kỹ thuật và rủi ro an ninh mạng. Đặc biệt với việc ứng dụng rộng rãi các hệ thống bơm thông minh, an ninh mạng đã nổi lên như một vấn đề nghiêm trọng không thể bỏ qua.