グリーン水素製造・電解槽市場 2024-2034:技術、プレーヤー、予測Green Hydrogen Production & Electrolyzer Market 2024-2034: Technologies, Players, Forecasts IDTechExは、水電解槽の年間市場規模が2034年までに700億米ドルを超え、2024〜2034年の年平均成長率は40.7%になると予測している。この成長の原動力となっているのは、企業や政府が脱炭素が困難な産業を脱炭素... もっと見る
日本語のページは自動翻訳を利用し作成しています。
サマリー
IDTechExは、水電解槽の年間市場規模が2034年までに700億米ドルを超え、2024〜2034年の年平均成長率は40.7%になると予測している。この成長の原動力となっているのは、企業や政府が脱炭素が困難な産業を脱炭素化するためのグリーン水素プラントの開発にますます注力していることである。水素需要は、精製やアンモニア生産などの既存用途に加え、メタノール、グリーン・スチール、輸送用途などの新市場からも世界的な成長が見込まれている。さらに、水電解技術の継続的な開発・革新や、大規模な電解槽製造設備の世界的な設置も成長の原動力となる。
IDTechExはグリーン水素分野の調査を続け、グリーン水素製造市場を更新した: 電解槽市場2023年版レポートを2024年に向けて更新し、既存の調査結果を踏まえている。この最新版では、4つの主要技術(AWE、PEMEL、AEMEL、SOEC)をより深く掘り下げ、その動作原理、システム性能特性、材料とコンポーネント、プラント要件バランス(BOP)の包括的な分析を提供している。また、技術の相対的な長所と短所の批判的評価とともに、システムのケーススタディを提供している。本レポートは、電解槽システムとスタックのサプライヤーの包括的なリストを提供し、主要技術にわたる商用システムのシステム仕様を詳述している。さらに、グリーンプロジェクトのケーススタディを掲載し、ビジネスモデルを検証し、グリーン水素製造のコストに影響を与える要因について微妙な見解を示している。本レポートには、電解槽サプライヤー、商用システムの仕様、電解槽製造設備の計画概要を掲載したデータベースが付属している。
グリーン水素と先進電解槽技術の必要性
政府、産業界、企業が、直接電化が困難なセクターの脱炭素化のために水素経済への移行を推進し、水素セクターにおける世界的な活動が活発化している。再生可能エネルギーを動力源とする水の電気分解によって製造されるグリーン水素は、重要な脱炭素ソリューションとして浮上しており、この10年末までにギガワット(GW)規模の電解槽製造とグリーン水素製造能力を確立するという政府の野心に後押しされている。
重工業(石油精製など)や様々な輸送部門(海運など)など、電化が不可能な産業を脱炭素化するための戦略的な動きである。これらのセクターは、排出削減という点では極めて重要でありながら困難であるため、強力でクリーンなエネルギーとして水素を活用することができる。さらに、グリーン水素をエネルギー・ミックスに統合することで、エネルギー安全保障を強化し、再生可能エネルギーの貯蔵や様々なセクターの結合という新たな市場機会への道を開くことができる。
とはいえ、グリーン水素は多くの商業的・技術的課題に直面している。中でも重要なハードルは、高い容量係数を持つ安価な再生可能エネルギーへのアクセスと、低コストで効率的かつ耐久性のある電解槽システムである。後者については、高度な電解槽技術の改良と開発が必要である。さらに、プロジェクトは実行可能なビジネスケースとモデルを実証する必要があり、これは再生可能エネルギー貯蔵のような新しい水素アプリケーションにとっては特に難しい。本報告書では、さらにいくつかの課題を明らかにしている。
グリーン水素プラントの概要と水電解槽技術の種類。出典:IDTechEx
電解槽技術
グリーン水素の製造に使用できる電解槽技術には、アルカリ水(AWEまたはAEL)、プロトン交換膜(PEMELまたはPEMWE)、陰イオン交換膜(AEMELまたはAEMWE)、固体酸化物電解槽(SOECまたはSOEL)の主に4つのタイプがあります。それぞれの技術には、独自の性能特性、商業的成熟度、様々な利点と限界がある。本レポートでは、作動メカニズム、使用材料、システム性能などを網羅し、利用可能なさまざまな電解槽システムの分析と比較を行う。
アルカリ水電解槽(AWE)は、長い間商業的に利用され、産業用途に使用されてきた。AWEは、他の技術に比べて資本コスト(CapEx)が低く、スタック寿命が長いという特徴があり、製造面では最も成熟している。PEM電解槽(PEMEL)は、アルカリシステムよりも高い出力密度、出力水素圧力、速い応答時間を持つ。このため一般に、再生可能エネルギー源との直接結合に適している。PEMELシステムは、以前は商業的にAWEに遅れをとっていたが、現在ではグリーン水素プロジェクトの設備で競争する準備が整っている。
SOECは、固体酸化物燃料電池(SOFC)の進歩に後押しされ、比較的最近になって商業展開に至った電解槽技術である。高温(600℃以上)で作動するため、システム効率は高いが、高価であり、さらなる改良が必要である。しかし、低温技術に比べて高温で効率が高いため、いくつかの利点がある。例えば、SOECシステムは廃プロセス熱を再利用でき、H2OとCO2を共電解して合成ガスを生成できるため、産業用途とのカップリングに適している。
AEMELは、市場で最も歴史が浅く、商業的に成熟していない技術である。AEMELは、AWEとPEMELシステムの利点である、AWEの低コストで豊富な材料と、PEMELの高い効率と動的応答速度を組み合わせることを目指している。AEMELを開発しているプレーヤーは限られているが、今後、市場参加者が増え、商業的なグリーン水素プロジェクトで存在感を示すようになるだろう。
本レポートは上述の4つの技術に焦点を当てているが、IDTechExは新規の代替電解槽技術も特定している。これらには、CO2、海水、光電解などの新規電解槽が含まれる。本レポートは、これらの技術とその商業的開発の概要を提供する。
電解槽市場、製造能力、商用システム仕様、システム&プロジェクトケーススタディ
IDTechExは4つの主要な電解槽技術について多くのサプライヤーを特定し、技術と地域別に分けたプレイヤーのリストを提供している。この成長市場でシェアを獲得しようとするプレーヤーがいるため、製造能力は今後5年間で大幅に増加すると予想される。IDTechExの分析によると、欧州と中国の企業は、電解槽の製造能力と能力を拡大・成長させる計画に特に積極的である。また、市場シェアの拡大を目指す北米、インド、その他のプレーヤーからも、電解槽製造への多額の投資が見込まれている。
電解槽市場は現在、アルカリ(AWE)電解槽メーカーとPEM電解槽メーカーが支配的で、SOECとAEMELシステムを製造・商業化している企業は比較的少ない。しかし、固体酸化物電解槽と固体酸化物燃料電池の類似性、およびAEMELとAWEおよびPEMELシステムの共通点は、これらの技術にグリーン水素市場への重要な参入点を提供する可能性がある。確かに、グリーンでクリーンな水素製造の野心的な国家・地域目標を達成するためには、4種類の電解槽のいずれにおいても電解槽市場の成長が必要である。
本レポートは、電解槽メーカーと市場全体の包括的な分析を提供する。これには、世界的に発表された電解槽製造施設の設置計画に基づく、地域別、技術別、製造能力別のプレーヤーの分析が含まれる。また、さまざまな技術を用いた商用システムやグリーン水素プロジェクトの主な事例も紹介している。
本レポートのもう一つの重要な側面は、電解槽システムの主要性能特性の収集である。電解槽システムの性能を比較・評価するための主要指標には、システム規模(H2 の生産率など)、システム効率(kWh/kg または %LHV)、応答時間、ダイナミックレンジ、水素純度、出力圧力、寿命、フットプリントなどが含まれる。IDTechExは、商用システムのさまざまな仕様を収集した。
最終的に、最も重要なパラメーターの1つは水素の平準化コスト(LCOH)であり、これは再生可能エネルギーの電力価格とグリーン水素プラントの資本コスト(CapEx)に大きく影響される。IDTechExのレポートでは、再生可能エネルギー、システムCapEx、グリーン水素製造の相互関係について論じている。さらに、AWE、PEMEL、AEMEL、SOEC技術の価格低下の予測も行っている。
IDTechExは、プロジェクト設置数と電解槽製造能力の両面で、グリーン水素市場が大きく成長すると予測している。本レポートでは、主要な電解槽技術について、電解槽容量ギガワット(GW)と10億米ドル(BB)単位での10年間の詳細な市場予測を提供している: AWE、PEMEL、AEMEL、SOEC。将来の電解槽技術採用に関する展望と考察も、電解槽技術に加えられる改善と革新、電解槽設置に関する地域的な予想、国の水素目標との比較とともに提供される。
IDTechEx水素研究ポートフォリオ
本レポートは、グリーン水素製造に関するIDTechExの既存研究を発展させたものである。水素経済、低炭素水素製造、燃料電池、電解槽・燃料電池用材料、燃料電池モビリティ分野の詳細については、以下のレポートを参照されたい:
本レポートの主な内容
水素経済の背景:低炭素水素とグリーン水素の必要性、世界の政策と規制の概要、水素認証基準の概要
電解槽技術の分析:アルカリ水(AWE)、プロトン交換膜(PEMEL)、陰イオン交換膜(AEMEL)、固体酸化物(SOEC)電解槽。各技術について、IDTechExは以下を提供する:
CO2、海水、その他の電解タイプを含む代替・新規電解槽技術の概要。
技術経済的考察とグリーン水素プロジェクトのケーススタディ:再生可能エネルギーの考察(容量係数など)、グリーン水素製造のコスト(CapEx、LCOH)、グリーン水素プロジェクト分析、グリーン水素プロジェクト開発における主要課題。
電解槽市場分析:主要ビジネスモデルと最近の業界動向、電解槽メーカー(技術別、本社所在地別)および製造能力(企業別、製造国別、技術別)の包括的分析、AWE、PEMEL、AEMEL、SOECおよび代替電解槽技術を網羅した企業プロファイル(新興企業から既存企業まで)。
市場予測:水素需要(Mtpa)、技術別電解槽年間・累積設置量(GW)、技術別電解槽システム資本コスト(CapEx)予測(US$/kW)、電解槽年間・累積市場(US$B)、地域別予測および国家戦略目標との比較。
目次
Summary
この調査レポートは、電解槽システムとスタックのサプライヤーの包括的なリストを提供し、主要技術にわたる商用システムのシステム仕様について詳細に調査・分析しています。
主な掲載内容(目次より抜粋)
Report Summary
IDTechEx forecasts the annual water electrolyzer market value to exceed US$70 billion by 2034, representing a CAGR of 40.7% over 2024-2034. This growth is driven by the increasing focus from companies and governments on developing green hydrogen plants to decarbonize hard-to-abate industries. Hydrogen demand is expected to grow globally from incumbent applications, including refining and ammonia production, as well as from new markets such as in methanol, green steel, and transport applications. Additional growth drivers include the continued development and innovation of water electrolysis technologies and installation of large electrolyzer manufacturing capacities worldwide.
Continuing its exploration of the green hydrogen space, IDTechEx has updated its Green Hydrogen Production: Electrolyzer Markets 2023 report for 2024, building on existing research. This latest edition delves deeper into the four principal technologies (AWE, PEMEL, AEMEL, and SOEC), offering a comprehensive analysis of their operating principles, system performance characteristics, materials and components, and balance of plant requirements (BOP). It also provides case studies of systems, along with a critical evaluation of the technologies' relative strengths and weaknesses. The report provides a comprehensive list of electrolyzer system and stack suppliers, detailing system specifications of commercial systems across the key technologies. Additionally, it includes green project case studies, examines business models, and presents a nuanced view of the factors influencing the cost of green hydrogen production. Accompanying this report is a database featuring electrolyzer suppliers, specifications of commercial systems, and an overview of planned electrolyzer manufacturing installations.
The need for green hydrogen and advanced electrolyzer technologies
Global activities in the hydrogen sector have intensified, with a drive from governments, industries, and corporations to transition to a hydrogen economy for decarbonizing sectors that are difficult to electrify directly. Green hydrogen - produced through water electrolysis powered by renewable energy - has emerged as a key decarbonization solution, propelled by governmental ambitions to establish substantial gigawatt (GW) scale electrolyzer manufacturing and green hydrogen production capacities by the end of this decade.
The pivot to green hydrogen goes further than the goal of low-carbon hydrogen production to replace existing grey hydrogen sites - it is a strategic move to decarbonize industries where electrification is not feasible, such as heavy industry (e.g. petroleum refining) and various transportation sectors (e.g. shipping). These sectors, crucial yet challenging in terms of emissions reduction, can leverage hydrogen as a potent and clean energy vector. Additionally, the integration of green hydrogen into the energy mix could enhance energy security and pave the way for new market opportunities in renewable energy storage and coupling of various sectors.
Nonetheless, green hydrogen faces many commercial and technical challenges. Among the key hurdles are access to cheap renewable energy with high capacity factors as well as low-cost, efficient and durable electrolyzer systems. The latter necessitates improvement and development of advanced electrolyzer technologies. Moreover, projects need to demonstrate viable business cases and models, which is especially challenging for newer hydrogen applications like renewable energy storage. The report sheds light on some additional challenges.
Overview of the green hydrogen plant and types of water electrolyzer technology. Source: IDTechEx
Electrolyzer technology
There are four main types of electrolyzer technology that can be used to produce green hydrogen: alkaline water (AWE or AEL), proton exchange membrane (PEMEL or PEMWE), anion exchange membrane (AEMEL or AEMWE) and solid oxide electrolyzers (SOEC or SOEL). Each technology comes with its own set of performance characteristics, commercial maturity and various advantages and limitations. This report provides an analysis and comparison of the different electrolyzer systems available, covering working mechanisms, materials employed, and system performance, amongst other factors.
Alkaline water electrolyzers (AWE) have long been commercial and used for industrial applications. They are characterized by their lowest capital costs (CapEx) as well as longer stack lifetimes compared to other technologies and are the most mature in terms of manufacturing. PEM electrolyzers (PEMEL) have higher power densities, output hydrogen pressures and faster response times than alkaline systems. This generally makes them better suited to coupling with renewable energy sources directly. PEMEL systems previously lagged behind AWE commercially but are now ready to compete in green hydrogen project installations.
SOEC is a relatively recent electrolyzer technology to reach commercial deployment, driven by advancements in solid oxide fuel cells (SOFC). Operating at high temperatures (>600°C), they offer higher system efficiencies but are expensive and require further improvements. However, their higher temperatures and efficiency compared to low-temperature technologies offer several advantages. For example, SOEC systems can reuse waste process heat and co-electrolyzer H2O and CO2 producing syngas, which makes them well-suited for coupling with industrial applications.
AEMEL is the youngest and least commercially mature technology on the market. AEMEL aims to combine the benefits of AWE and PEMEL systems - low-cost and abundant materials of AWE with the higher efficiencies and dynamic response rates of PEMEL. The number of players developing AEMEL is limited, but it is likely to gain more market players and presence in commercial green hydrogen projects.
While this report focuses on the four technologies discussed above, IDTechEx has also identified novel and alternative electrolyzer technologies. These include CO2, seawater and other novel electrolyzers, such as photoelectrochemical electrolysis. This report provides an overview of these technologies and their commercial development.
Electrolyzer market, manufacturing capacities, commercial system specifications, system & project case studies
IDTechEx has identified many suppliers for the four main electrolyzer technologies, providing lists of players split by technology and region. Manufacturing capacity is expected to increase significantly over the next five years as players look to capture a share of this growing market. IDTechEx analysis shows that European and Chinese companies are particularly active in their plans to expand and grow their electrolyzer manufacturing capacities and capabilities. Significant investment into electrolyzer manufacturing is also expected from North American, India, and other players, which are looking to expand market shares.
The electrolyzer market is currently dominated by alkaline (AWE) and PEM electrolyzer manufacturers with comparatively few companies manufacturing or commercializing SOEC and AEMEL systems. However, the similarity between solid oxide electrolyzers and solid oxide fuel cells as well as shared aspects of AEMEL to AWE and PEMEL systems could provide a significant entry point for these technologies into the green hydrogen market. Certainly, growth in the electrolyzer market, across the four electrolyzer types, will be needed to meet ambitious national and regional targets for green and clean hydrogen production.
This report provides a comprehensive analysis of electrolyzer manufacturers and the overall market. This includes analysis of players by region and technology as well as manufacturing capacity, based on announced plans to install electrolyzer manufacturing facilities globally. Key examples of commercial systems and green hydrogen projects using different technologies are also presented.
Another key aspect of this report is the collection of key performance characteristics for electrolyzer systems. Key metrics for comparing and assessing the performance of an electrolyzer system include system scale (e.g. by production rate of H2), system efficiency (kWh/kg or % LHV), response time, dynamic range, hydrogen purity, output pressure, lifetime, and footprint. IDTechEx collected the different specifications for commercial systems.
Ultimately, one of the most important parameters is likely to be levelized cost of hydrogen (LCOH), which is heavily influenced by the price of renewable electricity as well as the capital cost (CapEx) of the green hydrogen plant. IDTechEx's report offers discussions on the interplay between renewable energy, system CapEx and green hydrogen production. Furthermore, it offers a forecast for the price reduction in AWE, PEMEL, AEMEL and SOEC technologies.
IDTechEx forecasts significant growth in the green hydrogen market, both in terms of project installations and electrolyzer manufacturing capacity. This report offers granular 10-year market forecasts in gigawatts (GW) of electrolyzer capacity and US$ billions (US$B) for the key electrolyzer technologies: AWE, PEMEL, AEMEL and SOEC. An outlook and discussion on future electrolyzer technology adoption is also provided alongside improvements and innovations being made to electrolyzer technology as well as regional expectations for electrolyzer installations and comparison to national hydrogen targets.
IDTechEx hydrogen research portfolio
This report draws and expands on IDTechEx's existing research in green hydrogen production. Further information on the hydrogen economy, low-carbon hydrogen production, fuel cells, materials for electrolyzers and fuel cells as well as fuel cell mobility sectors can be found in the reports below:
Key aspects of this report:
Background into the hydrogen economy including: the need for low-carbon & green hydrogen, overview of global policies & regulations, overview of hydrogen certification standards
Analysis of electrolyzer technologies: alkaline water (AWE), proton exchange membrane (PEMEL), anion exchange membrane (AEMEL) and solid oxide (SOEC) electrolyzers. For each technology, IDTechEx provides:
Overview of alternative & novel electrolyzer technologies including CO2, seawater, and other electrolysis types.
Techno-economic considerations & green hydrogen project case studies: renewable energy considerations (e.g. capacity factors), cost of green hydrogen production (CapEx, LCOH), green hydrogen project analysis, key challenges in developing green hydrogen projects.
Electrolyzer market analysis: major business models & recent industry trends, comprehensive analysis of electrolyzer manufacturers (by technology, HQ country) and manufacturing capacities (by company, manufacturing country & technology), company profiles (from start-ups to established players) covering AWE, PEMEL, AEMEL, SOEC and alternative electrolyzer technologies.
Market forecasts: hydrogen demand (Mtpa), annual & cumulative electrolyzer installations by technology (GW), electrolyzer system capital cost (CapEx) forecast by technology (US$/kW), annual & cumulative electrolyzer market (US$B), regional expectations & comparison to national strategy targets.
Table of Contents
ご注文は、お電話またはWEBから承ります。お見積もりの作成もお気軽にご相談ください。本レポートと同分野の最新刊レポート
IDTechEx 社の最新刊レポート本レポートと同じKEY WORD(SOEC)の最新刊レポート
よくあるご質問IDTechEx社はどのような調査会社ですか?IDTechExはセンサ技術や3D印刷、電気自動車などの先端技術・材料市場を対象に広範かつ詳細な調査を行っています。データリソースはIDTechExの調査レポートおよび委託調査(個別調査)を取り扱う日... もっと見る 調査レポートの納品までの日数はどの程度ですか?在庫のあるものは速納となりますが、平均的には 3-4日と見て下さい。
注文の手続きはどのようになっていますか?1)お客様からの御問い合わせをいただきます。
お支払方法の方法はどのようになっていますか?納品と同時にデータリソース社よりお客様へ請求書(必要に応じて納品書も)を発送いたします。
データリソース社はどのような会社ですか?当社は、世界各国の主要調査会社・レポート出版社と提携し、世界各国の市場調査レポートや技術動向レポートなどを日本国内の企業・公官庁及び教育研究機関に提供しております。
|
詳細検索
2024/06/28 10:26 162.07 円 173.83 円 207.48 円 |