Markt für sauberen Wasserstoff Größe und Ausblick, 2023-2031

Marktübersicht

Der globale Markt für sauberen Wasserstoff hatte im Jahr 2022 ein Volumen von 1.237,91 Millionen USD . Schätzungen zufolge wird er bis 2031 3.965,63 Millionen USD erreichen und im Prognosezeitraum (2023–2031) eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von 13,81 % aufweisen. Wachsende Investitionen, technologische Durchbrüche und eine beschleunigte Energiewende treiben den Markt für grünen Wasserstoff an. Ein weiterer wichtiger Treiber für den Anstieg des Marktes während des Prognosezeitraums war die zunehmende Integration erneuerbarer Energien und der Dekarbonisierung in der Branche.

Sauberer Wasserstoff ist ein Molekül, das sauber verbrennt und Wasser mithilfe erneuerbarer Energie elektrolysiert, um die chemische Verbindung zwischen Wasserstoff- und Sauerstoffatomen aufzubrechen. Außerdem wird durch die Kombination erneuerbarer oder kohlenstoffarmer Energiequellen wie Solar- und Windenergie der Herstellungsprozess für sauberen oder grünen Wasserstoff, die reinste Form von Wasserstoff, angetrieben. Sauberer Wasserstoff wird mehrere Industrien mit sauberer Energie versorgen und Länder dekarbonisieren. Mehrere Sektoren können von sauberem Wasserstoff profitieren, der auch in bestehenden Gaspipelines gespeichert werden kann, um Haushaltsgeräte mit Strom zu versorgen. Wenn er in einen Träger wie Ammoniak umgewandelt wird, einen Brennstoff ohne Kohlenstoffemissionen, kann er erneuerbare Energie transportieren.

Die drei größten Quellen klimaschädlicher Emissionen sind Transport, Stromerzeugung und verarbeitende Industrie. Daher kann grüner Wasserstoff eine energieeffiziente Lösung für diese Industrien sein, da erneuerbare Energie und direkte Elektrifizierung die mit der Stromerzeugung und den Fahrzeugabgasen verbundenen Emissionen reduzieren können. Ebenso kann grüner Wasserstoff die Anforderungen der Luftfahrt, des Ferntransports, der Schifffahrt sowie der Beton- und Stahlherstellungsindustrie erfüllen, da diese auf Brennstoffe mit hoher Energiedichte oder intensiver Hitze angewiesen sind.

Highlights

• Alkalischer Elektrolyseur dominiert das Technologiesegment
• Transport dominiert das Endverbrauchersegment
• Europa ist größter Anteilseigner am Weltmarkt

Marktdynamik

Treiber des globalen Marktes für sauberen Wasserstoff

Unterstützende Regierungspolitik

Mehrere Länder weltweit, darunter Österreich, Australien, Kanada, Chile, Frankreich, Deutschland, Italien, Marokko, die Niederlande, Norwegen, Portugal und Spanien, haben nationale Wasserstoffstrategien ausgearbeitet oder veröffentlicht, die Maßnahmen zur Förderung sauberen Wasserstoffs unterstützen. Viele Regierungen weltweit setzen Projekte zur sauberen Energie um, um die Herausforderungen der Kohlenstoffemissionen anzugehen und die Einführung von Wasserstoff zu fördern. So plant die Regierung von Kalifornien, bis 2023 230 Millionen USD in Wasserstoffprojekte zu investieren. Ein Energieunternehmen baut in Lancaster, Kalifornien, die größten Projekte zur Förderung sauberen Wasserstoffs.

Ebenso will die indische Regierung bis 2030 eine Kapazität von 450 GW erneuerbarer Energie erreichen. Das enorme Erneuerungspotenzial des Landes in Form überschüssiger Solar- und Windkraftkapazitäten wird die Schaffung eines robusten, auf sauberer Energie basierenden Ökosystems für grünen Wasserstoff ermöglichen. Daher werden mehrere Regierungsinitiativen zur Dekarbonisierung der Industrie und zum Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft das zukünftige Marktwachstum vorantreiben.

Breiterer Einsatz von Wasserstoff und Vorteile für Energiesysteme

Ursprünglich konzentrierte man sich bei sauberem Wasserstoff vor allem auf die Ausweitung seiner Nutzung in Brennstoffzellenfahrzeugen. Neuere Entwicklungen und Innovationen bieten jedoch zusätzliche Flexibilität bei der Umwandlung von Wasserstoff in andere Energieträger und Produkte wie Ammoniak, Methanol und synthetische Flüssigkeiten. Solche Verwendungen können die zukünftige Nachfrage nach Wasserstoff erhöhen und mögliche Synergien nutzen, um die Kosten der Wertschöpfungskette für sauberen Wasserstoff zu senken. Sauberer Wasserstoff verbessert die industrielle Wettbewerbsfähigkeit von Ländern, die eine technologische Führungsrolle übernehmen und CO2-Neutralität erreichen wollen.

Darüber hinaus wird sauberer Wasserstoff bestehenden Industrien ermöglichen, eine entscheidende Rolle in der kohlenstoffarmen Zukunft zu spielen. Länder mit großen erneuerbaren Ressourcen könnten vom Import von sauberem Wasserstoff profitieren, um eine globale saubere Wasserstoffwirtschaft aufzubauen und zu unterstützen. Öffentliche und private Einrichtungen wie Energieversorger, Stahlmärkte, Chemieunternehmen, Hafenverwaltungen, Auto- und Flugzeughersteller, Schiffseigner und Fluggesellschaften interessieren sich zunehmend für die Verwendung von Wasserstoff. Verschiedene Industrien möchten ihre erneuerbaren Ressourcen nutzen, um entweder sauberen Wasserstoff zu exportieren oder ihn zur Verbesserung ihrer Energiesicherheit zu verwenden und so zum Wachstum des Marktes beizutragen.

Globale Marktbeschränkung für sauberen Wasserstoff

Physikalische und chemische Eigenschaften von sauberem Wasserstoff

Benzindampf ist 57-mal schwerer als Wasserstoff. Sauberer Wasserstoff ist brennbar und leicht wie andere Kraftstoffe; daher muss er vorsichtig gehandhabt werden. Wasserstoff ist in der Luft brennbarer als andere Kraftstoffe wie Benzin, Erdgas und Propan. Außerdem macht die geringe Dichte von Wasserstoff seinen Transport zu einer anspruchsvollen Aufgabe. Der gasförmige Wasserstoff muss unter -253 °C verflüssigt oder als Druckgas geliefert werden. Daher wird sauberer Wasserstoff durch spezielle Pipelines in Niedertemperatur-Flüssigkeitstankwagen und Schlauchanhängern, die gasförmigen Wasserstoff befördern, per Bahn oder Lastkähnen transportiert. Dies behindert das Marktwachstum.

Globale Marktchancen für sauberen Wasserstoff

Vorteile von sauberem Wasserstoff

Mehrere Länder weltweit haben sich zum Ziel gesetzt, bis 2050 CO2-neutral zu werden. Eine der wichtigsten Initiativen für den Übergang zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft ist die Produktion von sauberem Wasserstoff. Laut IEA (Internationale Energieagentur) könnten durch die Verwendung von sauberem Wasserstoff in Ländern die Emissionen von jährlich etwa 830 Millionen Tonnen Kohlendioxid vermieden werden, die mit der Nutzung fossiler Brennstoffe verbunden sind. Sauberer Wasserstoff ist eine ideale Kraftstoffoption für Transport- und Stromerzeugungsanwendungen.

Wasserstoff ist eine 100 % nachhaltige Energiequelle, die bei Verbrennungs- oder Produktionsprozessen keine umweltschädlichen Gase ausstößt. Grüner Wasserstoff ist eine gasförmige Energiequelle, die leicht gespeichert und für verschiedene Zwecke verwendet werden kann. Sauberer Wasserstoff kann in Elektrizität oder synthetisches Gas für private, gewerbliche und industrielle Zwecke umgewandelt werden. Ein kleiner Prozentsatz grünen Wasserstoffs kann mit Erdgasen gemischt und durch dieselben Leitungen oder Infrastrukturen transportiert werden. Daher bieten solche mit sauberem Wasserstoff verbundenen Vorteile Möglichkeiten zur Markterweiterung.

Regionalanalyse

Regional ist der globale Markt für sauberen Wasserstoff in Nordamerika, Europa, den asiatisch-pazifischen Raum, Lateinamerika sowie den Nahen Osten und Afrika unterteilt.

Europa hat den größten Marktanteil im Bereich sauberen Wasserstoff weltweit und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von 14,72 % aufweisen. Mit klimafreundlichen Richtlinien und strengen Rahmenbedingungen hat der Beitrag von Ländern wie Frankreich, Italien, Spanien, Norwegen und Großbritannien den globalen Markt für sauberen Wasserstoff erheblich beeinflusst. Die wachsende Zahl von Projekten für sauberen Wasserstoff in Europa ist darauf zurückzuführen, dass mehrere Unternehmen große Wasserstoffprojekte mit niedrigem oder keinem Kohlenstoffausstoß angekündigt haben. Solche Entwicklungen ermöglichen die Ambition der Region, ein bedeutender Produzent von sauberem Wasserstoff zu werden. Darüber hinaus verfügt die Europäische Kommission über zahlreiche Richtlinien, um bis 2050 Netto-Null-Emissionen bei der globalen Erwärmung zu erreichen, und Wasserstoff wird dabei ein wichtiges Instrument sein. In der europäischen Region gibt es bereits viel Dynamik für das Wachstum von sauberem Wasserstoff. Etwa 100 MW Kapazität für sauberen Wasserstoff wurden bereits gebaut, und für die kommenden Jahre wurde eine 20-GW-Anlage angekündigt.

Darüber hinaus hat die Europäische Union im Juli 2020 ihre Wasserstoffstrategie veröffentlicht und sich verpflichtet, bis 2024 in Europa einen 6-GW-Elektrolyseur für erneuerbaren Wasserstoff und bis 2030 einen 40-GW-Elektrolyseur für erneuerbare Energie zu installieren. Die Europäische Kommission hat mehrere Initiativen ins Leben gerufen, um 67 Milliarden USD für die Herstellung sauberer Kraftstoffe auszugeben und so das Marktwachstum voranzutreiben. Ebenso werden mehrere F&E-Initiativen in der Region große Unternehmen dazu ermutigen, sauberen Wasserstoff zu planen und bereitzustellen.

Das Wachstum des nordamerikanischen Marktes für sauberen Wasserstoff wird im Prognosezeitraum auf eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von 13,17 % geschätzt. Faktoren wie steigender Stromverbrauch, Bevölkerungswachstum, schnelle Urbanisierung und Industrialisierung treiben die Nachfrage nach sauberem Wasserstoff in der Region an. Darüber hinaus sind der zunehmende Einsatz erneuerbarer Energiequellen im Wohn- und Gewerbebereich, der durch die steigende Kaufkraft der Verbraucher und regulatorische Änderungen vorangetrieben wird, die Hauptfaktoren, die den Markt für sauberen Wasserstoff in der Region antreiben. Die steigende Produktionskapazität der Hersteller von sauberem Wasserstoff in der Region beeinflusst ebenfalls das Marktwachstum. Da fossile Brennstoffe den Wohngebäudesektor in den USA dominieren, bleiben die Wachstumschancen im Land hoch. Darüber hinaus wird erwartet, dass sich prominente Akteure in der Region an Marktexpansionsaktivitäten beteiligen, die im Prognosezeitraum zu einer höheren Akzeptanz in Nischenmärkten in Kanada führen können. Saubere Gebäude sind der neueste Trend in den USA, da Städte wie Austin die am schnellsten wachsenden Märkte für wasserstoffbetriebene Gebäude sind.

Der asiatisch-pazifische Raum ist Heimat einer der stärksten Fertigungs- und Schlüsselindustrien, darunter Bauwesen, Automobilbau, Chemie, Verteidigung und Luft- und Raumfahrt. Das Wachstum von sauberem Wasserstoff in der Region wird voraussichtlich von Japan und Australien vorangetrieben, mit zunehmender Unterstützung aus China, Indien, Südkorea, Singapur und Neuseeland. Die meisten dieser Märkte haben die Wasserstoffpolitik in ihre Agenda aufgenommen. Angesichts der zunehmenden Rentabilität der Technologie, der staatlichen Unterstützung und des Interesses von Investoren in mehreren Märkten ergeben sich im Sektor für sauberen Wasserstoff im asiatisch-pazifischen Raum in den kommenden Jahren erhebliche Wachstumschancen.

Die lateinamerikanischen Länder werden im Jahr 2030 die günstigste Produktion von sauberem Wasserstoff ermöglichen. Ebenso wird sauberer Wasserstoff bis 2030 in vielen regionalen Märkten billiger sein als blauer Wasserstoff. Verschiedene Projektentwicklungsstufen in der Region bringen unterschiedliche Herausforderungen und Chancen mit sich. Faktoren wie politische und industrielle Führung, finanzielle Anreize, Bedarfsermittlung und robuste regulatorische Rahmenbedingungen werden eine Schlüsselrolle bei der Kommerzialisierung von sauberem Wasserstoff und dem Aufbau kohlenstoffneutraler Volkswirtschaften in der Region spielen.

Auch im Nahen Osten und in Afrika, wo verschiedene Regierungen eine Diversifizierung ihrer Wirtschaft und Energiesektoren anstreben, wird sauberer Wasserstoff zunehmend zu einem Gesprächsthema im Rahmen der globalen Energiewende. Das enorme Potenzial für sauberen Wasserstoff in der Golfregion ist auf die reichliche Verfügbarkeit erneuerbarer Energieressourcen zurückzuführen. Ebenso werden das reichlich vorhandene Land, das stabile Wirtschaftsklima und die Verfügbarkeit der physischen und intellektuellen Infrastruktur für große Öl-, Gas- und Energieprojekte das Wachstum des Marktes beschleunigen.

Segmentanalyse

Der globale Markt für sauberen Wasserstoff ist nach Technologie und Endverbraucher segmentiert.

Basierend auf der Technologie ist der globale Markt für sauberen Wasserstoff in alkalische Elektrolyseure, PEM-Elektrolyseure und Festoxidelektrolyseure unterteilt.

Das Segment der alkalischen Elektrolyseure dominiert den Weltmarkt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 14,48 % aufweisen. Ein alkalischer Elektrolyseur ist eine Technologie zur Erzeugung von Wasserstoff aus Wasser und Elektrizität. Der Name leitet sich vom Elektrolyten ab, der typischerweise auf Kaliumhydroxid oder Natriumhydroxid basiert. Der Elektrolyseprozess nutzt Wasser und Elektrizität, um Wasserstoff und Sauerstoff zu erzeugen. Ein Elektrolyseur nutzt elektrischen Strom, um ein Wassermolekül in Sauerstoff und Wasserstoff zu spalten. Alkalische Elektrolyseure sind einfach und ihr Design ist im Vergleich zu anderen relativ unkompliziert. Sie haben Elektrodenflächen von 3 Quadratmetern und arbeiten mit hohem KOH-Gehalt (Kaliumhydroxid).

Darüber hinaus bestehen die in diesen Techniken verwendeten Elektroden aus robusten ZrO2-basierten Membranen und nickelbeschichtetem Edelstahl. Ein alkalischer Elektrolyseur ist eine der einfachsten Methoden zur Herstellung von sauberem Wasserstoff. Es handelt sich jedoch um eine relativ teure Technologie, die Wasserstoffgas mit einer Reinheit von 99,9 % erzeugt. Die alkalische Elektrolyse ist die ausgereifteste Technologie und wird seit 1920 von der Düngemittel- und Chlorindustrie bevorzugt. Einige Einschränkungen der alkalischen Elektrolyseurtechnologie sind die begrenzte Betriebsflexibilität, der größere Flächenbedarf und die geringe Leistung. Alkalische Elektrolyseure haben im Vergleich zu anderen Herstellungstechnologien relativ geringere Kapitalkosten.

Festoxidelektrolyseure verwenden feste Keramikmaterialien als Elektrolyt, die bei einer bestimmten Temperatur selektiv negativ geladene Sauerstoffionen (O2-) leiten, um Wasserstoff auf etwas andere Weise zu erzeugen. Die Festoxidtechnologie ist nicht kommerziell erhältlich und ist die am wenigsten ausgereifte Elektrolyseurtechnologie. Obwohl die Festoxidtechnologie relativ niedrige Materialkosten aufweist, unterliegen diese Materialien aufgrund der hohen Temperaturen (900-1000 °C) einem schnellen Abbau, was zu hohen Gesamtkosten führt. Außerdem weist diese Technologie im Vergleich zu alkalischen und PEM-Elektrolyseuren die höchste Betriebseffizienz auf. Das Haupthindernis für die industrielle Anwendung dieser Technologien besteht darin, dass sie eine begrenzte Langzeitstabilität der Zellen bieten. Es werden mehrere F&E-Initiativen unternommen, um die Lebensdauer der Elektrode in diesem Elektrolyseur zu verbessern.

Basierend auf dem Endverbraucher ist der globale Markt für sauberen Wasserstoff in die Bereiche Transport, Stromerzeugung, Industrie und Sonstige unterteilt.

Das Transportsegment besitzt den höchsten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 15,00 % aufweisen. Derzeit macht das Transportsegment einen geringen Anteil an sauberem Wasserstoff aus. Aufgrund seiner hohen Abhängigkeit von Ölprodukten und der Knappheit kohlenstoffarmer Alternativen in einigen Anwendungen ist der Sektor einer der vielversprechendsten für die Entwicklung der Wasserstofftechnologie. Das Hauptsegment, auf das sich die Anwendung von Wasserstoff konzentriert, sind Personenkraftwagen. Wasserstofffahrzeuge haben gegenüber Elektrofahrzeugen besondere Vorteile, insbesondere im Hinblick auf größere Reichweiten und kürzere Tankzeiten. Der hohe Wasserstoffpreis behindert ihre Entwicklung, was auch ein Grund für ihre geringere Effizienz als bei Elektrofahrzeugen ist. Während Wasserstoffautos zusätzliche Teile wie Elektrolyseure, Wasserstoffkompression und -speicherung und eingebaute Brennstoffzellen benötigen, erleiden batteriebetriebene Elektroautos Verluste bei der Übertragung und Speicherung von Strom.

Wasserstoff wird als Brennstoffquelle für die Erzeugung bedarfsgerechter Energie untersucht. Die Effizienz der Energieerzeugung ist oft hoch, egal ob sie durch kombinierte Kreisläufe, Brennstoffzellen oder modifizierte Gasturbinen erfolgt. Dennoch können die Energieverluste bei der Herstellung und Speicherung von Wasserstoff bis zu 70 % betragen. Die jährlichen Betriebsstunden sollten hoch genug sein, um die Investitionsausgaben zu decken, obwohl die wirtschaftliche Nachhaltigkeit mit Strom zu Null- oder negativen Kosten gewährleistet sein kann. In Wasserstoff-Brennstoffzellen werden Wasserstoff- und Sauerstoffatome kombiniert, um Energie zu erzeugen. In einer elektrochemischen Zelle, wie einer Batterie, verbindet sich Wasserstoff mit Sauerstoff, um Elektrizität, Wasser und ein klein wenig Wärme zu erzeugen. Brennstoffzellen gibt es in verschiedenen Formen und für eine breite Palette von Anwendungen. Die kleinen Brennstoffzellen können zum Laden von Laptops, Computern und für militärische Anwendungen verwendet werden. Im Gegensatz dazu können größere Brennstoffzellen Strom für die Notstromversorgung in Gebäuden bereitstellen und Orte mit Strom versorgen, die nicht an das Stromnetz angeschlossen sind.

jüngsten Entwicklungen

• April 2023 – Ultra Safe Nuclear Corporation (USNC), ein amerikanischer Experte für den Einsatz gasgekühlter Mikroreaktoren der vierten Generation, Hyundai Engineering und SK eco plant gaben die Unterzeichnung einer Absichtserklärung (MoU) für den Bau eines Wasserstoff-Mikro-Hubs am Hauptsitz von SK ecoplant in Seoul, Südkorea, bekannt.

• April 2023 – Prime Plasma, Inc. plant, seine DC-Plasmatechnologie in Korea einzuführen, um sauberen Wasserstoff und elektrisch leitfähigen Ruß (ECB) zu produzieren . Dieser Wasserstoff wird mit abgeschiedenem CO2 kombiniert, um eMethanol und eDME herzustellen und als Kraftstoff (Dimethylether) zu verwenden. Das ultimative Ziel ist, Korea beim Aufbau einer Wasserstoffwirtschaft zu unterstützen.