Markt für Wasserelektrolyse Größe und Ausblick, 2024-2032

Marktübersicht

Der globale Markt für Wasserelektrolyse hatte im Jahr 2023 ein Volumen von 6,94 Milliarden US-Dollar . Schätzungen zufolge wird er bis 2032 ein Volumen von 13,26 Milliarden US-Dollar erreichen und im Prognosezeitraum (2024–2032) mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 7,5 % wachsen.

Elektrolyse ist eine mögliche Methode zur Erzeugung von kohlenstofffreiem Wasserstoff aus nuklearen und erneuerbaren Quellen. Wasser wird durch einen als Elektrolyse bezeichneten Prozess in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Ein Elektrolyseur ist ein Gerät, in dem dieser Prozess abläuft. Die Größe eines Elektrolyseurs kann von winzigen, gerätegroßen Maschinen, die sich ideal für die dezentrale Wasserstofferzeugung im kleinen Maßstab eignen, bis hin zu großen, zentralen Produktionsanlagen reichen, die direkt an erneuerbare oder andere Arten der Energieversorgung angeschlossen werden können, die keine Treibhausgase ausstoßen.

Die Wasserelektrolyse ist eine bekannte Technik, die in verschiedenen Branchen eingesetzt wird, unter anderem in der Lebensmittelindustrie, der metallurgischen Industrie und in Kraftwerken. Darüber hinaus haben die Bestandteile des Wassers, zu denen Wasserstoff und Sauerstoff gehören, mehrere Anwendungsmöglichkeiten. Beispielsweise ist durch Elektrolyse erzeugter Wasserstoff eine saubere, erneuerbare und effiziente Brennstoffquelle. Die Wasserelektrolyse zielt in erster Linie darauf ab, reine Wasserstoff- und Sauerstoffgase zu erzeugen.

Marktdynamik

Marktführer

Zunehmender Einsatz von Wasserstoff in der Erdölraffinerieindustrie

Da moderne Erdölraffinerien in zahlreichen Prozessen enorme Mengen Wasserstoff verwenden, ist Wasserstoff zu einem wesentlichen Bestandteil dieser Sektoren geworden. Die Internationale Energieagentur (IEA) gibt an, dass Erdgas die Hauptquelle der Raffinerien zur Herstellung von Wasserstoff ist, wobei 75 % des benötigten Wasserstoffs aus Methan hergestellt werden. Darüber hinaus gelten die Kosten für Methan als größter Engpass im Wasserstofferzeugungsprozess, was Unternehmen dazu veranlasst hat, andere Lösungen für die Wasserstoffproduktion zu finden.

Die Wasserstoffproduktion ist ein entscheidender Bestandteil des Raffineriebetriebs, daher steigt die Nachfrage nach Wasserstoff ständig. Die Produktion von grünem Wasserstoff aus Elektrolyseuren in großem Maßstab in Raffinerien hilft den Unternehmen, den wachsenden Wasserstoffbedarf zu decken und gleichzeitig ihre Kohlenstoffemissionen zu reduzieren. Da Raffinerien zunehmend unter Druck stehen, Umweltschutzgesetze einzuhalten und ihre Kohlenstoffemissionen zu reduzieren, wird erwartet, dass die Raffineriebranche in den kommenden Jahren zu den führenden Anwendern der Wasserelektrolysetechnologie gehören und das globale Marktwachstum vorantreiben wird.

Steigende Nachfrage nach grünen Düngemitteln

Düngemittelfabriken gewinnen Wasserstoff aus Erdgas oder Wasser und kombinieren ihn mit Stickstoff aus der Luft, um Ammoniak herzustellen, das wiederum zur Herstellung von Düngemitteln für landwirtschaftliche Anwendungen verwendet wird. In der Düngemittelfabrik wird Wasserstoff aus Erdgas hergestellt und verursacht Treibhausgasemissionen, die mehrere negative Auswirkungen auf die Umwelt haben, darunter den Ozonabbau. Daher versuchen Düngemittelhersteller, ihre Emissionen zu reduzieren und auf eine nachhaltige Produktion umzusteigen, was zu einer wachsenden Nachfrage nach grünen Chemikalien für die Düngemittelproduktion führt.

Darüber hinaus kündigten laut der American Chemical Society im Jahr 2020 zwei spanische Unternehmen, Fertiberia und Iberdrola, ihre Pläne an, bis zum Jahr 2027 in Spanien Europas größte Anlage zur Erzeugung von grünem Wasserstoff für industrielle Anwendungen wie die Düngemittelproduktion und andere Anwendungen zu bauen. Im Rahmen dieses Projekts wird neben der Ammoniakanlage von Fertiberia im spanischen Puertollano eine Anlage zur Produktion von grünem Wasserstoff mit einer Kapazität von 720 Tonnen pro Jahr errichtet. Die Anlage wird auch über eine 100-MW-Photovoltaik-Solaranlage verfügen, um Strom für Elektrolyseure zur Aufspaltung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff zu erzeugen. Fertiberia wird dann Wasserstoff mit Stickstoff kombinieren, um Ammoniak zur Herstellung von Düngemitteln zu bilden. Fertiberia wird den durch Elektrolyse erzeugten Sauerstoff auch als Rohstoff für Salpetersäure verwenden, die ebenfalls zur Düngemittelproduktion verwendet wird. Somit treibt die steigende Nachfrage nach grünen Düngemitteln das Marktwachstum an.

Marktbeschränkung

Teure Wasserstoff-Technologie

Die Internationale Energieagentur (IEA) gibt an, dass mehrere technische und wirtschaftliche Faktoren, von denen Energiepreise und Investitionsausgaben die beiden wichtigsten sind, den Preis von durch Wasserelektrolyse erzeugtem Wasserstoff bestimmen. Daher hängen die Kosten für die Produktion von grünem Wasserstoff von den Kosten für erneuerbare Energien und der Wasserelektrolysetechnologie ab. Kommerzielle Wasserelektrolysetechnologie besteht hauptsächlich aus alkalischer und Protonenaustauschmembran-Wasserelektrolysetechnologie. Unter diesen enthalten alkalische Wasserelektrolysetechnologien Elektrolyte mit niedrigem pH-Wert und korrosive Elektroden.

Im Gegensatz dazu besteht die Protonenaustauschmembran-Elektrolyse aus teureren Materialien wie Platin , Iridium und vielen anderen und muss häufig ausgetauscht werden. Daher sind die hohen Preise der in Elektroden und Katalysatoren verwendeten Metalle zusammen mit anderen Problemen im Zusammenhang mit Wasserelektrolyseuren die größte Herausforderung für die Branche bei der Entwicklung und breiten Einführung der Wasserelektrolysetechnologie auf der ganzen Welt.

Marktchancen

Steigende Nachfrage nach Wasserstoff-Energiespeicherung

Bei erneuerbaren Energiequellen kommt es häufig zu Ungleichgewichten zwischen Angebot und Nachfrage, da sie bei geringer Energienachfrage am produktivsten sind und so einen Überschuss an ungenutzter Energie erzeugen. Bei hoher Stromnachfrage sind sie am wenigsten produktiv und verursachen so Energieengpässe. Daher besteht eine wachsende Nachfrage nach Energiespeichersystemen aus erneuerbaren Energiequellen.

Wasserstoff gilt als hervorragende Option zur Energiespeicherung. Durch Elektrolyse erzeugter Wasserstoff kann für die spätere Verwendung in Form von locker gebundenen Hydridverbindungen, als komprimiertes Gas oder als kryogene Flüssigkeit gespeichert werden. Er kann auch in stationären Brennstoffzellen zur Stromerzeugung verwendet werden, um Brennstoffzellenfahrzeuge anzutreiben, in Erdgaspipelines eingespeist werden, um deren Kohlenstoffintensität zu senken, oder für zahlreiche andere Anwendungen. Angesichts der stetig wachsenden Anwendung der Wasserstoff-Energiespeichertechnologie zur Speicherung erneuerbarer Energien wird erwartet, dass sie im Prognosezeitraum mehrere lukrative Möglichkeiten für das Wachstum des Wasserelektrolysemarktes bieten wird.

Regionalanalyse

Nach Regionen gliedert sich der globale Markt für Wasserelektrolyse in Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik und Japan, China, Großbritannien und den Rest der Welt.

Europa dominiert den Weltmarkt

Europa ist im Prognosezeitraum der bedeutendste Anteilseigner am globalen Markt für Wasserelektrolyse. Europa konzentriert sich aktiv auf kostengünstigere Methoden zur Herstellung von Wasserstoff durch Wasserelektrolyse, um die Kohlenstoffemissionen in der Region zu minimieren. Darüber hinaus hat Europa eine Wasserstoffstrategie entwickelt, die die gegenwärtigen und zukünftigen Aspekte der Wasserstoffproduktion und ihrer Anwendungen beschreibt und Investitionen in die Produktion von grünem Wasserstoff ankündigt. Die Ausweitung der Nutzung von Wasserstoff in verschiedenen Branchen wie Transport, Stahl- und Eisenherstellung, in denen grüner Wasserstoff als Brennstoff verwendet wird, steht ebenfalls im Vordergrund der europäischen Wasserstoffstrategie. Darüber hinaus haben viele Finanzinstitute und die Europäische Investitionsbank (EIB) erhebliche Mittel für die Entwicklung groß angelegter Projekte zur Erzeugung von grünem Wasserstoff in der Region bereitgestellt.

Nordamerika wird im Prognosezeitraum voraussichtlich um durchschnittlich 8,2 % jährlich wachsen. Nordamerika ist eine der am weitesten entwickelten Regionen der Welt, und die zunehmenden Umweltbedenken und die schwindenden Energieressourcen in der Region haben die Nachfrage nach nachhaltigen Methoden zur Wasserstoffproduktion erhöht. Darüber hinaus setzt Nordamerika innovative Techniken wie photobiologische Wasserspaltung, Hochtemperatur-Wasserspaltung und Wasserelektrolyse zur Wasserstoffproduktion ein. Dieser Fortschritt zeigt, dass die Investitionen in nachhaltige Wasserstoffproduktionstechnologien zunehmen und das Wachstum des Wasserelektrolysemarktes in der Region vorantreiben.

Großbritannien ist eines der Länder, das sich aktiv auf die verstärkte Nutzung von grünem Wasserstoff in den kommerziellen, industriellen und privaten Sektoren des Landes konzentriert. Die zunehmenden Initiativen der Regierung zur Nutzung von Wasserstoff helfen dem Land, eine bessere und nachhaltigere Wirtschaft zu werden. Die britische Regierung unterstützt sichere wirtschaftliche Einrichtungen zur Steigerung der Wasserstoffproduktion mithilfe der Wasserelektrolysemethode, um Klimabedenken zu überwinden und das Ziel der Netto-Null-Kohlenstoffemissionen zu erreichen. Darüber hinaus hat die britische Regierung beschlossen, bis 2030 eine kohlenstoffarme Wasserstoffproduktion von 5 GW zu erreichen. Die britische Regierung hat geplant, äußerst nachhaltige und integrierte Pläne zur Wasserstoffproduktion einzuführen.

Die Region Asien-Pazifik und Japan steckt voller Chancen und wachsender Volkswirtschaften mit entsprechenden Regierungsprogrammen, die die Produktion von grünem Wasserstoff unterstützen. Viele wachsende Industrien in der Region, wie Transport, Ammoniak, Stahl und Eisen, konzentrieren sich aktiv auf grünen Wasserstoff, da diese Industrien Wasserstoff als Brennstoff oder Rohstoff verwenden. Darüber hinaus investieren die Länder in der Region Asien-Pazifik und Japan, wie Australien, Südkorea, Indien und Japan, zunehmend in die Produktion von grünem Wasserstoff, da man davon ausgeht, dass dies eine neue Lösung zur Bekämpfung des wachsenden Problems der Treibhausgasemissionen und zur Beseitigung der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen darstellt. Darüber hinaus haben viele Finanzinstitute und das Umweltprogramm der Vereinten Nationen zur Unterstützung der Wasserstoffstrategie erhebliche Investitionen für die Entwicklung von Großprojekten bereitgestellt, die voraussichtlich zum Wachstum des Wasserelektrolysemarktes in der Region führen werden.

China ist eine schnell wachsende Wirtschaft und die florierende Wirtschaft hat das Land zum größten Energieverbraucher und -produzenten der Welt gemacht, was Klimabedenken geweckt und zu einem Mangel an fossilen Brennstoffen geführt hat. China unternimmt intelligente Schritte, indem es auf sauberere Brennstoffe umsteigt und diese erfindet und Maßnahmen zur Bekämpfung der Umweltverschmutzung ergreift, um den Klimawandel zu überwinden, die von der chinesischen Regierung unterstützt werden. Darüber hinaus ist China laut dem Center for Strategic and International Studies zum weltweit größten Wasserstoffproduzenten geworden, unterstützt durch massive erneuerbare Energieressourcen und die zunehmende Anwendung der Wasserelektrolysemethode zur Herstellung von grünem Wasserstoff. Daher haben die zunehmende Unterstützung der chinesischen Regierung für grünen Wasserstoff und die Ausweitung der Nutzung erneuerbarer Energieressourcen das Wachstum des Wasserelektrolysemarktes im Land unterstützt.

Die Region „Rest der Welt“ besteht aus Südamerika, dem Nahen Osten und Afrika. Der Markt für Wasserelektrolyse ist in dieser Region noch nicht entwickelt; ein enormes Potenzial für erneuerbare Energien und wachsende Investitionen der Regierung in Projekte für grünen Wasserstoff dürften jedoch im Prognosezeitraum lukrative Möglichkeiten für das Wachstum des Marktes für Wasserelektrolyse in der Region bieten.

Segmentanalyse

Der globale Markt für Wasserelektrolyse ist nach Elektrolyseurtyp und Endbenutzeranwendung segmentiert.

Basierend auf dem Elektrolyseurtyp ist der globale Markt in alkalische Elektrolyseure, Protonenaustauschmembran-Elektrolyseure (PEM)-Elektrolyseure, Festoxidelektrolysezellen (SOEC) und Anionenaustauschmembran-Elektrolyseure (AEM) unterteilt.

Das Segment der alkalischen Elektrolyseure ist im Prognosezeitraum für den größten Marktanteil verantwortlich. Der alkalische Elektrolyseur ist eine ausgereifte Technologie für die Produktion von grünem Wasserstoff bis in den Megawatt-Maßstab und stellt eine der weltweit am weitesten verbreiteten Elektrolysetechnologien dar. Eine übliche alkalische Elektrolyseureinheit besteht hauptsächlich aus zwei Elektroden, einer Anode und einer Kathode. Diese Elektroden sind in eine hochkonzentrierte wässrige alkalische Elektrolytlösung eingetaucht, die 20 bis 30 Massenprozent Kaliumhydroxid (KOH) enthält. Darüber hinaus bieten alkalische Elektrolyseure im Vergleich zu anderen Elektrolyseuren die niedrigsten Installationskosten, mit den leichten Nachteilen des Umgangs mit ätzenden Elektrolyten und begrenzten Stromdichten aufgrund der mäßigen Hydroxidionenmobilität. Die neuen fortschrittlichen alkalischen Elektrolyseure basieren auf neuartigen Membrankonzepten auf Polymerbasis und werden voraussichtlich das Wachstum des Segments der alkalischen Elektrolyseure in den kommenden Jahren vorantreiben.

Der Wasserelektrolyseur mit Protonenaustauschmembran (PEM) ist eine kompakte Einheit zur Wasserstoffproduktion und bietet gute Leistung und Stabilität. Die Anoden- und Kathodenmaterialien in einem PEM-Elektrolyseur sind typischerweise Iridiumoxid und Platin. Als feste Elektrolyte werden saure Membranen wie Perfluorsulfonsäuremembranen anstelle von flüssigen Elektrolyten verwendet. Die Möglichkeit, auf der Kathodenseite hohen Druck zu verwenden, während die Anode bei atmosphärischem Druck betrieben werden kann, ist ein weiterer Vorteil des PEM-Elektrolyseurs gegenüber dem alkalischen Elektrolyseur. Darüber hinaus könnte die PEM-Wasserelektrolyse in Zukunft eine nachhaltige Lösung für die saubere Produktion von reinem grünem Wasserstoff bieten; daher wird erwartet, dass die erhöhte Nachfrage nach grünem Wasserstoff in den kommenden Jahren zu einer wachsenden Nachfrage nach PEM-Wasserelektrolyseuren führen wird.

Basierend auf der Endbenutzeranwendung ist der globale Markt in Ammoniakproduktion, Methanolproduktion, Raffinerieindustrie, Strom- und Energiespeicherung, Transport-/Mobilitätsindustrie und Andere segmentiert.

Das Segment der Ammoniakproduktion hält im Prognosezeitraum den höchsten Marktanteil. Die Produktion von Ammoniak für die Düngemittelherstellung ist eine der wichtigsten Anwendungen für die Wasserstofferzeugung mittels Wasserelektrolyse. Aufgrund der entscheidenden Rolle von Ammoniak als Düngemittel in der Agrarindustrie und als vielversprechender Energieträger ist grünes Ammoniak die umweltfreundlichste, energieeffizienteste und wirtschaftlichste Chemikalie. Darüber hinaus wurden laut dem American Institute of Chemical Engineers im Jahr 2020 55 % des weltweit produzierten Wasserstoffs für die Ammoniakproduktion verwendet.

Chemie- und Düngemittelunternehmen waren die ersten, die die Wasserelektrolyse zur Wasserstoffproduktion einsetzten. Aufgrund der geringen Kohlenstoffemissionen und der Nachhaltigkeit wird erwartet, dass in den kommenden Jahren mehr Unternehmen auf die Produktion von grünem Ammoniak umsteigen werden. Darüber hinaus werden die wachsenden Investitionen in erneuerbare Energien und die Entwicklung der Wasserstoffinfrastruktur auch zum Wachstum der Produkte in der grünen Ammoniakindustrie beitragen und Wachstumschancen für den Wasserelektrolysemarkt schaffen.

Die Raffinerieindustrie ist einer der größten Verbraucher von Wasserstoff, der derzeit größtenteils aus fossilen Brennstoffen gewonnen wird. Der Bedarf an Wasserstoff ist in Raffinerien für zahlreiche Anwendungen gestiegen, darunter die Schwefelentfernung durch Hydrodesulfurierung, das Cracken langkettiger Kohlenwasserstoffe zu kürzeren Ketten im Benzinbereich durch Hydrocracken, die Hydrierung von Aromaten zu Cycloparaffin oder Alkanen durch Entaromatisierung und die Umwandlung von Standardparaffin in Isoparaffin durch Hydroisomerisierung zur Verbesserung der Produkteigenschaften. Darüber hinaus ist der Bedarf an Wasserstoff in Raffinerien für Dieselkraftstoff gestiegen, da die Vorschriften zum Schwefelgehalt strenger geworden sind.

jüngsten Entwicklungen

• Februar 2023 – Honda wird sein Brennstoffzellensystem als Grundlage seines Wasserstoffgeschäfts verbessern. Im Bestreben, eine CO2-neutrale Gesellschaft zu verwirklichen, wird Honda nicht nur seine Produkte weiter elektrifizieren, sondern auch die Nutzung von Wasserstoff als Energieträger verstärken und versuchen, sein Wasserstoffgeschäft auszubauen.
• Februar 2023 – Die Greenko Group gab bekannt, dass John Cockerill das Unternehmen mit 28 Einheiten alkalischer 5-MW-Elektrolyseure für den Einsatz in seiner Fabrik für grünes Ammoniak in Una, Himachal Pradesh, beliefern werde .