Marktbericht zur Wasserelektrolyse: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Elektrolyseurtyp (alkalischer Elektrolyseur, Protonenaustauschmembran-Elektrolyseur (PEM), Festoxid-Elektrolyseurzelle (SOEC), Anionenaustauschmembran-Elektrolyseur (AEM)), nach Endanwendungen (Ammoniakproduktion, Methanolproduktion, Raffinerieindustrie, Energiespeicherung, Transport-/Mobilitätsindustrie, Sonstige) und nach Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika) – Prognosen für 2024–2032

Marktdynamik

Markttreiber

Zunehmender Einsatz von Wasserstoff in der Erdölraffinerieindustrie

Da moderne Erdölraffinerien in zahlreichen Prozessen enorme Mengen Wasserstoff benötigen, ist dieser zu einem unverzichtbaren Bestandteil dieser Branchen geworden. Die Internationale Energieagentur (IEA) gibt an, dass Erdgas die primäre Wasserstoffquelle der Raffinerien ist, wobei Methan 75 % des benötigten Wasserstoffs liefert. Darüber hinaus gelten die Methankosten als größter Engpass bei der Wasserstofferzeugung, was Unternehmen dazu veranlasst hat, nach alternativen Lösungen zu suchen.

Die Wasserstoffproduktion ist ein entscheidender Bestandteil des Raffineriebetriebs, weshalb die Nachfrage stetig steigt. Die Herstellung von grünem Wasserstoff mittels großtechnischer Elektrolyseure in Raffinerien hilft den Unternehmen, den wachsenden Wasserstoffbedarf zu decken und gleichzeitig ihre CO₂-Emissionen zu reduzieren. Da Raffinerien zunehmend unter Druck stehen, Umweltauflagen zu erfüllen und CO₂-Emissionen zu senken, wird erwartet, dass die Raffinerieindustrie in den kommenden Jahren zu den führenden Anwendern der Wasserelektrolysetechnologie gehören und so das globale Marktwachstum vorantreiben wird.

Steigende Nachfrage nach umweltfreundlichen Düngemitteln

Düngemittelwerke gewinnen Wasserstoff aus Erdgas oder Wasser und verbinden ihn mit Stickstoff aus der Luft zu Ammoniak. Dieses Ammoniak wird anschließend zur Herstellung von Düngemitteln für die Landwirtschaft verwendet. Die Wasserstoffproduktion in den Düngemitteln erfolgt aus Erdgas und verursacht Treibhausgasemissionen, die zahlreiche negative Auswirkungen auf die Umwelt haben, darunter den Abbau der Ozonschicht. Daher bemühen sich Düngemittelhersteller, ihre Emissionen zu reduzieren und auf eine nachhaltige Produktion umzustellen, was zu einem wachsenden Problem führt.Nachfrage nach grünen Chemikalienfür die Düngemittelproduktion.

Laut der American Chemical Society kündigten die beiden spanischen Unternehmen Fertiberia und Iberdrola im Jahr 2020 an, bis 2027 Europas größte Anlage zur Erzeugung von grünem Wasserstoff in Spanien zu errichten. Der erzeugte Wasserstoff soll unter anderem für industrielle Anwendungen wie die Düngemittelproduktion genutzt werden. Im Rahmen dieses Projekts wird neben Fertiberias Ammoniakanlage in Puertollano, Spanien, eine Anlage zur Produktion von grünem Wasserstoff mit einer Kapazität von 720 Tonnen pro Jahr entstehen. Die Anlage wird außerdem über eine 100-MW-Photovoltaikanlage verfügen, die Strom für Elektrolyseure erzeugt. Diese spalten Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff. Fertiberia kombiniert den Wasserstoff anschließend mit Stickstoff zu Ammoniak, aus dem Düngemittel hergestellt werden. Der bei der Elektrolyse erzeugte Sauerstoff dient Fertiberia zudem als Rohstoff für Salpetersäure, die ebenfalls in der Düngemittelproduktion Verwendung findet. Die steigende Nachfrage nach grünen Düngemitteln treibt somit das Marktwachstum an.

Marktbeschränkung

Teure Wasserstofftechnologie

Die Internationale Energieagentur (IEA) gibt an, dass mehrere technische und wirtschaftliche Faktoren, wobei Energiepreise und Investitionskosten die beiden wichtigsten sind, den Preis von durch Wasserelektrolyse erzeugtem Wasserstoff bestimmen. Daher hängen die Produktionskosten für grünen Wasserstoff von den Kosten für erneuerbare Energien und der Wasserelektrolysetechnologie ab. Kommerziell eingesetzte Wasserelektrolysetechnologien umfassen hauptsächlich die alkalische und die Protonenaustauschmembran-Wasserelektrolyse. Alkalische Wasserelektrolysetechnologien verwenden Elektrolyte mit niedrigem pH-Wert und korrosive Elektroden.

Im Gegensatz dazu besteht die Protonenaustauschmembran-Elektrolyse aus teureren Materialien wie z. B.PlatinIridium und viele weitere Materialien müssen häufig ausgetauscht werden. Daher stellen die hohen Preise für Metalle, die in Elektroden und Katalysatoren verwendet werden, zusammen mit anderen Problemen im Zusammenhang mit Wasserelektrolyseuren die größte Herausforderung für die Branche dar, um das Wachstum und die breite Anwendung der Wasserelektrolysetechnologie weltweit zu fördern.

Marktchancen

Steigende Nachfrage nach Wasserstoffspeichern

Erneuerbare Energiequellen weisen häufig Ungleichgewichte zwischen Angebot und Nachfrage auf, da sie bei geringer Energienachfrage am produktivsten sind und einen Überschuss an ungenutzter Energie erzeugen, während sie bei hoher Stromnachfrage am wenigsten produktiv sind und Energieengpässe verursachen. Daher besteht eine wachsende Nachfrage nach Energiespeichersystemen für erneuerbare Energien.

Wasserstoff gilt als hervorragende Option zur Energiespeicherung. Der durch Elektrolyse erzeugte Wasserstoff kann für die spätere Verwendung in Form verschiedener locker gebundener Hydridverbindungen, als komprimiertes Gas oder als kryogene Flüssigkeit gespeichert werden. Er kann auch in stationären Brennstoffzellen zur Stromerzeugung für Brennstoffzellenfahrzeuge eingesetzt, in Erdgasleitungen eingespeist werden, um deren CO₂-Intensität zu senken, oder für zahlreiche weitere Anwendungen genutzt werden. Daher …Anwendung der WasserstoffenergiespeicherungDa die Technologie zur Speicherung erneuerbarer Energien stetig wächst, wird erwartet, dass sie im Prognosezeitraum zahlreiche lukrative Wachstumschancen für den Markt der Wasserelektrolyse bieten wird.

Regionalanalyse

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

Europa dominiert den Weltmarkt

Europaist im Prognosezeitraum der bedeutendste Akteur auf dem globalen Markt für Wasserelektrolyse. Europa konzentriert sich aktiv auf kostengünstigere Methoden zur Wasserstofferzeugung mittels Wasserelektrolyse, um die CO₂-Emissionen 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 vorsieht. Die Nutzung von Wasserstoff wird in verschiedenen Branchen wie dem Transportwesen ausgeweitet.Stahl,Auch die Eisenproduktion, bei der grüner Wasserstoff als Brennstoff eingesetzt wird, steht im Mittelpunkt der europäischen Wasserstoffstrategie. Darüber hinaus haben zahlreiche Finanzinstitute und die Europäische Investitionsbank (EIB) erhebliche Mittel für die Entwicklung groß angelegter Projekte zur Erzeugung von grünem Wasserstoff in der Region bereitgestellt.

NordamerikaEs wird erwartet, dass der Markt im Prognosezeitraum mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 8,2 % wächst. Nordamerika zählt zu den am weitesten entwickelten Regionen der Welt, und die zunehmenden Umweltbedenken sowie die schwindenden Energieressourcen in der Region haben die Nachfrage nach nachhaltigen Wasserstoffproduktionsmethoden erhöht. Darüber hinaus setzt Nordamerika innovative Techniken wie die photobiologische Wasserspaltung, die Hochtemperatur-Wasserspaltung und die Wasserelektrolyse zur Wasserstofferzeugung ein. Diese Fortschritte zeigen, dass die Investitionen in nachhaltige Wasserstoffproduktionstechnologien steigen und somit das Wachstum des Wasserelektrolyse-Marktes in der Region ankurbeln.

GroßbritannienGroßbritannien gehört zu den Ländern, die sich aktiv für den Ausbau von grünem Wasserstoff im Gewerbe-, Industrie- und Wohnsektor einsetzen. Die zunehmenden Regierungsinitiativen zur Wasserstoffnutzung tragen dazu bei, dass das Land eine bessere und nachhaltigere Wirtschaft entwickelt. Die britische Regierung fördert sichere wirtschaftliche Rahmenbedingungen für die Steigerung der Wasserstoffproduktion mittels Wasserelektrolyse, um den Klimaschutz zu verbessern und das Ziel der Klimaneutralität zu erreichen. Darüber hinaus hat sich die britische Regierung zum Ziel gesetzt, bis 2030 eine Produktionskapazität von 5 GW für kohlenstoffarmen Wasserstoff zu erreichen. Sie plant die Einführung hochgradig nachhaltiger und integrierter Konzepte zur Wasserstoffproduktion.

Asien-Pazifik und JapanDie Region bietet zahlreiche Chancen und wachsende Volkswirtschaften mit geeigneten staatlichen Förderprogrammen zur Produktion von grünem Wasserstoff. Viele Wachstumsbranchen in der Region, wie Transport, Ammoniak, Stahl und Eisen, konzentrieren sich aktiv auf grünen Wasserstoff, da sie Wasserstoff als Brennstoff oder Rohstoff nutzen. Auch Länder im asiatisch-pazifischen Raum und in Japan, wie Australien, Südkorea, Indien und Japan, investieren verstärkt in die Produktion von grünem Wasserstoff, da dieser als vielversprechende Lösung zur Bekämpfung der zunehmenden Treibhausgasemissionen und zur Überwindung der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen gilt. Um die Wasserstoffstrategie zu unterstützen, haben zudem viele Finanzinstitutionen und das Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) erhebliche Investitionen in die Entwicklung von Großprojekten bereitgestellt, die voraussichtlich zu einem Wachstum des Marktes für Wasserelektrolyse in der Region führen werden.

ChinaChinas schnell wachsende Wirtschaft hat das Land zum weltweit größten Energieverbraucher und -produzenten gemacht, was zu Klimabedenken und einer Verknappung fossiler Brennstoffe geführt hat. China setzt auf intelligente Maßnahmen, indem es auf sauberere Brennstoffe umsteigt, diese entwickelt und Maßnahmen zur Bekämpfung der Umweltverschmutzung ergreift, um den Klimawandel zu bewältigen. Diese Maßnahmen werden von der chinesischen Regierung unterstützt. Laut dem Center for Strategic and International Studies ist China zudem zum weltweit größten Wasserstoffproduzenten geworden, gestützt auf massive erneuerbare Energieressourcen und die zunehmende Anwendung der Wasserelektrolyse zur Herstellung von grünem Wasserstoff. Die verstärkte Förderung von grünem Wasserstoff durch die chinesische Regierung und der Ausbau erneuerbarer Energien haben somit das Wachstum des Wasserelektrolyse-Marktes im Land begünstigt.

Der Rest der WeltDie Region umfasst Südamerika, den Nahen Osten und Afrika. Der Markt für Wasserelektrolyse ist in dieser Region noch nicht entwickelt; jedoch dürften das enorme Potenzial erneuerbarer Energien und die zunehmenden Investitionen der Regierungen in Projekte für grünen Wasserstoff im Prognosezeitraum lukrative Wachstumschancen für den Markt für Wasserelektrolyse in der Region eröffnen.

Segmentanalyse

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

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

Das Segment der alkalischen Elektrolyseure wird im Prognosezeitraum den größten Marktanteil ausmachen. Die alkalische Elektrolyseurtechnologie ist ausgereift und ermöglicht die Produktion von grünem Wasserstoff bis in den Megawattbereich. Sie zählt zu den weltweit am häufigsten eingesetzten Elektrolysetechnologien. Ein typischer alkalischer Elektrolyseur besteht im Wesentlichen aus zwei Elektroden, einer Anode und einer Kathode. Diese Elektroden sind in eine hochkonzentrierte wässrige alkalische Elektrolytlösung mit 20 bis 30 Masseprozent Kaliumhydroxid (KOH) eingetaucht. Alkalische Elektrolyseure bieten im Vergleich zu anderen Elektrolyseuren die niedrigsten Installationskosten. Zu ihren Nachteilen zählen die Handhabung ätzender Elektrolyte und die aufgrund der moderaten Hydroxidionenmobilität begrenzten Stromdichten. Die neuen, fortschrittlichen alkalischen Elektrolyseure basieren auf innovativen Polymermembrankonzepten und werden voraussichtlich das Wachstum dieses Segments in den kommenden Jahren vorantreiben.

Der Protonenaustauschmembran-Wasserelektrolyseur (PEM-Wasserelektrolyseur) ist ein kompaktes Gerät zur Wasserstofferzeugung und zeichnet sich durch hohe Leistung und Stabilität aus. Typischerweise werden in einem PEM-Elektrolyseur Iridiumoxid und Platin als Anoden- bzw. Kathodenmaterialien verwendet. Saure Membranen, wie beispielsweise Perfluorsulfonsäuremembranen, dienen als Festelektrolyte anstelle von Flüssigelektrolyten. Ein weiterer Vorteil des PEM-Elektrolyseurs gegenüber dem alkalischen Elektrolyseur ist die Möglichkeit, auf der Kathodenseite mit hohem Druck zu arbeiten, während die Anode bei Atmosphärendruck betrieben werden kann. Darüber hinaus könnte die PEM-Wasserelektrolyse zukünftig eine nachhaltige Lösung für die saubere Produktion von reinem, grünem Wasserstoff bieten. Daher wird erwartet, dass die steigende Nachfrage nach grünem Wasserstoff in den kommenden Jahren zu einer wachsenden Nachfrage nach PEM-Wasserelektrolyseuren führen wird.

Basierend auf der EndbenutzeranwendungDer globale Markt ist unterteilt in Ammoniakproduktion, Methanolproduktion, Raffinerieindustrie, Energiespeicherung, Transport-/Mobilitätsindustrie und Sonstiges.

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

Chemie- und Düngemittelunternehmen gehörten zu den ersten Anwendern der Wasserelektrolyse zur Wasserstofferzeugung. Aufgrund der geringen CO₂-Emissionen und der Nachhaltigkeit des Verfahrens wird erwartet, dass in den kommenden Jahren weitere Unternehmen auf die Produktion von grünem Ammoniak umsteigen werden. Darüber hinaus werden die steigenden Investitionen in erneuerbare Energien und der Ausbau der Wasserstoffinfrastruktur das Wachstum der grünen Ammoniakindustrie fördern und neue Wachstumschancen für den Markt der Wasserelektrolyse eröffnen.

Die Raffinerieindustrie zählt zu den bedeutendsten Wasserstoffverbrauchern. Derzeit wird der größte Teil des Wasserstoffs aus fossilen Brennstoffen gewonnen. Der Bedarf an Wasserstoff in Raffinerien ist für zahlreiche Anwendungen gestiegen, darunter die Entschwefelung durch Hydrodesulfurierung, das Cracken langkettiger Kohlenwasserstoffe zu kürzeren Ketten im Benzinbereich durch Hydrocracken, die Hydrierung von Aromaten zu Cycloparaffinen oder Alkanen durch Dearomatisierung sowie die Umwandlung von Standardparaffin in Isoparaffin durch Hydroisomerisierung zur Verbesserung der Produkteigenschaften. Darüber hinaus ist der Wasserstoffbedarf in Raffinerien für Dieselkraftstoff aufgrund der verschärften Schwefelgehaltsvorschriften gestiegen.