Informe de análisis del tamaño, la participación y las tendencias del mercado de electrólisis del agua por tipo de electrolizador (electrolizador alcalino, electrolizador de membrana de intercambio de protones (PEM), celda de electrolizador de óxido sólido (SOEC), electrolizador de membrana de intercambio aniónico (AEM)), por aplicaciones de usuario final (producción de amoníaco, producción de metanol, industria de refinación, almacenamiento de energía, industria del transporte/movilidad, otros) y por región (América del Norte, Europa, Asia-Pacífico, Oriente Medio y África, Latinoamérica). Previsiones para el período 2024-2032.

Dinámica del mercado

Factores que impulsan el mercado

Mayor uso de hidrógeno en la industria de refinación de petróleo

Dado que las refinerías de petróleo modernas emplean grandes cantidades de hidrógeno en numerosos procesos, este se ha convertido en un componente esencial de estos sectores. La Agencia Internacional de Energía (AIE) indica que el gas natural es la principal fuente de hidrógeno para las refinerías, mientras que el metano se utiliza para generar el 75 % del hidrógeno necesario. Además, el coste del metano se considera el principal obstáculo en el proceso de generación de hidrógeno, lo que ha impulsado a las empresas a buscar otras soluciones para su producción.

La producción de hidrógeno es un componente crucial de la operación de las refinerías, por lo que su demanda aumenta constantemente. La producción de hidrógeno verde mediante electrolizadores a gran escala en las refinerías ayuda a las empresas a satisfacer la creciente demanda de hidrógeno y, al mismo tiempo, a reducir sus emisiones de carbono. Dado que las refinerías se enfrentan a una presión cada vez mayor para cumplir con la legislación ambiental y reducir las emisiones de carbono, se prevé que la industria de la refinación sea una de las principales impulsoras de la tecnología de electrólisis del agua en los próximos años, impulsando así el crecimiento del mercado global.

Creciente demanda de fertilizantes ecológicos

Las plantas de producción de fertilizantes obtienen hidrógeno del gas natural o del agua y lo combinan con nitrógeno del aire para producir amoníaco, que luego se utiliza para fabricar fertilizantes para aplicaciones agrícolas. Para la planta de fertilizantes, el hidrógeno se produce a partir de gas natural, lo que genera emisiones de gases de efecto invernadero, que tienen varios efectos adversos en el medio ambiente, incluido el agotamiento de la capa de ozono. Por lo tanto, las empresas de fertilizantes están tratando de reducir sus emisiones y avanzar hacia una producción sostenible, lo que lleva a una creciente demanda de fertilizantes.demanda de productos químicos ecológicospara la producción de fertilizantes.

Además, según la Sociedad Química Estadounidense, en 2020, dos empresas españolas, Fertiberia e Iberdrola, anunciaron sus planes para construir en España la mayor planta de Europa para la generación de hidrógeno verde para el año 2027, destinada a aplicaciones industriales como la producción de fertilizantes y otras. En este proyecto, se instalará una planta de producción de hidrógeno verde con una capacidad de 720 toneladas métricas anuales junto a la planta de amoníaco de Fertiberia en Puertollano, España. La planta también contará con una instalación solar fotovoltaica de 100 MW para generar electricidad que alimente los electrolizadores que separan el agua en oxígeno e hidrógeno. Posteriormente, Fertiberia combinará el hidrógeno con nitrógeno para formar amoníaco y producir fertilizantes. Fertiberia también utilizará el oxígeno generado por la electrólisis como materia prima para el ácido nítrico, que también se emplea en la producción de fertilizantes. De este modo, el aumento de la demanda de fertilizantes verdes impulsa el crecimiento del mercado.

Restricción del mercado

Tecnología de hidrógeno costosa

La Agencia Internacional de Energía (AIE) afirma que varios factores técnicos y económicos, entre los que destacan los precios de la energía y los gastos de capital, determinan el precio del hidrógeno producido mediante electrólisis del agua. Por lo tanto, el coste de producción de hidrógeno verde depende del coste de la energía renovable y de la tecnología de electrólisis del agua. La tecnología de electrólisis del agua comercializada se compone principalmente de tecnologías de electrólisis alcalina y de membrana de intercambio protónico. Entre estas, las tecnologías de electrólisis alcalina utilizan electrolitos de bajo pH y electrodos corrosivos.

Por el contrario, la electrólisis de membrana de intercambio de protones consiste en materiales más costosos comoplatinoEl iridio y muchos otros metales requieren cambios frecuentes. Por lo tanto, los altos precios de los metales utilizados en electrodos y catalizadores, junto con otros problemas asociados a los electrolizadores de agua, representan el principal desafío para el crecimiento y la adopción generalizada de la tecnología de electrólisis del agua a nivel mundial.

Oportunidades de mercado

Aumento de la demanda de almacenamiento de energía de hidrógeno

Las fuentes de energía renovable suelen experimentar desequilibrios entre la oferta y la demanda, ya que son más productivas durante los períodos de baja demanda, generando un excedente de energía no utilizada, y menos productivas durante los períodos de alta demanda eléctrica, lo que provoca escasez de energía. Por lo tanto, existe una creciente demanda de sistemas de almacenamiento de energía proveniente de fuentes renovables.

El hidrógeno se considera una excelente opción para el almacenamiento de energía. El hidrógeno producido mediante electrólisis se puede almacenar para su uso posterior como una variedad de compuestos de hidruro débilmente ligados, un gas comprimido o un líquido criogénico. También se puede utilizar en pilas de combustible estacionarias para la generación de energía para alimentar vehículos de pila de combustible, inyectarse en gasoductos para reducir su intensidad de carbono o en cualquiera de otras aplicaciones. Por lo tanto, con elaplicación del almacenamiento de energía de hidrógenoSe espera que la tecnología de almacenamiento de energía renovable, que está creciendo de forma constante, presente varias oportunidades lucrativas para el crecimiento del mercado de la electrólisis del agua durante el período previsto.

Análisis regional

Según la región, el mercado mundial de electrólisis del agua se divide en América del Norte, Europa, Asia-Pacífico, Japón, China, Reino Unido y el resto del mundo.

Europa domina el mercado global.

Europaes el accionista más importante del mercado mundial de electrólisis del agua durante el período de pronóstico. Europa se centra activamente en métodos de menor costo para producir hidrógeno utilizando electrólisis del agua para minimizar las emisiones de carbono en la región. Además, Europa ha desarrollado una estrategia de hidrógeno que describe los aspectos presentes y futuros de la producción de hidrógeno y sus aplicaciones, y declara inversiones hacia la producción de hidrógeno verde. Ampliando el uso del hidrógeno en varias industrias como el transporte,acero,La industria siderúrgica, donde se utiliza hidrógeno verde como combustible, también se encuentra a la vanguardia de la estrategia europea en materia de hidrógeno. Además, numerosas instituciones financieras y el Banco Europeo de Inversiones (BEI) han proporcionado una financiación significativa para el desarrollo de proyectos de hidrógeno verde a gran escala en la región.

América del norteSe estima que crecerá a una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 8,2 % durante el período previsto. Norteamérica es una de las regiones más desarrolladas del mundo, y la creciente preocupación por el medio ambiente y el agotamiento de los recursos energéticos en la zona han incrementado la demanda de métodos sostenibles de producción de hidrógeno. Además, Norteamérica está adoptando técnicas innovadoras como la disociación fotobiológica del agua, la disociación del agua a alta temperatura y la electrólisis del agua para la producción de hidrógeno. Este avance demuestra que las inversiones en tecnologías sostenibles de producción de hidrógeno están aumentando, impulsando el crecimiento del mercado de la electrólisis del agua en la región.

Reino UnidoEs una de las naciones que se centra activamente en aumentar el uso de hidrógeno verde en los sectores comercial, industrial y residencial del país. Las crecientes iniciativas del gobierno para el uso del hidrógeno están ayudando a la nación a convertirse en una economía mejor y más sostenible. El gobierno del Reino Unido apoya mecanismos económicos seguros para aumentar la producción de hidrógeno mediante el método de electrólisis del agua, con el fin de superar las preocupaciones climáticas y alcanzar el objetivo de cero emisiones netas de carbono. Además, el gobierno del Reino Unido se ha propuesto alcanzar los 5 GW de producción de hidrógeno bajo en carbono para 2030. El gobierno del Reino Unido ha planificado introducir planes altamente sostenibles e integrados para la producción de hidrógeno.

Asia-Pacífico y JapónLa región está repleta de oportunidades y economías en crecimiento, con programas gubernamentales adecuados que apoyan la producción de hidrógeno verde. Numerosas industrias en expansión en la región, como el transporte, el amoníaco, el acero y el hierro, se centran activamente en el hidrógeno verde, ya que lo utilizan como combustible o materia prima. Además, países de la región de Asia-Pacífico y Japón, como Australia, Corea del Sur, India y Japón, están invirtiendo cada vez más en la producción de hidrógeno verde, pues se espera que sea una solución emergente para combatir el creciente problema de las emisiones de gases de efecto invernadero y eliminar la dependencia de los combustibles fósiles. Asimismo, para respaldar la estrategia del hidrógeno, muchas instituciones financieras y el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente han proporcionado importantes inversiones para el desarrollo de proyectos a gran escala, que se prevé que impulsen el crecimiento del mercado de la electrólisis del agua en la región.

PorcelanaChina es una economía de rápido crecimiento, y su floreciente desarrollo la ha convertido en el mayor consumidor y productor de energía del mundo, lo que ha generado preocupación por el cambio climático y una escasez de combustibles fósiles. China está tomando medidas inteligentes, como la transición hacia combustibles más limpios y la implementación de medidas anticontaminación para combatir el cambio climático, iniciativas que cuentan con el apoyo del gobierno chino. Además, según el Centro de Estudios Estratégicos e Internacionales, China se ha convertido en el mayor productor mundial de hidrógeno, gracias a sus vastos recursos de energía renovable y a la creciente adopción del método de electrólisis del agua para producir hidrógeno verde. Por lo tanto, el creciente apoyo del gobierno chino al hidrógeno verde y la expansión del uso de energías renovables han impulsado el crecimiento del mercado de la electrólisis del agua en el país.

El resto del mundoLa región comprende Sudamérica, Oriente Medio y África. El mercado de la electrólisis del agua aún no está desarrollado en esta región; sin embargo, se espera que el enorme potencial de las energías renovables y la creciente inversión gubernamental en proyectos de hidrógeno verde ofrezcan oportunidades lucrativas para el crecimiento de este mercado en la región durante el período previsto.

Análisis segmentario

El mercado global de electrólisis del agua está segmentado por tipo de electrolizador y aplicación para el usuario final.

Según el tipo de electrolizadorEl mercado global se divide en electrolizadores alcalinos, electrolizadores de membrana de intercambio de protones (PEM), celdas electrolíticas de óxido sólido (SOEC) y electrolizadores de membrana de intercambio de aniones (AEM).

El segmento de electrolizadores alcalinos representa la mayor cuota de mercado durante el período de pronóstico. El electrolizador alcalino es una tecnología consolidada para la producción de hidrógeno verde a escala de megavatios y constituye una de las tecnologías de electrólisis más utilizadas a nivel mundial. Una unidad de electrolizador alcalino común consta principalmente de dos electrodos: un ánodo y un cátodo. Estos electrodos se sumergen en una solución electrolítica alcalina acuosa altamente concentrada que contiene entre un 20 y un 30 % en masa de hidróxido de potasio (KOH). Además, los electrolizadores alcalinos ofrecen los menores costos de instalación en comparación con otros electrolizadores, con las ligeras desventajas de la gestión de electrolitos cáusticos y las densidades de corriente limitadas derivadas de la moderada movilidad de los iones hidróxido. Los nuevos electrolizadores alcalinos avanzados se basan en novedosos conceptos de membranas poliméricas y se espera que impulsen el crecimiento del segmento de electrolizadores alcalinos en los próximos años.

El electrolizador de agua con membrana de intercambio protónico (PEM) es una unidad compacta para la producción de hidrógeno que ofrece un buen rendimiento y estabilidad. Los materiales del ánodo y el cátodo suelen ser óxido de iridio y platino. En lugar de electrolitos líquidos, se utilizan membranas ácidas, como las de ácido perfluorosulfónico, como electrolitos sólidos. Otra ventaja del electrolizador PEM sobre el electrolizador alcalino es la posibilidad de utilizar alta presión en el cátodo, mientras que el ánodo puede operar a presión atmosférica. Además, la electrólisis del agua con PEM podría proporcionar una solución sostenible para la producción limpia de hidrógeno verde puro en el futuro; por lo tanto, se espera que el aumento de la demanda de hidrógeno verde genere una creciente demanda de electrolizadores de agua con PEM en los próximos años.

Basado en la aplicación del usuario finalEl mercado global se segmenta en producción de amoníaco, producción de metanol, industria de refinación, almacenamiento de energía eléctrica, industria del transporte/movilidad y otros.

El segmento de producción de amoníaco ostenta la mayor cuota de mercado durante el período previsto. La producción de amoníaco para la fabricación de fertilizantes es una de las aplicaciones más importantes de la generación de hidrógeno mediante electrólisis del agua. Debido al papel fundamental del amoníaco como fertilizante en la industria agrícola y como prometedor portador de energía, el amoníaco verde es el producto químico más ecológico, energéticamente eficiente y económicamente viable. Además, según el Instituto Americano de Ingenieros Químicos, en 2020, el 55 % del hidrógeno total producido a nivel mundial se destinó a la producción de amoníaco.

Las empresas químicas y de fertilizantes fueron pioneras en la electrólisis del agua para la producción de hidrógeno. Debido a sus bajas emisiones de carbono y su carácter sostenible, se prevé que más empresas opten por la producción de amoníaco verde en los próximos años. Además, la creciente inversión en energías renovables y el desarrollo de infraestructuras de hidrógeno contribuirán al crecimiento de la industria del amoníaco verde y generarán oportunidades de crecimiento para el mercado de la electrólisis del agua.

La industria de refinación es uno de los principales consumidores de hidrógeno, que actualmente se obtiene principalmente de combustibles fósiles. La demanda de hidrógeno ha aumentado en las refinerías para diversas aplicaciones, como la eliminación de azufre mediante hidrodesulfuración, el craqueo de hidrocarburos de cadena larga a cadenas más cortas en el rango de la gasolina mediante hidrocraqueo, la hidrogenación de aromáticos a cicloparafinas o alcanos mediante dearomatización, y la conversión de parafinas estándar en isoparafinas mediante hidroisomerización para mejorar las propiedades del producto. Además, la demanda de hidrógeno ha aumentado en las refinerías para la producción de gasóleo debido al endurecimiento de las normativas sobre el contenido de azufre.