クリーン水素市場 サイズと展望 2025-2033

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クリーン水素市場の成長要因

政府の支援政策

オーストリア、オーストラリア、カナダ、チリ、フランス、ドイツ、イタリア、モロッコ、オランダ、ノルウェー、ポルトガル、スペインなど、世界中の多くの国が、クリーン水素対策を支援する国家水素戦略を策定または公表しています。世界中の多くの政府が、炭素排出問題への対応と水素導入促進のため、クリーンエネルギープロジェクトを実施しています。例えば、カリフォルニア州政府は2023年までに水素プロジェクトに2億3,000万米ドルを投資する計画です。あるエネルギー会社は、カリフォルニア州ランカスターで最大規模のクリーン水素プロジェクトを建設中です。

同様に、インド政府は2030年までに再生可能エネルギー容量を450GWに拡大することを目指しています。同国は、太陽光発電と風力発電の余剰容量という点で、莫大な再生ポテンシャルを秘めており、クリーンエネルギーを基盤とした堅牢なグリーン水素エコシステムの構築を可能にします。したがって、産業の脱炭素化と水素経済の確立に向けた複数の政府の取り組みが、将来の市場成長を牽引するでしょう。

水素のより広範な利用と電力システムへのメリット

当初、クリーン水素は主にFCEVへの利用拡大に重点が置かれていました。しかし、近年の開発と革新により、水素をアンモニア、メタノール、合成液体などの他のエネルギーキャリアや製品に変換するための柔軟性が高まりました。このような利用は、将来の水素需要を増加させ、相乗効果を活用してクリーン水素バリューチェーンのコストを削減する可能性があります。クリーン水素は、技術的リーダーシップの確立とカーボンニュートラルの達成を目指す国の産業競争力を向上させます。

さらに、クリーン水素は、既存の産業が低炭素社会において重要な役割を果たすことを可能にします。再生可能資源を豊富に持つ国は、クリーン水素を輸入することで、世界的なクリーン水素経済を構築・支援することで利益を得ることができます。エネルギー会社、鉄鋼市場、化学会社、港湾管理局、自動車・航空機メーカー、船主、航空会社など、官民問わず、水素の利用に関心が高まっています。様々な業界が、再生可能資源を活用してクリーン水素を輸出したり、エネルギー安全保障の向上に活用したりすることで、市場の成長に貢献したいと考えています。

制約要因

クリーン水素の物理的・化学的特性

ガソリン蒸気は水素の57倍の重さがあります。クリーン水素は他の燃料と同様に可燃性で軽量であるため、慎重に取り扱う必要があります。水素は、ガソリン、天然ガス、プロパンなどの他の燃料よりも空気中で可燃性が高いです。また、水素の密度が低いため、輸送は困難です。気体水素はマイナス253℃以下で液化するか、圧縮ガスとして輸送する必要があります。そのため、クリーン水素は、低温液体タンカーや気体水素を輸送するチューブトレーラー、鉄道、またははしけなどの専用パイプラインを介して輸送されます。これが市場の成長を阻害しています。

市場機会

クリーン水素の利点

世界中の多くの国が、2050年までにカーボンニュートラルを達成するという目標を設定しています。低炭素経済への移行に向けた主要な取り組みの一つが、クリーン水素の生産です。IEA（国際エネルギー機関）によると、各国でクリーン水素を使用することで、化石燃料の使用に伴う年間約8億3000万トンの二酸化炭素排出を削減できる可能性があります。クリーン水素は、輸送および発電用途にとって理想的な燃料選択肢です。

水素は、燃焼や生産プロセスで汚染ガスを排出しない、100%持続可能なエネルギー源です。 グリーン水素は、容易に貯蔵でき、様々な用途に使用できる気体状の水素です。クリーン水素は、家庭用、商業用、工業用の電力や合成ガスに変換できます。少量のグリーン水素を天然ガスと混合し、同じパイプやインフラで輸送することも可能です。そのため、クリーン水素が持つこうした利点は、市場拡大の機会を生み出します。

クリーン水素市場のセグメンテーション分析

技術別

技術に基づいて、世界市場はアルカリ電解装置、PEM電解装置、固体酸化物電解装置の3つに分かれています。アルカリ電解装置セグメントは世界市場の大部分を占めており、予測期間中に14.48%のCAGR（年平均成長率）で成長すると予想されています。アルカリ電解装置は、水と電気から水素を生成する技術です。名称は、一般的に水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムをベースとする電解質に由来しています。電気分解プロセスでは、水と電気を用いて水素と酸素を生成します。電解装置は電流を用いて水分子を酸素と水素に分解します。アルカリ電解装置はシンプルで、設計も他の装置に比べて比較的容易です。これらの技術は電極面積が3平方メートルで、高濃度のKOH（水酸化カリウム）で動作します。

さらに、これらの技術で使用される電極は、堅牢なZrO2ベースの隔膜とニッケルメッキステンレス鋼です。アルカリ電解装置は、クリーンな水素を生成する最も簡単な方法の1つです。しかし、純度99.9%の水素ガスを生成する比較的高価な技術です。アルカリ電解は最も成熟した技術であり、1920年以来、肥料および塩素業界で好まれてきました。アルカリ電解装置技術には、運用の柔軟性が限られていること、設置面積が大きいこと、出力が低いことなどの制約があります。アルカリ電解装置は、他の製造技術と比較して、資本コストが比較的低くなっています。

固体酸化物電解装置は、電解質として固体セラミック材料を使用し、特定の温度で負に帯電した酸素イオン（O2-）を選択的に伝導することで、わずかに異なる方法で水素を生成します。固体酸化装置技術は市販されておらず、最も成熟度の低い電解装置技術です。固体酸化剤技術は材料コストが比較的低いものの、高温（900～1000℃）で急速に劣化するため、総コストが高くなります。また、この技術はアルカリ電解装置やPEM電解装置と比較して最も高い運転効率を誇ります。これらの技術を産業応用する上での主な障害は、セルの長期安定性が限られていることです。この電解装置の電極寿命を向上させるための研究開発が、現在、複数実施されています。

エンドユーザー別

エンドユーザー別に見ると、世界市場は輸送、発電、産業、その他に分類されます。輸送分野は最も高い市場シェアを占めており、予測期間中に15.00%のCAGR（年平均成長率）を達成すると予測されています。現在、輸送分野はクリーン水素のわずかなシェアを占めています。石油製品への依存度が高く、一部の用途では低炭素代替燃料が不足しているため、この分野は水素技術開発において最も有望な分野の一つです。水素の活用が焦点となっている主要なセグメントは乗用車です。水素自動車は、特に航続距離の延長と燃料補給時間の短縮といった点で、電気自動車に比べて明確な利点を持っています。しかし、水素価格の高さが開発の妨げとなっており、これが電気自動車よりも効率が低い理由でもあります。水素自動車は、電解装置、水素の圧縮・貯蔵、車載燃料電池といった追加部品を必要としますが、バッテリー電気自動車は電力の伝送と貯蔵の過程で損失を被ります。

水素は、ディスパッチ可能な電力を生成するための燃料源として評価されています。複合サイクル、燃料電池、改造ガスタービンなど、エネルギー生成の効率は高い場合が多いです。しかし、水素の製造と貯蔵におけるエネルギー損失は最大70%に達する可能性があります。電力コストがゼロまたはマイナスであっても、経済的な持続可能性は確保できるものの、年間稼働時間は設備投資を賄うのに十分な長さである必要があります。水素燃料電池では、水素と酸素の原子が結合して電力を生成します。バッテリーのような電気化学セルでは、水素が酸素と結合して電気、水、そしてわずかな熱を生成します。燃料電池は幅広い用途に対応し、様々な形態で提供されています。小型の燃料電池は、ノートパソコンやコンピューターの充電や軍事用途に使用できます。一方、大型の燃料電池は、建物内のバックアップ電源や非常用電源として、また電力網に接続されていない場所に電力を供給することができます。

地域別インサイト

ヨーロッパ：14.72%の成長率を誇る主要地域

ヨーロッパのクリーン水素市場シェアは世界最大の市場シェアを占めており、予測期間中は14.72%の年平均成長率（CAGR）を達成すると予想されています。気候変動に配慮した政策と厳格な枠組みの下、フランス、イタリア、スペイン、ノルウェー、英国などの国々の貢献が世界市場に大きな影響を与えています。ヨーロッパにおけるクリーン水素プロジェクトの増加は、複数の企業が大規模な低炭素またはゼロ炭素水素プロジェクトを発表していることに起因しています。こうした動きは、ヨーロッパがクリーン水素の有力な生産国となるという野心を実現させています。さらに、欧州委員会は2050年までに地球温暖化ガス排出量をネットゼロにするための多くの政策を策定しており、水素はその重要な手段となるでしょう。ヨーロッパ地域では、クリーン水素の成長に向けた勢いが既に十分に生まれています。約100MWのクリーン水素発電設備が既に建設されており、今後数年間で20GWのプラントを建設する計画も発表されています。

さらに、欧州連合（EU）は2020年7月に水素戦略を発表し、2024年までに6GWの再生可能水素電解装置を、2030年までに40GWの再生可能エネルギー電解装置を欧州に設置することを約束しています。欧州委員会は、クリーン燃料の製造に670億米ドルを投じる複数のイニシアチブを立ち上げ、市場の成長を牽引しています。同様に、この地域における複数の研究開発イニシアチブは、主要企業によるクリーン水素の計画と供給を促進するでしょう。

北米：13.17%の成長率で最速成長地域

北米のクリーン水素市場は、予測期間中に13.17%の年平均成長率（CAGR）で成長すると予測されています。電力消費量の増加、人口増加、急速な都市化、工業化といった要因が、この地域におけるクリーン水素の需要を牽引しています。さらに、消費者の購買力の向上と規制の変更に牽引され、住宅および商業部門における再生可能エネルギー資源の導入が増加していることが、この地域のクリーン水素市場を牽引する主要な要因となっています。この地域におけるクリーン水素メーカーの生産能力の向上も、市場の成長に影響を与えています。米国では住宅建築分野で化石燃料が主流であるため、成長の機会は依然として高いと見込まれています。さらに、この地域の有力企業は、予測期間中にカナダのニッチ市場における普及率向上につながる市場拡大活動に参入すると予想されます。クリーンビルディングは米国における最新のトレンドであり、オースティンなどの都市は水素エネルギービル市場が最も急速に成長しています。

アジア太平洋地域は、建設、自動車、化学、防衛、航空宇宙など、最も堅調な製造業と重要産業の拠点となっています。この地域におけるクリーン水素の成長は、日本とオーストラリアが牽引し、中国、インド、韓国、シンガポール、ニュージーランドからのサポートも増加すると予想されます。これらの市場のほとんどは、水素政策を政策課題に組み入れています。技術の実現可能性、政府の支援、そして複数の市場における投資家の関心の高まりを背景に、今後数年間、アジア太平洋地域のクリーン水素セクターには大きな成長機会が豊富に存在します。

ラテンアメリカ諸国は、2030年にはクリーン水素の生産を最も安価に行うでしょう。同様に、2030年までに、多くの地域市場でクリーン水素はブルー水素よりも安価になるでしょう。この地域では、様々なレベルのプロジェクト開発が、それぞれ異なる課題と機会を生み出しています。政治的および産業界のリーダーシップ、財政的インセンティブ、需要マッピング、そして堅牢な規制枠組みといった要素が、この地域におけるクリーン水素の商業化とカーボンニュートラル経済の構築において重要な役割を果たすでしょう。

様々な政府が経済とエネルギー部門の多様化を目指している中東およびアフリカにおいても、クリーン水素は世界的なエネルギー転換に関する話題としてますます注目を集めています。湾岸地域におけるクリーン水素の大きな可能性は、再生可能エネルギー資源の豊富さに起因しています。同様に、土地の豊富さ、安定した経済環境、大規模な石油、ガス、発電プロジェクトに対応する物理的および知的インフラの利用可能性も、市場の成長を加速させるでしょう。

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クリーン水素市場のトップ競合他社

1. Linde Plc
2. Air Liquide
3. ENGIE
4. Siemens Energy
5. Uniper SE
6. Air Products Inc.
7. Clean Hydrogen System
8. Toshiba Energy System & Solution Corporation
9. Nel ASA
10. SunGreenH2
11. Green Hydrogen
12. Plug Power
13. Arkema
14. Symbio
15. ACWA Power
16. HyPoint
17. Enapter
18. Hyon
19. Ballard Power System
20. Rouge H2 Engineering GmbH

最近の進展

• 2023年4月 - 第4世代ガス冷却マイクロリアクターの導入における米国の専門企業であるUltra Safe Nuclear Corporation（USNC）、Hyundai Engineering、およびSKエコプラントは、韓国ソウルにあるSKエコプラント本社に水素マイクロハブを建設するための覚書（MoU）を締結したことを発表しました。

• 2023年4月 - Prime Plasma, Inc.は、クリーンな水素と導電性カーボンブラック（ECB）を製造するためのDCプラズマ技術を韓国に導入する予定です。この水素は回収したCO2と混合してeメタノールとeDMEを製造し、燃料（ジメチルエーテル）として利用します。最終的な目標は、韓国の水素経済の実現を支援することです。