航空宇宙・防衛市場における燃料電池 サイズと展望 2024-2032

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市場ダイナミクス

航空宇宙・防衛分野における燃料電池の世界市場を牽引する要因

航空宇宙産業における脱炭素化への注目の高まり

航空輸送行動グループ（ATAG）によると、2020年の航空宇宙部門は世界のCO2排出量の2.0%を占めました。国際航空運送協会（IATA）は2020年、主にCOVID-19パンデミックの影響により、航空交通量の顕著な減少を記録しました。その結果、航空業界の関係者は、この部門における炭素排出量の削減と脱炭素化の実現に向けた取り組みを積極的に推進してきました。ドイツ、英国、米国、フランスなどの国々は、運輸・航空部門の脱炭素化に焦点を当てた国家水素戦略を策定しています。例えば、エアバスは、民間航空機事業の脱炭素化に向けて、水素燃料電池と持続可能な航空機燃料（SAF）の活用に主眼を置いています。

さらに、ターボファンエンジンやターボプロップエンジンにおける水素の直接燃焼は、航空業界の脱炭素化を実現する技術の一つとして活用されています。世界中の企業が、航空業界の脱炭素化プロセスを加速させるために協力しています。例えば、TotalEnergiesとSafranは2021年9月に戦略的パートナーシップ契約を締結し、航空業界の脱炭素化に向けた商業的および技術的ソリューションを共同開発しています。上記の要因は、予測期間中に航空宇宙産業における脱炭素化の成長を促進すると予想されます。

軍用ドローン／UAVへの支出の増加

軍用ドローンは、政府機関や非政府機関によって配備され、現代の戦争において最適な武器となっています。高い有効性、情報収集・監視・偵察の需要の高まり、無人機（UAV）の価格低下、戦場での高い阻止能力といった要因が、市場の成長を牽引すると予想されています。Teal Groupによると、軍用ドローンの研究開発費と調達費は、2020年の111億米ドルから2029年には143億米ドルに増加すると予測されています。

さらに、ベンダーは燃料電池軍用ドローンの市場参入を目指し、積極的に事業を展開しています。例えば、2021年5月には、防衛関連企業であるLIG Nex1が、韓国の国家プロジェクトに選定され、軍用および民生用途向けに水素燃料電池で駆動する大型貨物ドローンを提供しました。 2025年までにこのドローンを開発するために、約3,930万米ドルの投資が行われました。燃料電池はエネルギー密度が高く、ガソリン式ドローンに比べて低騒音・低振動といった利点があるため、既存のバッテリー式ドローンに比べて飛行時間が長くなります。これらの要因が、予測期間中の市場を牽引すると予想されます。

航空宇宙・防衛分野における世界の燃料電池市場の制約

燃料電池システムの高コストが軍用車両の高コストにつながる

燃料電池システムの高コストは、車両全体のコストに悪影響を及ぼします。したがって、市場参加者が直面する大きな課題は、燃料電池スタックとバランス・オブ・プラント（BOP）の費用を効果的に処理し、同時にこれらのコンポーネントの寿命を延ばす技術やシステムの開発です。メーカーが規模の経済性を実現できるよう適切な政策を実施することが、この技術を経済的に実現可能にする上で重要な役割を果たすと予想されます。

さらに、電気分解は水素製造において非常に非効率的なプロセスであり、多くのエネルギーを消費します。そのため、生成された水素は圧縮され、車両のタンクに充填される必要があります。このプロセスは燃料電池電気自動車（FCEV）の費用対効果を低下させ、市場の成長を制限しています。

航空宇宙・防衛分野における世界の燃料電池市場機会

航空宇宙・防衛支出の増加

2020年の旅客航空交通量は66%減少しましたが、COVID-19パンデミックにもかかわらず、航空宇宙・防衛支出は増加を続けています。世界的なパンデミックを受けて地政学的緊張が高まっていることから、各国が軍事力を強化し続けているため、世界の防衛支出は2021年に2.8%増加すると予想されています。主要国は、COVID-19パンデミックによる財政赤字への経済的影響にもかかわらず、軍事費の増額を発表しています。

さらに、中国は2020年5月に前年比6.6%増の1,782億ドルの軍事予算を発表しました。日本も前年比9倍となる516億ドルの予算を発表しました。同様に、ゼロエミッション燃料電池は高い効率性を備え、長距離飛行や軍事偵察においてより信頼性の高い技術です。したがって、航空宇宙および防衛支出の増加は、燃料電池技術の進化と市場浸透を促進するでしょう。

セグメント分析

航空宇宙・防衛分野における世界の燃料電池市場は、製品と用途によってセグメント化されています。

製品に基づいて、世界の市場は、プロトン交換膜燃料電池（PEMFC）と固体酸化物燃料電池（SOFC）に二分されています。

PEMFCセグメントは世界市場の大部分を占めており、予測期間中に大幅な成長が見込まれています。PEMFCは、純粋な水素、酸素、水を必要とします。約80℃という比較的低い温度で動作するため、素早い起動が可能で、システムコンポーネントの摩耗も少なくなります。その結果、PEMFCは他の製品タイプよりも耐久性に優れています。また、他の燃料電池タイプと比較して、軽量・小型化などのメリットもあります。さらに、PEMFCは、その効率性、コンパクトさ、温度範囲、耐久性の高さから、航空宇宙産業の輸送用途にも広く使用されています。 Honeywell Aerospaceによると、空冷式PEMFCは、優れた熱管理、プラント周辺装置の軽量化、スタックの耐用年数の短縮、そして統合の柔軟性といった理由から、航空宇宙用途に最適です。

PEMFCは、軍用車両やドローンなど、様々な防衛用途にも利用されています。無人航空機（UAV）向け燃料電池の需要増加に伴い、PEMFC製品セグメントは大幅な成長と認知度の向上を遂げており、売上高と知名度の向上につながっています。

固体酸化物燃料電池は、水素、天然ガス、その他の再生可能燃料から発電します。そのため、発電によって環境汚染物質が排出されることはほとんどありません。固体酸化物燃料電池は化学反応によって発電するため、騒音はほとんど発生しません。さらに、燃料電池自動車やその他のモバイルアプリケーションに統合することで、運転中の騒音レベルを軽減できます。 固体酸化物燃料電池は、住宅および商業部門の定置型アプリケーションにおいて大きな成長機会を秘めています。ブルーム・エナジーは、燃料電池ベースの発電にSOFCを活用する大手企業として台頭しています。

用途別では、世界市場は航空宇宙（民間航空機および回転翼航空機）と防衛（軍用ドローン/UAVおよび軍用車両）に分類されます。

航空宇宙分野において、民間航空機セグメントは航空宇宙および防衛分野の燃料電池市場シェアで最大のシェアを占めています。水素を燃料とする燃料電池は、乗客定員が最大20人の航空機に搭載されています。しかしながら、航空機メーカーは現在、より大型の民間航空機の実現可能性調査を実施しています。例えば、エアバスは2021年1月、大型民間航空機の翼下に水素燃料電池で駆動する8枚羽根のポッド6基で構成されるZEROeプログラムを立ち上げました。このシステムは、プロペラ、電動モーター、燃料電池、液体水素タンク、冷却システム、補助装置で構成されています。

さらに、2020年9月には、水素電気エンジンメーカーのZeroAviaが、燃料電池を動力源とする世界初の商用飛行に成功しました。民間航空機における水素燃料電池の効率は、標準的な内燃エンジンの25%に対して最大60%に達しました。2021年2月には、スロベニアのピピストレル・エアクラフトが、通勤用航空機セグメントに革命をもたらすため、軽量で水素燃料電池を動力源とする19席のハイブリッド航空機を発売する計画を発表しました。これらの要因により、予測期間中に民間航空機セグメントにおける燃料電池の需要が増加すると予想されます。

防衛セグメントでは、軍用車両セグメントが大きな市場シェアを占めています。軍用ドローンは、防衛産業における最先端システムであり、監視やモニタリングなどの用途で高い人気を博しています。輸入石油への依存度を低減するための燃料電池と軍用無人航空機の導入は、市場における重要なトレンドとして浮上すると予想されています。技術の進歩は加速しているものの、軽量UAVの開発は市場の課題となっています。一般的なUAVの電源と燃料は、機体重量の約35％～65％を占めるのに対し、小型UAVの場合は38％～40％に近づくことが分かっています。しかし、メーカーは市場の課題に対処するための戦略を立てています。例えば、2021年5月、韓国空軍は斗山モビリティイノベーション社と提携し、水素燃料の燃料電池ドローンを購入して監視能力を強化しました。

地域別分析

地域別に見ると、航空宇宙・防衛分野における世界の燃料電池市場は、北米、ヨーロッパ、アジア太平洋、中南米、中東・アフリカに分かれています。

北米が世界市場を席巻

北米は最大のシェアを占めており、予測期間中に大幅な成長が見込まれています。これは、地域内の二酸化炭素排出量削減を目的とした政策の実施と、燃料電池の研究開発の推進に向けた資金配分によるものです。 Bloom Energyなどのベンダーは、米国において、防衛、航空宇宙、データセンター、スポーツスタジアム、商業ビルなどの分野への燃料電池の導入を推進してきました。北米の燃料電池市場は、様々な商業研究プロジェクトへの投資にとって非常に有利です。

さらに、米国は燃料電池の主要市場として台頭し、米国エネルギー省（DOE）からの多大な支援を受けて、革新における先駆的な取り組みを示してきました。北米では、米国陸軍と海軍が燃料電池を使用しています。回転翼航空機用燃料電池部品は、市場に積極的に参入しているベンダーによって継続的に開発されています。これらの要因が相まって、市場の成長に貢献しています。

ヨーロッパは予測期間中に大幅な成長が見込まれています。欧州委員会が主要欧州諸国における燃料電池車両に関する目標とプロジェクトを掲げていることから、ヨーロッパにおける燃料電池システムの成長と導入が促進されています。様々な組織が研究活動の実施を支援し、燃料電池プロジェクトの開発と導入に必要なサポートを提供しています。欧州の主要な組織としては、燃料電池・水素共同事業体（FCH JU）やHydrogen Europeなどが挙げられます。さらに、欧州政府は温室効果ガス排出量を大幅に削減する計画を掲げています。そのため、いくつかの欧州諸国は、これらの目標を達成するために、燃料電池（主にPEMFC）などの革新的技術の導入を決定しました。これは、予測期間中に燃料電池メーカーにとって大きなビジネスチャンスを生み出すと予想されます。

アジア太平洋地域では、商用航空機、回転翼航空機、軍用ドローン/UAV、軍用車両など、様々な防衛・航空宇宙用途における製品需要の増加が市場を牽引しています。中国、インド、日本、韓国などの国々における防衛支出の増加と航空旅客数の増加が相まって、防衛・航空宇宙用途の成長を促進し、燃料電池の需要を生み出すと予想されます。収益面では中国がアジア太平洋市場をリードしました。ストックホルム国際平和研究所（SIPRI）によると、2020年の世界の軍事費の約13%を中国が占めました。軍事・防衛部門への支出増加は、軍用ドローン/UAVや軍用車両の需要を促進しており、燃料電池に大きなビジネスチャンスが生まれると予想されています。

中南米の新興国では、環境問題の高まりから代替エネルギー源の需要が高まっており、燃料電池の導入が拡大すると予想されています。これは、中南米における燃料電池市場の成長への道を開くものです。中南米では、政府機関と民間組織の両方が、多くの産業分野において燃料電池の研究、開発、導入に関与していることから、この地域における燃料電池技術の開発と導入が進んでいることが示唆されています。

中東とアフリカでは、化石燃料をベースとしたエネルギー源に関する環境問題の高まりから、石油生産会社はクリーンエネルギー源に着目しています。さらに、多くのOPEC加盟国は、新型コロナウイルス感染症のパンデミックを受けて、石油需要の減少を緩和するために減産を実施しました。中東の多くの石油生産国は、COVID-19パンデミックによる石油需要の減少に対応してクリーン燃料として水素に目を向けており、航空宇宙産業の燃料電池市場が拡大すると期待されている。

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航空宇宙・防衛市場における燃料電池のトップ競合他社

1. Honeywell International Inc.
2. Australian Fuel Cells Pty Ltd.
3. Advent Technologies
4. Infinity Fuel Cell and Hydrogen Inc.
5. Intelligent Energy Limited
6. Cummins Inc.
7. HyPoint Inc.
8. ITM Power
9. Loop Energy Inc
10. ElringKlinger AG
11. GenCell Ltd.
12. Plug Power Inc

最近の開発状況

• 2023年6月 - 薄膜堆積および材料科学業界で30年の歴史を持ち、航空宇宙・防衛、医療、通信、エネルギー、光学、フォトニクス分野の顧客を持つカナダの先進製造企業、Intlvac Thin Filmは、燃料電池の研究・製造業界向けに真空システムの販売を開始しました。

• 2023年3月 - ZeroAviaは、高温プロトン交換膜（HTPEM）システムが試験において記録破りの性能を達成したと発表しました。 ZeroAviaの英国研究開発施設で実施された加圧型20kW HTPEMスタック電源モジュールの初期テストでは、セルレベルで2.5kW/kgという記録的な比出力が達成され、今後24か月以内にシステムレベルで3kW/kgを超える密度を実現する道筋が見えてきました。