世界の水電解市場規模は、2023年に69億4,000万米ドルと評価されました。予測期間（2024～2032年）中に7.5%のCAGRで成長し、 2032年までに132億6,000万米ドルに達すると推定されています。
電気分解は、核エネルギーや再生可能エネルギー源から炭素を含まない水素を生成する方法の 1 つです。電気分解と呼ばれるプロセスにより、水は水素と酸素に分解されます。このプロセスを実行する装置が電解装置です。電解装置のサイズは、小規模な分散型水素生成に最適な小型の家電製品サイズの機械から、再生可能エネルギーやその他の温室効果ガスを排出しないタイプの電源に直接接続できる大規模な中央生産施設までさまざまです。
水の電気分解は、食品業界、冶金業界、発電所など、さまざまな業界で利用されているよく知られた技術です。さらに、水素と酸素を含む水の成分は、さまざまな用途に使用されています。たとえば、電気分解で生成された水素は、クリーンで再生可能かつ効率的な燃料源となります。水の電気分解は、主に純粋な水素と酸素ガスを生成することを目的としています。
| レポート指標 | 詳細 |
|---|---|
| 基準年 | 2023 |
| 研究期間 | 2020-2032 |
| 予想期間 | 2024-2032 |
| 年平均成長率 | 7.5% |
| 市場規模 | 2023 |
| 急成長市場 | 北米 |
| 最大市場 | ヨーロッパ |
| レポート範囲 | 収益予測、競合環境、成長要因、環境＆ランプ、規制情勢と動向 |
| 対象地域 |
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現代の石油精製所では、数多くのプロセスで膨大な量の水素が使用されるため、水素はこれらの部門に不可欠な要素となっています。国際エネルギー機関 (IEA) は、天然ガスが精製所の水素製造の主な供給源であり、メタンが必要とされる水素の 75% の製造に使用されていると述べています。さらに、メタンのコストは水素生成プロセスの最大のボトルネックであると考えられており、企業が水素製造のための他のソリューションを模索するようになりました。
水素製造は製油所の運営に不可欠な要素であるため、その需要は絶えず増加しています。製油所の大規模電解装置によるグリーン水素の製造は、企業が増大する水素需要を満たしながら、炭素排出量を削減するのに役立っています。製油所は環境法規制を遵守し、炭素排出量を削減するというプレッシャーが高まっているため、今後数年間で製油業界が水電解技術の主要導入者の 1 つとなり、世界市場の成長を牽引すると予想されています。
肥料製造工場では、天然ガスまたは水から水素を取り出し、空気中の窒素と結合させてアンモニアを作り、さらに農業用肥料の製造に使用します。肥料工場では、天然ガスを使用して水素を製造しますが、これは温室効果ガスの排出を引き起こし、オゾン層の破壊など、環境にいくつかの悪影響を及ぼします。そのため、肥料会社は排出量を削減し、持続可能な生産に移行しようとしており、肥料製造用のグリーン化学物質の需要が高まっています。
さらに、アメリカ化学会によると、2020年にスペインの2社、フェルティベリア社とイベルドローラ社は、肥料製造などの産業用途向けに、2027年までにスペインでヨーロッパ最大のグリーン水素製造プラントを建設する計画を発表しました。このプロジェクトでは、スペインのプエルトリャーノにあるフェルティベリア社のアンモニア工場の隣に、年間720トンの生産能力を持つグリーン水素製造プラントが建設されます。このプラントには、水を酸素と水素に分解するための電解装置に電力を供給するための100MWの太陽光発電プラントも設置されます。フェルティベリア社はその後、水素と窒素を結合させてアンモニアを形成し、肥料を生産します。フェルティベリア社は、電気分解で生成された酸素を、肥料製造にも使用される硝酸の原料としても使用します。このように、グリーン肥料の需要の増加が市場の成長を促進します。
国際エネルギー機関（IEA）は、水電解によって生成される水素の価格を決定するのは、いくつかの技術的および経済的要因であり、エネルギー価格と設備投資が最も重要な2つであると主張しています。したがって、グリーン水素の生産コストは、再生可能エネルギーと水電解技術のコストに依存します。商業化された水電解技術は、主にアルカリ水電解技術とプロトン交換膜水電解技術で構成されています。これらのうち、アルカリ水電解技術には、低pH電解質と腐食性電極が含まれています。
対照的に、プロトン交換膜電解は、プラチナ、イリジウムなど、より高価な材料で構成されており、頻繁に交換する必要があります。したがって、電極や触媒に使用される金属の高価格と、水電解装置に関連するその他の問題が、世界中で水電解技術の成長と幅広い採用に向けて業界が直面する大きな課題となっています。
再生可能エネルギー源は、エネルギー需要が低いときに最も生産的になり、未使用のエネルギーが余剰となり、電力需要が高いときには最も生産的ではなく、エネルギー不足となるため、需要と供給の不均衡が頻繁に発生します。そのため、再生可能エネルギー源からのエネルギー貯蔵システムの需要が高まっています。
水素はエネルギー貯蔵の優れた選択肢と考えられています。電気分解によって生成された水素は、さまざまな緩く結合した水素化物化合物、圧縮ガス、または極低温液体として後で使用するために保存できます。また、燃料電池自動車に電力を供給するための発電用の定置型燃料電池で使用したり、天然ガスパイプラインに注入して炭素強度を下げたり、その他のさまざまな用途に使用したりできます。したがって、再生可能エネルギー貯蔵のための水素エネルギー貯蔵技術の応用は着実に成長しており、予測期間中に水電解市場の成長にいくつかの有利な機会をもたらすことが期待されます。
電解装置の種類に基づいて、世界の市場は、アルカリ電解装置、プロトン交換膜（PEM）電解装置、固体酸化物電解セル（SOEC）、および陰イオン交換膜（AEM）電解装置に分かれています。
アルカリ電解装置セグメントは、予測期間中に最大の市場シェアを占めます。アルカリ電解装置は、メガワット規模までのグリーン水素製造のための成熟した技術であり、世界で最も広く使用されている電解技術の1つです。一般的なアルカリ電解装置ユニットは、主に陽極と陰極の2つの電極で構成されています。これらの電極は、20〜30質量％の水酸化カリウム（KOH）を含む高濃度の水性アルカリ電解液に浸されています。さらに、アルカリ電解装置は、他の電解装置と比較して設置コストが最も低いですが、苛性電解質の管理と、中程度の水酸化物イオン移動度に起因する電流密度の制限というわずかな欠点があります。新しい高度なアルカリ電解装置は、新しいポリマーベースの膜コンセプトに基づいており、今後数年間でアルカリ電解装置セグメントの成長を促進すると予想されています。
プロトン交換膜（PEM）水電解装置は、コンパクトなユニットで水素を生成し、優れた性能と安定性を提供します。PEM 電解装置の陽極と陰極の材料は通常、酸化イリジウムと白金です。ペルフルオロスルホン酸膜などの酸性膜は、液体電解質の代わりに固体電解質として使用されます。陽極を大気圧で操作しながら陰極側で高圧を使用できることは、アルカリ電解装置よりも優れた PEM 電解装置のもう 1 つの利点です。さらに、PEM 水電解は、将来、純粋なグリーン水素をクリーンに生成するための持続可能なソリューションになる可能性があります。そのため、グリーン水素の需要の増加により、今後数年間で PEM 水電解装置の需要が増加すると予想されます。
エンドユーザーのアプリケーションに基づいて、世界の市場は、アンモニア生産、メタノール生産、精製産業、電力およびエネルギー貯蔵、輸送/モビリティ産業、その他に分類されます。
アンモニア生産セグメントは、予測期間中に最高の市場シェアを占めています。肥料製造用のアンモニア生産は、水電気分解を使用した水素生成の重要な用途の1つです。農業産業における肥料としてのアンモニアの重要な役割と有望なエネルギーキャリアにより、グリーンアンモニアは最も環境に優しく、エネルギー効率が高く、経済的に実行可能な化学物質です。さらに、米国化学技術者協会によると、2020年には、世界中で生産された水素全体の55％がアンモニア生産に使用されました。
化学薬品および肥料会社は、水素製造のための水電気分解を早期に採用しました。その低炭素排出と持続可能な性質により、今後数年間でより多くの企業がグリーンアンモニアの生産に切り替えることが予想されます。さらに、再生可能エネルギーへの投資の増加と水素インフラの開発も、グリーンアンモニア業界の製品の成長に貢献し、水電気分解市場の成長機会を生み出します。
精製業界は水素の重要な消費者の 1 つであり、現在、水素のほとんどは化石燃料から得られています。水素の需要は、水素化脱硫による硫黄の除去、水素化分解によるガソリン範囲の長鎖炭化水素の短鎖への分解、脱芳香族化による芳香族のシクロパラフィンまたはアルカンへの水素化、製品特性を改善するための水素化異性化による標準パラフィンのイソパラフィンへの変換など、さまざまな用途で精製所で増加しています。さらに、硫黄含有量規制が厳しくなるにつれて、ディーゼル燃料用の精製所での水素の需要も増加しています。
地域別に見ると、世界の水電解市場は、北米、ヨーロッパ、アジア太平洋、日本、中国、英国、その他の地域に分かれています。
予測期間中、ヨーロッパは世界の水電解市場の最も重要なシェアを占めています。ヨーロッパは、地域の炭素排出量を最小限に抑えるために、水電解を使用して水素を生成するための低コストの方法に積極的に注力しています。さらに、ヨーロッパは、水素生産とその用途の現在と将来の側面を説明する水素戦略を策定し、グリーン水素生産への投資を宣言しています。グリーン水素が燃料として使用される輸送、鉄鋼、製鉄などのさまざまな業界で水素の使用を拡大することも、ヨーロッパの水素戦略の最前線にあります。さらに、多くの金融機関と欧州投資銀行（EIB）は、この地域での大規模なグリーン水素プロジェクトの開発に多額の資金を提供しています。
北米は予測期間中に年平均成長率 8.2% で成長すると予測されています。北米地域は世界で最も発展した地域の 1 つであり、この地域での環境問題の高まりとエネルギー資源の枯渇により、持続可能な水素製造方法の需要が高まっています。さらに、北米では、水素製造のために光生物学的水分解、高温水分解、水電気分解などの革新的な技術を採用しています。この進歩は、持続可能な水素製造技術への投資が増加し、この地域の水電気分解市場の成長を促進していることを示しています。
英国は、国内の商業、工業、住宅部門でグリーン水素の使用を増やすことに積極的に取り組んでいる国の一つです。水素の使用に向けた政府の取り組みの増加は、国がより良く持続可能な経済になることに貢献しています。英国政府は、気候問題を克服し、ネットゼロ炭素排出目標を達成するために、水電気分解法を使用して水素生産を増やすための安全な経済的施設をサポートしています。さらに、英国政府は、2030年までに5GWの低炭素水素生産に到達することを決定しました。英国政府は、水素を生産するための非常に持続可能で統合された計画を導入することを計画しています。
アジア太平洋地域と日本には、グリーン水素の生産を支援する適切な政府プログラムがあり、チャンスと経済成長に満ちています。輸送、アンモニア、鉄鋼、製鉄など、この地域の多くの成長産業は、燃料または原料として水素を使用しているため、グリーン水素に積極的に注目しています。さらに、オーストラリア、韓国、インド、日本など、アジア太平洋地域と日本地域の国々は、グリーン水素が、増大する温室効果ガス排出の問題に対処し、化石燃料への依存を解消するための新たな解決策になると期待されているため、グリーン水素の生産への投資を増やしています。さらに、水素戦略を支援するために、多くの金融機関と国連環境計画が大規模プロジェクトの開発に多額の投資を行っており、これがこの地域の水電解市場の成長につながると予測されています。
中国は急速に経済成長しており、その繁栄により世界最大のエネルギー消費国および生産国となったため、気候への懸念が高まり、化石燃料の不足につながっています。中国は、よりクリーンな燃料への転換や発明、そして中国政府が支援する汚染防止対策を講じて気候変動を克服する賢明な動きを見せています。さらに、戦略国際問題研究所によると、中国は膨大な再生可能エネルギー資源に支えられ、水電解法によるグリーン水素の生産も増え、世界最大の水素生産国となっています。そのため、中国政府によるグリーン水素への支援の拡大と再生可能エネルギー資源の利用拡大が、同国の水電解市場の成長を支えています。
その他の地域は、南米、中東、アフリカで構成されています。この地域では水電解市場はまだ発展していませんが、再生可能エネルギーの大きな可能性とグリーン水素プロジェクトに対する政府からの投資の増加により、予測期間中にこの地域の水電解市場の成長に有利な機会がもたらされると予想されます。
