水電解市場 サイズと展望 2024-2032

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市場ダイナミクス

市場牽引要因

石油精製業界における水素利用の増加

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ているため、水素はこれらのセクターにとって不可欠な要素となっています。国際エネルギー機関（IEA）によると、精製所における水素製造の主な供給源は天然ガスであり、必要な水素の75%はメタンで製造されています。さらに、メタンのコストは水素製造プロセスにおける最大のボトルネックと考えられており、企業は水素製造のための他のソリューションを模索しています。

水素製造は精製所の操業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。精製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に対応しながら、二酸化炭素排出量を削減するのに役立っています。製油所は環境規制の遵守と炭素排出量の削減への圧力が高まっており、今後数年間で製油業界が水電解技術の導入をリードし、世界市場の成長を牽引すると予想されています。

グリーン肥料の需要増加

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、空気中の窒素と反応させてアンモニアを生成します。このアンモニアは、農業用肥料の製造に使用されます。肥料工場では、天然ガスを用いて水素が生成されますが、この水素は温室効果ガスを排出し、オゾン層の破壊など、環境に様々な悪影響を及ぼします。そのため、肥料会社は排出量の削減と持続可能な生産への移行に取り組んでおり、肥料生産におけるグリーンケミカル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年にはスペインのフェルティベリア社とイベルドローラ社という2社が、2027年までにスペインに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。このプラントは、肥料製造などの産業用途に使用されます。このプロジェクトでは、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、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プラントの隣に建設されます。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、水素と窒素を反応させてアンモニアを生成し、肥料を生産します。また、フェルティベリア社は、電気分解で生成された酸素を、肥料生産にも使用される硝酸の原料として使用します。このように、グリーン肥料の需要増加は市場の成長を牽引します。

市場の制約

高価な水素技術

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技術的および経済的要因は複数あり、中でもエネルギー価格と設備投資が最も重要な要因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。商業化されている水電解技術は、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は、低pH電解質と腐食性電極を使用しています。

一方、プロトン交換膜電解は、白金、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。そのため、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普及に向けて業界が直面する大きな課題となっています。

市場機会

水素エネルギー貯蔵の需要増加

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性が高く、未使用のエネルギーが余剰となる一方、電力需要が高いときには生産性が低く、エネルギー不足を引き起こすため、需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に対する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、様々な緩結合水素化物化合物、圧縮ガス、または極低温液体として貯蔵し、後で使用することが可能です。また、定置型燃料電池で発電して燃料電池自動車に電力を供給したり、天然ガスパイプラインに注入して炭素強度を低減したりするなど、様々な用途に使用できます。したがって、再生可能エネルギー貯蔵における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、水電解市場の成長にいくつかの魅力的な機会をもたらすことが期待されます。

セグメント分析

世界の水電解市場は、電解装置の種類とエンドユーザー用途によってセグメント化されています。

電解装置の種類に基づいて、世界市場はアルカリ電解装置、プロトン交換膜（PEM）電解装置、固体酸化物形電解セル（SOEC）、および陰イオン交換膜（AEM）電解装置に分類されます。

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における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一つです。一般的なアルカリ電解装置は、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）を含む高濃度のアルカリ性電解水溶液に浸漬されます。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ものの、苛性電解液の管理や、水酸化物イオンの移動度が中程度であることに起因する電流密度の制限といった若干の欠点があります。最新の先進的なアルカリ電解装置は、革新的な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牽引すると期待されています。

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備えています。PEM電解装置の陽極と陰極の材料には、通常、酸化イリジウムと白金が使用されています。固体電解質としては、液体電解質ではなく、パーフルオロスルホン酸膜などの酸性膜が使用されます。陰極側に高圧をかけられる一方で、陽極側は大気圧で動作させることができる点も、アルカリ電解装置に勝るPEM電解装置のもう一つの利点です。さらに、PEM水電解は、将来、純粋なグリーン水素のクリーンな製造のための持続可能なソリューションとなる可能性があります。そのため、グリーン水素の需要増加は、今後数年間でPEM水電解装置の需要拡大につながると予想されます。

エンドユーザー用途に基づいて、世界市場はアンモニア製造、メタノール製造、精製産業、電力・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。

予測期間中、アンモニア製造セグメントは最も高い市場シェアを占めます。肥料製造用のアンモニア製造は、水電解による水素生成の重要な用途の一つです。農業において肥料としてアンモニアが重要な役割を果たし、有望なエネルギーキャリアであることから、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、経済的に実現可能な化学物質です。さらに、米国化学工学会（AICE）によると、2020年には世界で生産された水素の55%がアンモニア製造に使用されました。

化学薬品会社や肥料会社は、水素製造に水電解を早期に導入しました。低炭素排出量と持続可能性という利点から、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移行すると予想されています。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整備も、グリーンアンモニア業界の製品成長に貢献し、水電解市場の成長機会を創出するでしょう。

精製業界は水素の重要な消費者の一つであり、現在、水素の大部分は化石燃料から得られています。製油所における水素需要は、水素化脱硫による硫黄除去、水素化分解によるガソリン用長鎖炭化水素の短鎖化、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、製品特性向上の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、様々な用途で増加しています。さらに、硫黄含有量規制の強化に伴い、ディーゼル燃料用の製油所における水素需要も増加しています。

地域分析

地域別に見ると、世界の水電解市場は北米、ヨーロッパ、アジア太平洋地域、日本、中国、英国、その他の地域に分類されます。

ヨーロッパが世界市場を席巻

ヨーロッパは、予測期間中、世界の水電解市場において最も重要なシェアを占めています。ヨーロッパは、地域における炭素排出量を最小限に抑えるため、水電解を用いた低コストの水素製造方法に積極的に取り組んでいます。さらに、ヨーロッパは、水素製造とその用途の現状と将来像を概説した水素戦略を策定し、グリーン水素製造への投資を表明しています。グリーン水素を燃料として使用する輸送、鉄鋼、製鉄業など、様々な産業における水素利用の拡大も、ヨーロッパの水素戦略の最前線にあります。さらに、多くの金融機関や欧州投資銀行（EIB）が、この地域における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8.2%の年平均成長率（CAGR）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一つであり、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、光生物学的水分解、高温水分解、水電気分解といった革新的な技術を水素製造に採用しています。こうした進歩は、持続可能な水素製造技術への投資が増加していることを示しており、この地域の水電気分解市場の成長を牽引しています。

英国は、国内の商業、工業、住宅部門におけるグリーン水素の利用拡大に積極的に取り組んでいる国の一つです。政府による水素利用に向けた取り組みの増加は、英国がより良く持続可能な経済へと発展する上で役立っています。英国政府は、気候変動への懸念を克服し、ネットゼロカーボン排出目標を達成するため、水電解法を用いた水素生産量の増加に向けた、確実な経済的設備の整備を支援しています。さらに、英国政府は2030年までに5GWの低炭素水素生産量を達成することを決定し、持続可能性が高く統合された水素生産計画の導入を計画しています。

アジア太平洋地域および日本には、グリーン水素生産を支援する適切な政府プログラムを備えた、成長著しい経済圏とビジネスチャンスが豊富にあります。この地域では、輸送、アンモニア、鉄鋼など、多くの成長産業が水素を燃料または原料として使用することから、グリーン水素に積極的に取り組んでいます。さらに、オーストラリア、韓国、インド、日本などのアジア太平洋地域諸国は、温室効果ガス排出の深刻化に対処し、化石燃料への依存から脱却するための新たな解決策として、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、多くの金融機関や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、これらのプロジェクトは、この地域における水電解市場の成長につながると予測されています。

中国は急成長を遂げている経済であり、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りました。その結果、気候変動への懸念が高まり、化石燃料の不足につながっています。中国は、気候変動を克服するために、よりクリーンな燃料への転換や開発、そして汚染対策の実施といった賢明な取り組みを行っており、中国政府はこれを支持しています。さらに、戦略国際問題研究所（CSIS）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拡大しており、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強化と再生可能エネルギー資源の利用拡大は、同国の水電解市場の成長を支えてきました。

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途上ですが、再生可能エネルギーの大きな潜在性と、グリーン水素プロジェクトへの政府による投資の増加は、予測期間中にこの地域の水電解市場の成長にとって大きな機会をもたらすと予想されます。

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水電解市場のトップ競合他社

1. Nel ASA
2. ThyssenKrupp AG
3. Asahi Kasei Corporation
4. Cummins Inc.
5. Plug Power Inc.
6. ITM Power PLC
7. Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation
8. Teledyne Energy Systems Inc. Ltd.
9. Hitachi Zosen Corporation
10. Siemens Energy AG
11. Enapter AG.
12. John Cockerill.
13. LONGi Hydrogen Technology
14. SunGrow Hydrogen
15. CSSC Peric Hydrogen Technologies
16. Auyan
17. GuoFu Hydrogen
18. Ohmium

最近の開発状況

• 2023年2月 - Hondaは、水素事業の基盤となる燃料電池システムを強化します。ホンダは、カーボンニュートラル社会の実現に向け、製品の電動化を進めるだけでなく、エネルギーキャリアとしての水素の活用を強化し、水素事業の発展を目指します。
• 2023年2月 - Greenkoグループは、ヒマーチャル・プラデーシュ州ウナにあるグリーンアンモニア工場向けに、ジョン・コッカリル氏が5MWのアルカリ電解装置28台を同社に提供すると発表しました。