Tamaño del mercado de células de electrólisis de óxido sólido, participación y análisis de la industria, por tipo de producto (tubular y otros), por aplicación (procesos industriales, producción de hidrógeno, producción de combustible y otros), por usuario final (plantas de energía, refinerías y otros) y Pronóstico Regional, 2024-2032

El tamaño del mercado mundial de células de electrólisis de óxido sólido se valoró en 118,71 millones de dólares en 2024. Se prevé que el mercado crezca de 208,78 millones de dólares en 2025 a 11.687,75 millones de dólares en 2032, exhibiendo una tasa compuesta anual del 77,71% durante el período previsto.

La tecnología de vanguardia del mañana requerirá dispositivos electrónicos que puedan soportar condiciones extremas. El tipo de dispositivos en los que se está trabajando está trabajando para beneficiar a los semiconductores de alta temperatura de próxima generación. pilas de combustible y celdas de electrólisis de óxido sólido (SOEC), que podrían tener aplicaciones en las industrias automotriz, energética y aeroespacial. La NASA instaló una celda de electrólisis de óxido sólido, permitida el 22 de abril ^{Dakota del Norte} en el Mars 2020 Rover Perseverance de la NASA para producir oxígeno a partir del gas de la atmósfera marciana. La NASA espera que este prototipo algún día conduzca a un equipo que permita a los astronautas crear combustible para cohetes y aire respirable mientras estén en Marte.

La pandemia de COVID-19 calentó la carrera por el liderazgo en hidrógeno limpio, ya que muchos países reconocen la importancia del hidrógeno para hablar sobre los desafíos gemelos del cambio climático y la recuperación económica tras el COVID-19. Se han destinado importantes proporciones de los fondos de estímulo de los países a proyectos de hidrógeno, lo que ha llevado al hidrógeno al ámbito de la competencia geoeconómica. El hidrógeno producido a partir de fuentes de energía renovables se denomina hidrógeno verde y puede satisfacer el objetivo de la ONU de almacenar la red eléctrica en momentos de demanda masiva.

Mercado de celdas de electrólisis de óxido sólido Tendencias

La celda de electrólisis con soporte metálico de alta temperatura se extiende en el mercado

Las celdas de electrólisis utilizan una corriente electroquímica directa para impulsar una reacción no espontánea, como la división del agua para producir oxígeno e hidrógeno. Las celdas de electrólisis de óxido sólido de alta temperatura normalmente funcionan en el rango de 500 a 900 °C y utilizan capas de electrolito de óxido cerámico que conducen principalmente iones de óxido o protones. El funcionamiento a temperaturas tan altas proporciona distintos beneficios sobre los electrolizadores de membrana de intercambio de protones (PEM) y membrana de intercambio alcalino (AEM) disponibles comercialmente que funcionan entre temperatura ambiente y ~100 °C. En particular, se pueden utilizar como catalizadores materiales económicos distintos del grupo del platino, la membrana cerámica es impermeable y, por lo tanto, se pueden obtener fácilmente productos de alta pureza. La energía eléctrica y la demanda total de energía son menores debido a la diferencia de entalpía entre el agua líquida y el vapor y al consumo in situ de calor resistivo de la celda y de fuentes externas.

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Factores de crecimiento del mercado de células de electrólisis de óxido sólido

Aumento de la producción de hidrógeno verde para impulsar el mercado de SOEC  

El hidrógeno es rápido y se establece como el combustible del futuro, ya sea para generar energía o para alimentar la próxima generación de pilas de combustible. Vehículos eléctricos (FCEV). Por lo tanto, se están desarrollando y optimizando constantemente formas de generarlo, transportarlo y utilizarlo para impulsar esta transición energética. Entre ellas, la electrólisis es una vía importante de solución Power-to-X (PtX) para producir hidrógeno verde utilizando electricidad y agua. La celda de electrólisis de óxido sólido ofrece una forma más eficiente de generar hidrógeno. La tecnología de celdas de electrólisis de óxido sólido representa las oportunidades de descarbonización que ofrece para un futuro centrado en los objetivos de emisiones netas de carbono cero para 2050: controlar las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y limitar el aumento de la temperatura global a menos de 1,5 grados Celsius (℃).

Las células de electrólisis de óxido sólido pueden producir hidrógeno verde utilizando el excedente de electricidad de las turbinas eólicas junto con otras fuentes sostenibles. Este hidrógeno puede almacenarse posteriormente en pilas de combustible y luego reconvertirse en electricidad según la demanda, salvaguardando el almacenamiento seguro de energía cuando la producción supera la demanda. El desarrollo de celdas de electrólisis de óxido sólido continuará en el futuro incluso después de que alcance su comercialización completa. Si bien seguramente debe cumplir con los objetivos de costos, una mejor comprensión de los procesos durante la electrólisis mantendrá un mayor rendimiento resiliente y ganancias de vida útil en áreas donde es necesario demostrarlo. El hidrógeno verde se mide como un portador de energía limpia y sostenible, y se espera que la creciente producción de hidrógeno verde impulse el crecimiento del mercado de celdas de electrólisis de óxido sólido.

Aumentar la conciencia sobre las fuentes de energía renovables para impulsar el crecimiento del mercado

El consumo de energía y la contaminación ambiental causada por los sistemas energéticos tradicionales basados ​​en energías fósiles han provocado una serie de problemas graves en la vida humana. Por lo tanto, cada vez se presta más atención al uso de materiales limpios y energía renovable A nivel mundial está aumentando la cuota de mercado de las células de electrólisis de óxido sólido. La energía eólica y la energía solar, que son fuentes de energía renovables, se utilizan ahora ampliamente y, en el futuro, se convertirán en la fuente de energía primaria. Sin embargo, una pieza vital de estas fuentes de energía renovables es el suministro intermitente. La energía eólica depende de las condiciones climáticas y la luz solar y las mareas tienen ciclos a lo largo del día.

Para superar estos inconvenientes, se necesitan con urgencia tecnologías de conversión y almacenamiento de energía. La tecnología de celdas electrolíticas ha recibido más atención debido a su alta eficiencia, respeto al medio ambiente y amplias aplicaciones. Se puede observar que las SOEC son el tipo más eficaz debido a su bajo costo y alta eficiencia. Las SOEC pueden convertir de manera limpia y eficiente la energía renovable redundante (solar, eólica y mareomotriz) en energía química, que desempeña un papel dinámico en el llenado máximo de la red eléctrica, especialmente en un contexto de vigoroso desarrollo de las energías renovables.

FACTORES RESTRICTIVOS

Desafíos sobre la durabilidad y la estabilidad a largo plazo para obstaculizar el crecimiento del mercado  

La durabilidad del sistema a largo plazo es un desafío crucial para una mayor competitividad económica y una implementación industrial más generalizada de la tecnología SOEC en el futuro. El rendimiento confiable a largo plazo de un sistema de pila SOEC requiere que todos los componentes sean térmicamente estables. El despliegue a largo plazo y a gran escala de la tecnología SOEC también enfrenta actualmente el desafío de la durabilidad de los electrodos y electrolitos. Los problemas relacionados con la degradación aún obstaculizan el avance comercial de pilas de combustible de óxido sólido .

La mayoría de las SOEC que funcionan bien no poseen una buena estabilidad. Las severas condiciones de trabajo de las SOFC tienen varios procesos de degradación diversos, que surgen de cada componente y sus interacciones, lo que dificulta el cumplimiento de los requisitos de estabilidad a largo plazo.

Los electrodos alternativos todavía tienen ciertas limitaciones con respecto a su actividad catalítica o conductividad iónica y electrónica o estabilidad en condiciones de operación. Estas limitaciones pueden provocar un rendimiento y una durabilidad insuficientes de las células.

Análisis de segmentación del mercado de células de electrólisis de óxido sólido

Por análisis de tipo de producto

El segmento tubular lidera el mercado debido a su variado uso

Según el tipo de producto, el mercado se segmenta en tubulares y otros.

El segmento tubular domina el mercado ya que la geometría tubular permite un diseño compacto, alta densidad de potencia y una gestión térmica excepcional, lo que hace que las celdas tubulares de electrólisis de óxido sólido sean ideales para aplicaciones que necesitan alta densidad de potencia y durabilidad a largo plazo. Con las pilas de combustible tubulares de óxido sólido, el combustible y el oxidante se suministran a la pila de combustible a través de tubos separados, que están enrollados alrededor de un electrodo central.

Otro segmento, como el plano, está conquistando el mercado después del tubular debido a su alta eficiencia, bajo coste de fabricación y mejor captación de corriente. Sin embargo, las altas temperaturas generan problemas de sellado y tensión termomecánica; Estos problemas ahora se resuelven mediante el desarrollo de materiales de sellado mejorados.

Por análisis de aplicaciones

El segmento de producción de hidrógeno domina el mercado debido a su creciente adopción como combustible alternativo

Según la aplicación, el mercado se segmenta en procesos industriales, producción de hidrógeno, producción de combustible y otros.

El segmento de producción de hidrógeno domina el mercado debido al hecho de que el hidrógeno actualmente parece ser el único combustible alternativo prometedor para descarbonizar los sectores difíciles de abatir (HTA). Las pilas de combustible de hidrógeno y la generación de energía eléctrica podrían integrarse en un parque eólico o solar para permitir flexibilidad en el almacenamiento de electricidad cuando no hay ráfagas de viento o el sol no brilla.

Por análisis del usuario final

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El segmento de centrales eléctricas domina porque es una necesidad inevitable y esencial para la generación de energía

Según el usuario final, el mercado se segmenta en centrales eléctricas, refinerías y otros.

El segmento de las centrales eléctricas domina el mercado ya que las células no necesitan agua durante su funcionamiento normal. Asimismo, las centrales térmicas necesitan cantidades importantes de agua para enfriarse. De hecho, el uso principal del agua en Estados Unidos es para enfriar plantas de energía. Para producir un megavatio por hora durante un año, la generación de energía termoeléctrica para la red estadounidense requiere aproximadamente 156 millones de galones de agua. El uso del exceso de calor producido por la pila de combustible para fines de calefacción en una aplicación de cogeneración aumenta aún más la eficiencia general en más del 80%.

Esta alta eficiencia ofrece beneficios financieros y minimiza la huella ambiental, ya que las pilas de combustible de óxido sólido suelen utilizar gas natural como combustible en comparación con las centrales eléctricas tradicionales que utilizan carbón como combustible. Las pilas de combustible de óxido sólido tampoco emiten óxidos de azufre ni partículas.

PERSPECTIVAS REGIONALES

Geográficamente, el mercado se estudia en América del Norte, Europa, Asia Pacífico y el resto del mundo.

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Europa dominó el mercado mundial de celdas de electrólisis de óxido sólido en 2023. Los electrolizadores están aumentando en Europa debido a la expansión de las energías renovables y la demanda de hidrógeno verde. Los países europeos pretenden reducir las emisiones de carbono, fomentando la producción de hidrógeno a partir de fuentes renovables mediante electrólisis. Los gobiernos incentivan la adopción de electrolizadores mediante subsidios, alineándose con objetivos climáticos ambiciosos. Las industrias buscan hidrógeno limpio para la descarbonización, lo que impulsa la demanda de electrolizadores.

Asia Pacífico es la segunda región más grande en el mercado de electrólisis de óxidos sólidos, debido a la enorme demanda de petróleo y gas de la región. Si bien el mercado de las administraciones de transporte de petróleo se considera en su mayor parte abierto, los legisladores han anticipado esfuerzos para permitir la libre entrada al mercado de producción de combustible.

Sinopec de China transmitió que el primer proyecto de demostración de hidrógeno verde de 10.000 toneladas del país había producido hidrógeno positivamente, y que el hidrógeno producido se canalizó a empresas locales de refinación de petróleo para sustituir la energía fósil del gas natural existente como fuente de energía. El proyecto ha realizado de manera efectiva todo el procedimiento, desde la producción hasta la utilización del hidrógeno verde, lo que también simboliza la primera vez que China comprende toda la integración de la cadena industrial de un proyecto de refinación de hidrógeno verde de 10.000 toneladas.

América del Norte comprende naciones desarrolladas, como Estados Unidos y Canadá, que probablemente tienen un enorme mercado para la producción de hidrógeno y combustible, lo que impulsa el crecimiento del mercado. El primer proyecto de producción de amoníaco y hidrógeno verde a escala comercial de Canadá, desarrollado por World Energy GH2 Inc. y respaldado por el conglomerado coreano SK Group, utilizará electrolizadores SOEC y PEM de dos proveedores diferentes. En concreto, los equipos SOEC procederán de Bloom Energy Corp, mientras que Siemens Energy AG entregará los sistemas PEM.

Actores clave de la industria

Los participantes clave se centran en ampliar las capacidades de sus productos y desarrollar nuevos productos

El mercado global incluye unos pocos actores globales y numerosos actores de pequeña y mediana escala. El desarrollo de nuevos productos ha sido la principal estrategia de mercado adoptada por los principales actores. Por ejemplo, en noviembre de 2022, Bloom Energy Corporation lanzó su línea de electrolizadores comerciales de alto volumen en las instalaciones de la empresa en Newark. Esto aumenta la capacidad de generación de electrolizadores de la empresa a dos gigavatios. La experiencia galardonada es el diseño más eficiente desde el punto de vista energético para producir hidrógeno limpio hasta la fecha.

Los principales actores que operan en el mercado son Siemens Energy, Elcogen AS, Bloomenergy, Nexceris y Fuel Cell Energy, Ballard Power Systems Inc., OxEon Energy, LLC, ITM Power y otros. Las principales empresas tienen más de la mitad de la cuota de mercado y muchos actores regionales y locales para diversas aplicaciones dominan el mercado restante.

Lista de las principales empresas de celdas de electrólisis de óxido sólido:

• Energía Siemens (Alemania)


• Elcogen AS (Estonia) 


• Bloomenergía (Estados Unidos)


• Nexceris (A NOSOTROS.)


• Energía de pila de combustible (A NOSOTROS.)


• Ballard Power Systems Inc. (Canadá)


• OxEon Energía LLC (A NOSOTROS.)


• ITM Power (Reino Unido)


• Sistemas de energía Redox (EE. UU.)


• Bosch (Alemania)

DESARROLLOS CLAVE DE LA INDUSTRIA:

• noviembre 2023 - Phoenix Motor Inc., proveedor líder de soluciones de electrificación para vehículos medianos, anunció hoy que su filial EdisonFuture ha lanzado una nueva solución de electrolizador alcalino, además de su membrana de intercambio de protones existente, para la producción de productos de hidrógeno verde.


• Septiembre 2023 - Casale SA y Next Hydrogen Solutions Inc. firmaron un memorando de entendimiento (MOU) para cultivar sistemas ecológicos de amoníaco y metanol que integren la tecnología y los productos de electrólisis de Next Hydrogen. Estas empresas combinarán su experiencia y capacidades colectivas para acelerar y ampliar las plantas verdes de amoníaco y metanol conectadas a fuentes de energía renovables.


• marzo 2023 – El equipo de electrolización recientemente desarrollado por Toyota que produce hidrógeno a partir del agua, utilizando la pila de combustible y otras tecnologías del sedán eléctrico de pila de combustible Mirai. Este equipo se pondrá en funcionamiento en una planta de Denso en Japón en marzo de 2023 y servirá como demostración de trabajo destinada a ayudar a promover su adopción más amplia en el futuro.


• noviembre 2022 - Bloom Energy Corporation lanzó su línea de electrolizadores comerciales de alto volumen en las instalaciones de la compañía en Newark, aumentando simultáneamente la capacidad de generación de electrolizadores de la compañía a dos gigavatios. La experiencia galardonada es el diseño más eficiente desde el punto de vista energético para producir hidrógeno limpio hasta la fecha.


• Abril 2022 - Doosan Fuel Cell se asoció con Ballard Power Systems, un productor canadiense de pilas de combustible de membrana de electrolitos de polímero (PEMFC), para desarrollar un sistema de pila de combustible de hidrógeno para la movilidad. PEMFC se está desarrollando principalmente para aplicaciones de transporte junto con aplicaciones de celdas de combustible estacionarias y portátiles debido a su alta eficiencia energética, estructura simple y excelente durabilidad.

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