Mercado de células de combustível de membrana de troca de prótons (PEMFC) para tamanho de aplicação estacionária, participação e análise da indústria, por usuário final (usinas de energia, data centers, indústria siderúrgica, saúde, porto marítimo, indústria química, comercial e industrial, entre outros), e Previsão Regional, 2024-2032

O mercado global de células a combustível de membrana de troca de prótons (PEMFC) para tamanho de aplicação estacionária foi avaliado em US$ 323,52 milhões em 2023 e deve crescer de US$ 558,05 milhões em 2024 para US$ 2.873,19 milhões até 2032, exibindo um CAGR de 22,73% durante a previsão período. A América do Norte dominou o mercado de células a combustível de membrana de troca de prótons (PEMFC), com uma participação de 45,28% em 2023. 

Célula a combustível de membrana de troca de prótons (PEMFC) é um tipo de célula a combustível que gera eletricidade combinando hidrogênio e oxigênio por meio de uma reação eletroquímica. O hidrogênio é fornecido pelo ânodo e o oxigênio entra pelo cátodo. No ânodo, as moléculas de hidrogênio são divididas em prótons e elétrons, onde os prótons se movem através de uma membrana enquanto os elétrons criam uma corrente elétrica. A membrana permite apenas a passagem de prótons, forçando os elétrons através de um circuito externo e gerando eletricidade.

Os PEMFCs são conhecidos por sua alta densidade de potência, inicialização rápida e adequação para diversas aplicações, incluindo transporte e geração de energia estacionária. Isto se deve à sua eficiência, baixas emissões e potencial de uso do hidrogênio como fonte de energia limpa.

A pandemia COVID-19 criou inúmeros desafios no desenvolvimento da célula a combustível de membrana de troca de prótons global (PEMFC) para o mercado de aplicações estacionárias. PEMFC é utilizado principalmente para fornecer soluções de backup de energia e armazenamento de energia para aplicações residenciais, comerciais e industriais. A procura de PEMFC foi impactada negativamente devido ao encerramento de vários negócios de utilizadores finais, especificamente nos sectores comercial e industrial. Além disso, as perturbações na cadeia de abastecimento prejudicaram o fabrico e distribuição de componentes e sistemas PEMFC, causando atrasos e aumento de custos.

Mercado de células de combustível de membrana de troca de prótons (PEMFC) para aplicação estacionária Tendências

Crescimento robusto em data centers para aumentar a demanda por células de combustível de membrana de troca de prótons (PEM)

Durante os anos históricos, houve um enorme aumento no número de estabelecimentos de data centers em todo o mundo devido à expansão das indústrias de TI e telecomunicações. O crescimento destas indústrias, apoiado pela crescente Internet das Coisas (IoT) dispositivos, exige a exigência de data centers para processar, armazenar e analisar os dados gerados por esses dispositivos e indústrias.

Espera-se que a implantação de redes 5G gere mais dados em comparação com as redes 4G e 3G devido à sua alta velocidade. Assim, o enorme mercado potencial para o crescimento dos centros de dados exigiria um fornecimento contínuo de eletricidade, proporcionando ainda mais uma oportunidade para a expansão do mercado de células de combustível PEM. Por exemplo, em julho de 2022, a Microsoft anunciou a instalação de uma usina de backup com célula de combustível de hidrogênio de 3 MW para seu data center localizado em Nova York, EUA.

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Mercado de células de combustível de membrana de troca de prótons (PEMFC) para fatores de crescimento de aplicações estacionárias

Necessidade crescente de energia limpa na geração de energia para aumentar a demanda do produto

A crescente necessidade de soluções de energia limpa em todo o mundo para controlar as emissões de gases de efeito estufa e promover a sustentabilidade está impulsionando a demanda por membranas de troca de prótons células de combustível em aplicações estacionárias. A emissão global de gases com efeito de estufa tem aumentado continuamente devido ao crescimento da população, das atividades industriais e da produção de eletricidade em todo o mundo. De acordo com a Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA), o total de emissões de gases de efeito estufa em 2021 foi de 6.340 milhões de toneladas métricas de equivalente CO₂, pelas quais a produção de eletricidade foi responsável por cerca de 25% das emissões. As células a combustível de membrana de troca de prótons oferecem uma solução energética com emissão zero, produzindo eletricidade apenas com água e calor como subprodutos, o que apoia diretamente o objetivo global de reduzir as emissões de gases de efeito estufa e mitigar os efeitos das mudanças climáticas.

Aumento das iniciativas governamentais para expandir a capacidade de geração de energia para alimentar o crescimento do mercado

A necessidade de energia e eletricidade está crescendo continuamente em todo o mundo devido ao aumento populacional e à expansão dos setores residencial, comercial e industrial. De acordo com a Agência Internacional de Energia (AIE), o consumo total de energia em todo o mundo aumentou para cerca de 2% em 2023 e deverá aumentar ainda mais para cerca de 3,3% em 2024. Para atender a esta crescente procura de energia, os governos de vários países como a Índia, a Arábia Saudita, a China, o Brasil e outros estão a empreender diversas iniciativas e investimentos para expandir as suas capacidades de geração de energia.

Além disso, para a expansão das capacidades de geração de energia, os governos dos países estão principalmente focados em energia renovável fontes para alcançar zero emissões líquidas de carbono até 2050, conforme discutido no Acordo de Paris. Por exemplo, em 2023, a Ballard Power Systems concordou em fornecer células de combustível PEM à CrossWind, uma joint venture entre a Shell e a Eneco, para a sua instalação no projeto eólico offshore Hollandse Kust Noord.

Assim, as crescentes iniciativas governamentais para expandir a capacidade de geração de energia podem servir como um impulsionador significativo do mercado de células a combustível de membrana de troca de prótons (PEMFC) para o crescimento de aplicações estacionárias.

FATORES DE RESTRIÇÃO

Alto custo associado à fabricação de PEMFC para conter o crescimento do mercado

O alto custo incorrido para o desenvolvimento de membranas de troca de prótons (PEM) tem sido um fator limitante quando se trata de sua adoção em aplicações estacionárias. As células a combustível PEM usam metais preciosos, como a platina, como catalisadores nas camadas dos eletrodos, que desempenham um papel fundamental nas reações eletroquímicas que ocorrem dentro da célula a combustível. Os metais preciosos são caros e o alto custo do material aumenta o custo geral de desenvolvimento. O custo do catalisador utilizado na fabricação do PEMFC de 80KW é de cerca de US$ 160, o que transforma o custo geral de desenvolvimento do PEMFC de 80KW para US$ 1.700.

Além disso, a própria membrana de troca de prótons é feita de materiais especializados (membranas poliméricas), que também podem ser caros. A membrana deve manter alta condutividade de prótons, garantindo estabilidade química e mecânica.

Mercado de células de combustível de membrana de troca de prótons (PEMFC) para análise de segmentação de aplicações estacionárias

Por análise do usuário final

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O segmento de usinas de energia dominou o mercado devido à crescente instalação de células de combustível de membrana de troca de prótons (PEMFCs) para energia de reserva

Com base no usuário final, o mercado é segmentado em usinas de energia, data centers, indústria siderúrgica, saúde, porto marítimo, indústria química, comercial e residencial, entre outros.

O segmento de usinas de energia detinha a maior participação em 2023 devido à crescente necessidade de soluções de energia de reserva durante emergências. Além disso, a procura de energia contínua e ininterrupta está a aumentar rapidamente em todo o mundo. De acordo com a Associação Internacional de Energia (IEA), a procura global de energia aumentou 6% em 2021. Com esta procura crescente, as interrupções e flutuações também estão a aumentar no fornecimento de energia, alimentando ainda mais a procura de PEMFCs.

INFORMAÇÕES REGIONAIS

Geograficamente, o mercado é estudado na América do Norte, Europa, Ásia-Pacífico e no resto do mundo.

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A América do Norte é responsável pela maior parte do mercado global de células a combustível de membrana de troca de prótons (PEMFC) para participação em aplicações estacionárias. A região consiste em alguns dos países líderes no mercado PEMFC (EUA e Canadá), o que a tornou uma região dominante neste mercado. Esses países apresentam a presença de fabricantes líderes como Ballard Power, Nuvera Fuel Cell, Plug Power e outros. Além disso, a aplicação do PEMFC tem sido testemunhada principalmente em setores estacionários, como centros de dados, para fornecer energia de reserva. Sua aplicação também foi testemunhada em usinas de energia para fornecer energia de reserva durante cortes de energia e intermitências.

Estima-se que a Ásia-Pacífico cresça significativamente durante o período de previsão. O crescimento na implantação do PEMFC tem um impacto positivo na região devido à elevada adoção de atividades de investigação e desenvolvimento em países como a China, o Japão e a Coreia do Sul. Estas regiões também testemunharam alguns dos principais projetos de hidrogénio em grande escala, que também apoiariam a integração do PEMFC. Além disso, o Japão e a Coreia do Sul compreendem mais da metade dos 11 GW da capacidade global de fabricação de células de combustível, impulsionando posteriormente o crescimento do mercado.

O mercado europeu de células a combustível de membrana de troca de prótons está testemunhando um crescimento constante devido às regras e regulamentos rigorosos elaborados pela União Europeia e pelos governos de outros países para limitar as emissões de carbono e promover soluções de energia limpa, o que impulsionaria a adoção de PEMFC em aplicações estacionárias nos próximos anos. A Comissão Europeia considerou as células de combustível uma indústria estratégica com emissões líquidas zero e lançou um quadro político para promover a produção avançada de células de combustível com base na UE.

Espera-se que as regiões do resto do mundo testemunhem um crescimento gradual durante o período de previsão. A investigação e o desenvolvimento foram restringidos a alguns países devido à disponibilidade limitada de recursos, fundos, investimento e outros factores. A investigação e desenvolvimento relacionados com infraestruturas de hidrogénio e células de combustível têm sido limitados a países como o México, o Brasil e o CCG. Estima-se que iniciativas governamentais focadas em impulsionar a produção de hidrogênio renovável para sua utilização como combustível mais limpo em transportes, estacionários e outros setores impulsionem a expansão do mercado.

Lista das principais empresas no mercado de células de combustível de membrana de troca de prótons (PEMFC) para aplicação estacionária

Os principais players estão continuamente avançando e desenvolvendo sistemas PEMFC para fortalecer suas posições no mercado

A Plug Power, um dos principais players do mercado de tecnologia de célula de combustível de membrana de troca de prótons (PEM), tem presença mundial, com parcerias e projetos na Europa, América do Norte e Ásia. A empresa vem oferecendo e desenvolvendo sua tecnologia de célula a combustível com membrana trocadora de prótons para diversas aplicações, como transporte, geração de energia estacionária, entre outras. Outros players também estão oferecendo sua tecnologia de célula a combustível com membrana de troca de prótons para diversas aplicações, como transporte, geração de energia estacionária e muito mais.

Alguns dos outros players ativos no mercado Doosan, Nedstack Fuel Cell Technology BV, TW Horizon Fuel Cell Technologies, etc. Devido à alta produção em diversas aplicações, os players fortalecerão sua posição na indústria.

• Em junho de 2023, a Plug Power anunciou o fornecimento de 8 MW de energia estacionária de célula de combustível de hidrogênio para a Energy Vault Holdings, Inc., para fornecer energia limpa à cidade de Calistoga, localizada na região vinícola da Califórnia, durante tempos de incêndios florestais e outras emergências. Seria a maior instalação planejada de célula de combustível movida a hidrogênio nos EUA.

LISTA DAS PRINCIPAIS EMPRESAS PERFILADAS:

• Plug Power Inc. (EUA)


• (EUA)


• Toshiba Corporation (Japão)


• Tecnologias de células de combustível TW Horizon (Singapura)


• Nedstack Fuel Cell Technology BV (Holanda)


• ElringKlinger AG (Alemanha)


• Intelligent Energy Limited (Reino Unido)


• Ballard Power Systems (Canadá)


• Nuvera Fuel Cells, LLC (EUA)


• Johnson Matthey (REINO UNIDO.)

PRINCIPAIS DESENVOLVIMENTOS DA INDÚSTRIA:

• Outubro de 2023 – A TW Horizon lançou um sistema de célula de combustível PEM de 2 MW em contêiner “Combined Heat and Power” (CHP) e visa a instalação de usinas de energia estacionárias de até 100 MW em todo o mundo.


• Julho de 2023 - A Nedstack firmou uma parceria com a AVL para a amostragem, testes de fabricação e serviços de teste da célula PEMFC de 3ª geração da Nedstack, que está em desenvolvimento desde 2017. A plataforma de pilha de terceira geração aprimorará o desenvolvimento da tecnologia de célula de combustível PEM, oferecendo potência incomparável. e durabilidade em ambientes estacionários e marítimos.


• Julho de 2023 - anunciou a aquisição de 19% da participação da Air Liquide na Hydrogenics Corporation. foi adquirida anteriormente pela Cummins em 2019, que adicionou tecnologias importantes de células de combustível e eletrolisadores ao portfólio da Cummins.  


• Maio de 2023 - A Plug Power lançou um novo sistema de célula de combustível estacionária de alta potência para carregar veículos comerciais veículo elétrico (EV) frotas. O tanque de hidrogênio líquido de 18.000 galões combinado com uma solução de célula de combustível PEM em escala de megawatts forneceria mais de 60 megawatts-hora (MWh) de energia, que pode carregar mais de 600 EVs.


• Janeiro de 2023 - A Ballard Power Systems concordou em fornecer células de combustível PEM para a CrossWind, uma joint venture entre a Shell e a Eneco, para sua instalação no projeto eólico offshore Hollandse Kust Noord.

COBERTURA DO RELATÓRIO

O relatório fornece uma análise detalhada do mercado e concentra-se em aspectos-chave, como empresas líderes e principais usuários finais do produto. Além disso, o relatório oferece insights sobre as tendências do mercado e destaca os principais desenvolvimentos do setor. Além dos fatores acima, o relatório abrange diversos fatores que contribuíram para o crescimento do mercado nos últimos anos.

An Infographic Representation of Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) Market for Stationary Application

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