Tamanho do mercado de células de eletrólise de óxido sólido, participação e análise da indústria, por tipo de produto (tubular e outros), por aplicação (processos industriais, produção de hidrogênio, produção de combustível e outros), por usuário final (usina de energia, refinarias e outros) e Previsão Regional, 2024-2032

O tamanho global do mercado de células de eletrólise de óxido sólido foi avaliado em US$ 118,71 milhões em 2024. O mercado deve crescer de US$ 208,78 milhões em 2025 para US$ 11.687,75 milhões até 2032, exibindo um CAGR de 77,71% durante o período de previsão.

A tecnologia de ponta do futuro exigirá componentes eletrónicos que possam suportar condições extremas. O tipo de dispositivos que estão em desenvolvimento está trabalhando para beneficiar os semicondutores de alta temperatura, a próxima geração células de combustível e células de eletrólise de óxido sólido (SOEC), que podem ter aplicações nas indústrias automotiva, de energia e aeroespacial. NASA estabeleceu uma célula de eletrólise de óxido sólido, permitida em 22 de abril ^e no Rover Perseverance da NASA Mars 2020 para produzir oxigênio a partir do gás na atmosfera marciana. A NASA espera que este protótipo um dia leve a equipamentos que permitam aos astronautas criar combustível para foguetes e ar respirável enquanto estiverem em Marte.

A pandemia da COVID-19 aqueceu a corrida pela liderança no hidrogénio limpo, à medida que muitos países reconhecem a importância do hidrogénio para falar sobre os desafios duplos das alterações climáticas e da recuperação económica da COVID-19. Partes significativas dos fundos de estímulo dos países foram reservadas para projectos de hidrogénio, trazendo o hidrogénio para o domínio da competição geoeconómica. O hidrogénio produzido a partir de fontes de energia renováveis ​​é denominado hidrogénio verde, que pode satisfazer o objetivo da ONU ao armazenar a rede elétrica em momentos de grande procura.

Mercado de células de eletrólise de óxido sólido Tendências

Célula de eletrólise suportada por metal de alta temperatura se espalhando no mercado

As células de eletrólise utilizam uma corrente eletroquímica direta para conduzir uma reação não espontânea, como a divisão da água para produzir oxigênio e hidrogênio. Células de eletrólise de óxido sólido de alta temperatura normalmente operam na faixa de 500 a 900°C e utilizam camadas eletrolíticas de óxido cerâmico que conduzem principalmente íons de óxido ou prótons. A operação em temperaturas tão altas oferece benefícios distintos em relação aos eletrolisadores de membrana de troca de prótons (PEM) e de membrana de troca alcalina (AEM) disponíveis comercialmente que operam entre a temperatura ambiente e ~100°C. Em particular, materiais baratos do grupo não-platina podem ser usados ​​como catalisadores, a membrana cerâmica é impermeável e, assim, produtos de alta pureza são facilmente obtidos. A energia elétrica e a demanda total de energia são menores devido à diferença de entalpia entre água líquida e vapor e ao consumo in-situ de calor resistivo da célula e de fontes externas.

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Fatores de crescimento do mercado de células de eletrólise de óxido sólido

Aumentando a produção de hidrogênio verde para impulsionar o mercado SOEC  

O hidrogénio é rápido, estabelecendo-se como o combustível do futuro, seja para geração de energia ou para alimentar a próxima geração de células de combustível Veículos Elétricos (FCEV). Portanto, formas de gerá-lo, transportá-lo e utilizá-lo para alimentar esta transição energética estão sendo consistentemente desenvolvidas e otimizadas. Entre estes, a eletrólise é um importante caminho de solução Power-to-X (PtX) para produzir hidrogênio verde usando eletricidade e água. A célula de eletrólise de óxido sólido oferece uma maneira mais eficiente de gerar hidrogênio. A tecnologia de células de eletrólise de óxido sólido representa as oportunidades de descarbonização que oferece para um futuro focado nas metas de emissões líquidas zero de carbono até 2050, verificando as emissões de gases de efeito estufa (GEE) e limitando o aumento da temperatura global a menos de 1,5 graus Celsius (℃).

As células de eletrólise de óxido sólido podem produzir hidrogênio verde usando o excedente de eletricidade das turbinas eólicas, juntamente com outras fontes sustentáveis. Este hidrogénio pode mais tarde ser armazenado em células de combustível e depois reconvertido em eletricidade dependendo da procura, salvaguardando o armazenamento seguro de energia quando a produção excede a procura. O desenvolvimento de células de eletrólise de óxido sólido permanecerá no futuro, mesmo depois de atingir a comercialização completa. Embora certamente precise cumprir as metas de custo, uma melhor compreensão dos processos durante a eletrólise manterá resiliente o aumento do desempenho e os ganhos de vida útil nas áreas onde precisa ser comprovado. O hidrogênio verde é medido como um portador de energia limpa e sustentável, e espera-se que a crescente produção de hidrogênio verde impulsione o crescimento do mercado de células de eletrólise de óxido sólido.

Aumentar a conscientização sobre fontes de energia renováveis ​​para impulsionar o crescimento do mercado

O consumo de energia e a poluição ambiental causada por sistemas energéticos tradicionais baseados em energia fóssil levaram a uma série de problemas graves na vida humana. Portanto, aumentar o foco no uso de produtos limpos e energia renovável globalmente está aumentando a participação no mercado de células de eletrólise de óxido sólido. A energia eólica e a energia solar, que são fontes de energia renováveis, são agora amplamente utilizadas e, no futuro, tornar-se-ão a principal fonte de energia. No entanto, uma peça vital destas fontes de energia renováveis ​​é o fornecimento intermitente. A energia eólica depende das condições climáticas, e a luz solar e as marés têm ciclos ao longo do dia.

Para superar estas desvantagens, são urgentemente necessárias tecnologias de conversão e armazenamento de energia. A tecnologia de células eletrolíticas tem recebido mais atenção devido à sua alta eficiência, respeito ao meio ambiente e amplas aplicações. Pode-se observar que os SOECs são o tipo mais eficaz devido ao seu baixo custo e alta eficiência. As SOEC podem converter de forma limpa e eficiente a energia renovável redundante (energia solar, eólica e das marés) em energia química, que desempenha um papel dinâmico no pico de preenchimento da rede eléctrica, especialmente no contexto do desenvolvimento vigoroso das energias renováveis.

FATORES DE RESTRIÇÃO

Desafios na durabilidade e estabilidade a longo prazo para dificultar o crescimento do mercado  

A durabilidade do sistema a longo prazo é um desafio crucial para o aumento da competitividade económica e para a implementação industrial mais generalizada da tecnologia SOEC no futuro. O desempenho confiável a longo prazo de um sistema de pilha SOEC exige que todos os componentes sejam termicamente estáveis. A implantação a longo prazo e em grande escala da tecnologia SOEC também enfrenta atualmente o desafio da durabilidade dos elétrodos e dos eletrólitos. Questões relacionadas com a degradação ainda dificultam o avanço comercial do células de combustível de óxido sólido .

A maioria das SOECs com bom desempenho não possui boa estabilidade. As severas condições de trabalho da SOFC apresentam diversos processos de degradação, que surgem de cada componente e de suas interações, tornando um desafio cumprir os requisitos de estabilidade a longo prazo.

Eletrodos alternativos ainda apresentam certas limitações em relação à sua atividade catalítica ou condutividade iônica e eletrônica ou estabilidade sob condições operacionais. Essas limitações podem levar a desempenho e durabilidade insuficientes das células.

Análise de segmentação de mercado de células de eletrólise de óxido sólido

Por análise de tipo de produto

O segmento tubular lidera o mercado devido ao seu uso variado

Com base no tipo de produto, o mercado é segmentado em tubulares e outros.

O segmento tubular está dominando o mercado, pois a geometria tubular permite um design compacto, alta densidade de potência e gerenciamento térmico excepcional, tornando as células tubulares de eletrólise de óxido sólido ideais para aplicações que necessitam de alta densidade de potência e durabilidade a longo prazo. Com células a combustível tubulares de óxido sólido, o combustível e o oxidante são fornecidos à célula a combustível através de tubos separados, que são enrolados em torno de um eletrodo central.

Outro segmento, como o planar, vem conquistando o mercado depois do tubular devido à alta eficiência, baixo custo de fabricação e melhor captação de corrente. No entanto, a alta temperatura gera problemas de vedação e estresse termomecânico; estes problemas são agora resolvidos através do desenvolvimento de materiais de vedação melhorados.

Por análise de aplicação

O segmento de produção de hidrogênio domina o mercado devido à sua crescente adoção como combustível alternativo

Com base na aplicação, o mercado é segmentado em processos industriais, produção de hidrogênio, produção de combustível, entre outros.

O segmento de produção de hidrogénio está a dominar o mercado devido ao facto de o hidrogénio parecer atualmente ser o único combustível alternativo promissor para descarbonizar setores difíceis de reduzir (HTA). Células de combustível de hidrogênio e geração de energia elétrica poderiam ser integradas em um parque eólico ou solar para permitir flexibilidade no armazenamento de eletricidade quando o vento não estiver forte ou o sol não estiver brilhando.

Por análise do usuário final

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O segmento de usinas de energia domina porque é uma necessidade inevitável e essencial para geração de energia

Com base no usuário final, o mercado é segmentado em usinas, refinarias, entre outros.

O segmento de usinas de energia domina o mercado, pois as células não necessitam de água durante a operação normal. Da mesma forma, as centrais térmicas necessitam de quantidades significativas de água para arrefecimento. Na verdade, o principal uso da água nos EUA é para resfriar usinas de energia. Para produzir um megawatt por hora durante um ano, a geração de energia termelétrica para a rede dos EUA retira aproximadamente 156 milhões de galões de água. A utilização do excesso de calor produzido pela célula de combustível para fins de aquecimento numa aplicação de cogeração aumenta ainda mais a eficiência global em mais de 80%.

Esta elevada eficiência proporciona benefícios financeiros e minimiza a pegada ambiental, uma vez que as células de combustível de óxido sólido normalmente utilizam gás natural como combustível em comparação com as centrais eléctricas tradicionais que utilizam carvão como combustível. As células a combustível de óxido sólido também não emitem óxidos de enxofre e partículas

INFORMAÇÕES REGIONAIS

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

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A Europa dominou o mercado global de células de eletrólise de óxido sólido em 2023. Os eletrolisadores estão surgindo na Europa devido à expansão das energias renováveis ​​e à demanda por hidrogênio verde. Os países europeus pretendem reduzir as emissões de carbono, promovendo a produção de hidrogénio a partir de fontes renováveis ​​por eletrólise. Os governos incentivam a adoção de eletrolisadores através de subsídios, alinhando-se com metas climáticas ambiciosas. As indústrias buscam hidrogênio limpo para descarbonização, impulsionando a demanda por eletrolisadores.

A Ásia-Pacífico é a segunda maior região no mercado de eletrólise de óxidos sólidos, devido à enorme demanda de petróleo e gás da região. Embora o mercado para administrações de transmissão de petróleo tenha sido geralmente considerado aberto, os legisladores anteciparam esforços para direcionar a livre admissão ao mercado de produção de combustível.

A Sinopec da China transmitiu que o primeiro projecto de demonstração de hidrogénio verde de 10.000 toneladas do país produziu positivamente hidrogénio, e o hidrogénio produzido foi canalizado para empresas locais de refinação de petróleo para substituir a energia fóssil do gás natural existente como fonte de energia. O projecto realizou efectivamente todo o procedimento desde a produção até à utilização do hidrogénio verde, o que também simboliza a primeira vez que a China compreendeu toda a integração da cadeia industrial de um projecto de refinação de hidrogénio verde de 10.000 toneladas.

A América do Norte compreende nações desenvolvidas, como os EUA e o Canadá, que detém um provável enorme mercado para a produção de hidrogénio e produção de combustível, o que alimenta o crescimento do mercado. O primeiro projeto de produção de hidrogênio verde e amônia em escala comercial do Canadá, desenvolvido pela World Energy GH2 Inc. e apoiado pelo conglomerado coreano SK Group, utilizará eletrolisadores SOEC e PEM de dois fornecedores diferentes. Especificamente, os equipamentos SOEC virão da Bloom Energy Corp, enquanto a Siemens Energy AG fornecerá os sistemas PEM.

Principais participantes da indústria

Os principais participantes se concentram na expansão de suas capacidades de produtos e no desenvolvimento de novos produtos

O mercado global inclui alguns players globais e numerosos players de pequena e média escala. O desenvolvimento de novos produtos tem sido a principal estratégia de mercado adotada pelos grandes players. Por exemplo, em novembro de 2022, a Bloom Energy Corporation lançou sua linha de eletrolisadores comerciais de alto volume nas instalações da empresa em Newark. Isso está aumentando a capacidade de geração de eletrolisadores da empresa para dois gigawatts. A experiência premiada é o projeto com maior eficiência energética para produzir hidrogênio limpo até o momento.

Os principais players que operam no mercado são Siemens Energy, Elcogen AS, Bloomenergy, Nexceris e Fuel Cell Energy, Ballard Power Systems Inc., OxEon Energy, LLC, ITM Power, entre outros. As grandes empresas detêm mais da metade da participação de mercado e muitos players regionais e locais para diversas aplicações dominam o mercado restante.

Lista das principais empresas de células de eletrólise de óxido sólido:

• Siemens Energia (Alemanha)


• Elcogen AS (Estônia) 


• Bloomenergy (EUA)


• Nexceris (NÓS.)


• Energia de célula de combustível (NÓS.)


• (Canadá)


• OxEon Energy LLC (NÓS.)


• ITM Power (Reino Unido)


• Sistemas de energia Redox (EUA)


• Bosch (Alemanha)

PRINCIPAIS DESENVOLVIMENTOS DA INDÚSTRIA:

• Novembro de 2023 - Phoenix Motor Inc., fornecedora líder de soluções de eletrificação para veículos médios, anunciou hoje que sua subsidiária EdisonFuture lançou uma nova solução de eletrolisador alcalino, além de sua membrana de troca de prótons existente, para a produção de produtos de hidrogênio verde.


• Setembro de 2023 - Casale SA e Next Hydrogen Solutions Inc. assinaram um memorando de entendimento (MOU) para cultivar sistemas verdes de amônia e metanol que integram a tecnologia e os produtos de eletrólise da Next Hydrogen. Estas empresas combinarão a sua experiência e capacidades colectivas para acelerar e expandir fábricas verdes de amoníaco e metanol ligadas a fontes de energia renováveis.


• Março de 2023 – O equipamento de eletrólise recentemente desenvolvido pela Toyota que produz hidrogênio a partir da água, usando a pilha de células de combustível e outras tecnologias do sedã elétrico de célula de combustível Mirai. Este equipamento será colocado em operação numa fábrica da Denso no Japão em março de 2023 e servirá como uma demonstração de trabalho destinada a ajudar a promover a sua aceitação mais ampla no futuro.


• Novembro de 2022 - A Bloom Energy Corporation lançou sua linha de eletrolisadores comerciais de alto volume nas instalações da empresa em Newark, aumentando simultaneamente a capacidade de geração de eletrolisadores da empresa para dois gigawatts. A experiência premiada é o projeto com maior eficiência energética para produzir hidrogênio limpo até o momento.


• Abril de 2022 - A Doosan Fuel Cell firmou uma parceria com a Ballard Power Systems, um produtor canadense de células de combustível de membrana de polímero e eletrólito (PEMFC), para cultivar um sistema de célula de combustível de hidrogênio para mobilidade. O PEMFC está sendo desenvolvido principalmente para aplicações de transporte, juntamente com aplicações de células de combustível estacionárias e portáteis, devido à sua alta eficiência energética, estrutura simples e excelente durabilidade.

COBERTURA DO RELATÓRIO

Os relatórios de pesquisa de mercado concedem uma avaliação completa do setor, propondo insights valiosos, fatos, informações relacionadas ao setor, cenário competitivo e dados anteriores. Várias metodologias e abordagens são aceitas para fazer suposições e visões expressivas para formular a análise global do mercado de células de eletrólise de óxido sólido.

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