Mercado de pilas de combustible: tamaño de la industria global, participación, tendencias, oportunidades y pronóstico, segmentado por tipo (PEMFC, SOFC, PAFC y otros), por aplicación (vehículos portátiles, estacionarios y de pila de combustible), por tamaño (pequeña y gran escala), por región, competencia 2018-2028

Descripción general del mercado

El mercado mundial de pilas de combustible se valoró en 5.180 millones de dólares en 2022 y está creciendo a una CAGR del 19,75 % durante el período de pronóstico. Las regulaciones y políticas favorables destinadas a acelerar la adopción de energía limpia, junto con una mayor financiación para la electrificación en áreas remotas y fuera de la red, impulsarán el crecimiento de los ingresos en el mercado de las pilas de combustible. Además, la implementación de diversos programas de inversión para cambiar el enfoque hacia técnicas de generación de energía distribuida impulsará la expansión del mercado. Además, la creciente conciencia de los consumidores para mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero y un énfasis creciente en la energía limpia estimularán la demanda del producto.

Principales impulsores del mercado

Preocupaciones ambientales y reducción de emisiones

Uno de los impulsores clave detrás del crecimiento del mercado global de celdas de combustible es la creciente conciencia y preocupación global con respecto a los problemas ambientales, junto con la necesidad urgente de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. La combustión de combustibles fósiles para la generación de energía y el transporte ha contribuido significativamente a la contaminación del aire y la acumulación de gases de efecto invernadero en la atmósfera, lo que en última instancia conduce al cambio climático.

Las celdas de combustible, que generan electricidad a través de un proceso electroquímico con emisiones mínimas, se consideran una solución prometedora para abordar estos desafíos ambientales. Las celdas de combustible, especialmente las celdas de combustible de hidrógeno, producen solo vapor de agua y calor como subproductos durante la generación de electricidad. Esta característica de cero emisiones hace que las celdas de combustible sean una opción atractiva para reducir los contaminantes del aire y mitigar las emisiones de dióxido de carbono, en línea con los acuerdos climáticos internacionales como el Acuerdo de París. Con gobiernos de todo el mundo implementando regulaciones de emisiones más estrictas y estableciendo objetivos ambiciosos de sostenibilidad, la demanda de celdas de combustible como una solución de energía limpia continúa creciendo.

En el sector del transporte, los vehículos de celdas de combustible (FCV) están ganando prominencia como un medio para reducir la huella de carbono de la industria automotriz. Los FCV ofrecen largas autonomías de conducción, reabastecimiento rápido y cero emisiones de escape, abordando una de las principales fuentes de contaminación del aire urbano. Los gobiernos y los fabricantes de automóviles están invirtiendo en tecnología FCV, brindando incentivos y desarrollando infraestructura de reabastecimiento de hidrógeno para apoyar la transición a un transporte más limpio.

Eficiencia energética y seguridad energética

Las celdas de combustible son ampliamente reconocidas por su excepcional eficiencia de conversión de energía, un factor clave en el mercado global de celdas de combustible. A diferencia de los motores de combustión convencionales que disipan una cantidad sustancial de energía en forma de calor, las celdas de combustible pueden lograr eficiencias energéticas superiores al 50% e incluso más cuando se utilizan en aplicaciones de calor y energía combinados (CHP). Esta eficiencia energética superior no sólo reduce el consumo de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero, sino que también optimiza la utilización de los recursos de combustible.

La eficiencia de las pilas de combustible desempeña un papel crucial en la mejora de la seguridad energética al disminuir la dependencia de los combustibles fósiles y promover la utilización de hidrógeno renovable y con bajas emisiones de carbono. El hidrógeno, un combustible de uso común para las pilas de combustible, puede derivarse de diversas fuentes, como el gas natural, el biogás, la electrólisis del agua mediante electricidad renovable y los subproductos industriales. Esta flexibilidad en la materia prima mejora la seguridad energética al diversificar las fuentes de combustible y mitigar la vulnerabilidad a las interrupciones del suministro.

Además, las pilas de combustible tienen el potencial de generar energía descentralizada, lo que puede mejorar la resiliencia de la red y minimizar las pérdidas de transmisión. En regiones propensas a cortes de energía o áreas remotas con acceso limitado a la infraestructura de la red tradicional, las celdas de combustible actúan como fuentes de energía de respaldo confiables, lo que contribuye a la seguridad y confiabilidad energética.

Avances tecnológicos e innovación

El progreso continuo de las tecnologías de celdas de combustible desempeña un papel vital en el impulso del mercado global de celdas de combustible. Los esfuerzos de investigación y desarrollo en curso han dado como resultado mejoras en la eficiencia, durabilidad y rentabilidad de las celdas de combustible. Estos avances han ampliado el alcance de las aplicaciones y han aumentado la competitividad de las celdas de combustible en comparación con las tecnologías energéticas convencionales.

Los avances en la ciencia de los materiales, el desarrollo de catalizadores y las técnicas de fabricación han reducido efectivamente el costo de los componentes de las celdas de combustible, en particular las celdas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC) y las celdas de combustible de óxido sólido (SOFC). Las reducciones de costos han hecho que las celdas de combustible sean económicamente viables, abriendo nuevas oportunidades en la generación de energía estacionaria, el transporte y otros sectores.

La innovación en la tecnología de celdas de combustible también ha llevado a la creación de sistemas más robustos y duraderos, extendiendo su vida útil operativa y reduciendo los requisitos de mantenimiento. La durabilidad mejorada hace que las celdas de combustible sean adecuadas para una gama más amplia de aplicaciones, incluido el transporte pesado, la generación distribuida y las soluciones de energía fuera de la red.

Además, la investigación sobre métodos de producción de hidrógeno alternativos y sostenibles, como el hidrógeno verde producido a partir de fuentes renovables, ha contribuido a la sostenibilidad y competitividad de la tecnología de celdas de combustible. Estos avances e innovaciones tecnológicas continúan impulsando el crecimiento del mercado global de celdas de combustible y su adopción en varias industrias.

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Mercado clave

Altos costos de fabricación e infraestructura

Uno de los principales desafíos que enfrenta el mercado global de celdas de combustible son los costos relativamente altos de fabricación e infraestructura asociados con la tecnología de celdas de combustible. Estos costos representan un obstáculo para la adopción generalizada y dificultan la competitividad de las pilas de combustible en comparación con las tecnologías energéticas convencionales.

Las pilas de combustible requieren procesos y materiales de fabricación precisos, incluidos catalizadores como el platino, que pueden ser costosos. El platino se utiliza como catalizador en las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC) para facilitar las reacciones electroquímicas que producen electricidad. Reducir la dependencia de metales preciosos como el platino es un desafío crucial para que las pilas de combustible sean más rentables.

Además, el establecimiento de una infraestructura de hidrógeno, que abarque instalaciones de producción, almacenamiento y distribución, implica una inversión de capital sustancial. La construcción de una red integral de estaciones de reabastecimiento de hidrógeno para vehículos de pila de combustible (FCV) requiere un respaldo financiero significativo, y la disponibilidad limitada de infraestructura puede reducir la penetración de FCV en el mercado.

Abordar este desafío implica esfuerzos de investigación y desarrollo dirigidos a materiales alternativos y catalizadores que puedan reducir los costos de fabricación. Las innovaciones en los procesos de fabricación, el aumento de la producción y la consecución de economías de escala también pueden contribuir a reducir el coste total de los sistemas de pilas de combustible. Además, los incentivos y subsidios gubernamentales pueden desempeñar un papel fundamental a la hora de compensar los costes iniciales de inversión y promover la implantación de tecnologías de pilas de combustible.

Suministro y distribución de hidrógeno

La disponibilidad y distribución de hidrógeno, un combustible crucial para varios tipos de pilas de combustible, suponen un importante reto para el mercado mundial de pilas de combustible. El desarrollo de métodos de producción de hidrógeno, su almacenamiento y la infraestructura de distribución todavía se encuentra en sus primeras etapas y a menudo se enfrenta a obstáculos logísticos y económicos.

Uno de los retos radica en la obtención de materia prima de hidrógeno. Aunque el hidrógeno puede derivarse de diferentes fuentes, como el gas natural, la electrólisis del agua y la biomasa, los métodos de producción deben ser ambientalmente sostenibles y económicamente viables. Por ejemplo, la producción de hidrógeno a partir de combustibles fósiles puede generar emisiones de carbono, lo que contrarresta las ventajas medioambientales de las pilas de combustible.

El transporte y la distribución de hidrógeno también plantean retos. Debido a su baja densidad, el hidrógeno tiene una densidad energética menor en comparación con combustibles como la gasolina o el diésel. Por lo tanto, el transporte y almacenamiento eficientes y seguros del hidrógeno requieren una infraestructura especializada, que puede ser costosa de establecer y mantener.

Además, el establecimiento de una red de reabastecimiento de hidrógeno para FCV enfrenta desafíos relacionados con la ubicación, las regulaciones de seguridad y la financiación. Los esfuerzos para abordar este desafío implican el avance de los métodos de producción de hidrógeno verde, la expansión de las soluciones de almacenamiento de hidrógeno y el establecimiento de una infraestructura integral de distribución de hidrógeno. La colaboración entre los gobiernos, las partes interesadas de la industria y las instituciones de investigación es vital para superar estos obstáculos y garantizar una cadena de suministro de hidrógeno confiable y sostenible.

Tendencias clave del mercado

Expansión de la infraestructura del hidrógeno

Una de las tendencias destacadas en el mercado mundial de pilas de combustible es la importante expansión de la infraestructura del hidrógeno. Dado que las pilas de combustible, en particular las de membrana de intercambio de protones (PEMFC), dependen del hidrógeno como fuente principal de combustible, la disponibilidad y accesibilidad de las estaciones de reabastecimiento de hidrógeno y las instalaciones de producción son cruciales para la adopción generalizada de la tecnología de las pilas de combustible. Los gobiernos y las partes interesadas del sector privado están realizando inversiones sustanciales en el desarrollo de la infraestructura del hidrógeno para respaldar la creciente demanda de vehículos de pila de combustible (FCV) y aplicaciones de pilas de combustible estacionarias. La creciente popularidad de los FCV, que ofrecen mayores autonomías, reabastecimiento rápido y cero emisiones por el tubo de escape, está impulsando a los gobiernos y las empresas energéticas a establecer una red de estaciones de reabastecimiento de hidrógeno. Regiones como Europa, Japón, Corea del Sur y California están presenciando una expansión significativa de la infraestructura de reabastecimiento de hidrógeno. Las innovaciones en los métodos de producción de hidrógeno, incluido el hidrógeno verde producido mediante fuentes de energía renovables y electrólisis, están contribuyendo a una cadena de suministro de hidrógeno más sostenible y rentable. Los electrolizadores alimentados por electricidad renovable desempeñan un papel vital en la producción de hidrógeno limpio para pilas de combustible. El ecosistema del hidrógeno está evolucionando para respaldar a varias industrias. Además del transporte, el hidrógeno se está explorando para aplicaciones en procesos industriales, almacenamiento de energía y soporte de la red, lo que enfatiza aún más la necesidad de expansión de la infraestructura.

Iniciativas de descarbonización y sostenibilidad

Otra tendencia significativa en el mercado mundial de celdas de combustible es el enfoque creciente en las iniciativas de descarbonización y sostenibilidad. Los gobiernos, las corporaciones y los individuos son cada vez más conscientes del impacto ambiental de la producción y el consumo de energía. Las celdas de combustible, reconocidas por sus emisiones mínimas y alta eficiencia, están bien alineadas con estos objetivos de sostenibilidad.

Los vehículos de celdas de combustible (FCV) están ganando terreno como un medio para mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero del sector del transporte. Los gobiernos y los fabricantes de automóviles están invirtiendo en tecnología FCV para dejar de lado los vehículos con motor de combustión interna.

Existe un énfasis creciente en la producción de hidrógeno utilizando fuentes de energía renovables, comúnmente conocidas como hidrógeno verde. Este enfoque garantiza que el combustible de hidrógeno utilizado en las pilas de combustible tenga una huella de carbono mínima, contribuyendo así a los esfuerzos de descarbonización.

Las pilas de combustible, en particular las pilas de combustible de óxido sólido (SOFC), se están integrando en sistemas de generación de energía descentralizados. Permiten la generación de energía in situ utilizando hidrógeno derivado de fuentes renovables o biogás, lo que reduce la dependencia de plantas de energía de combustibles fósiles centralizadas. La alta eficiencia de conversión de energía de las pilas de combustible es muy valorada en aplicaciones donde la conservación de la energía y la sostenibilidad son de suma importancia, como los sistemas combinados de calor y energía (CHP) en edificios residenciales y comerciales.

Información segmentaria

Información de tipo

El segmento de pilas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC) tiene una importante cuota de mercado en el mercado mundial de pilas de combustible. Las PEMFC son reconocidas por su excepcional eficiencia energética, bajas emisiones y versatilidad para diversas aplicaciones. Desempeñan un papel crucial en los vehículos de celdas de combustible al ofrecer ventajas como un reabastecimiento rápido, autonomías de conducción ampliadas y cero emisiones por el tubo de escape.

El creciente interés en los vehículos propulsados por hidrógeno presenta oportunidades significativas para la adopción de PEMFC. Además, las PEMFC proporcionan energía de respaldo confiable para aplicaciones críticas, incluidos centros de datos, hospitales e infraestructura de telecomunicaciones. Su arranque rápido y su alta densidad energética las hacen muy adecuadas para tales fines.

Además, las PEMFC se utilizan en cargadores portátiles de celdas de combustible para teléfonos inteligentes, computadoras portátiles y otros dispositivos electrónicos. Ofrecen tiempos de funcionamiento más prolongados en comparación con las baterías tradicionales, lo que las hace preferidas por los usuarios que requieren un uso prolongado del dispositivo.

En los almacenes y centros de distribución, las carretillas elevadoras impulsadas por PEMFC están ganando popularidad debido a sus ventajas, como el reabastecimiento rápido de combustible, el funcionamiento más prolongado con un solo tanque y cero emisiones. Estos beneficios contribuyen a mejorar la eficiencia operativa. Además, las PEMFC son conocidas por su alta eficiencia de conversión de energía, lo que las convierte en una opción atractiva para diversas aplicaciones donde la eficiencia energética es crucial.

Por último, cabe destacar que las PEMFC producen emisiones mínimas, principalmente vapor de agua. Esta característica las hace respetuosas con el medio ambiente y adecuadas para aplicaciones en áreas urbanas con estrictas regulaciones de emisiones.

Tamaño

Pequeña escala

Las pilas de combustible ofrecen una mayor densidad de energía en comparación con las baterías de iones de litio tradicionales, lo que las hace adecuadas para dispositivos electrónicos portátiles como teléfonos inteligentes, computadoras portátiles y tabletas, donde una mayor duración de la batería es un factor de venta clave. Las pilas de combustible a pequeña escala también sirven como fuentes de energía de respaldo para aplicaciones críticas en áreas propensas a cortes de energía, incluidos equipos de telecomunicaciones, estaciones meteorológicas remotas y sistemas de respuesta a emergencias donde el suministro de energía confiable e ininterrumpido es crucial.

Las pilas de combustible de hidrógeno se utilizan cada vez más para alimentar carretillas elevadoras y otros equipos de manipulación de materiales en almacenes y centros logísticos, ofreciendo beneficios como reabastecimiento rápido y cero emisiones, mejorando así la eficiencia operativa.

Además, los sistemas de cogeneración (CHP) de pilas de combustible a pequeña escala proporcionan electricidad y calor a los hogares, logrando una alta eficiencia energética al utilizar el calor residual generado durante la producción de electricidad para calefacción de espacios y agua caliente, reduciendo así el consumo general de energía. Las pilas de combustible también se están explorando como fuentes de energía para embarcaciones marinas y vehículos recreativos, ofreciendo ventajas como reducción de ruido, emisiones y rangos operativos extendidos para entusiastas de la navegación y el campamento.

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Perspectivas regionales

Se espera que la región de Asia Pacífico domine el mercado durante el período de pronóstico. La región de Asia y el Pacífico es un actor importante en el mercado mundial de las pilas de combustible, impulsado por factores como la creciente demanda de energía, las crecientes preocupaciones ambientales y las iniciativas gubernamentales que promueven las tecnologías de energía limpia. Varios países de la región de Asia y el Pacífico, incluidos Japón, Corea del Sur y China, han implementado políticas de apoyo e incentivos para fomentar la adopción de la tecnología de las pilas de combustible. Estas políticas abarcan subsidios, tarifas de alimentación, incentivos fiscales y financiación de la investigación.

Las amplias inversiones en investigación y desarrollo de pilas de combustible en las naciones de Asia y el Pacífico han dado como resultado avances notables en la eficiencia, durabilidad y rentabilidad de las pilas de combustible. La colaboración entre los gobiernos, el mundo académico y los actores de la industria ha sido fundamental para impulsar la innovación dentro del sector. Con su sólida base industrial, que abarca los sectores de la automoción, la electrónica y la energía, la región de Asia y el Pacífico está estratégicamente posicionada para desempeñar un papel fundamental en la fabricación y el despliegue de pilas de combustible en diversas aplicaciones. Cabe destacar que países como Japón y Corea del Sur han realizado inversiones sustanciales en el desarrollo y la infraestructura de los FCV.

El creciente interés en los FCV presenta oportunidades lucrativas para los fabricantes de celdas de combustible y los proveedores de infraestructura de hidrógeno. Las celdas de combustible, en particular en aplicaciones de cogeneración (CHP), ofrecen soluciones de generación de energía distribuida para los sectores residencial, comercial e industrial, alineándose así con los esfuerzos para mejorar la resiliencia y la eficiencia energética.

En conclusión, la región de Asia y el Pacífico asume un papel primordial en el mercado mundial de celdas de combustible, impulsada por políticas de apoyo, sólidos esfuerzos de I+D, una sólida base industrial, una creciente adopción en el sector del transporte y crecientes preocupaciones ambientales. El firme compromiso de la región con la tecnología de pilas de combustible y el desarrollo del hidrógeno la posiciona como un contribuyente significativo a la transición global hacia soluciones energéticas limpias y sostenibles.

Acontecimientos recientes

• En febrero de 2023, SFC Energy AG, un proveedor de pilas de combustible de hidrógeno y metanol, firmó un acuerdo de cooperación estratégica con FC TecNrgy Pvt Ltd para establecer una planta de fabricación de pilas de combustible de hidrógeno y metanol en la India. SFC Energy AG supervisará la fabricación de pilas de combustible y el control de calidad, mientras que FC TecNrgy Pvt. Ltd. se centrará en el desarrollo, la instalación y la integración de soluciones de pilas de combustible personalizadas. Este desarrollo se alinea con la Misión Nacional del Hidrógeno Verde de la India, que tiene como objetivo reducir las emisiones de carbono y promover la energía limpia.
• En agosto de 2022, Bosch anunció su inversión de más de 200 millones de dólares en la fabricación de pilas de combustible en sus instalaciones de Carolina del Sur. Esta inversión respaldará el desarrollo de celdas de combustible para camiones comerciales eléctricos propulsados por hidrógeno en los Estados Unidos. La producción de celdas de combustible está programada para comenzar en 2026. Bosch planea invertir aproximadamente USD 1000 millones a nivel mundial para 2024 para avanzar en las tecnologías de celdas de combustible.

Principales actores del mercado

• Ballard Power Systems Inc.
• Horizon Fuel Cell Technologies Pte. Ltd.
• Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation
• FuelCell Energy Inc.
• Plug Power Inc.
• Nuvera Fuel Cells LLC
• Intelligent Energy Limited
• SFC Energy AG
• Mitsubishi Power Ltd.
• Cummins Inc.