Marché des piles à combustible à oxyde solide planaire – Taille de l’industrie mondiale, part, tendances, opportunités et prévisions segmentées par utilisateur final (commercial, centres de données et autres), par application (stationnaire, transport, portable) par région, concurrence 2018-2028

Aperçu du marché

Marché mondial des piles à combustible à oxyde solide planaires

Dans une SOFC planaire, le combustible (généralement de l'hydrogène ou des combustibles à base d'hydrocarbures) est oxydé à l'anode, libérant des électrons. Ces électrons circulent dans un circuit externe, produisant de l'énergie électrique, puis se combinent avec les ions oxygène de l'air à la cathode pour former de la vapeur d'eau. La principale caractéristique des SOFC planaires est leur conception plate, mince et stratifiée, qui facilite la production d'énergie efficace à des températures de fonctionnement élevées (généralement entre 500 °C et 1 000 °C). Le marché mondial des piles à combustible à oxyde solide planaire englobe la production, la vente et le déploiement de SOFC planaires et de technologies associées.

Ce marché a été stimulé par la demande croissante de solutions énergétiques propres et efficaces dans divers secteurs, notamment Les SOFC planaires ont le potentiel de fournir des solutions de production d'énergie à haut rendement et à faibles émissions pour les applications d'énergie stationnaire et distribuée. Les SOFC sont étudiées pour une utilisation dans les véhicules électriques (véhicules à pile à combustible) et les groupes électrogènes auxiliaires pour le transport commercial longue distance. Les SOFC peuvent être intégrées dans les processus industriels et les systèmes de cogénération (CHP) pour augmenter l'efficacité énergétique et réduire les émissions de gaz à effet de serre. Les SOFC peuvent être utilisées pour les applications de chauffage résidentiel et commercial, offrant un chauffage des locaux et une production d'eau chaude efficaces et propres. Les SOFC planaires sont envisagées pour diverses applications militaires et aérospatiales en raison de leur taille compacte et de leur densité énergétique élevée. Les SOFC conviennent pour fournir une alimentation électrique fiable dans des endroits éloignés et comme sources d'alimentation de secours dans les infrastructures critiques. La croissance du marché des SOFC planaires est influencée par des facteurs tels que les incitations gouvernementales, les réglementations environnementales, les progrès des matériaux et des techniques de fabrication, et la sensibilisation croissante aux avantages d'une production d'énergie propre et efficace. De plus, les partenariats et les collaborations entre les fabricants de piles à combustible et les utilisateurs finaux jouent un rôle crucial dans l'expansion du marché.

Principaux moteurs du marché

Demande croissante d'énergie propre

La préoccupation croissante concernant les problèmes environnementaux et la nécessité de réduire les émissions de gaz à effet de serre ont conduit à une demande croissante de solutions énergétiques propres et durables. Les SOFC planaires, connues pour leur rendement élevé et leurs faibles émissions, sont bien placées pour répondre à cette demande. Les SOFC planaires sont des dispositifs de conversion d'énergie hautement efficaces, avec le potentiel d'atteindre des niveaux d'efficacité allant jusqu'à 60 % ou plus. Cette efficacité les rend attrayants pour diverses applications, notamment la production d'électricité, le transport et les systèmes de cogénération. Les gouvernements et les industries se concentrent de plus en plus sur l'amélioration de la sécurité énergétique en diversifiant les sources d'énergie. Les SOFC planaires peuvent jouer un rôle dans la réalisation de la sécurité énergétique en fournissant des solutions de production d'électricité fiables et sur site. De nombreux gouvernements du monde entier offrent des incitations, des subventions et des subventions pour promouvoir le développement et l'adoption de technologies énergétiques propres, notamment les piles à combustible. Ces incitations peuvent considérablement stimuler le marché des SOFC planaires. Les efforts continus de recherche et développement ont conduit à des avancées dans les matériaux et les techniques de fabrication des SOFC. Ces avancées ont réduit les coûts, amélioré les performances et augmenté la viabilité commerciale des SOFC planaires. L'électrification du secteur des transports, notamment des véhicules électriques (VE) et des véhicules à pile à combustible à hydrogène, a suscité l'intérêt pour les SOFC en tant que sources d'énergie potentielles pour les applications de transport. Les SOFC planaires offrent des avantages en termes d'autonomie, de temps de ravitaillement et d'efficacité.

Production d'énergie distribuée

La tendance à la production d'énergie distribuée et aux micro-réseaux crée des opportunités pour les SOFC planaires. Ils peuvent être déployés dans des systèmes énergétiques décentralisés, fournissant de l'électricité et de la chaleur aux maisons, aux entreprises et aux zones reculées. Le besoin de solutions d'alimentation de secours fiables face aux catastrophes naturelles et aux perturbations du réseau a suscité l'intérêt pour les SOFC planaires en tant que sources d'alimentation de secours pour les infrastructures critiques et les applications résidentielles. Les SOFC planaires sont étudiées pour une utilisation dans les applications aérospatiales et militaires en raison de leur densité énergétique élevée, de leur taille compacte et de leur potentiel à fournir de l'énergie dans des environnements éloignés et exigeants. La collaboration entre les fabricants de piles à combustible, les instituts de recherche et les utilisateurs finaux a facilité le développement et la commercialisation de SOFC planaires pour diverses applications.

Il est important de noter que le marché des SOFC planaires est dynamique et que de nouveaux moteurs ont peut-être émergé depuis ma dernière mise à jour. De plus, les conditions du marché peuvent varier selon la région et l'application. Pour obtenir une compréhension globale de l'état actuel du marché mondial des SOFC planaires et de ses moteurs, il est recommandé de consulter les rapports de l'industrie, les études de marché et les sources d'actualités pour obtenir les informations les plus récentes.

Rigueur croissante des réglementations gouvernementales

La rigueur croissante des réglementations gouvernementales, associée à une hausse des prix de l'énergie, est l'une des principales tendances observées sur le marché des piles à combustible à oxyde solide planaires. Avec la prise de conscience croissante des sources d'énergie alternatives, les générateurs d'électricité à combustion sont remplacés par des systèmes d'énergie renouvelable tels que les panneaux solaires, qui affichent une efficacité supérieure en matière de conversion d'énergie. De plus, les piles à combustible utilisées dans ces appareils ne provoquent aucune émission nocive, ce qui les rend adaptées aux applications dans les domaines du transport, de l'alimentation stationnaire/de secours et de l'alimentation portable.

De plus, la base d'application croissante de ces produits dans l'industrie pétrolière et gazière offre des opportunités de croissance lucratives au marché. Par exemple, le gaz naturel extrait sur place peut être facilement utilisé comme combustible pour les centrales électriques à piles à combustible directes (DFC). Grâce à cela, l'électricité produite dans les centrales électriques DFC peut être utilisée pour soutenir le processus d'extraction. En outre, les centrales électriques DFC servent de source d'énergie propre et peuvent fournir de l'électricité qui peut être injectée sous terre pour une récupération améliorée du pétrole. Par conséquent, le marché mondial des piles à combustible à oxyde solide présente de nombreuses opportunités de croissance dans les années à venir.

Principaux défis du marché

En septembre 2022, le marché mondial des piles à combustible à oxyde solide planaire (SOFC) était confronté à plusieurs défis. Ces défis ont peut-être évolué ou changé depuis lors, mais ils donnent un aperçu des obstacles typiques rencontrés par l'industrie. Voici quelques-uns des principaux défis du marché mondial des SOFC planaires. Températures de fonctionnement élevées les SOFC planaires fonctionnent généralement à des températures élevées, dépassant souvent 500 °C. Ces températures de fonctionnement élevées peuvent entraîner une dégradation des matériaux, augmenter la complexité de la fabrication et limiter la gamme de matériaux pouvant être utilisés.

Coûts et évolutivité de la fabrication

Les coûts d'investissement initiaux des SOFC planaires ont été relativement élevés. Atteindre la compétitivité des coûts avec d'autres technologies énergétiques, telles que les centrales électriques à cycle combiné au gaz naturel, reste un défi de taille. En outre, l'intensification des processus de fabrication pour répondre à la demande du marché tout en maintenant la qualité et la cohérence est un défi. Assurer la durabilité et la fiabilité à long terme des SOFC planaires dans diverses conditions de fonctionnement est un défi crucial. Les températures élevées et le cyclage thermique peuvent entraîner une dégradation des matériaux des cellules, affectant les performances et la durée de vie. L'adoption généralisée des SOFC planaires pour le transport et la production d'énergie stationnaire dépend de la disponibilité de carburants appropriés, tels que l'hydrogène ou le gaz naturel. Le développement et la maintenance des infrastructures d'approvisionnement en carburant peuvent constituer un défi dans certaines régions.

Matériaux électrolytiques et concurrence avec d'autres technologies énergétiques

Le développement de matériaux électrolytiques hautes performances et durables pouvant fonctionner à des températures plus basses est un défi permanent. La réduction de la température de fonctionnement requise peut améliorer la durabilité et réduire les coûts de fabrication. L'intégration de piles SOFC planaires individuelles dans des systèmes plus grands, y compris des composants d'équilibre de l'usine et des systèmes de contrôle, peut être complexe. Parvenir à une intégration transparente et optimiser les performances du système sont des défis. Le paysage réglementaire, y compris les normes de sécurité et les réglementations sur les émissions, peut avoir un impact sur le déploiement et l'adoption des SOFC planaires. Le soutien politique, les incitations et l'accès au marché sont essentiels à la croissance du marché. Les SOFC planaires sont confrontées à la concurrence d'autres technologies d'énergie propre, telles que le photovoltaïque, l'éolien et les batteries lithium-ion. Ces technologies peuvent présenter des avantages dans certaines applications ou segments de marché.

Principales tendances du marché

Progrès dans les matériaux et les techniques de fabrication

Les progrès de la science des matériaux et des techniques de fabrication ont été fondamentaux pour le développement des SOFC planaires. Les chercheurs se sont concentrés sur la découverte et la conception de nouveaux matériaux pour les électrodes, les électrolytes et les interconnexions. Ces avancées en matière de matériaux ont amélioré les performances, réduit les coûts de fabrication et augmenté la fiabilité des SOFC. Par exemple, le développement de nouveaux matériaux céramiques pour les électrolytes a permis d'abaisser les températures de fonctionnement, d'atténuer les contraintes thermiques et d'améliorer la durabilité. Cette tendance vers des matériaux plus robustes est essentielle pour prolonger la durée de vie des SOFC et les rendre plus compétitives en termes de coûts.

Flexibilité du carburant et production d'hydrogène

L'une des tendances importantes du marché des SOFC planaires est la recherche d'une plus grande flexibilité du carburant. Alors que l'hydrogène reste une source de carburant principale pour les SOFC, les efforts de recherche et développement se concentrent sur l'élargissement de la gamme de carburants compatibles. Cela comprend l'utilisation d'hydrocarbures, de biocarburants et d'ammoniac. De plus, les SOFC sont explorées pour leur potentiel à produire de l'hydrogène par électrolyse à haute température. Ce processus de « co-électrolyse » peut convertir l'eau et le dioxyde de carbone en hydrogène et en monoxyde de carbone, qui peuvent ensuite être utilisés comme carburants ou matières premières pour diverses industries. La production d'hydrogène gagne en importance dans le contexte de l'économie mondiale de l'hydrogène.

Systèmes hybrides à piles à combustible

Les systèmes énergétiques hybrides qui combinent les SOFC planaires avec d'autres technologies énergétiques deviennent de plus en plus populaires. Ces systèmes hybrides visent à maximiser l'efficacité énergétique, à augmenter la fiabilité du système et à assurer une alimentation électrique continue. Les combinaisons clés incluent les SOFC associées à des batteries, des panneaux solaires et même des microturbines. Dans de telles configurations hybrides, les SOFC planaires servent de principale source de production d'énergie, tandis que les batteries assurent le stockage d'énergie pour les périodes de pointe de la demande et les panneaux solaires contribuent pendant les heures de clarté. L'intégration de différentes technologies offre l'avantage d'une alimentation électrique constante et stable, réduisant ainsi la dépendance au réseau.

Production d'énergie distribuée et microgrids

La tendance à la production d'énergie distribuée et aux microgrids favorise l'adoption de SOFC planaires dans les systèmes énergétiques décentralisés. Ces systèmes peuvent être déployés au point d'utilisation ou à proximité, fournissant de l'électricité et de la chaleur aux zones résidentielles, commerciales et industrielles. Les SOFC planaires sont bien adaptées aux applications de micro-réseaux en raison de leur rendement élevé et de leur capacité à fournir de la chaleur et de l'électricité combinées (CHP). Les micro-réseaux alimentés par des SOFC améliorent la résilience du réseau, en particulier dans les zones sujettes aux pannes de réseau ou aux événements météorologiques extrêmes. Elles offrent un potentiel d'autosuffisance énergétique et réduisent la dépendance à l'égard de l'infrastructure électrique centralisée.

Centres de données et alimentation de secours et réduction des températures de fonctionnement

La dépendance croissante à l'égard des centres de données et le besoin critique d'une alimentation électrique ininterrompue ont conduit à l'adoption de SOFC planaires comme sources d'alimentation principales et de secours. Ces piles à combustible peuvent fournir une alimentation extrêmement fiable et efficace pour les opérations des centres de données, réduisant ainsi le risque de perte de données et les temps d'arrêt en cas de panne de courant. Les temps de démarrage rapides et les longues durées de fonctionnement des SOFC planaires les rendent adaptées à une utilisation comme systèmes d'alimentation de secours pour diverses applications critiques, notamment les établissements de santé, les télécommunications et les centres d'intervention d'urgence. Le fonctionnement à des températures élevées a été un défi pour les SOFC planaires en raison de la dégradation des matériaux et de la complexité de la fabrication. Une tendance significative du marché est l'effort continu visant à réduire les températures de fonctionnement des SOFC tout en maintenant leur efficacité. L'abaissement des températures de fonctionnement améliore la durabilité et la durée de vie des SOFC, réduit la contrainte thermique sur les matériaux et simplifie l'intégration du système. Français Cette tendance s'aligne sur l'objectif plus large de rendre les SOFC plus accessibles et polyvalentes pour diverses applications.

Informations sectorielles

Informations sur l'utilisation finale

Le marché des centres de données devrait croître au cours de la période de prévision, et parallèlement, le marché des systèmes de secours d'alimentation devrait également croître. 33 % des pannes de centres de données sont causées par des pannes de courant, et une panne de courant coûte très cher aux centres de données exploités. Une efficacité élevée, une grande capacité et une capacité de production d'énergie continue ont fait des piles à combustible à oxyde solide planaires un choix préférable pour l'alimentation de secours et les variations de tension. L'Inde est l'une des économies à la croissance la plus rapide au monde et elle est susceptible de stimuler la croissance des centres de données basés sur le cloud public. L'industrie informatique domine le marché indien en tant que plus grand employeur du secteur privé du pays, où les centres de données sont largement utilisés, propulsant ainsi la croissance du marché des piles à combustible à oxyde solide planaires. Il y a eu une augmentation massive de la recherche et des tests pilotes sur l'utilisation des piles à combustible à oxyde solide planaire dans les centres de données. Par conséquent, avec une augmentation de l'utilisation d'Internet et des recherches en cours sur les piles à combustible à oxyde solide planaire, le marché devrait croître au cours de la période de prévision.

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Informations régionales

La région Asie-Pacifique s'est imposée comme le leader du marché mondial des piles à combustible à oxyde solide planaire avec une part de revenus importante en 2022

Développements récents

• La Chine prévoit de fabriquer 100 000 à 200 000 tonnes d'hydrogène renouvelable par an et de disposer d'une flotte de 50 000 véhicules à hydrogène d'ici 2025. La Chine est actuellement le plus grand marché mondial pour les camions et les bus à pile à combustible et le troisième pour les véhicules électriques à pile à combustible (FCEV).
• Des scientifiques indiens ont développé localement des électrocatalyseurs à base de platine pour les piles à combustible grâce à une procédure efficace. Cet électrocatalyseur a montré des propriétés comparables à celles de l'électrocatalyseur disponible dans le commerce et pourrait améliorer la durée de vie des performances de la pile à combustible.
• Août 2022 Le National Renewable Energy Laboratory (NREL) a commencé à collaborer avec Toyota Motor North America (Toyota) dans le cadre d'un accord de recherche et développement coopératif pour construire, installer et évaluer un système de production d'électricité à pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEM) de 1 mégawatt (MW) sur le campus Flatirons du NREL.

Principaux acteurs du marché

• Bloom Energy
• Ceres Power
• Solid Power
• FuelCell Énergie
• Siemens Energy
• Ultra Electronics
• Atrex Energy
• Ceramic Fuel Cells Limited
• Kyocera
• Versa Power Systems