Рынок топливных элементов — глобальный размер отрасли, доля, тенденции, возможности и прогноз, сегментированный по типу (PEMFC, SOFC, PAFC и другие), по применению (портативные, стационарные и транспортные средства на топливных элементах), по размеру (малые и большие масштабы), по региону, конкуренция 2018–2028 гг.

Обзор рынка

Глобальный рынок топливных элементов оценивался в 5,18 млрд долларов США в 2022 году и растет со среднегодовым темпом роста 19,75% в течение прогнозируемого периода. Благоприятные правила и политика, направленные на ускорение принятия чистой энергии, в сочетании с увеличением финансирования электрификации в автономных и отдаленных районах, будут способствовать росту доходов на рынке топливных элементов. Кроме того, реализация разнообразных инвестиционных программ для смещения фокуса в сторону методов распределенной генерации электроэнергии будет способствовать расширению рынка. Кроме того, растущая осведомленность потребителей о необходимости сокращения выбросов парниковых газов и растущий акцент на чистую энергию будут стимулировать спрос на продукт.

Ключевые движущие силы рынка

Экологические проблемы и сокращение выбросов

Одним из ключевых факторов роста мирового рынка топливных элементов является растущая глобальная осведомленность и обеспокоенность экологическими проблемами в сочетании с острой необходимостью сокращения выбросов парниковых газов. Сжигание ископаемого топлива для производства электроэнергии и транспортировки внесло значительный вклад в загрязнение воздуха и накопление парниковых газов в атмосфере, что в конечном итоге приводит к изменению климата.

Топливные элементы, которые вырабатывают электроэнергию с помощью электрохимического процесса с минимальными выбросами, рассматриваются как многообещающее решение для решения этих экологических проблем. Топливные элементы, особенно водородные топливные элементы, производят только водяной пар и тепло в качестве побочных продуктов во время производства электроэнергии. Эта характеристика нулевого уровня выбросов делает топливные элементы привлекательным выбором для сокращения загрязняющих веществ в воздухе и сокращения выбросов углекислого газа, что соответствует международным климатическим соглашениям, таким как Парижское соглашение. Поскольку правительства по всему миру вводят более строгие правила выбросов и устанавливают амбициозные цели в области устойчивого развития, спрос на топливные элементы как на экологически чистое энергетическое решение продолжает расти.

В транспортном секторе транспортные средства на топливных элементах (FCV) приобретают известность как средство сокращения углеродного следа автомобильной промышленности. FCV предлагают большую дальность поездки, быструю заправку и нулевые выбросы выхлопных газов, устраняя один из основных источников загрязнения городского воздуха. Правительства и автопроизводители инвестируют в технологию FCV, предоставляют стимулы и разрабатывают инфраструктуру заправки водородом для поддержки перехода к более чистому транспорту.

Энергоэффективность и энергетическая безопасность

Топливные элементы широко известны своей исключительной эффективностью преобразования энергии, что является ключевым фактором на мировом рынке топливных элементов. В отличие от обычных двигателей внутреннего сгорания, которые рассеивают значительное количество энергии в виде тепла, топливные элементы могут достигать энергоэффективности более 50% и даже выше при использовании в комбинированных теплоэлектростанциях (ТЭЦ). Эта превосходная энергоэффективность не только снижает потребление энергии и выбросы парниковых газов, но и оптимизирует использование топливных ресурсов.

Эффективность топливных элементов играет решающую роль в повышении энергетической безопасности за счет снижения зависимости от ископаемого топлива и содействия использованию возобновляемого и низкоуглеродного водорода. Водород, обычно используемое топливо для топливных элементов, может быть получен из различных источников, таких как природный газ, биогаз, электролиз воды с использованием возобновляемой электроэнергии и промышленные побочные продукты. Такая гибкость в отношении сырья повышает энергетическую безопасность за счет диверсификации источников топлива и снижения уязвимости к перебоям в поставках.

Более того, топливные элементы обладают потенциалом для децентрализованной генерации энергии, что может повысить устойчивость сети и минимизировать потери при передаче. В регионах, подверженных отключениям электроэнергии, или в отдаленных районах с ограниченным доступом к традиционной сетевой инфраструктуре топливные элементы выступают в качестве надежных резервных источников питания, тем самым способствуя энергетической безопасности и надежности.

Технологические достижения и инновации

Постоянный прогресс технологий топливных элементов играет жизненно важную роль в развитии мирового рынка топливных элементов. Текущие исследования и разработки привели к повышению эффективности, долговечности и экономической эффективности топливных элементов. Эти достижения расширили сферу применения и повысили конкурентоспособность топливных элементов по сравнению с традиционными энергетическими технологиями.

Достижения в области материаловедения, разработки катализаторов и технологий производства эффективно снизили стоимость компонентов топливных элементов, в частности топливных элементов с протонообменной мембраной (PEMFC) и твердооксидных топливных элементов (SOFC). Снижение затрат сделало топливные элементы экономически жизнеспособными, открыв новые возможности в стационарной генерации электроэнергии, транспорте и других секторах.

Инновации в технологии топливных элементов также привели к созданию более надежных и долговечных систем, продлив их срок службы и снизив требования к техническому обслуживанию. Повышенная долговечность делает топливные элементы пригодными для более широкого спектра применений, включая тяжелый транспорт, распределенную генерацию и решения для автономного питания.

Более того, исследования альтернативных и устойчивых методов производства водорода, таких как зеленый водород, полученный из возобновляемых источников, внесли свой вклад в устойчивость и конкурентоспособность технологии топливных элементов. Эти технологические достижения и инновации продолжают стимулировать рост мирового рынка топливных элементов и его внедрение в различных отраслях промышленности.

Загрузить бесплатный образец отчета

Ключевой рынок

Высокие затраты на производство и инфраструктуру

Одной из основных проблем, с которыми сталкивается мировой рынок топливных элементов, являются относительно высокие затраты на производство и инфраструктуру, связанные с технологией топливных элементов. Эти затраты являются препятствием для широкого внедрения и снижают конкурентоспособность топливных элементов по сравнению с традиционными энергетическими технологиями.

Топливные элементы требуют точных производственных процессов и материалов, включая катализаторы, такие как платина, которые могут быть дорогостоящими. Платина используется в качестве катализатора в топливных элементах с протонообменной мембраной (PEMFC) для облегчения электрохимических реакций, которые производят электричество. Снижение зависимости от драгоценных металлов, таких как платина, является важнейшей задачей для повышения рентабельности топливных элементов.

Более того, создание водородной инфраструктуры, охватывающей производственные, складские и распределительные мощности, влечет за собой существенные капиталовложения. Строительство всеобъемлющей сети заправочных станций на водороде для транспортных средств на топливных элементах (FCV) требует значительной финансовой поддержки, а ограниченная доступность инфраструктуры может ограничить проникновение FCV на рынок.

Решение этой проблемы включает в себя научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, направленные на альтернативные материалы и катализаторы, которые могут снизить производственные затраты. Инновации в производственных процессах, масштабирование производства и достижение экономии за счет масштаба также могут способствовать снижению общей стоимости систем топливных элементов. Кроме того, государственные стимулы и субсидии могут играть решающую роль в компенсации первоначальных инвестиционных затрат и содействии развертыванию технологий топливных элементов.

Поставка и распределение водорода

Доступность и распределение водорода, важнейшего топлива для различных типов топливных элементов, представляют собой значительную проблему для мирового рынка топливных элементов. Разработка методов производства водорода, инфраструктуры хранения и распределения все еще находится на ранних стадиях и часто сталкивается с логистическими и экономическими препятствиями.

Одна из проблем заключается в поиске сырья для водорода. Хотя водород можно получать из разных источников, таких как природный газ, электролиз воды и биомасса, методы производства должны быть как экологически устойчивыми, так и экономически выгодными. Например, производство водорода из ископаемого топлива может привести к выбросам углерода, что сводит на нет экологические преимущества топливных элементов.

Транспортировка и распределение водорода также создают проблемы. Из-за своей низкой плотности водород имеет более низкую плотность энергии по сравнению с такими видами топлива, как бензин или дизельное топливо. Следовательно, эффективная и безопасная транспортировка и хранение водорода требуют специализированной инфраструктуры, создание и обслуживание которой может быть дорогостоящим.

Более того, создание сети заправки водородом для FCV сталкивается с проблемами, связанными с размещением, правилами безопасности и финансированием. Усилия по решению этой проблемы включают в себя развитие методов производства зеленого водорода, расширение решений для хранения водорода и создание комплексной инфраструктуры распределения водорода. Сотрудничество между правительствами, заинтересованными сторонами в отрасли и научно-исследовательскими институтами имеет жизненно важное значение для преодоления этих препятствий и обеспечения надежной и устойчивой цепочки поставок водорода.

Основные тенденции рынка

Расширение инфраструктуры водорода

Одной из заметных тенденций на мировом рынке топливных элементов является значительное расширение инфраструктуры водорода. Поскольку топливные элементы, особенно топливные элементы с протонообменной мембраной (PEMFC), используют водород в качестве основного источника топлива, наличие и доступность заправочных станций и производственных мощностей для водорода имеют решающее значение для широкого внедрения технологии топливных элементов.

Правительства и заинтересованные стороны из частного сектора вкладывают значительные средства в развитие водородной инфраструктуры для поддержки растущего спроса на транспортные средства на топливных элементах (FCV) и стационарные приложения на топливных элементах. Растущая популярность FCV, предлагающих более длительный запас хода, быструю заправку и нулевые выбросы выхлопных газов, побуждает правительства и энергетические компании создавать сеть заправочных станций для водорода. Такие регионы, как Европа, Япония, Южная Корея и Калифорния, становятся свидетелями значительного расширения инфраструктуры заправки водородом.

Инновации в методах производства водорода, включая зеленый водород, произведенный с использованием возобновляемых источников энергии и электролиза, способствуют более устойчивой и экономически эффективной цепочке поставок водорода. Электролизеры, работающие на возобновляемой электроэнергии, играют жизненно важную роль в производстве чистого водорода для топливных элементов. Экосистема водорода развивается для поддержки различных отраслей промышленности. Помимо транспорта, водород изучается для применения в промышленных процессах, хранении энергии и поддержке сетей, что еще больше подчеркивает необходимость расширения инфраструктуры.

Инициативы по декарбонизации и устойчивому развитию

Еще одной важной тенденцией на мировом рынке топливных элементов является растущее внимание к инициативам по декарбонизации и устойчивому развитию. Правительства, корпорации и частные лица становятся все более осведомленными о влиянии производства и потребления энергии на окружающую среду. Топливные элементы, известные своими минимальными выбросами и высокой эффективностью, хорошо соответствуют этим целям устойчивого развития.

Транспортные средства на топливных элементах (FCV) набирают популярность как средство снижения выбросов парниковых газов в транспортном секторе. Правительства и автопроизводители инвестируют в технологию FCV, чтобы отказаться от транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания.

Все больше внимания уделяется производству водорода с использованием возобновляемых источников энергии, обычно называемого зеленым водородом. Такой подход гарантирует, что водородное топливо, используемое в топливных элементах, имеет минимальный углеродный след, тем самым способствуя усилиям по декарбонизации.

Топливные элементы, особенно твердооксидные топливные элементы (SOFC), интегрируются в децентрализованные системы генерации энергии. Они позволяют производить электроэнергию на месте с использованием водорода, полученного из возобновляемых источников или биогаза, что снижает зависимость от централизованных электростанций, работающих на ископаемом топливе. Высокая эффективность преобразования энергии топливными элементами высоко ценится в приложениях, где энергосбережение и устойчивость имеют первостепенное значение, таких как системы комбинированного производства тепла и электроэнергии (CHP) в жилых и коммерческих зданиях.

Сегментарные данные

Типовые данные

Сегмент топливных элементов с протонным обменом (PEMFC) занимает значительную долю рынка на мировом рынке топливных элементов. PEMFC известны своей исключительной энергоэффективностью, низким уровнем выбросов и универсальностью для различных применений. Они играют решающую роль в FCV, предлагая такие преимущества, как быстрая заправка, увеличенный запас хода и нулевые выбросы выхлопных газов.

Растущий интерес к транспортным средствам на водородном топливе открывает значительные возможности для внедрения PEMFC. Более того, PEMFC обеспечивают надежное резервное питание для критически важных приложений, включая центры обработки данных, больницы и телекоммуникационную инфраструктуру. Их быстрый запуск и высокая плотность энергии делают их очень подходящими для таких целей.

Кроме того, PEMFC используются в портативных зарядных устройствах на топливных элементах для смартфонов, ноутбуков и других электронных устройств. Они обеспечивают более длительное время работы по сравнению с традиционными батареями, что делает их предпочтительными для пользователей, которым требуется длительное использование устройств.

На складах и в распределительных центрах вилочные погрузчики с питанием от PEMFC набирают популярность благодаря своим преимуществам, таким как быстрая заправка, более длительная работа на одном баке и нулевые выбросы. Эти преимущества способствуют повышению эксплуатационной эффективности. Кроме того, PEMFC известны своей высокой эффективностью преобразования энергии, что делает их привлекательным вариантом для различных приложений, где энергоэффективность имеет решающее значение.

Наконец, стоит отметить, что PEMFC производят минимальные выбросы, в первую очередь водяного пара. Эта характеристика делает их экологически чистыми и подходящими для применения в городских районах со строгими нормами выбросов.

Размер

Малый масштаб

Топливные элементы обеспечивают более высокую плотность энергии по сравнению с традиционными литий-ионными аккумуляторами, что делает их хорошо подходящими для портативной электроники, такой как смартфоны, ноутбуки и планшеты, где более длительный срок службы батареи является ключевым аргументом при покупке. Малогабаритные топливные элементы также служат резервными источниками питания для критически важных приложений в районах, подверженных отключениям электроэнергии, включая телекоммуникационное оборудование, удаленные метеостанции и системы реагирования на чрезвычайные ситуации, где надежное и бесперебойное электроснабжение имеет решающее значение.

Водородные топливные элементы все чаще используются для питания погрузчиков и другого оборудования для обработки материалов на складах и в логистических центрах, предлагая такие преимущества, как быстрая заправка и нулевые выбросы, тем самым повышая эксплуатационную эффективность.

Кроме того, малогабаритные системы ТЭЦ (комбинированного производства тепла и электроэнергии) на топливных элементах обеспечивают как электричество, так и тепло в домах, достигая высокой энергоэффективности за счет использования отработанного тепла, выделяемого при производстве электроэнергии, для отопления помещений и горячего водоснабжения, тем самым снижая общее потребление энергии. Топливные элементы также изучаются в качестве источников энергии для морских судов и транспортных средств для отдыха, предлагая такие преимущества, как снижение шума, выбросов и расширенные рабочие диапазоны для любителей лодок и кемпинга.

Загрузить бесплатный образец отчета

Региональные данные

Ожидается, что Азиатско-Тихоокеанский регион будет доминировать на рынке в течение прогнозируемого периода. Азиатско-Тихоокеанский регион является значительным игроком на мировом рынке топливных элементов, чему способствуют такие факторы, как растущий спрос на энергию, растущие экологические проблемы и правительственные инициативы, продвигающие технологии чистой энергии. Несколько стран Азиатско-Тихоокеанского региона, включая Японию, Южную Корею и Китай, внедрили поддерживающую политику и стимулы для содействия принятию технологии топливных элементов. Эта политика включает субсидии, льготные тарифы, налоговые льготы и финансирование исследований.

Обширные инвестиции в исследования и разработки топливных элементов в странах Азиатско-Тихоокеанского региона привели к заметным достижениям в эффективности, долговечности и экономической эффективности топливных элементов. Сотрудничество между правительствами, академическими кругами и представителями отрасли сыграло важную роль в продвижении инноваций в секторе. Благодаря своей прочной промышленной базе, охватывающей автомобильную, электронную и энергетическую отрасли, Азиатско-Тихоокеанский регион стратегически расположен для того, чтобы играть ключевую роль в производстве и развертывании топливных элементов в различных областях применения. В частности, такие страны, как Япония и Южная Корея, вложили значительные средства в разработку и инфраструктуру FCV.

Растущий интерес к FCV представляет выгодные возможности для производителей топливных элементов и поставщиков водородной инфраструктуры. Топливные элементы, особенно в комбинированных теплоэлектростанциях (CHP), предлагают решения для распределенной генерации энергии для жилых, коммерческих и промышленных секторов, тем самым согласуясь с усилиями по повышению энергетической устойчивости и эффективности.

В заключение следует отметить, что Азиатско-Тихоокеанский регион играет первостепенную роль на мировом рынке топливных элементов, чему способствуют поддерживающая политика, надежные усилия в области НИОКР, сильная промышленная база, растущее внедрение в транспортном секторе и растущая обеспокоенность по поводу окружающей среды. Неизменная приверженность региона технологиям топливных элементов и развитию водорода позиционирует его как существенного участника глобального перехода к чистым и устойчивым энергетическим решениям.

Последние события

• В феврале 2023 года компания SFC Energy AG, поставщик водородных и метанольных топливных элементов, заключила стратегическое соглашение о сотрудничестве с FC TecNrgy Pvt Ltd с целью создания производственного предприятия по производству водородных и метанольных топливных элементов в Индии. SFC Energy AG будет курировать производство топливных элементов и контроль качества, в то время как FC TecNrgy Pvt. Ltd. сосредоточится на разработке, установке и интеграции индивидуальных решений для топливных элементов. Это развитие соответствует Национальной миссии Индии по зеленому водороду, которая направлена на сокращение выбросов углерода и продвижение чистой энергии.
• В августе 2022 года компания Bosch объявила об инвестициях в размере более 200 миллионов долларов США в производство блоков топливных элементов на своем предприятии в Южной Каролине. Эти инвестиции поддержат разработку топливных элементов для работающих на водороде электрических коммерческих грузовиков в Соединенных Штатах. Производство топливных элементов планируется начать в 2026 году. Bosch планирует инвестировать около 1 миллиарда долларов США по всему миру к 2024 году в развитие технологий топливных элементов.

Ключевые игроки рынка

• 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.