Elettrolizzatori PEM Dimensione del mercato, quota, crescita e analisi del settore per tipo (tipo su piccola scala, tipo su scala media, tipo su larga scala,) per applicazione (stazione di rifornimento di idrogeno, laboratorio, industria petrolchimica, elettronica e semiconduttori, alimentazione a gas, altri) Previsioni dal 2026 al 2035

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PANORAMICA DEL MERCATO DEGLI ELETTROLIZZATORI PEM

Il mercato globale degli elettrolizzatori PEM è destinato a salire da 1,03 miliardi di dollari nel 2026, a raggiungere i 59,36 miliardi di dollari entro il 2035, crescendo a un CAGR del 56,7% tra il 2026 e il 2035.

Il mercato degli elettrolizzatori PEM (membrana a scambio protonico) si sta sviluppando rapidamente mentre si verifica la transizione globale verso l'energia pulita e l'idrogeno come uno dei percorsi significativi di decarbonizzazione. Gli elettrolizzatori PEM, una nuova tecnologia a membrana che consente di scindere l'acqua in idrogeno e ossigeno con alta efficienza, stanno prendendo slancio grazie alle loro dimensioni ridotte, tempi di avvio e risposta rapidi, nonché la possibilità di essere combinati con fonti di energia rinnovabile, ovvero eolica e solare. La loro capacità di produrre idrogeno di elevata purezza con un basso impatto ambientale è in linea con gli obiettivi climatici aggressivi e con la richiesta dell'industria dell'idrogeno verde, che ne stimola l'adozione negli usi energetici, dei trasporti e della produzione.

Oltre ai vantaggi ambientali, la tecnologia è sostenuta dal mercato, in termini di miglioramenti delle membrane in termini di durabilità e basso carico di platino, che le rendono meno costose e compatibili con lo scale-up. I governi di tutto il mondo stanno riscaldando le infrastrutture dell'idrogeno attraverso politiche che includono l'Inflation Reduction Act negli Stati Uniti e il Green Deal nell'UE, e le industrie scommettono sugli elettrolizzatori PEM da applicare, tra gli altri, ai veicoli a celle a combustibile e alla produzione di ammoniaca. Gli elettrolizzatori PEM continueranno a svolgere un ruolo nella transizione energetica, poiché la capacità di energia rinnovabile aumenta e le economie dell'idrogeno verde emergono, la presenza sul mercato geografico e industriale degli elettrolizzatori PEM si espanderà.

RISULTATI CHIAVE DEL MERCATO ELETTROLIZZATORI PEM

• Dimensioni e crescita del mercato:La dimensione del mercato globale degli elettrolizzatori PEM è stata stimata a 0,42 miliardi di dollari nel 2024 e si prevede che crescerà a un tasso di crescita annuale composto (CAGR) del 56,7% per raggiungere 24,16 miliardi di dollari entro il 2033.
• Fattore chiave del mercato:Con 55,2 gigawatt di nuovi progetti avviati nel 2023, la pipeline globale di progetti di elettrolizzatori a idrogeno è cresciuta del 4% fino a una capacità totale di 1,2 terawatt.
• Principali restrizioni del mercato:La fornitura limitata di iridio (ne vengono prodotte solo 7 tonnellate all'anno in tutto il mondo) è la ragione per cui gli elettrolizzatori PEM sono così costosi.
• Tendenze emergenti:Nel settore dei trasporti, circa il 35% degli elettrolizzatori PEM vengono utilizzati per produrre idrogeno, dimostrando l'integrazione con fonti energetiche rinnovabili come l'eolico e il solare.
• Leadership regionale:Con oltre il 45% della capacità di elettrolizzatori installata in tutto il mondo al 2024, l'Europa domina il mercato degli elettrolizzatori PEM.
• Panorama competitivo:Siemens Energy e Air Liquide, due importanti operatori del settore, hanno aperto un impianto di elettrolisi PEM su scala gigawatt a Berlino nel novembre 2023. Entro il 2025, il progetto avrà una capacità di produzione annua di 3 GW
• Segmentazione del mercato:Con oltre il 33% della quota di mercato nel 2021, la produzione di ammoniaca era il mercato di utilizzo finale più popolare per gli elettrolizzatori PEM.
• Sviluppo recente:Ohmium International ha aperto una nuova gigafactory nel luglio 2024 a Doddaballapura, vicino a Bangalore, in India. La fabbrica avrà inizialmente una capacità produttiva di circa 0,5 GW (500 MW) all'anno, con piani di crescita fino a 2 GW (2000 MW) all'anno.

IMPATTO DELLA GUERRA RUSSIA-UCRAINA:

Il mercato degli elettrolizzatori PEM ha avuto un effetto negativo a causa del ruolo significativo della Russia come principale produttore

La guerra Russia-Ucraina ha avuto un impatto sostanziale sul mercato degli elettrolizzatori PEM, ma non nella produzione agricola, piuttosto nella fornitura di alcune materie prime cruciali. La Russia è anche un attore importante essendo tra i maggiori fornitori globali di metalli del gruppo del platino (PGM), tra cui platino e iridio, che sono componenti essenziali nei catalizzatori dell'elettrolizzatore PEM.  Questi combattimenti hanno portato a sanzioni e restrizioni commerciali che hanno creato carenza di forniture e instabilità dei prezzi di questi materiali. Questa volatilità ha reso la produzione di elettrolizzatori PEM più costosa e ha causato problemi ai produttori che dipendevano da tali input. Inoltre, la guerra ha provocato dinamiche nei mercati energetici, soprattutto in Europa, dove un aumento dei prezzi del gas naturale ha influenzato indirettamente l'economia della produzione di idrogeno verde. Sebbene le prospettive della domanda a lungo termine degli elettrolizzatori PEM siano convincenti a causa del cambiamento energetico a livello mondiale, queste pressioni sulla catena di approvvigionamento e sui costi hanno limitato la crescita del mercato nel breve termine. L'imprevedibilità del conflitto si è anche aggiunta al comportamento riservato degli investimenti nel settore dell'idrogeno in questo periodo.

ULTIME TENDENZE

Il mercato degli elettrolizzatori PEM è guidato dall'espansione e dall'innovazione dell'idrogeno verde

Il settore degli elettrolizzatori PEM è in massiccia transizione mentre il mondo si decarbonizza rapidamente verso soluzioni di idrogeno verde e di energia rinnovabile. I nuovi sviluppi mirano sia ad aumentare l'efficienza del sistema che a diminuire la dipendenza da materiali limitati, e le nuove scoperte tecnologiche dei catalizzatori hanno consentito di ridurre il consumo di elementi critici senza perdita di prestazioni. Vi è un crescente interesse per i sistemi PEM modulari e flessibili, destinati a consentire una varietà di applicazioni nella produzione di idrogeno su scala industriale e in applicazioni energetiche decentralizzate. Le politiche adottate dai governi di tutto il mondo stanno sviluppando un panorama favorevole all'adozione, per cui si stanno sviluppando incentivi significativi e quadri normativi per sostenere l'idrogeno verde. Ciò ha spinto all'innovazione di soluzioni integrate, vale a dire le infrastrutture per il rifornimento di idrogeno nei trasporti e negli sforzi di decarbonizzazione industriale. Anche la sostenibilità è una delle principali preoccupazioni e i produttori stanno iniziando a fare affidamento su processi di produzione più ecologici; stanno inoltre avviando iniziative di riciclaggio dei metalli preziosi. Anche l'ambiente competitivo sta cambiando con le aziende che investono nelle tecnologie di prossima generazione e costruiscono le proprie capacità produttive per far fronte alla crescente domanda. Ciò è indicativo di un più ampio spostamento verso sistemi di energia pulita e elettrolizzatori PEM come facilitatore chiave dell'economia dell'idrogeno.

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SEGMENTAZIONE DEL MERCATO ELETTROLIZZATORI PEM

Per tipo

In base al tipo, il mercato globale può essere classificato in tipo su piccola scala, tipo su scala media, tipo su larga scala

• Elettrolizzatori PEM su piccola scala: piccoli sistemi destinati all'uso decentralizzato, come strutture di ricerca, piccoli impianti di rifornimento di idrogeno o progetti pilota. L'enfasi di queste unità è sulla flessibilità e sulla facilità di integrazione delle fonti di energia rinnovabile, e quindi sono più adatte a progetti dimostrativi o applicazioni industriali di nicchia. Possono essere facilmente installati in spazi ridotti poiché sono modulari e il loro tempo di risposta è sufficientemente rapido da poter essere utilizzato con fonti di energia rinnovabile intermittenti. Stanno diventando comuni sistemi su piccola scala per generare idrogeno in loco nei laboratori, impianti di produzione su piccola scala e energia remota.
• Elettrolizzatori PEM di media scala: sistemi multiuso applicabili sia nel settore commerciale che industriale, come impianti di produzione di idrogeno di media scala o sistemi regionali di stoccaggio dell'energia. Compromettono tra efficienza di produzione e modularità, spesso assumendo la forma di elementi costitutivi di infrastrutture scalabili per l'idrogeno. Scala industriale Gli elettrolizzatori di media scala sono tipici nelle applicazioni di processi industriali, flotte di trasporto di medie dimensioni e sistemi energetici ibridi. Possono essere caricati in modo variabile per adattarsi ai cambiamenti dell'offerta energetica, e la loro maggiore capacità di produzione rispetto ai sistemi su piccola scala consente la produzione di idrogeno in quantità adeguate alla domanda localizzata.
• Elettrolizzatori PEM su larga scala: sistemi su scala industriale progettati per produrre idrogeno verde su scala industriale e solitamente implementati in progetti su scala gigawatt. Questi elettrolizzatori combinano convenienza e lunga durata, adatti per applicazioni industriali intense e piani di transizione energetica nazionali. I sistemi su larga scala dispongono di una sofisticata gestione termica e di ottimizzazione dello stack di celle per garantire un'elevata produzione di idrogeno con un apporto energetico minimo. Vengono utilizzati maggiormente negli hub energetici e nei grandi complessi industriali, nonché nelle iniziative nazionali di infrastrutture per l'idrogeno, dove la loro elevata capacità di produzione può soddisfare le esigenze della produzione di acciaio, produzione di ammoniaca e altri usi ad alta intensità energetica.

Per applicazione

In base all'applicazione, il mercato globale può essere classificato in Stazione di rifornimento di idrogeno, Laboratorio, Industria petrolchimica, Elettronica e semiconduttori, Energia elettrica, Altro

• Stazioni di rifornimento di idrogeno: gli elettrolizzatori PEM vengono installati ancora più frequentemente nelle stazioni di rifornimento di idrogeno in modo che sia possibile produrre in loco combustibile a idrogeno pulito. Non è necessario trasportare l'idrogeno attraverso questi sistemi, il che riduce i costi e le emissioni di carbonio associate all'idrogeno consegnato. Le loro dimensioni ridotte e i tempi di risposta rapidi rappresentano un'opportunità per integrarli con le fonti di energia rinnovabile nei punti di rifornimento. Grandi aziende automobilistiche ed energetiche stanno scommettendo su questa applicazione per contribuire all'adozione di veicoli a celle a combustibile.
• Strutture di laboratorio e di ricerca: gli elettrolizzatori PEM su scala di laboratorio sono importanti nella ricerca scientifica e nei test sui materiali, nonché a fini di calibrazione. La loro capacità di generare idrogeno di elevata purezza quando necessario li rende desiderabili per strumenti analitici e procedure sperimentali. Questi sistemi sono utilizzati anche negli istituti di ricerca per ricercare sulle tecnologie degli elettrolizzatori e su come ottimizzare i processi di produzione dell'idrogeno.
• Industria petrolchimica: gli elettrolizzatori PEM stanno diventando sempre più utilizzati nelle raffinerie e negli impianti chimici per produrre idrogeno, per sostituire i processi basati sui combustibili fossili. Contribuiscono a ridurre al minimo l'impronta di carbonio di processi quali l'idrotrattamento e la desolforazione. Altri li stanno combinando con impianti di cattura del carbonio per creare idrogeno a basso contenuto di carbonio che possa essere utilizzato nell'industria.
• Produzione di componenti elettronici e semiconduttori: l'elettrolizzatore PEM produce idrogeno ad altissima purezza che soddisfa le esigenti esigenze dei processi di produzione di semiconduttori. Questi sistemi offrono una generazione affidabile di idrogeno in loco da utilizzare nelle applicazioni di lavorazione dei wafer insieme agli usi di gas speciali, eliminando il rischio della catena di approvvigionamento riscontrato con l'idrogeno fornito.
• Accumulo di energia power-to-gas: gli elettrolizzatori PEM sono importanti per i sistemi di accumulo di energia per immagazzinare l'energia rinnovabile in eccesso sotto forma di idrogeno. Questo idrogeno verde potrebbe essere immagazzinato o trasportato attraverso le reti del gas esistenti o rielettrificato su richiesta. Queste applicazioni vengono sperimentate dalle utility per affrontare il problema dell'intermittenza delle energie rinnovabili.
• Altri: Si tratta della decarbonizzazione della produzione di acciaio, della sintesi dell'ammoniaca e della produzione rinnovabile di metanolo. Con lo sviluppo delle infrastrutture legate all'economia dell'idrogeno, vengono regolarmente scoperti ulteriori usi industriali e legati all'energia, utilizzando la tecnologia dell'elettrolizzatore PEM.

DINAMICHE DEL MERCATO

Le dinamiche del mercato includono fattori trainanti e restrittivi, opportunità e sfide che determinano le condizioni del mercato.                          

Fattori trainanti

Le politiche di transizione energetica globale ne stimolano l'adozione

I decreti governativi sulle politiche di decarbonizzazione, tra cui la Direttiva UE sulle energie rinnovabili e i sussidi dell'Inflation Reduction Act degli Stati Uniti, stanno causando una crescita senza precedenti del mercato degli elettrolizzatori PEM. Più di 30 paesi hanno ora strategie nazionali sull'idrogeno che stabiliscono obiettivi di capacità, generando una riserva di progetti di 160 miliardi di dollari. Il mercato degli elettrolizzatori PEM ha un'opportunità unica di trarre vantaggio da queste politiche grazie ai tempi di risposta rapidi e alla scalabilità modulare. I grandi attori industriali si stanno riunendo in consorzi per avere accesso agli elettrolizzatori e gli ordini multi-gigawatt sono diventati la norma. Si ritiene che tale domanda basata sulla politica sostenga una crescita annua del mercato superiore al 40% fino al 2030.

Lo sviluppo di tecnologie migliora la competitività dei costi

I recenti risultati hanno notevolmente migliorato la proposta di valore degli elettrolizzatori PEM, che è la causa diretta della crescita del mercato. Le membrane più recenti hanno un'efficienza dell'85% con un carico di metalli preziosi inferiore del 90%. Per ridurre il costo delle unità prodotte del 35% ogni anno, i produttori stanno installando linee di produzione automatizzate. Questi progressi stanno finalmente facendo sì che i sistemi PEM siano competitivi con i processi di produzione dell'idrogeno grigio. I progetti modulari stanno ulteriormente riducendo i tempi di implementazione a mesi, a causa della standardizzazione.

Fattore restrittivo

Le vulnerabilità della catena di fornitura dei materiali critici stanno ostacolando la crescita

Il mercato degli elettrolizzatori PEM è altamente limitato a causa della concentrazione geopolitica di iridio e platino. Poiché tre paesi forniscono l'85% dell'iridio, qualsiasi interferenza commerciale può portare a un ritardo dei progetti di 6-12 mesi. Per evitare questo rischio, i produttori stanno spendendo ingenti somme di denaro in materiali catalizzatori alternativi e programmi di riciclaggio. Alcuni sviluppatori hanno addirittura riprogettato interi stack per operare con una disponibilità di materiale limitata. I problemi di fornitura potrebbero limitare temporaneamente la curva di crescita degli elettrolizzatori PEM fino a quando altre soluzioni non saranno adattate alla produzione commerciale.

La decarbonizzazione del settore industriale aumenta il mercato indirizzabile

Opportunità

Le industrie pesanti offrono un enorme potenziale non sfruttato nell'uso degli elettrolizzatori PEM. Entro il 2030, la decarbonizzazione mira a utilizzare 5 milioni di tonnellate di idrogeno verde all'anno, solo da parte dei produttori di acciaio. Queste applicazioni sono particolarmente adatte al mercato degli elettrolizzatori PEM a causa del prodotto di elevata purezza e delle condizioni operative dinamiche. I progetti pionieristici per la produzione di ammoniaca e metanolo stanno già dimostrando la fattibilità tecnica. Stanno emergendo nuove opportunità di integrazione verticale attraverso impegni strategici tra produttori di elettrolizzatori e utenti finali industriali.

 

Operazioni ad alta intensità energetica: un OPEX elevato è una sfida

Sfida

Il fattore di costo più importante dei sistemi di elettrolisi PEM sono ancora gli input energetici, che rappresentano il 60-70% dei costi livellati dell'idrogeno. L'economia è particolarmente difficile nelle regioni prive di infrastrutture specifiche per le energie rinnovabili. Ciò ha portato alla biforcazione del mercato in cui i progetti nelle regioni ricche di fonti rinnovabili vengono portati avanti rapidamente e altri resistono. I produttori stanno rispondendo con soluzioni integrate dal solare all'idrogeno e sistemi di gestione dell'energia all'avanguardia. Tuttavia, finché la penetrazione dell'energia rinnovabile rimarrà bassa a livello mondiale, questo ostacolo continuerà a influenzare la diffusione geografica dell'implementazione degli elettrolizzatori PEM.

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APPROFONDIMENTI REGIONALI SUL MERCATO DEGLI ELETTROLIZZATORI PEM

• America del Nord

Con gli incentivi storici dell'Inflation Reduction Act e i finanziamenti bipartisan per le infrastrutture, il mercato degli elettrolizzatori PEM negli Stati Uniti rappresenta oltre il 70% della capacità nordamericana. L'iniziativa Hydrogen Highway in California e gli hub di idrogeno rinnovabile in Texas prevedono l'implementazione di oltre 500 MW di sistemi PEM entro il 2025. Anche il Canada sta diventando una forza con cui fare i conti, con la sua ricca energia idroelettrica in Quebec e Alberta, può utilizzare questa caratteristica per sviluppare idrogeno verde a costi competitivi. La presenza di una solida attività del settore privato nella regione, comprese le società Plug Power e Cummins che stanno accelerando la loro produzione, promette di mantenere la regione dominante nello sviluppo e nell'implementazione della tecnologia PEM.

• Europa

La quota di mercato degli elettrolizzatori PEM in Europa è molto concentrata, con la Germania (40%), che dispone del meccanismo di aste H2Global e di un finanziamento federale di 4 miliardi di euro. Nell'ambito della strategia REPowerEU proposta dall'UE, si punta a 10 milioni di tonnellate di capacità nazionale di idrogeno rinnovabile entro il 2030, e Francia e Paesi Bassi stanno costruendo impianti offshore integrati per la produzione di idrogeno eolico. La presenza di cluster industriali nel Nord Europa, come il programma HyScale in Norvegia, dimostra l'importanza della tecnologia PEM nella decarbonizzazione delle industrie pesanti. La dura carbon border tax e i contratti di prelievo fissi stanno generando una domanda nella regione come mai prima d'ora.

• Asia

La Cina ha prodotto il 60% della capacità produttiva mondiale di elettrolizzatori PEM e le gigafabbriche si stanno espandendo per raggiungere l'obiettivo di 200.000 tonnellate di idrogeno verde entro il 2025. Nelle applicazioni commerciali il Giappone è leader, con i sistemi PEM implementati per l'Osaka Hydrogen Expo del 2025 e le infrastrutture per veicoli a celle a combustibile. Hyundai e POSCO della Corea del Sud stanno già investendo 1,3 miliardi nella decarbonizzazione dell'acciaio basata sul PEM, e l'Australia sta esportando idrogeno alimentato da energia solare in Asia in iniziative come l'Asian Renewable Energy Hub. La portata dell'innovazione manifatturiera ed energetica nella regione ne fa il futuro motore di crescita nell'adozione del PEM.

PRINCIPALI ATTORI DEL SETTORE

Principali attori del settore Gestire il mercato con innovazione e crescita strategica

Le principali aziende stanno cambiando il mercato degli elettrolizzatori PEM stimolando lo sviluppo tecnologico e diffondendosi in tutto il mondo. Grandi aziende come ITM Power, Nel Hydrogen e Siemens Energy sono all'avanguardia nello sviluppo di progetti di stack ad alta efficienza, utilizzando materiali metallici meno preziosi ma aumentando la durata degli stack. Gli innovatori stanno già aumentando la produzione per soddisfare la crescente domanda e si stanno progettando fabbriche su scala gigawatt in Nord America ed Europa. L'integrazione verticale degli ecosistemi dell'idrogeno è resa possibile da alleanze strategiche tra fornitori di energia rinnovabile, utenti finali industriali e altri. Anche le aziende stanno investendo molto nel monitoraggio remoto e nella manutenzione predittiva dei sistemi di elettrolisi tramite soluzioni informatiche. Questi leader del settore stanno gestendo la pressione sui costi mentre perseguono una commercializzazione più rapida stipulando contratti di fornitura a lungo termine di materiali chiave e ottimizzando la produzione. Anche l'ambiente competitivo sta cambiando poiché gli operatori storici del settore energetico e i nuovi entranti dirompenti si stanno posizionando in questo settore ad alta crescita, e anche la differenziazione tecnica e la capacità di eseguire progetti in modo efficiente stanno diventando determinanti cruciali del successo.

Elenco delle principali aziende di elettrolizzatori PEM

• Proton On-Site (U.S.)
• ITM Power (U.K.)
• 718th Research Institute of CSIC (Province)
• Toshiba (Japan)
• Elogen (France)
• Elchemtech (South Korea)
• Cummins (U.S.)
• H2B2 (Spain)
• Shandong Saksay Hydrogen Energy (China)
• Siemens (Germany)
• Kobelco Eco-Solutions (Japan)

SVILUPPO DEL SETTORE CHIAVE

Giugno 2024: Plug Power ha annunciato l'implementazione del primo sistema di elettrolisi PEM containerizzato al mondo da 5 MW, fornito a una grande raffineria europea, stabilendo un record di efficienza dell'85% a pieno carico. Con questa soluzione modulare i tempi di installazione sono ridotti del 60% rispetto ai sistemi tradizionali e la tecnologia senza umidificazione è brevettata e la potenza ausiliaria è ridotta del 15%. Il progetto rappresenta un passo importante verso la decarbonizzazione industriale su larga scala nel settore dell'idrogeno e gli stessi sistemi sono già stati ordinati in tre hub statunitensi dell'idrogeno come parte della DOE Regional Clean Hydrogen Initiative.

COPERTURA DEL RAPPORTO

Questo ampio studio di ricerche di mercato è una revisione professionale del mercato globale degli elettrolizzatori PEM, inclusa una classica analisi SWOT, che identifica vantaggi, punti deboli, opportunità e minacce essenziali che influenzano il comportamento del mercato. I fattori critici di crescita esaminati dallo studio sono i miglioramenti nell'efficienza degli stack, l'integrazione delle energie rinnovabili e le politiche di decarbonizzazione del governo, mentre le barriere includono i punti deboli nelle catene di approvvigionamento dei catalizzatori all'iridio e le elevate richieste di input energetici.

Il rapporto identifica le applicazioni che stanno emergendo nella produzione di acciaio verde, nella sintesi dell'ammoniaca e nello stoccaggio di energia con proiezioni ambiziose fino al 2030. Valuta il trend di adozione in ciascuna regione con informazioni dedicate sulla crescita guidata dalle politiche in Nord America, sugli sforzi di decarbonizzazione industriale in Europa e sulla produzione su larga scala nell'Asia-Pacifico. La sezione del panorama competitivo presenta azioni strategiche da parte degli operatori del settore, come i recenti progressi nelle implementazioni su scala megawatt e nel progresso dei materiali.

Il mercato degli elettrolizzatori PEM è sull'orlo di una crescita iperbolica a causa della transizione energetica in atto a livello globale e dei precedenti miglioramenti tecnologici che abbassano i costi livellati dell'idrogeno. Sebbene abbondano i problemi legati alla carenza di materiale e al finanziamento dei progetti, si ritiene che il mercato affronterà questi limiti attraverso iniziative di riciclaggio, catalizzatori sostitutivi e progettazione di moduli prefabbricati. Dato che si prevede che gli investimenti globali sull'idrogeno supereranno i 300 miliardi di dollari nel corso di questo decennio, la tecnologia PEM dominerà lo spazio degli elettrolizzatori, soprattutto dove è necessario idrogeno di elevata purezza e si desidera la capacità di salire e scendere (a intermittenza).