Cella per elettrolisi a ossido solido (SOEC): dimensione del mercato, quota, crescita e analisi del settore, per tipo (planare e tubolare), per applicazione (stoccaggio industriale e di energia) e previsioni regionali fino al 2035

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PANORAMICA DEL MERCATO DELLE CELLE PER ELETTROLISI A OSSIDO SOLIDO (SOEC).

Il mercato globale delle celle di elettrolisi a ossido solido (SOEC) è valutato a 1,31 miliardi di dollari nel 2026 e progredirà costantemente fino a 2,26 miliardi di dollari entro il 2035 con un CAGR del 7% dal 2026 al 2035.

Negli ultimi anni, il mercato SOEC ha registrato un'enorme crescita. L'enfasi a livello globale sulle soluzioni energetiche sostenibili e sulla transizione verso la produzione di idrogeno verde sta creando l'impulso alla crescita in questo mercato. SOEC opera ad alte temperature e impiega strati elettrolitici di ossido ceramico che dividono in modo efficiente l'acqua in idrogeno e ossigeno. I principali vantaggi del funzionamento ad alta temperatura per questo metodo rispetto ad altri, inclusi gli elettrolizzatori a membrana a scambio protonico (PEM) e a membrana a scambio alcalino (AEM), risiedono nell'impiego di materiali non di platino materiali del gruppo come catalizzatori e nella produzione di idrogeno ad elevata purezza

LE CRISI GLOBALI CHE INFLUONO SUL MERCATO DELLE CELLE PER ELETTROLISI A OSSIDO SOLIDO (SOEC)

L'industria delle celle di elettrolisi a ossido solido (SOEC) ha avuto un effetto positivo a causa dell'interruzione della catena di fornitura durante la pandemia di COVID-19

La pandemia ha reso molto evidente l'urgente necessità di sistemi energetici resilienti e sostenibili e ha accelerato gli investimenti nelle tecnologie energetiche pulite.  Questa decisione strategica non solo ha sviluppato le infrastrutture per l'idrogeno, ma ha anche intensificato la concorrenza a livello mondiale nel settore dell'idrogeno. Ciò ha reso la pandemia un fattore abilitante che ha spinto l'accettazione e lo sviluppo delle tecnologie SOEC da parte dei paesi che cercavano sistemi energetici più verdi e più forti dopo il disastro. 

ULTIME TENDENZE

Crescente innovazione per guidare la crescita del mercato

L'innovazione migliora le prestazioni delle SOEC, diminuisce i costi di produzione e riduce i tempi di produzione con una maggiore fattibilità commerciale. In secondo luogo, è stata data maggiore attenzione all'integrazione delle aziende statali con le fonti rinnovabili per produrre verdeidrogeno, che è in linea con gli obiettivi di decarbonizzazione globale più ampi. In primo luogo c'è la crescente domanda di idrogeno verde come vettore di energia pulita, guidata dagli sforzi di decarbonizzazione globale e dalla transizione verso veicoli a emissioni zero.

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SEGMENTAZIONE DEL MERCATO CELLE PER ELETTROLISI A OSSIDO SOLIDO (SOEC).

Per tipo

In base al tipo, il mercato globale può essere classificato in planare e tubolare

• Planare: i SOEC planari sono il tipo più ampiamente studiato e utilizzato grazie al loro design semplice, alla facilità di fabbricazione e all'elevata efficienza nei processi di elettrolisi. Questi SOEC sono costituiti da sottili strati di elettroliti inseriti tra gli elettrodi, che formano una struttura compatta ed efficiente. Il loro vantaggio principale risiede nella capacità di funzionare a densità di corrente elevate, rendendoli adatti alla produzione di idrogeno su larga scala e all'integrazione con applicazioni industriali.
   
• Tubolare: i SOEC tubolari differiscono dalle loro controparti planari in termini di design strutturale, caratterizzato da una configurazione cilindrica che migliora la stabilità meccanica e la resistenza agli shock termici. Questi SOEC presentano durabilità e longevità superiori, il che li rende particolarmente attraenti per le applicazioni che richiedono un funzionamento continuo a lungo termine. La loro struttura robusta riduce al minimo i problemi legati alla tenuta e all'espansione termica, che sono preoccupazioni comuni nei SOEC planari.

Per applicazione

In base all'applicazione, il mercato globale può essere classificato in industriale e stoccaggio energetico

• Industriale: una delle principali applicazioni della tecnologia SOEC è la produzione di idrogeno su larga scala per i processi industriali. Settori come la produzione di ammoniaca, la raffinazione petrolchimica e la produzione di acciaio richiedono grandi quantità di idrogeno, tradizionalmente ricavato da combustibili fossili.

• Stoccaggio dell'energia: la tecnologia SOEC svolge un ruolo cruciale nello stoccaggio dell'energia e nella stabilità della rete consentendo la conversione dell'elettricità in eccesso in idrogeno. Le fonti energetiche rinnovabili come l'energia eolica e solare spesso generano elettricità in eccesso durante i periodi di punta della produzione, che può essere immagazzinata come idrogeno attraverso l'elettrolisi SOEC. Questo idrogeno immagazzinato può essere successivamente utilizzato nelle celle a combustibile o in altre applicazioni per generare elettricità quando necessario, affrontando efficacemente i problemi di intermittenza nei sistemi di energia rinnovabile.

DINAMICHE DEL MERCATO

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

Fattori trainanti

Aumentare l'efficienza per rilanciare il mercato

L'idrogeno prodotto tramite le SOEC è sempre più visto come un'alternativa sostenibile ai combustibili fossili, in particolare nei settori difficili da decarbonizzare come l'industria pesante e i trasporti. Oltre all'elevata efficienza elettrica della conversione dell'elettricità in idrogeno, le SOEC possono operare con il calore industriale di scarto, dandogli un vantaggio. La crescita del mercato è rafforzata dal funzionamento con il calore industriale di scarto, che gli conferisce un vantaggio. La crescita del mercato è rafforzata dalle politiche governative e dagli incentivi diretti alle tecnologie energetiche pulite, che stimolano gli investimenti nella ricerca, nello sviluppo e nell'implementazione delle SOEC.

Fattore restrittivo

Temperature operative elevate potrebbero potenzialmente ostacolare la crescita del mercato

Il mercato SOEC presenta molteplici fattori che minacciano di ostacolare la crescita nonostante le prospettive allettanti. Le elevate temperature operative richiedono l'uso di materiali specifici, che sono più costosi da produrre e forse meno durevoli. La tecnologia della SOEC è ancora nelle fasi iniziali e la produzione su larga scala è ancora in fase di sviluppo. Ciò limita le economie di scala e rende i costi unitari relativamente più elevati.

Opportunità

Collaborazioni per creare opportunità per il prodotto sul mercato

Il panorama energetico in evoluzione offre molte opportunità per il mercato SOEC. Con la crescente enfasi sull'idrogeno come componente primario dei futuri sistemi energetici, si stanno aprendo opportunità per applicazioni SOEC nei settori della produzione di energia, dei trasporti e dei processi industriali. Le innovazioni vengono promosse attraverso collaborazioni tra istituti di ricerca e operatori del settore, che stanno portando a progressi nella tecnologia SOEC e a riduzioni dei costi di produzione. Ad esempio, le partnership volte a migliorare i processi produttivi e ad aumentare la capacità produttiva stanno aprendo la strada a una più ampia adozione delle SOEC. Le politiche governative di sostegno e i finanziamenti per progetti di energia pulita creano anche un ambiente favorevole per la crescita del mercato SOEC.

Sfida

La durabilità potrebbe rappresentare una potenziale sfida per i consumatori

Esistono varie sfide che il mercato SOEC deve affrontare prima di realizzare il suo vero potenziale. La durabilità dei materiali e le sfide tecniche legate all'integrazione del sistema devono essere affrontate per una maggiore affidabilità e longevità dei sistemi SOEC. L'elevata spesa in conto capitale iniziale associata all'implementazione del SOEC si rivelerà un ostacolo per la maggior parte delle organizzazioni in assenza di incentivi o sussidi finanziari ben consolidati.

Inoltre, il panorama competitivo, con tecnologie alternative di produzione dell'idrogeno come gli elettrolizzatori PEM e AEM, richiede innovazione continua e sforzi di riduzione dei costi nel settore SOEC. La sfida sarà affrontata grazie agli sforzi collaborativi delle parti interessate lungo la catena del valore, dai ricercatori ai produttori, ai politici e agli utenti finali.

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APPROFONDIMENTI REGIONALI SUL MERCATO DELLE CELLE PER ELETTROLISI A OSSIDO SOLIDO (SOEC).

• America del Nord

Il mercato delle SOEC è in forte espansione nel Nord America, in particolare nel mercato delle SOEC degli Stati Uniti, a causa dei massicci investimenti in tecnologie energetiche pulite e dei significativi sforzi nelle emissioni di gas serra. Le iniziative intraprese dal governo, insieme ai programmi di finanziamento sulla produzione e sull'utilizzo dell'idrogeno, promuovono l'adozione delle SOEC. Anche le collaborazioni tra istituti di ricerca e operatori del settore stanno contribuendo ai progressi tecnologici e alla creazione di progetti pilota, posizionando la regione come un attore significativo nel mercato SOEC.

• Europa

L'Europa è attualmente leader nel mercato SOEC, rappresentando circa il 39,89% della quota di mercato globale nel 2023. Le rigorose normative ambientali della regione e gli ambiziosi obiettivi di decarbonizzazione hanno accelerato l'adozione delle tecnologie dell'idrogeno verde, comprese le SOEC.
Germania e Regno Unito sono in testa alla classifica con un buon numero di mercati e investimenti mirati ad aumentare la diffusione dei SOEC.

A tal fine è determinante il contesto politico favorevole all'interno dell'Unione Europea, insieme ai meccanismi di finanziamento, che guidano così l'innovazione e la commercializzazione delle tecnologie SOEC. 

• Asia

Il mercato delle celle di elettrolisi a ossido solido (SOEC) sta crescendo costantemente ad Aisa, soprattutto in paesi come Cina, India e Giappone. Poiché si tratta di paesi in via di sviluppo, offrono molte opportunità di mercato. Questi paesi detengono anche una quota di mercato significativa delle celle di elettrolisi a ossido solido (SOEC) nella regione.

PRINCIPALI ATTORI DEL SETTORE

Principali attori del settore che plasmano il mercato attraverso l'innovazione e l'espansione del mercato

Il mercato delle celle per elettrolisi a ossido solido sta crescendo a un ritmo rapido. Ciò è in gran parte dovuto al coinvolgimento attivo di importanti operatori del settore nel promuovere l'innovazione e allo stesso tempo aumentare l'espansione nel mercato. Stanno impiegando in modo aggressivo tecnologie per accelerare la commercializzazione della tecnologia SOEC attraverso alleanze strategiche e l'aiuto del governo per favorire l'espansione nel mercato.
Stanno impiegando in modo aggressivo le tecnologie per accelerare la commercializzazione della tecnologia SOEC attraverso alleanze strategiche e l'aiuto del governo. Sunfire, ad esempio, ha sviluppato SOEC ad alta temperatura di prossima generazione in grado di raggiungere efficienze di conversione superiori all'85%, rendendoli una delle tecnologie di elettrolisi più efficienti disponibili. Ottimizzando i materiali degli elettrodi, le composizioni degli elettroliti e le configurazioni degli stack, queste aziende stanno ampliando i limiti di ciò che le SOEC possono ottenere in termini di capacità di produzione di idrogeno e stabilità operativa.

L'innovazione più importante a questo riguardo è l'integrazione delle capacità di coelettrolisi, in cui le SOEC non solo dividono l'acqua in idrogeno e ossigeno, ma trattano anche l'anidride carbonica per produrre gas di sintesi, una materia prima molto importante per i combustibili sintetici. Questa innovazione è stata sostenuta da aziende come Solid Power dall'Italia e AVL dall'Austria. Offre nuove possibilità per la produzione di combustibili a zero emissioni di carbonio come alternativa ai processi industriali convenzionali basati sui combustibili fossili.
L'azienda utilizza l'automazione e tecniche di produzione avanzate per ridurre i costi e migliorare la scalabilità.


Collaborazioni strategiche e sostegno governativo Questo crescente riconoscimento del ruolo dell'idrogeno nel raggiungimento della neutralità del carbonio ha portato maggiori finanziamenti e sostegno politico allo sviluppo delle SOEC. I leader del settore stanno approfittando di questa tendenza formando alleanze strategiche con governi, istituti di ricerca e partner industriali. Sunfire, ad esempio, ha collaborato attivamente con il governo tedesco su iniziative nazionali sull'idrogeno e si è assicurata finanziamenti per sviluppare e commercializzare ulteriormente la sua tecnologia SOEC. Allo stesso modo, AVL (Austria) ha collaborato con le major industriali europee per integrare le aziende statali in progetti di produzione di idrogeno su larga scala per garantire la fattibilità della tecnologia a livello industriale. La strategia sull'idrogeno dell'Unione europea è stata fondamentale nel facilitare queste collaborazioni, fornendo sia incentivi finanziari che quadri normativi che incoraggiano gli investimenti nelle infrastrutture SOEC. Solid Power (Italia) sta sviluppando intensamente SOEC ottimizzati per applicazioni CCU, offrendo alle industrie la possibilità di produrre combustibili sintetici dalle emissioni di CO₂ catturate. Inoltre, alcune aziende stanno passando dalla vendita di hardware a modelli di business "SOEC-as-a-service", in cui le industrie possono affittare sistemi SOEC e pagare per la produzione di idrogeno come servizio invece di investire in costose infrastrutture in anticipo. Questo modello, introdotto da aziende come FuelCell Energy, abbassa le barriere all'ingresso per le industrie che desiderano passare all'idrogeno verde, accelerando ulteriormente l'adozione da parte del mercato.

I principali attori del settore stanno plasmando il mercato SOEC attraverso l'innovazione incessante, l'espansione della produzione su larga scala e le partnership strategiche. Migliorare l'efficienza, ridurre i costi e collaborare con governi e partner industriali accelererà la commercializzazione della tecnologia SOEC. Poiché la domanda di idrogeno verde e soluzioni energetiche sostenibili continua a crescere, questi leader di mercato guideranno la crescita e l'adozione delle SOEC in tutto il mondo.

Si prevede che nei prossimi anni si vedranno ulteriori miglioramenti in termini di efficienza, scalabilità e integrazione con le energie rinnovabili, per rendere le SOEC una tecnologia chiave della transizione globale verso l'energia pulita.

Elenco delle principali aziende di celle di elettrolisi a ossido solido (Soec).

• Sunfire (Germany)
• Haldor Topsøe (Denmark)
• Bloom Energy (USA)
• FuelCell Energy (USA)
• AVL (Austria)
• Solid Power (Italy)
• Convion (Finland)
• Mitsubishi Power (Japan)
• Kyocera Corporation (Japan)
• Elcogen (Estonia)

SVILUPPI CHIAVE DEL SETTORE

Aprile 2024: Mitsubishi Heavy Industry ha avviato le operazioni del suo modulo di prova SOEC da 400 kW presso il Takasago Hydrogen Park. Questa iniziativa rappresenta un passo significativo verso le tecnologie di produzione dell'idrogeno di prossima generazione, con l'obiettivo di far avanzare le soluzioni dell'idrogeno per la produzione di energia.

Marzo 2024: Topsoe ha completato con successo i test del suo modulo SOEC, che comprende 12 stack funzionanti e 1.200 celle, fornendo una potenza totale di 350 kW.

COPERTURA DEL RAPPORTO

Lo studio tiene conto sia delle tendenze attuali che dei punti di svolta storici, fornendo una comprensione olistica delle componenti del mercato e identificando potenziali aree di crescita. Nonostante tutte queste sfide, i progressi nella scienza dei materiali e nella progettazione degli stack stanno aumentando le prestazioni e la durata dei SOEC planari, aiutandoli a diffonderli ulteriormente nei progetti di produzione di idrogeno rinnovabile.

SOEC tubolari I SOEC tubolari differiscono da quelli planari in termini di progettazione strutturale poiché quello tubolare possiede una configurazione cilindrica che ne migliora la stabilità meccanica e la resistenza agli shock termici. In generale, la durabilità e la durata dei SOEC tubolari sono più elevati e quindi sono preferibili per un utilizzo che richiede operazioni continue a lungo termine.

La loro struttura spessa riduce i problemi di tenuta e di espansione termica, che rappresentano i principali svantaggi dei SOEC planari. Tuttavia, presentano alcuni inconvenienti sotto forma di basse densità di potenza e costi di produzione più elevati, che ne hanno limitato la commercializzazione su larga scala.