Globaler Markt für Festoxidbrennstoffzellen
Der Markt für Festoxidbrennstoffzellen wird bis Ende 2031 voraussichtlich ein Volumen von über 11,09 Milliarden USD erreichen und im Prognosezeitraum 2022–2031 eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von 26,4 % aufweisen. Im Jahr 2021 betrug das Branchenvolumen für Festoxidbrennstoffzellen rund 1,07 Milliarden USD. Das Wachstum des Marktes ist auf die neuen Marktchancen in verschiedenen Anwendungen zurückzuführen. SOFCs werden als Quelle für effizienten, kostengünstigen Strom als reversible SO-Zellen und als Festoxidelektrolyseure (SOEC) aus der dezentralen Stromerzeugung mit Erdgas entwickelt und finden in vielen Bereichen Anwendung: dezentrale Stromerzeugung, Energiespeicherung, Telekommunikations-Backup, Kraft-Wärme-Kopplung, Sensoren, Strom für Chemikalien und Kraftstoffe, Rechenzentren, Schiffe und andere.
Darüber hinaus treibt der zunehmende Einsatz von Festoxidbrennstoffzellen in Rechenzentren deren weltweite Nachfrage an. Sie versorgen Rechenzentren mit hocheffizientem Strom und nutzen dabei die vorhandene Erdgasinfrastruktur als Brennstoff. In den Vereinigten Staaten gibt es beispielsweise fast drei Millionen Rechenzentren.
Wachstumsbeschleuniger
Herausforderungen
Hohe Kapitalkosten im Zusammenhang mit Festoxidbrennstoffzellen – Eine Festoxidbrennstoffzelle ist eine komplexe Synthese mehrerer chemischer Komponenten, die Methan, Flüssiggas und andere Brennstoffe auf Erdgasbasis elektrokatalytisch oxidiert, um Strom zu erzeugen. Da die grundlegende chemische Reaktion exotherm ist, läuft die Festoxidbrennstoffzelle bei extrem hohen Temperaturen, typischerweise zwischen 700 °C und 1.200 °C. Herkömmliche keramische Elektrolyte sind bei diesen Temperaturen unwirksam. Daher wird Yttrium-stabilisiertes Zirkoniumoxid (YSZ) als Elektrolyt benötigt. Zirkonium besitzt Eigenschaften, die denen von Titan ähneln, und einen Schmelzpunkt von 1.852 °C. Zirkonium kostet jedoch pro Einheit etwa doppelt so viel wie herkömmliche keramikbasierte Elektrolyte.
Basisjahr | 2021 |
Prognosejahr | 2022–2031 |
CAGR | 26,4 % |
Marktgröße im Basisjahr (2021) | 1,07 Milliarden USD |
Prognostizierte Marktgröße für das Jahr 2031 | 11,09 Milliarden USD |
Regionaler Geltungsbereich |
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Typ (Planar, Röhrenförmig)
Es wird geschätzt, dass das planare Segment des Marktes für Festoxidbrennstoffzellen im prognostizierten Zeitraum einen erheblichen Umsatzanteil erzielen wird. Bis Ende 2031 wird für das planare Segment ein Umsatz von 7,04 Milliarden USD erwartet. Die unkomplizierte Geometrie und die relativ einfache Konstruktionsweise werden als Grund für die Entstehung der planaren Festoxidbrennstoffzelle angesehen. Planare Festoxidbrennstoffzellen sind aufgrund ihrer hohen Effizienz, großen Kapazität und kontinuierlichen Stromerzeugungsfähigkeit eine bevorzugte Wahl für die Notstromversorgung und Spannungsschwankungen. Planare SOFCs erreichen höhere Leistungsdichten als röhrenförmige SOFCs. Beispielsweise bietet Elcogen AS Festoxidzellen an, die mit Stapeln von Drittanbietern kompatibel sind. Dies sind anodengestützte, planare Keramikzellen. Die niedrige Betriebstemperatur der Zelle (650 °C) ermöglicht eine längere Lebensdauer und die Verwendung kostengünstiger Komponenten auf Stapel- und Systemebene.
Endbenutzer (Rechenzentren, Wohn-, Gewerbe- und Einzelhandel)
Bis Ende 2031 wird für das kommerzielle und Einzelhandelssegment des Marktes für Festoxidbrennstoffzellen ein Umsatz von 5,07 Milliarden USD erwartet. Das Segment wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 27,5 % wachsen. Die Expansion dieses Marktsektors wird durch den steigenden Energiebedarf dieser Branchen bei gleichzeitiger Senkung der Emissionen vorangetrieben. Aufgrund ihrer Erschwinglichkeit, kompakten Größe und ihres leisen Betriebs sind Festoxidbrennstoffzellen (SOFCs) die perfekte Energiequelle für gewerbliche Kunden. Aufgrund der Hochtemperatur-Abwärme der SOFC ist auch eine thermische Integration in bestehende Heizkessel und HLK-Systeme möglich. So hat das deutsche Unternehmen Bosch ein Festoxidbrennstoffzellensystem (SOFC) für gewerbliche und industrielle Zwecke entwickelt und ist bereit, die Produktion im Jahr 2024 hochzufahren. Dieses System kann mit Wasserstoff, Erdgas, Biomethan oder verschiedenen Mischungen betrieben werden und hat einen elektrischen Wirkungsgrad von über 60 % und einen Gesamtwirkungsgrad von etwa 85 %.
Unsere eingehende Analyse des globalen Marktes für Festoxidbrennstoffzellen umfasst die folgenden Segmente:
Typ |
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Mobilität |
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Anwendung |
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Endbenutzer |
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APAC-Marktprognose
Der Markt für Festoxidbrennstoffzellen im Asien-Pazifik-Raum soll voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 27 % wachsen. Bis Ende 2031 soll der Markt im Asien-Pazifik-Raum voraussichtlich 6,25 Milliarden USD ausmachen. Das Marktwachstum ist den neuen Plänen zur Einführung von Festoxidbrennstoffzellen zuzuschreiben. Staatlich geförderte Programme wie ENE-FARM in Japan und die steigende Nachfrage nach energieeffizienter Stromerzeugung werden das Marktwachstum voraussichtlich ankurbeln. Darüber hinaus wird kontinuierlich an Forschung und Entwicklung für die SOFC-Technologie gearbeitet, was das Marktwachstum in der Region weiter ankurbelt. So wurde am CSIR-CGCRI im indischen Kalkutta eine neue Abteilung mit dem Namen „Fuel Cell & Battery (FCB)“ gegründet, um tragfähige Technologien in verschiedenen wichtigen und aufstrebenden Bereichen des nicht konventionellen Energiesektors zu entwickeln, nämlich für Festoxidbrennstoffzellen (SOFC).
Nordamerikanische Marktstatistiken
Der Markt in Nordamerika wird voraussichtlich ein enormes Wachstum mit einem Zuwachs von 3,03 Milliarden USD während des gesamten Prognosezeitraums verzeichnen. Das Wachstum des Marktes für Festoxidbrennstoffzellen in der Region ist auf den steigenden Energiebedarf, die schnelle Urbanisierung und die zunehmende Nutzung von Elektrizität zurückzuführen, insbesondere aus erneuerbaren Quellen. Laut der US Energy Information Administration war beispielsweise der gesamte Stromverbrauch der USA im Jahr 2022 14-mal höher als der Stromverbrauch im Jahr 1950, was etwa 4,05 Billionen kWh entspricht. Außerdem betrug die jährliche Energieproduktion im Jahr 2021 97,78 Quads und der Verbrauch 97,33 Quads. Darüber hinaus wurden in den Vereinigten Staaten im Jahr 2021 etwa 61 % der gesamten Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen erzeugt. Der Stromsektor ist eine große Quelle der CO2-Emissionen im Land und emittierte im Jahr 2021 etwa 32 % der gesamten energiebezogenen CO2-Emissionen der USA.
Autorennachweise: Payel Roy, Dhruv Bhatia
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