سوق خلايا الوقود المدمجة

نظرة عامة على السوق

من المتوقع أن ينمو حجم سوق خلايا الوقود المدمجة العالمية بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ حوالي 21.5٪ خلال الفترة المتوقعة.

تقرير سوق خلايا الوقود المدمجة هو جهاز يستخدم تفاعلًا كهروكيميائيًا لتحويل الطاقة الموجودة في الوقود إلى طاقة. يمكن استخدام الهيدروجين أو الميثانول أو مركبات أخرى كوقود. إنها فعالة للغاية، ولا تنبعث منها سوى المياه والحرارة كمنتجات ثانوية وبالتالي فهي صديقة للبيئة. يمكنها أيضًا توفير طاقة مستمرة لفترات زمنية أطول من البطاريات ويمكن إعادة شحنها بسرعة، مما يجعلها مثالية للاستخدام في مجموعة متنوعة من التطبيقات مثل النقل والطاقة المحمولة وتوليد الطاقة عن بعد.

يتم تصنيفها إلى ثلاثة أنواع من خلايا الوقود ذات غشاء تبادل البروتون (PEM)، وخلايا وقود الأكسيد الصلب (SOFC)، وخلايا وقود الميثانول المستقيم (DMFC). نظرًا لكفاءتها العالية ودرجة حرارة التشغيل المنخفضة، فإن خلايا وقود غشاء تبادل البروتون هي الشكل الأكثر استخدامًا لخلية الوقود المدمجة. لديها مجموعة واسعة من الاستخدامات.

إن العوامل الرئيسية التي تدفع تطور السوق هي الطلب المتزايد على توليد الطاقة النظيفة مع انبعاثات منخفضة أو معدومة. وعلاوة على ذلك، فإن القواعد واللوائح المختلفة لانبعاثات الكربون في جميع أنحاء العالم ستدفع الطلب على خلايا الوقود في المستقبل القريب.

ديناميكيات السوق

محركات السوق

• معايير صارمة عالمياً بشأن تلوث الكربون

إن السوق تتحرك. وبفضل تكاتف الزعماء السياسيين في مختلف أنحاء العالم لتقليص البصمة الكربونية لبلدانهم والتوقيع على اتفاق باريس، اكتسبت التقنيات الخضراء والمتجددة زخماً في السوق. وتندرج خلايا الوقود، باعتبارها حلاً خالياً من الانبعاثات لإنتاج الطاقة، ضمن فئة التقنيات الخضراء والمتجددة، ويتزايد استخدامها مع تشديد معايير انبعاثات الكربون.

يتزايد الطلب على حلول الطاقة النظيفة مع تزايد وعي العالم بالبيئة. ولأن خلايا الوقود تولد الكهرباء دون انبعاث ملوثات ضارة، فإنها تعتبر مصدرًا للطاقة النظيفة.

• الحاجة المتزايدة إلى مصادر الطاقة النظيفة لتعزيز انتشار السوق

يتم تنفيذ أنظمة خلايا الوقود المدمجة بشكل متزايد لتوليد الحرارة والطاقة المشتركة لتشغيل وتدفئة المنازل الصغيرة وكذلك الأماكن التجارية مثل الفنادق والمستشفيات والمرافق التعليمية والمباني العامة. ونتيجة لذلك، نفذت حكومات الولايات والحكومات الفيدرالية المختلفة أطرًا تشريعية مواتية وبرامج دعم لتشجيع دمج الأجهزة في مجموعة متنوعة من التطبيقات.

قيود السوق

• زيادة الطلب على المركبات الكهربائية

يشهد الطلب على المركبات الكهربائية، والتي تشمل المركبات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات والمركبات الكهربائية الهجينة القابلة للشحن، نموًا كبيرًا بسبب مجموعة متنوعة من الفوائد، بما في ذلك الكفاءة العالية، وعدم وجود نفايات ملوثة، والكفاءة من حيث التكلفة، وأمن الطاقة، مما قد يحد من نمو السوق.

• صعوبات التعامل مع محطات الهيدروجين السائبة تهدد توسع السوق

إن التكلفة الباهظة لإنتاج وتوصيل وقود الهيدروجين إلى محطات الخدمة، فضلاً عن الإدارة المعقدة لمحطات التزويد بالوقود بالجملة، قد تعيق توسع السوق. وعلاوة على ذلك، فإن التخطيط وبناء محطات جديدة يتطلبان استثمارات ضخمة تعتمد على مجموعة متنوعة من ديناميكيات السوق، وهو ما من شأنه أن يحد من نمو سوق خلايا الوقود المدمجة.

فرص السوق

• الوقود المتنامي

إن الطلب العالمي المتزايد على المركبات العاملة بخلايا الوقود المدمجة يولد العديد من الفرص للسوق. إن المركبات العاملة بخلايا الوقود قابلة للمقارنة بالمركبات الكهربائية. فبدلاً من محرك الاحتراق الداخلي، تعمل هذه السيارات بمحرك كهربائي. المركبات العاملة بخلايا الوقود، مثل المركبات الكهربائية، هي سيارات خالية من الانبعاثات. فهي لا تنتج أي ضباب دخاني أو ملوثات غازات دفيئة من أنابيب العادم الخاصة بها. وبالنسبة للمركبات التي تعمل بالوقود البترولي، فإن تلوث الهواء والاعتماد على النفط كانا من القضايا التي تهمها منذ فترة طويلة. ونتيجة للاحتباس الحراري العالمي، برزت الحاجة إلى الحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن احتراق الوقود الأحفوري كاهتمام جديد. ومن المثير للجدال ما إذا كانت محركات الاحتراق التي تعمل بالوقود الأحفوري التقليدي ستكون قادرة على التغلب على هذه التحديات. ويؤدي الاتجاه المتزايد للتخلص التدريجي من محركات الاحتراق الداخلي إلى زيادة الطلب على الوقود.

نطاق السوق

التحليل القطاعي

تقسيم حسب النوع

• خلايا جذعية دماغية ذات غشاء مغلف بالبوليمير

تشمل فوائد PEMFC سرعة بدء التشغيل، والمرونة في إدخال الوقود، والتصميم المدمج، وخفة الوزن، والتكلفة الرخيصة، وصلابة الإلكتروليت. يمكنها قبول الهيدروجين النقي والميثانول وحمض الفورميك كمدخلات. وهي مناسبة للاستخدامات المتنقلة والثابتة.

• شركة إس أو إف سي

للسماح بإنتاج الكهرباء والهيدروجين بكفاءة وبتكلفة منخفضة. خلايا الوقود ذات الأكسيد الصلب (SOFC) هي أجهزة كهروكيميائية تعمل على تحويل الطاقة الكيميائية للوقود والمؤكسد مباشرة إلى طاقة كهربائية.

• مانشستر سيتي

تجمع خلايا الوقود المصنوعة من الكربونات المنصهرة بين توليد الكهرباء النظيفة بكفاءة عالية واحتجاز الكربون في نفس الجهاز. ومن بين الفوائد الأخرى لتقنية خلايا الوقود المصنوعة من الكربونات المنصهرة أنها تتطلب صيانة قليلة نظرًا لعدم وجود مكونات متحركة في خلية الوقود.

• دي إم إف سي

خلايا الوقود الميثانولية المباشرة، أو DMFCs، هي نوع من خلايا الوقود التبادلية البروتونية التي تستخدم الميثانول كوقود لها. وتتمثل ميزتها الأساسية في سهولة نقل الميثانول، وهو سائل كثيف الطاقة ولكنه مستقر إلى حد ما في جميع الظروف البيئية.

تقسيم حسب التطبيق

• ينقل

يمكن استخدام أبحاث سوق خلايا الوقود المدمجة في المركبات مثل السيارات والحافلات والشاحنات وحتى الطائرات بدون طيار. يمكن لخلايا الوقود توفير الكهرباء النظيفة والفعّالة للمركبات، مما يقلل الانبعاثات ويحسن كفاءة الوقود.

• الطاقة الثابتة

يمكن أيضًا استخدام خلايا الوقود في استخدامات الطاقة الثابتة مثل الطاقة الاحتياطية للمباني أو المنازل، أو لتزويد المناطق النائية التي لا تتوفر بها شبكة الكهرباء. توفر خلايا الوقود طاقة موثوقة وهادئة ونظيفة في هذه الاستخدامات دون استخدام الوقود الأحفوري.

• الطاقة المحمولة

يمكن أن تستفيد تطبيقات الطاقة المحمولة، مثل التخييم والمشي لمسافات طويلة وغيرها من الأنشطة الخارجية، من تحليل سوق خلايا الوقود المدمجة. بدون استخدام البطاريات التقليدية، يمكن لخلايا الوقود توفير طاقة موثوقة وفعالة لشحن الأجهزة المحمولة مثل الهواتف الذكية أو أجهزة الكمبيوتر المحمولة.

التحليل الإقليمي

يتم تقسيم سوق خلايا الوقود المدمجة العالمية حسب المنطقة إلى أمريكا الشمالية وأوروبا وآسيا والمحيط الهادئ وأمريكا اللاتينية والشرق الأوسط وأفريقيا.

أمريكا الشمالية

تتمتع هذه التكنولوجيا بأعمال تجارية راسخة في أمريكا الشمالية . وبسبب زيادة سعة تركيب خلايا الوقود المدمجة في قطاع النقل، تزيد المنطقة من إنفاقها على تركيب خلايا الوقود. كما يتزايد تركيب التطبيقات المحمولة في المنطقة. تهيمن الولايات المتحدة على الأعمال التجارية في أمريكا الشمالية. وقد حددت الإدارة أهدافًا نبيلة للترويج للمركبات التي تعمل بالهيدروجين من أجل زيادة الطلب على مركبات خلايا الوقود في هذا القطاع. وعلاوة على ذلك، فإن خطط تطوير البنية التحتية المختلفة، واستثمارات البحث والتطوير، وبرامج الدعم ستشجع العملاء في الولايات المتحدة وكندا على تبني مركبات خلايا الوقود المدمجة التي تعمل بالهيدروجين.

أوروبا

لقد زاد تركيب خلايا الوقود المدمجة في أوروبا بشكل كبير. وتستثمر المنطقة بشكل كبير في تحقيق أهداف الانبعاثات الصفرية وتحسين البنية التحتية للهيدروجين. كما ينمو تبني الحلول الموفرة للطاقة بسرعة في جميع أنحاء المنطقة. يمتلك مطار برلين في ألمانيا أحد أول محطات توليد الطاقة الحرارية والكهربائية المشتركة في العالم والتي تعمل بالكامل بالهيدروجين.

آسيا والمحيط الهادئ

• الطلب المتزايد على حلول الطاقة النظيفة

تشهد السوق الآسيوية توسعًا سريعًا، مدفوعًا بالطلب المتزايد على حلول الطاقة النظيفة والحاجة إلى مصادر طاقة أكثر كفاءة واستدامة. تعد خلايا الوقود المدمجة مولدات طاقة صغيرة الحجم تعمل على تحويل الطاقة الكيميائية إلى كهرباء. يمكنها تشغيل الأجهزة الاستهلاكية أو توفير طاقة احتياطية للمباني.

وتتصدر اليابان وكوريا الجنوبية الطريق في تطوير ونشر خلايا الوقود المدمجة في آسيا. وقد استثمرت هذه الدول بشكل كبير في تكنولوجيا خلايا الوقود وأنشأت بنية تحتية متينة لدعم استخدام خلايا الوقود في مجموعة متنوعة من التطبيقات. وعلاوة على ذلك، تبرز الصين كلاعب مهم في السوق، مع حصة سوقية متنامية.

كما أن الدعم الحكومي والسياسات المواتية تعمل على دفع عجلة تطوير السوق في آسيا. فقد سنت العديد من الدول في المنطقة سياسات وحوافز لتعزيز استخدام تقنيات الطاقة النظيفة مثل خلايا الوقود. على سبيل المثال، حددت اليابان هدفًا يتمثل في وجود 1.4 مليون مركبة تعمل بخلايا الوقود على الطرق بحلول عام 2030، وتقدم إعانات لدعم إنشاء ونشر أنظمة خلايا الوقود.

اللاعبون الرئيسيون

1. تقنيات الختم فرويدنبرغ
2. نظام الطاقة بالارد
3. خلايا الوقود الخزفية المحدودة
4. طاقة خلايا الوقود
5. شركة هيدروجينيكس
6. شركة ايه اف سي للطاقة
7. بلوم إنيرجي
8. شركة سيريس باور القابضة المحدودة
9. شركة دوسان
10. قابس الطاقة
11. بوسكو للطاقة
12. تقنيات خلايا الوقود في الأفق
13. تقنيات أنظمة الوقود الكمي
14. شركة باناسونيك
15. أنظمة الطاقة بخلايا الوقود من توشيبا

التطورات الأخيرة

في عام 2023، اختارت شركة VoltaGrid شركة Quantum Fuel Systems (Quantum)، وهي شركة متكاملة للطاقة البديلة، لتقديم مقطورات خطوط أنابيب الغاز الطبيعي الافتراضية الرائدة في الصناعة والتي من شأنها توسيع قدرات VoltaGrid في توصيل الغاز الطبيعي المضغوط. سيسمح الطلب الجديد لشركة VoltaGrid بتوسيع منصة الغاز الطبيعي المضغوط الخاصة بها بشكل كبير لتشمل أكثر من 180 مقطورة للغاز الطبيعي المضغوط، مع بدء عمليات التسليم الإضافية في الربع الثالث من عام 2023.