New Energies, new possibilities

Electrolyzer Market: Consistent Uptick in Number of Green H2 Players, Finds IDTechEx Research.

As green hydrogen increasingly garners recognition as a pivotal tool for decarbonizing various industries, the electrolyzer market is also observing a steady and consistent rise in the number of companies venturing into the development of electrolyzer stacks and production facilities. These companies have diverse objectives; some focus solely on supplying their core electrolyzer stack technology, while others are engaged in constructing and operating large green H2 production facilities to meet customer demands.

The overall narrative is that it is not just about the continued supply of products to the market but also the scale-up of manufacturing capabilities and improvement in electrolyzer technology on a stack and system level. A key takeaway is that as the demand for low-carbon hydrogen rises, the electrolyzer industry is set to attract more participants. This article provides a view of some overarching trends seen in the current electrolyzer market for green hydrogen production.

For context, the electrolyzer is a key unit in the green hydrogen plant, responsible for the splitting of water molecules into hydrogen and oxygen using renewable energy. There are four primary electrolyzer technologies for green hydrogen production: alkaline water (AWE or AEL), proton exchange membrane (PEMEL or PEMWE), anion exchange membrane (AEMEL or AEMWE), and solid oxide electrolyzers (SOEC or SOEL), each with distinct performance characteristics, commercial maturity, and various pros and cons.

IDTechEx’s recent electrolyzer market report offers an in-depth analysis and comparison of the different electrolyzer systems available, covering mechanisms, materials, system KPIs, key industry players, commercial projects, and techno-economic considerations, along with a 10-year market forecast.

Established water electrolysis companies

Established players in the water electrolyzer market include companies that have been historically active in the industry and have developed commercial product ranges, large-scale manufacturing, and substantial commercial order pipelines.

These companies are mainly based in Europe, North America, and China and supply alkaline and PEM electrolyzer products. It is worth mentioning that alkaline and PEM electrolyzers are also the current dominating technological choices for green hydrogen plants, as the former is a mature and trusted technology while the latter is a newer technology with efficiency and dynamic capability benefits. Some examples of companies in this category include the likes of thyssenkrupp nucera (a German developer supplying alkaline electrolyzers), Plug Power (an American developer supplying PEM electrolyzers and constructing its own plants), and Peric Hydrogen Technologies (a Chinese developer supplying both alkaline and PEM systems).

Notably, Chinese companies are some of the most advanced in terms of low CapEx alkaline systems as well as gigawatt-scale electrolyzer manufacturing plants (gigafactories). European and American developers are not lagging significantly behind as demand for their products is high and some companies having established gigafactories, with many more aiming to bring those online in the next few years. IDTechEx expects the dominance of these regions in the electrolyzer market to continue due to the existing manufacturers’ capabilities and relatively high interest in green hydrogen in those regions.

Corporates with new hydrogen-focused subsidiaries

Many large corporations are becoming more interested in hydrogen technologies and are either investing in the space or developing products themselves. These companies include established industrial equipment suppliers, engineering services companies, renewable energy developers, and automotive OEMs, to name a few. A notable recent example is Toyota, who have developed a PEM electrolyzer product based on their PEM fuel cell technology from the Mirai fuel cell electric vehicle (FCEV). Another example is LONGi Hydrogen from China, a division of LONGi formally established in 2021 to commercialize their pressurized AWE technology.

Such companies are based in developed economies, including Europe, China, and Japan. For many of them, hydrogen has become one of the key focus areas for future business and product development strategies. Many of these players are trying to quickly commercialize their products and establish gigafactories to gain significant market shares and compete with the already established players.

Small & medium enterprises (SMEs) and start-ups

SMEs active in the electrolyzer market are companies that have been active in the market for many years but have not scaled up to the same levels as established players. For these companies, electrolyzers may not be a main priority as they are just some of the products on offer, which is like the new corporate subsidiaries mentioned previously. For others in this space, sustainable and consistent growth with proven products is more important than the rapid growth typical of start-up companies. Some examples of SMEs active in the electrolyzer market are ErreDue and Next Hydrogen. The future may see many of these SMEs grow to become established players with large manufacturing capacities and product ranges.

The number of start-ups in the electrolyzer market indicates the high interest to develop new or improved electrolyzer technologies. Start-up players typically focus on solving problems that are seen in existing electrolyzer technologies. For instance, Hysata is an Australian company developing a new alkaline electrolyzer based on a capillary-fed cell design, which promises significant efficiency improvements by minimizing the formation of product gas bubbles that obstruct active electrode sites. Other start-ups focus on commercializing other variants of water electrolysis, namely AEM and solid oxide electrolyzer technologies. These include the likes of Versogen (US-based AEM developer) and Genvia (French SOEC developer).

Notably, many start-ups are still at technological readiness levels (TRL) of 6 to 7, as they have working pilot and industrial-scale prototypes being tested in operational environments. This is a stage where many companies fail due to a lack of commercial interest and funding as well as over-inflated ambitions, coupled with intense competition in the growing hydrogen market. Although many will fail, many will also succeed and develop into more established players.

Further insights

IDTechEx forecasts the annual water electrolyzer market value to exceed US$70 billion by 2034, representing a CAGR of 40.7% over 2024-2034. This substantial growth will be driven by an array of factors, ranging from overarching market drivers, such as national low-carbon hydrogen targets, to technological developments and electrolyzer manufacturing capacities.

IDTechEx’s new “Green Hydrogen Production & Electrolyzer Market 2024-2034: Technologies, Players, Forecasts” report forecasts significant growth in the green hydrogen market, both in terms of project installations and electrolyzer manufacturing capacity, offering 10-year market forecasts in gigawatts (GW) of electrolyzer capacity and US$ billions (US$B) for the key electrolyzer technologies: AWE, PEMEL, AEMEL and SOEC. The report also includes discussion of novel electrolysis technologies (e.g. seawater & CO2 electrolysis), comprehensive analysis of electrolyzer manufacturers by state of development and commercial system specifications, analysis of manufacturing capacities technology and region, green hydrogen project case studies as well as outlooks on future electrolyzer technology adoption.

For more information on this report, including downloadable sample pages, please visit www.IDTechEx.com/Electrolyzer, or for the full portfolio of Energy & Decarbonization research available from IDTechEx please visit www.IDTechEx.com/Research/Energy.   

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Electrolyzer Market: Consistent Uptick in Number of Green H2 Players, Finds IDTechEx Research - Hydrogen Central (hydrogen-central.com)

지난해 4월 취임…사상 첫 50대 엔지니어 출신 CEO
새 경영비전서 수소사회 실현 사업 가속화 천명
수소제품 개발·생산 전담회사 '수소공장' 설립…사장은 엔진 전문가
다임러·치요다화공건설과 맞손…파트너십 강화

월간수소경제 = 박상우 기자 | 일본 도요타자동차가 지난해 4월 1일 14년 만에 사령탑을 교체했다.

도요타 아키오 전임 사장이 회장으로 물러나고 엔지니어 출신인 54세의 사토 코지 도요타자동차 최고브랜드책임자(CBO)를 신임 사장에 임명했다. 도요타가 50대 엔지니어 출신 인사를 CEO에 선임한 것은 사상 최초다.

업계에서는 사토 코지 사장이 도요타에서 전기차, 수소차 등 전동화를 주도해온 만큼 도요타가 친환경차 시장에 본격적으로 뛰어들겠다는 신호로 해석했다.

사토 코지 사장은 전동화‧지능화‧다양화로 모빌리티 기업으로의 전환 속도를 높이겠다
는 경영비전을 제시했다. 그 핵심에 수소가 있다.

새 경영비전 핵심은 ‘수소’

코지 사장은 “전세계에서 판매하는 자동차의 평균 이산화탄소 배출량을 2019년 대비 2030년 33%, 2035년 50% 이상 줄이는 것을 목표로 한다”며 “이를 위해 ‘탄소중립 실현’과 ‘모빌리티 가치 확장’을 바탕으로 제로(ZERO)를 넘어선 가치를 만들어 자동차의 미래를 바꿀 것”이라고 밝혔다.

그 일환으로 수소사회 실현을 위해 추진 중인 사업의 속도를 높이겠다는 게 코지 사장의 설명이다.

코지 사장은 “우리는 미래를 과감하게 준비하고 있다. 이를 위해 배터리전기차 대중화 시대를 대비한 차세대 배터리전기차 개발과 새로운 비즈니스 모델 창출에 최선을 다하겠다”며 “그리고 바로 그 너머에 있는 수소사회 구현을 위한 프로젝트에도 박차를 가할 것”이라고 말했다.

이어 “태국과 후쿠시마에서의 수소사회 구현, 수소전기상용차 양산 체계 구축, 모터스포츠 분야에서의 수소엔진 기술 개발 등 산업과 국가를 초월한 파트너들과 함께 수소 사용 영역의 확대를 추진해나갈 것”이라며 “나아가 에너지 산업과 협력해 탄소중립 합성연료 기술을 개발해나갈 것”이라고 덧붙였다.

세부적으로 먼저 전동화 라인업의 한축이 될 수소차는 상용차를 중심으로 구성할 방침이다. 나카지마 히로키 부사장은 이날 기자회견에서 “수소차는 상용차 중심으로 양산을 추진하겠다”며 “파트너들과 협력해 수소차의 강점을 살려 중형 및 대형 수소전기트럭 양산을 시작으로 수소차 보급에 나설 것”이라고 설명했다.

또한 수소엔진 개발에 박차를 가한다. 도요타는 내구레이스 등 모터스포츠에 수소엔진차를 투입하며 성능을 개량하고 있다. 지난해 12월 태국에서 열린 10시간 내구 레이스에 수소엔진이 탑재된 코롤라로 참여한 것이 대표적이다. 또 지난해부터 대형 상용차용 수소엔진 기초연구를 진행하고 있다. 상용화 시점은 공개하지 않았다.

자동차 배출가스량을 기존 연료보다 20배 줄일 수 있는 탄소중립 합성연료를 출시한다는 목표도 세웠다. 이를 위해 수소와 바이오매스를 활용한 탄소중립 합성연료 생산 기술을 개발하고 있다. 

이러한 수소 분야 프로젝트의 추진 속도를 높이고자 사토 코지 시장은 취임 첫해부터 광폭 행보를 보였다.

취임 첫 해부터 광폭 행보

지난해 7월 도요타는 연료전지 등 수소 제품 개발·생산을 전담할 별도 회사인 ‘수소공장(Hydrogen Factory)’을 설립했다.

도요타는 의사 결정 과정을 간소화해 실행효율을 높이고 전략적 파트너십을 구축해 연료전지 등 수소 제품을 빠르게 상용화하고자 수소사업 전담 회사인 수소공장을 설립했다고 설명했다. 이 공장에 도요타의 기존 수소 사업 분야 조직과 인력이 포함됐다.

수소공장 사장에 미츠마사 야마가타(Mitsumasa Yamagata) 파워트레인 컴퍼니(Powertrain Company) 사장을 임명했다. 파워트레인 컴퍼니는 도요타자동차에서 엔진, 변속기 등 파워트레인 개발·생산을 전담하는 회사다. 

야마가타 사장은 엔진설계부, 엔진사업부, 제품기획부 등을 거친 파워트레인 전문가이다. 문제의 핵심을 파악하고 신속하게 사고방식을 바꾸는 엔지니어의 능력을 갖춘 야마가타 사장을 통해 수소모빌리티 상용화 속도를 높이겠다는 의미로 풀이된다.

야마가타 사장은 지난해 6월 일본 도요타 본사에서 열린 기술설명회에서 “강력한 파트너들과 쌓아온 관계를 기회로 삼아 주요 시장에 고객지향적인 기반을 구축하고 저렴한 제품을 충분한 양으로 제공해 수소 상용화에 박차를 가할 것"이라고 설명했다.

이어 “수소공장은 △R&D‧생산 현지화로 주요 시장에 거점 구축 △충분한 물량 확보를 위해 파트너와 제휴 강화 △경쟁력 있는 차세대 연료전지 기술의 혁신적 진화 등 3가지 전략을 중심으로 급변하는 시장에 대응할 것”이라고 덧붙였다.

그러면서 “기술 진보, 물량 효율화, 국산화로 37%의 비용 절감 효과를 달성한 차세대 연료전지 시스템을 곧 상용화할 것”이라며 “또 파트너사와 협력해 2030년까지 20만대분을 수주할 경우 비용 절감 효과가 50%까지 확대되는 것은 물론 견고한 수익 창출이 가능할 것으로 예상된다”고 말했다.

현재 도요타는 수소전기차 미라이에 적용된 기술로 개발한 연료전지 시스템의 판매를 추진하고 있다. 지금까지 주문받은 물량은 10만대분으로, 대부분 상용차용인 것으로 알려졌다. 

여기에 수소연료 공급가격을 낮추기 위해 수소전기차용 연료전지를 활용한 수소생산 기술과 바이오가스를 활용한 수소생산 기술을 확보한다는 계획이다. 그 일환으로 도요타는 현재 태국에서 미쓰비시화공기와 가금류 분뇨에서 나오는 바이오가스에서 수소를 생산하는 기술을 개발하고 있다.

지난해 5월 30일 도요타는 독일의 다임러트럭AG와 양해각서(MOU)를 체결했다. 핵심은 도요타 산하 상용차업체인 히노(Hino)와 다임러 산하 미쓰비시 후소(Mitsubishi Fuso)를 합병해 글로벌 경쟁력을 강화하고 수소모빌리티 도입 속도를 높이는 것이다.

사토 사장은 이날 열린 양해각서 체결식에서 “양사는 각자의 강점을 결합해 CASE(Connected/Autonomous/Shared/Electric) 기술로 합병된 회사를 지원하는 동시에 양사의 기술역량을 더욱 향상시키기로 합의했다”며 “특히 수소를 핵심 중점 협력 분야로 보고 있다”고 밝혔다.

이어 “양사는 수소의 잠재력을 빠르게 인식하고 연료전지, 수소엔진 등 관련 기술 개발과 제품 상용화 및 수소 인프라 구축에 힘써왔다”며 “우리는 합병회사와 함께 상용차를 시작으로 수소모빌리티 도입에 속도를 낼 계획이다. 이를 통해 글로벌 무대에서 경쟁할 수 있는 비즈니스 기반을 구축할 것”이라고 덧붙였다.

도요타와 다임러는 올해 안에 합병작업을 완료하는 것을 목표로 신규 지주회사의 명칭, 소재지, 지분율, 회사구조 등 세부사항을 협의하고 있다. 

다만 최근 드러난 히노의 엔진 배출가스 및 연비 인증 문제에 대한 당국의 조사가 진행되고 있는 데다 경쟁 및 기타 법령에 따른 규제 허가 및 승인 절차가 언제 완료될지 알 수 없어 합병작업 완료 시점은 더욱 늦어질 것으로 보인다.

도요타는 모빌리티뿐만 아니라 수소생산 분야에서 협력할 파트너를 찾았다.

지난 2월 도요타는 일본의 치요다화공건설과 전략적 파트너십을 맺었다. 양사는 도요타의 연료전지 기술을 활용한 수전해 스택 생산 기술과 치요다의 가공공장 설계 및 대규모 공장 건설 기술을 결합해 5MW급 PEM 수전해시스템을 상용화하기로 했다.

양사는 2025년부터 일본 아이치현 도요타시에 있는 혼샤공장에 수전해시스템을 설치해 실증에 나선다. 향후 10MW급으로 확대해 시스템 검증과 제품 개발이 이뤄질 전망이다. 

이 청사진은 지난 2월 일본 도쿄에서 열린 ‘H2&FC EXPO’에서 확인됐다. 박스 모양의 400kW급 모듈 12개를 묶어 5MW를 구성한다. 5MW급 설비 4개를 현장에 설치하면 20MW급 수소생산단지를 구축할 수 있다. 이를 20배로 늘리면 400MW급 사이트가 완성된다.

지난해 11월에는 도요타통상, 미쓰비시화공기와 태국에 바이오가스 기반 수소생산설비를 구축했다. 이 설비는 가금류 분뇨와 음식물쓰레기에서 추출한 바이오가스로 수소를 생산한다. 

도요타는 이곳에서 생산된 수소와 해당 수소로 만든 탄소중립 합성연료를 지난해 12월 태국에서 열린 10시간 내구레이스에 투입된 수소엔진차량의 연료로 활용했다.

수소에 훈풍 부나?

지난달 엄청난 소식이 전해졌다. 바로 정의선 현대차그룹 회장과 도요다 아키오 도요타그룹 회장이 회동했다는 것이다.

업계에 따르면 정의선 회장은 지난 3월 아키오 회장 초청으로 일본 아이치현에 있는 도요타 본사를 방문한 것으로 알려졌다. 이번 방문에 현대차와 기아 시장단도 동행했으며 만찬을 포함한 장시간 만남이 이뤄졌다.

두 회장은 양사 사업현안을 공유하고 미래사업 영역에서 협업하는 방안을 논의한 것으로 알려졌다. 이 회동의 핵심 키워드로 수소가 거론되고 있다. 이는 양사 모두 수소에 사활을 걸고 있기 때문이다.

현대차와 도요타는 오랜 기간 수소사업에 막대한 투자를 해왔으나 수소시장이 좀처럼 성장하지 못하고 있어 고심이 깊어지고 있다. 이 때문에 두 회장이 이번 회동에서 수소시장 활성화를 위한 중장기적인 협력방안을 모색했을 가능성이 높다. 

두 회사가 이번 회동을 계기로 중장기적인 협력방안을 도출한다면 수소시장이 급성장할 것으로 예상된다. 이런 이유로 두 회장의 이번 회동에 관심이 쏠리는 것이다. 

수소시장에 훈풍 조짐이 보이는 만큼 사토 코지 사장의 행보가 더욱 빨라질 것으로 보인다.

도요타 코지 사장, 취임 첫해부터 수소사업 ‘잰걸음’ < 시장 < NEWS < 기사본문 - 월간수소경제 (h2news.kr)

수소뉴스 = 한상원 기자]한국서부발전(사장 박형덕)은 한국에너지기술연구원, 테크로스와 협력해 청정에너지인 그린수소를 안정적으로 생산하는 기술을 확보했다.

서부발전은 9일 충남 태안발전본부에서 에너지기술연구원, 테크로스와 ‘태양광 발전 연계 변동 부하에 대한 차세대 알카라인 수전해 설비 실증 성공 기념식’을 진행했다.
서부발전 등 3사는 지난 2021년 1월 수전해 핵심기술 개발, 핵심 소재 성능향상, 셀 면적 확대, 스택 및 보조시스템 개발·제작 등을 목표로 연구에 들어가 이달 초 50kW급 수전해 설비 실증을 마쳤다.

수전해란 전기로 물을 분해해 수소를 얻는 기술이다. 이 과정에 화석연료 대신 태양광 등 재생에너지로 만든 전기를 이용하면 무탄소 연료인 그린수소를 얻을 수 있다. 다만 태양광이나 풍력발전은 날씨의 영향으로 에너지 출력이 들쑥날쑥하다는 단점이 있다. 이 때문에 기존 1세대 알카라인 수전해 기술은 불안정한 재생에너지 출력을 제어하기 위해 에너지저장장치(ESS)가 필요했다.

이번에 3사가 실증을 마친 수전해 기술은 ESS 없이도 출력을 조절할 수 있는 ‘재생에너지 직접 연계 방식’이어서 비용과 공간을 아낄 수 있다. 변동성을 제어할 수 있어 설비 수명이 1세대에 비해 길고 폭발 위험성도 낮다.

3사가 실증한 수전해 설비는 50kW급 기준으로 시간당 약 1kg의 그린수소를 생산할 수 있고 적층 형태인 ‘스택’ 방식으로 설계돼 용량을 250kW까지 늘릴 수 있다. 3사가 개발한 재생에너지 직접 연계 방식이 상용화에 성공하면 기술 선점에 따른 경제적 효과를 볼 것으로 기대된다.

엄경일 서부발전 기술안전부사장은 “차세대 수전해 기술은 2050 탄소중립 달성과 이산화탄소 저감을 위해 매우 중요한 핵심기술”이라며 “이번 실증과제를 발판삼아 메가와트급 시스템을 구축해 정부의 무탄소에너지 계획에 보조를 맞추겠다”고 말했다.

출처 : 수소뉴스(http://www.h2news.co.kr)

서부발전, 그린수소 생산 수전해 설비 실증 완료 < 실시간 기사 < 종합 < 뉴스 < 기사본문 - 수소뉴스 (h2news.co.kr)