水素燃焼エンジン市場 規模とシェアの分析 - 成長傾向と予測 (2025-2032) 分析

水素燃焼エンジン市場 規模と傾向

水素燃焼エンジンの世界市場規模は、2024年に492億3000万米ドルと 推定され、 2024年から2031年までの年平均成長率 （CAGR）は9.8％を示し、 2031年には946億8000万米ドルに達すると予測されている。

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従来のガソリンエンジンやディーゼルエンジンからの排出ガスによる環境汚染への懸念の高まりが、水素燃焼エンジンのようなよりクリーンな代替燃料エンジンへの需要を促進すると予想される。また、インセンティブや規制を通じて水素の自動車燃料としての利用を促進することに世界各国の政府が注力していることも、トラック、バス、自動車などの輸送用途における水素燃焼エンジンの採用を後押しすると予想される。さらに、水素貯蔵・流通インフラの進歩により、水素燃焼エンジンの商業輸送への実用性が高まっている。また、水素燃料電池自動車を展開するための主要国でのさまざまなパイロット・プロジェクトも、この技術の商業的な実現可能性を示している。

環境問題の高まり

炭素排出量の増加による気候変動の脅威が高まる中、化石燃料への依存度を低減しようとする政府や組織の動きが世界中で強まっている。水素は、温室効果ガスをほとんど排出することなくエネルギーを生産できる可能性があるため、最も実行可能な代替手段のひとつと考えられている。水素燃焼エンジンで燃焼させた場合、排出されるのは水蒸気だけであり、環境への悪影響を大幅に削減することができる。ますます多くの自動車メーカーやエネルギー企業が、水素を動力源とする自動車やインフラの研究開発に多額の投資を行っている。欧州などの地域では厳しい排ガス規制も、よりクリーンな技術へのシフトを加速させている。地球温暖化に対する消費者の意識の高まりと、環境に優しい選択肢への需要が、成長に寄与している。水素は、長期的なカーボンニュートラル目標達成の鍵であるとの見方が多い。政府からの補助金やインセンティブという形での支援は、普及を後押しするだろう。

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エンジン タイプ別インサイト - 技術の進歩がレシプロエンジンの市場優位性を後押し

エンジンタイプ別では、効率と性能を向上させる継続的な技術改良により、レシプロエンジン部門が2024年に市場の71.6%を占めると予想される。往復動エンジンは、加圧された水素ガスを動力源とするピストンを使って回転シャフトを駆動し、エネルギー変換を行う。長年にわたり、メーカーはシリンダー、バルブ、ピストン、ガスケット、シールなどの重要なエンジン部品を水素燃料用に最適化するため、研究開発に多額の投資を行ってきた。先進的な材料、点火システム、冷却機構、排ガス制御技術によって、レシプロエンジンは、機械的なシンプルさを保ちながら、ガスタービンと同等の熱効率を達成することができるようになった。また、モジュラー設計により、多様な産業環境における現場での製作とメンテナンスが容易になっている。

幅広い部分負荷で水素を効率的に利用できるレシプロエンジンの能力は、発電用途での採用を後押ししている。周期的な需要変動に対応する柔軟な運転は、断続的な再生可能エネルギー源との統合に適している。輸送分野でも、排出ガス規制の強化により、中型車や大型車ではディーゼルエンジンに代わってレシプロエンジンが採用されるケースが増えている。エンジン制御ユニット、センサー、水素噴射システムにおける技術革新は、燃焼の課題に対処し、信頼性の高い推進性能を実現している。現在進行中の研究開発では、小型化と過渡応答性の向上を目指して、自動車用のマイクロレシプロエンジンやフリーピストンエンジンの構成もテストしている。

出力別インサイト - 低容量ニーズが500kW未満セグメントを牽引

出力別では、500kW未満セグメントが2024年に市場シェアの45.6%を占めると予想される。これは、産業規模や公益事業規模以下の分散型電力ニーズを効果的に満たすためである。500 kW未満の小型水素エンジンは、通信塔、水処理プラント、農産物加工ユニット、小規模製造業など、断続的または変動する負荷を伴う分散型アプリケーション向けに最適化されている。燃料貯蔵とパワーエレクトロニクスをパッケージ化したコンパクトな設計により、送電ロスのないオンサイトまたはオフグリッドでのエネルギー供給が可能になる。

低容量のレシプロ・エンジンはシンプルであるため、主要な電力インフラに接続されていない遠隔地でも経済的に電力を供給できる。同程度の出力を持つ大型の燃料電池やガスタービンに比べ、設置コストやメンテナンスコストが低い。さらに、複数の小型エンジンがモジュール化されているため、需要の変化に応じて容量を段階的に拡大することができ、過剰な規模拡大を防ぐことができる。500 kW未満のセグメントのエンジンは、産業施設、データセンター、病院での系統停電時や非常時の重要負荷のバックアップ電源としても機能する。市場各社は、拡大する農村部の電化やマイクログリッド・プロジェクトを世界中で利用するため、製品ラインと販売店網を拡大している。

用途別洞察 -脱炭素化の推進が発電需要を促進

用途別では、発電分野が2024年に世界の水素燃焼エンジン市場で48.2%のシェアを占めると予想される。この背景には、従来の化石燃料ベースの発電による温室効果ガス排出を削減するため、クリーンな電源を優先する動きが高まっていることがある。水素を燃料とするエンジンは、天然ガスやディーゼルを燃焼させる発電所からカーボンニュートラルな発電所へと移行するための現実的な道筋を電力会社に提供する。モジュール式でフレキシブルな1～10MW級のエンジンは、より持続可能な電力ポートフォリオを実現するために、既存のガスタービン・ベースのシステムを改修したり補完したりするのに理想的である。

多くの電力会社が、水素エンジンと自然エネルギーベースの電気分解を統合し、ハイブリッド・グリーン水素・ディーゼル発電施設を構築するパイロット・プロジェクトを実施している。エンジン発電機セットを風力発電所や太陽光発電所と併設することで、変動するクリーンエネルギー出力を水素製造に最大限に利用することができる。再生可能エネルギーの断続的な変動に追従するエンジンの能力と、停電時のブラック・スタート機能により、エンジンは再生可能エネルギーの安定化用途にも適している。陸上および海上の石油・ガス事業者も、水素エンジンが天然ガス採掘・処理現場からのメタンスリップを削減するためのコスト効率の高いソリューションであると考えている。すでにパイプラインや石油プラットフォームで稼働しているエンジンに、燃焼後の炭素回収機能を付加することで、脱炭素の可能性がさらに高まる。炭素税の上昇と排出コンプライアンスが世界的に強化される中、水素対応発電は有利な市場セグメントとなる。

地域別の洞察

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水素燃焼エンジン市場は、アジア太平洋地域が2024年に34.8%という大きな市場シェアを獲得し、優位を占めると予測され、大幅な成長が見込まれている。この成長の原動力となっているのは、同地域における水素インフラへの投資の増加、技術の進歩、持続可能なエネルギー・ソリューションの重視の高まりである。アジア太平洋の国々は、クリーンエネルギーの代替としての水素を積極的に追求しており、政府の取り組みや燃料コストの上昇が水素燃焼技術の採用を後押ししている。

対照的に、北米でも水素燃焼エンジン市場の顕著な成長が見込まれている。同地域は、二酸化炭素排出量の削減とグリーン輸送の促進を目的とした政府の政策に支えられ、革新的な水素ソリューションの研究開発におけるリーダーとしての地位を確立している。生態系の持続可能性を高めるという米国政府のコミットメントが市場拡大を後押ししており、その結果、北米は世界の水素燃焼エンジン市場において重要な位置を占めている。

全体として、水素燃焼エンジン市場は、アジア太平洋地域が市場シェアでリードし、北米が技術進歩と政策支援で大きく貢献するという、地域的な強みの組み合わせから利益を得ようとしている。この2つの勢いは、従来の化石燃料に代わる実行可能な代替燃料としての水素の可能性を活用し、より持続可能なエネルギーの未来への移行を加速させるだろう。

市場集中と競争環境

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再生可能エネルギーの台頭

もうひとつの大きな原動力は、エネルギー・ミックス全体における太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーの普及が進んでいることだ。送電網における断続的な再生可能エネルギーの割合が増加するにつれ、エネルギー貯蔵と配電のための信頼性が高く柔軟なツールが必要とされている。水素は、太陽光発電所や風力発電所からの余剰電力を貯蔵し、需要に応じて供給することができるため、この役割を果たすのに最適な位置にある。再生可能エネルギー資源に恵まれた国々は、「水素経済」の発展に多額の投資を行い、この新興分野におけるリーダーとしての地位を確立しようとしている。再生可能エネルギーを動力源とする電気分解を利用すれば、水素を効率的に製造できる。この水素は貯蔵が可能で、既存のガスパイプラインを通じて輸送できるため、汎用性の高いエネルギーソリューションとなる。

電気分解のプロセスでは、電気を使って水を水素と酸素に分解する。このクリーンな水素は、燃料電池を通じて再び電気に変換したり、さまざまな分野で利用したりすることができる。

再生可能な資源からの水素製造を示す実証プロジェクトは、燃料電池自動車との統合とともに、クリーンエネルギーへの移行を加速する水素の可能性に対する信頼を高めている。この道を追求する国々は、エネルギーの持続可能性に取り組むだけでなく、水素技術とアプリケーションの世界市場において戦略的な位置づけを確立している。

水素燃焼エンジン市場 業界ニュース

• 2021年4月、持続可能なモビリティの革新で知られる世界有数の自動車メーカーであるトヨタ自動車は、スポーツカー専用に設計された水素燃焼エンジンの開発を発表した。このイニシアチブは、ゼロ・エミッション車への移行の一環として内燃機関を存続させることを目的としており、自動車分野における多様な技術の探求に対するトヨタのコミットメントを強調している。
• 2021年4月、スマートで持続可能なモビリティ・ソリューションの世界的リーダーであるアルストムは、アレバ・エネルジー・ルヌーヴラブル社の子会社であるヘリオン・ハイドロジェン・パワー社を買収することにより、水素事業の能力を強化した。この買収は、アルストムの革新的で競争力のあるソリューションのポートフォリオを強化するとともに、戦略計画「アルストム・イン・モーション」の実施を支援するものです。アルストムは、ヘリオンの高出力燃料電池に関する専門知識を統合することで、鉄道分野における水素技術を進化させ、フランス、特にプロヴァンス＝アルプ＝コート・ダジュール地域における技術的プレゼンスを強化することを目指している。

定義 世界の水素燃焼エンジン市場は、ガソリンやディーゼルの代わりに水素を燃料とする水素燃焼エンジンを開発する企業で構成される。これらのエンジンは、自動車や発電用途のゼロエミッション代替品として開発されている。この市場には、水素内燃エンジンに取り組む企業だけでなく、デトネーション・エンジンのような新しい水素燃焼技術を開発する企業も含まれる。その目標は、輸送およびエネルギー部門からの排出を削減するためのコスト効率の高いソリューションを提供することである。

アナリストからの要点

世界の水素燃焼エンジン市場は、今後10年間で大きく成長する可能性を秘めている。世界的な厳しい排ガス規制と電池コストの低下に後押しされ、水素燃焼エンジンは低炭素モビリティの実現可能な技術として台頭する可能性がある。世界各国の政府は、この技術の商業的な普及を促進する燃料補給インフラの整備を推進している。しかし、高い開発コストと標準化の欠如が、現在のところ引き続き幅広い市場の成長を抑制している。

乗用車や商用トラックでのパイロット・プロジェクトや実証実験が増加していることから、現在のところアジア太平洋地域が業界収益の大半を占めている。エンジンコスト削減の実証的な進展は、公的資金による支援と相まって、こうした成熟市場の成長を強化するのに役立つ。中国は、水素燃料電池とエンジンを中心とした国家プロジェクトを積極的に推進しており、国内生産能力への投資も目標に掲げられている。このプロジェクトが成功すれば、アジアの巨人を最も急成長する地域市場として位置づけることができる。

パイロット・フリートの導入が拡大していることは、中型および大型用途で従来のICEパワートレインと比較して総所有コストを改善できる可能性を示している。水蒸気だけを排出しながらディーゼルエンジンと同等の性能と効率を達成することに成功しつつあることは、物流・輸送部門からの商業的受注を促進する可能性がある。再生可能な水素やグリーン・アンモニアをエネルギー・キャリアとして利用する新たな開発は、電化が困難なセクターの脱炭素化において、この技術の役割をさらに強化する。全体として、水素燃焼エンジンは大きく貢献する明確な見通しを示している。］

市場の課題： 水素貯蔵と流通のための限られたインフラ

世界の水素燃焼エンジン市場が直面する主な課題のひとつは、水素の貯蔵と流通に利用できるインフラが限られていることである。水素はさまざまな手段で製造できるが、効率的な貯蔵・流通ネットワークの開発が大きな障害となっている。水素は化石燃料と異なり、密度が低いためパイプラインやトラックでの輸送が難しい。水素を貯蔵するには、極低温タンクや高圧ボンベが必要だが、いずれも資本集約的である。このため、自動車燃料としての水素のコストは大幅に上昇する。さらに、既存のガソリン／ディーゼル・ネットワークに匹敵する広範な燃料補給インフラを構築するには、長期間にわたる巨額の投資が必要となる。貯蔵・流通技術の標準化が進んでいないことも、水素経済の発展に向けた協調的な取り組みを遅らせている。水素を効率的に貯蔵し、長距離輸送するための革新的で低コストのソリューションが見出されない限り、水素自動車やその他のアプリケーションの広範な採用は商業的に実現不可能となる可能性がある。

市場機会： 政府、産業界、研究機関の連携強化

水素燃焼エンジンの世界市場にとって重要なチャンスのひとつは、政府、産業界、研究機関の連携が進んでいることである。水素への移行には、サプライ・チェーン全体の利害関係者を巻き込んだ協力的なアプローチが必要であるとの認識が高まっている。多くの国が意欲的な水素ロードマップを発表し、インフラ、技術、コストのハードルに取り組むことを目的とした共同研究プログラムを進めている。大手自動車メーカーや石油・ガス大手も、新興企業と提携し、改良型燃料電池や低温タンクの開発に着手している。大手学術研究所は、再生可能資源からの水素製造を最適化するプロジェクトに取り組んでいる。試験的な燃料補給ステーションを設置するための合弁企業も設立されている。このような協力的な取り組みは、主要技術の拡大や学習の共有を加速するのに役立つだろう。協力を通じて、貯蔵と流通に関する広く合意された標準を確立することも極めて重要である。このような産学官連携の拡大は、水素ソリューションの商業化を加速させる大きな可能性を秘めている。

市場レポートの範囲

市場セグメンテーション

• エンジンタイプ別インサイト（売上高、10億米ドル、2019年～2031年）
  • 往復動エンジン
  • ロータリーエンジン
• 出力に関する洞察（収入、10億米ドル、2019～2031年）
  • 500 kW未満
  • 500 kW～1 MW
  • 1MW以上
• 用途別インサイト（売上高、10億米ドル、2019～2031年）
  • 発電
  • 運輸
  • 産業用
  • その他（海洋、航空宇宙など）
• 地域別インサイト（売上高、10億米ドル、2019年～2031年）
  • 北米
    • 米国
    • カナダ
  • ラテンアメリカ
    • ブラジル
    • アルゼンチン
    • メキシコ
    • その他のラテンアメリカ
  • 欧州
    • ドイツ
    • 英国
    • スペイン
    • フランス
    • イタリア
    • ロシア
    • その他のヨーロッパ
  • アジア太平洋
    • 中国
    • インド
    • 日本
    • オーストラリア
    • 韓国
    • ASEAN
    • その他のアジア太平洋地域
  • 中東・アフリカ
    • GCC諸国
    • イスラエル
    • 南アフリカ
    • その他の中東・アフリカ
• 主要プレーヤーの洞察
  • AGCO株式会社
  • バラード・パワー・システムズ社
  • BMWグループ
  • キャタピラー
  • カミンズ
  • フォード・モーター・カンパニー
  • ゼネラルモーターズ
  • 本田技研工業本田技研工業
  • JCB
  • ジャガー・ランドローバー・オートモーティブ plc
  • マツダ株式会社
  • MANエナジーソリューションズ
  • 三菱重工業
  • ルノーSA
  • トヨタ自動車株式会社