Stratistics MRC에 따르면 세계의 P2G(Power-to-Gas) 시장은 2024년에 397억 5,000만 달러로 추정되고, 예측 기간 중 CAGR은 14.6%를 나타낼 전망이며, 2030년에는 900억 5,000만 달러에 이를 전망입니다.
P2G(Power-to-Gas)는 주로 풍력이나 태양광 등의 신재생 에너지원으로부터의 잉여 전기 에너지를 수소나 메탄 등의 기체 연료로 변환하는 혁신적인 기술입니다. 이 과정은 잉여 전력을 저장하고 나중에 사용하여 신재생 에너지 발전의 간헐성을 해결합니다. P2G에서는 전력을 사용하여 물을 전기 분해하고 수소와 산소로 분해합니다. 수소는 저장할 수도 있고, 또한 이산화탄소(대기 또는 산업자원에서 회수)와 함께 처리하여 메탄화라고 하는 프로세스로 합성 메탄을 생산하는 것도 가능합니다. 이 합성가스는 기존 천연가스 그리드에 주입하거나 연료전지에 이용하거나 난방에 이용할 수 있습니다.
국제에너지기구(IEA)에 따르면 전해 스택은 설비투자의 50-60%를 차지합니다. 나머지 40-50%는 플랜트, 파워 일렉트로닉스, 가스 컨디셔닝을 위한 부품입니다.
기후 변화에 대한 의식 증가
기후 변화에 대한 의식이 높아짐에 따라 과도한 신재생 에너지를 수소나 합성 천연가스로 변환하는 P2G(Power-to-Gas) 기술을 크게 뒷받침하고 있습니다. 각국이 온실가스 배출을 줄이기 위해 노력하는 동안 P2G는 풍력과 태양광 발전의 잉여 전력을 활용하는 실행 가능한 솔루션을 제공합니다. 이 과정은 신재생 에너지의 간헐성에 대처할 뿐만 아니라 에너지를 효율적으로 저장 및 수송하는 수단을 기재하고 있습니다. 게다가 P2G는 수소를 생산하여 기존 화석 연료에 의존해 온 운송 및 산업 공정 등 다양한 부문의 탈탄소화를 가능하게 합니다.
통합 과제
과잉 신재생 에너지를 수소와 합성 천연가스로 변환하는 P2G(Power-to-Gas) 기술은 그 보급을 방해하는 통합의 큰 과제에 직면하고 있습니다. 주요 문제 중 하나는 풍력과 태양광과 같은 신재생 에너지가 간헐적이기 때문에 수소 생산량이 안정되지 않는다는 것입니다. 파이프라인 및 저장 시설을 비롯한 기존의 에너지 인프라는 수소 운송 및 저장에 최적화되지 않은 경우가 많으며 비용이 많이 드는 업그레이드가 필요합니다. P2G 시스템을 지원하는 규제 프레임워크이나 시장 구조가 없기 때문에 이해관계자가 투자수익에 대해 확신하지 못하고 통합이 더욱 복잡해지고 있습니다.
수소 경제국의 발전
수소 경제는 P2G(Power-to-Gas) 기술을 크게 발전시키고 있습니다. P2G는 잉여 전력(많은 경우에 풍력이나 태양광과 같은 신재생 에너지원으로부터 발전됨)을 전기분해에 의해 수소로 변환하는 기술입니다. 이 과정은 신재생 에너지의 저장과 수송을 가능하게 하고, 신재생 에너지 발전과 관련된 간헐성 문제를 효과적으로 해결합니다. 수소를 생산함으로써 P2G는 신재생 에너지의 에너지 그리드로의 통합을 촉진하고 운송, 난방, 산업 공정 등 다양한 용도에 깨끗한 대체 연료를 제공할 수 있습니다. 또한 수소를 전기로 되돌리고 연료전지에 이용함으로써 에너지 효율을 높여 온실가스 배출을 줄일 수 있습니다.
P2G 기술의 초기 투자
과도한 신재생 에너지를 수소와 메탄으로 변환하여 저장하고 나중에 사용하는 P2G(Power-to-Gas) 기술은 초기 투자 비용이 높기 때문에 큰 장애물에 직면하고 있습니다. P2G 시스템에 필요한 인프라(전기 분해 장치, 가스 저장 시설, 기존 가스 네트워크와의 통합 등)는 상당한 자본 지출이 필요합니다. 이 금전적 장벽은 특히 저렴한 에너지 솔루션이 보급되고 있는 시장에서는 투자자와 전력 회사의 의욕을 깎습니다. P2G 프로젝트는 투자 회수 기간이 길기 때문에 기존의 에너지 투자에 비해 매력이 낮습니다. P2G는 에너지 안보를 강화하고 탈탄소화 노력을 지원할 잠재력을 가지고 있지만, 초기 비용과 관련된 경제적 불확실성과 개발을 촉진하기 위한 정부 인센티브 및 정책 지원의 필요성이 그 도입을 방해합니다.
COVID-19의 팬데믹은 Power-to-Gas(PtG) 분야에 큰 영향을 주었으며 에너지 환경에서 취약성과 기회를 모두 부각시켰습니다. 처음에는 폐쇄 및 산업 활동의 감소가 에너지 수요의 감소로 이어졌으며 안정적인 전력 공급에 의존하는 백금 가스 프로젝트의 운영 안정성을 방해했습니다. 공급망의 중단은 수소 제조에 필수적인 전해조 및 기타 기술에 필수적인 부품 공급에도 영향을 미쳤습니다. 그러나 이 위기는 정부와 산업이 미래의 혼란에 대한 내성을 강화하려고 했기 때문에 지속가능한 에너지 솔루션에 대한 관심을 가속화하게 되었습니다.
예측 기간 동안 전해 부문이 최대가 될 전망
예측 기간 동안 전해 부문이 최대 점유율을 차지할 것으로 예상됩니다. 전기 분해는 전기를 사용하여 물 분자를 수소와 산소로 분해하여 수소를 생성합니다. 이것은 풍력과 햇빛과 같은 신재생 에너지를 통합할 때 특히 유용합니다. 잉여 전력을 수소로 변환함으로써 P2G는 수요 및 공급의 균형을 맞추어 보다 안정적인 에너지 시스템을 보장합니다. 제조된 수소는 연료로 직접 사용하거나 천연 가스 네트워크에 주입하거나 화학 공정을 거쳐 합성 메탄으로 전환할 수 있습니다. 이는 에너지 저장을 용이하게 할 뿐만 아니라 가스 공급 및 운송 부문의 탈탄소화에도 기여하며, 보다 지속가능하고 강인한 에너지의 미래를 촉진합니다.
예측기간 동안 철강산업 부문이 가장 높은 CAGR이 예상됩니다.
철강 산업 부문은 탄소 배출을 줄이고 에너지 효율을 높이는 지속 가능한 솔루션으로 예측 기간 동안 빠르게 성장할 것으로 예상됩니다. 백금족 탄화수소 발전은 잉여 신재생 에너지 발전(많은 경우에 풍력 발전 및 태양광 발전)을 전기분해에 의해 수소로 변환합니다. 이 수소를 철강 생산에 이용함으로써 코크스에 의존하는 종래의 탄소 집약적인 방법을 대체할 수 있습니다. P2G를 통합하면 수소가 화석 연료를 대체하는 보다 깨끗한 연료가 되므로 철강 제조업체는 이산화탄소 배출량을 크게 줄일 수 있습니다. 또한 P2G의 유연성은 잉여 신재생 에너지를 저장하고 에너지 공급의 간헐성 문제를 해결할 수 있습니다. 그린스틸에 대한 세계 수요가 높아지는 가운데 백금족 금속의 통합은 환경규제나 기업의 지속가능성 목표에 부합할 뿐만 아니라 급속히 진화하는 시장에서 철강회사가 경쟁을 유지하기 위한 자리 매김에도 도움이 됩니다.
북미는 예측 기간을 통해 시장에서 가장 큰 점유율을 유지할 전망입니다. 탄소 시장과의 통합은 그린 수소 기술의 개발과 개발을 지원하는 금융 메커니즘을 제공함으로써 북미의 P2G(Power-to-Gas) 분야를 크게 강화합니다. 이러한 시스템을 탄소 시장에 연결함으로써 개발자는 감소된 온실가스 배출의 탄소 크레딧을 수익화할 수 있어 설득력 있는 경제적 인센티브를 창출할 수 있습니다. 이 통합은 신재생 에너지 프로젝트 및 인프라에 대한 투자를 촉진하고 비용을 낮추고 수소 제조의 확장성을 높입니다.
예측 기간 동안 CAGR이 가장 높은 것은 유럽입니다. 명확한 틀과 인센티브를 확립함으로써 규제는 잉여 신재생 전력을 수소와 합성 천연 가스로 변환하는 백금족 기술에 대한 투자를 촉진합니다. 이 프로세스는 에너지 저장 및 송전망의 균형을 돕는 것 외에도 운송 및 난방을 포함한 다양한 부문의 탈탄소화를 촉진합니다. 55와 같은 유럽 정책은 온실가스 배출을 줄이고 수소를 중요한 에너지 캐리어로 추진하는 것을 목표로 합니다.
According to Stratistics MRC, the Global Power-to-Gas Market is accounted for $39.75 billion in 2024 and is expected to reach $90.05 billion by 2030 growing at a CAGR of 14.6% during the forecast period. Power-to-Gas (PtG) is an innovative technology that converts surplus electrical energy, primarily from renewable sources like wind and solar, into gaseous fuels, typically hydrogen or methane. This process addresses the intermittency of renewable energy generation by storing excess power for later use. In PtG, electricity is used to electrolyze water, splitting it into hydrogen and oxygen. The hydrogen can be stored or further processed with carbon dioxide (captured from the atmosphere or industrial sources) to produce synthetic methane through a process called methanation. This synthetic gas can be injected into existing natural gas grids, utilized in fuel cells, or used for heating.
According to the International Energy Agency, electrolyze stacks represent between 50 and 60 percent of the capital investment. The remaining 40 to 50 percent of the investment is made up of components for the plant, power electronics, and gas conditioning.
Increasing awareness of climate change
The increasing awareness of climate change is significantly boosting the Power-to-Gas (P2G) technology, which converts excess renewable energy into hydrogen or synthetic natural gas. As nations strive to reduce greenhouse gas emissions, P2G offers a viable solution to harness surplus electricity generated from wind and solar power. This process not only addresses the intermittency of renewable energy but also provides a means to store and transport energy efficiently. Furthermore, by producing hydrogen, P2G enables the decarbonization of various sectors, including transportation and industrial processes, which are traditionally reliant on fossil fuels.
Integration challenges
Power-to-Gas (P2G) technology, which converts surplus renewable energy into hydrogen or synthetic natural gas, faces significant integration challenges that hinder its widespread adoption. One primary issue is the intermittent nature of renewable energy sources like wind and solar, which can lead to inconsistent hydrogen production. Existing energy infrastructure, including pipelines and storage facilities, is often not optimized for hydrogen transport and storage, requiring costly upgrades. The lack of regulatory frameworks and market structures that support P2G systems further complicates integration, as stakeholders may be unsure about investment returns.
Hydrogen economy development
The hydrogen economy is significantly advancing the Power-to-Gas (P2G) technology, which converts excess electricity-often generated from renewable sources like wind and solar-into hydrogen through electrolysis. This process allows for the storage and transportation of renewable energy, effectively addressing the intermittency issues associated with renewable power generation. By producing hydrogen, P2G can facilitate the integration of renewables into the energy grid, providing a clean fuel alternative for various applications, including transportation, heating, and industrial processes. Moreover, hydrogen can be converted back into electricity or utilized in fuel cells, enhancing energy efficiency and reducing greenhouse gas emissions.
Initial investment for P2G technology
Power-to-Gas (P2G) technology, which converts excess renewable energy into hydrogen or methane for storage and later use, faces significant hurdles due to high initial investment costs. The infrastructure required for P2G systems-such as electrolysis units, gas storage facilities, and integration with existing gas networks-demands substantial capital outlay. This financial barrier discourages investors and utilities, particularly in a market where cheaper energy solutions are prevalent. The long payback periods associated with P2G projects make them less attractive compared to traditional energy investments. While P2G has the potential to enhance energy security and support decarbonization efforts, its adoption is stymied by the economic uncertainties surrounding initial costs and the need for government incentives or policy support to foster development.
The COVID-19 pandemic significantly impacted the Power-to-Gas (PtG) sector, highlighting both vulnerabilities and opportunities within the energy landscape. Initially, lockdowns and reduced industrial activity led to a decline in energy demand, disrupting the operational stability of PtG projects that rely on consistent electricity supply. Supply chain interruptions affected the availability of critical components for electrolyzers and other technologies essential for hydrogen production. However, the crisis also accelerated interest in sustainable energy solutions, as governments and industries sought to bolster resilience against future disruptions.
The Electrolysis segment is expected to be the largest during the forecast period
Electrolysis segment is expected to dominate the largest share over the estimated period. During electrolysis, electricity is used to split water molecules into hydrogen and oxygen, generating hydrogen that can be stored or utilized as an energy carrier. This is particularly beneficial in integrating renewable energy sources like wind and solar, which often produce more energy than the grid can handle. By converting excess electricity into hydrogen, P2G helps balance supply and demand, ensuring a more stable energy system. The hydrogen produced can be used directly as a fuel, injected into natural gas networks, or converted into synthetic methane through further chemical processes. This not only facilitates energy storage but also contributes to decarbonizing the gas supply and transportation sectors, thus promoting a more sustainable and resilient energy future.
The Steel Industry segment is expected to have the highest CAGR during the forecast period
Steel Industry segment is estimated to grow at a rapid pace during the forecast period as a sustainable solution to reduce carbon emissions and enhance energy efficiency. PtG involves converting surplus renewable energy, often generated from wind or solar sources, into hydrogen through electrolysis. This hydrogen can then be used in steel production, replacing traditional carbon-intensive methods that rely on coke. By integrating PtG, steelmakers can significantly lower their carbon footprint, as hydrogen serves as a cleaner alternative to fossil fuels. Additionally, the flexibility of PtG allows for the storage of excess renewable energy, addressing intermittency issues in energy supply. As global demand for green steel rises, the integration of PtG not only aligns with environmental regulations and corporate sustainability goals but also positions steel companies to remain competitive in a rapidly evolving market.
North America region is poised to hold the largest share of the market throughout the extrapolated period. Integration with carbon markets is substantially enhancing the Power-to-Gas (P2G) sector in North America by providing a financial mechanism to support the development and deployment of green hydrogen technologies. By linking these systems to carbon markets, developers can monetize carbon credits for the greenhouse gas emissions they mitigate, creating a compelling economic incentive. This integration encourages investment in renewable energy projects and infrastructure, driving down costs and increasing the scalability of hydrogen production.
Europe region is estimated to witness the highest CAGR during the projected time frame. By establishing clear frameworks and incentives, regulations promote investment in PtG technologies, which convert excess renewable electricity into hydrogen or synthetic natural gas. This process not only aids in energy storage and balancing the grid but also facilitates the decarbonization of various sectors, including transportation and heating. European policies, such as the Green Deal and Fit for 55, aim to reduce greenhouse gas emissions and promote hydrogen as a key energy carrier.
Key players in the market
Some of the key players in Power-to-Gas market include Avacon AG, Cummins Inc, Fortescue Metals Group, FuelCell Energy Inc, Hitachi Zosen Inova AG, MAN Energy Solutions, Siemens Energy AG, Sunfire GmbH and Thyssenkrupp AG.
In November 2023, Nature Energy and Andel inaugurated a new power-to-gas facility in Denmark, following a partnership established in autumn 2022. The two companies have invested in a biological Power-to-X plant located in Glansager on Als, which is now ready for production. Once fully operational, the plant will produce hydrogen that will enhance Nature Energy's green gas output by 12,000 m3 per day.
In June 2022, the U.S. Department of Energy invested US$ 504.4 million in finance Advanced Clean Energy Storage, a clean energy and clean hydrogen storage facility that can provide long-term energy storage.
In February 2022, Mitsubishi Power and HydrogenPro have a purchase agreement in place for a substantial electrolyzer system. Through electrolysis, the HydrogenPro electrolyzer system will create green hydrogen and oxygen using wind and solar energy.