Το Πράσινο Υδρογόνο Έρχεται να Αντικαταστήσει το Γκρι καθώς Νέα Ηλεκτροκαταλύτες Καθιστούν την Παραγωγή Οικονομική

Φθηνότερο Και Πράσινο Υδρογόνο

Το πράσινο υδρογόνο είναι η παραγωγή υδρογόνου ως καυσίμου από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, ώστε να αποτελέσει εναλλακτική λύση στα ορυκτά καύσιμα. Ωστόσο, η παραγωγή του μέσω ηλεκτρόλυσης απαιτεί ακριβά και σπάνια μέταλλα της οικογένειας της πλατίνας.

Οι Κορεάτες ερευνητές Καθ. Jungki Ryu από τη Σχολή Ενέργειας και Χημικής Μηχανικής στο UNIST και Καθ. Dong-Hwa Seo από το Τμήμα Επιστήμης και Μηχανικής Υλικών στο KAIST βρήκαν έναν νέο τύπο καταλύτη, το ρουθένιο, για να αποφύγουν τη χρήση πλατίου ή ιριδίου.

Πιο συγκεκριμένα, βασίζεται σε ένα πολύ φθηνότερο και λιγότερο επιβλαβές για το περιβάλλον κράμα ρουθηνίου, πυριτίου και βολφραμίου (RuSiW).

Το Ουράνιο Τόξο του Υδρογόνου

Το υδρογόνο είναι το πιο άφθονο άτομο στο σύμπαν, αλλά δεν βρίσκεται εύκολα ως καύσιμο στη Γη.

Σήμερα, το μεγαλύτερο μέρος του υδρογόνου που παράγεται είναι το λεγόμενο «γκρίζο υδρογόνο», το οποίο προέρχεται από μεθάνιο (φυσικό αέριο) και εκπέμπει πολύ άνθρακα στην ατμόσφαιρα. Αυτό είναι μόνο ένα από τα πιθανά «χρώματα» του υδρογόνου:

• Γκρι/καφέ υδρογόνο: παραγόμενο από ορυκτά καύσιμα.
• Μπλε υδρογόνο: παραγόμενο από ορυκτά καύσιμα, αλλά με σύλληψη άνθρακα.
• Ροζ υδρογόνο (sometimes also called yellow hydrogen): παραγόμενο από πυρηνική ενέργεια.
• Τυρκουάζ υδρογόνο: παραγόμενο από την πυρόλυση του μεθανίου. Αυτό διασπά το μεθάνιο σε υδρογόνο και στερεό άνθρακα. Ο στερεός άνθρακας μπορεί να αποθηκευτεί ή να χρησιμοποιηθεί για εφαρμογές όπως οι ανθρακικές ίνες.
• Πράσινο υδρογόνο: παραγόμενο από ανανεώσιμη ενέργεια.

Το πράσινο υδρογόνο είναι η ιδανική λύση και στόχος για τους περισσότερους ανθρώπους που ενδιαφέρονται για το κλίμα. Η παραγωγή του εξαρτάται από την ηλεκτρόλυση, κατά την οποία τα μόρια του νερού διασπώνται σε αέριο υδρογόνο και οξυγόνο. Πρόκειται για ενεργοβόρα διαδικασία που εξαρτάται επίσης από καταλυτικά στοιχεία της ομάδας της πλατίνας.

Η Αναζήτηση για Πράσινο Υδρογόνο

Το πράσινο υδρογόνο αποτελεί σημαντικό μέρος της απανθρακοποίησης της οικονομίας, καθώς μπορεί να καλύψει εφαρμογές που δεν μπορεί να εξυπηρετήσει μόνη της η ηλεκτρική ενέργεια. Για παράδειγμα, μπορεί να μειώσει κατά 95% τις εκπομπές άνθρακα από τις συμβατικές διαδικασίες παραγωγής χάλυβα. Η χαλυβουργία αντιπροσωπεύει το 11% των παγκόσμιων εκπομπών. Μέσω κυψελών καυσίμου, το υδρογόνο μπορεί επίσης να κινεί αυτοκίνητα, φορτηγά και πλοία.

Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί απευθείας για αποθήκευση ενέργειας ή για παραγωγή αμμωνίας, η οποία είναι καλή επιλογή για καύσιμο θαλάσσιων μεταφορών μεγάλων αποστάσεων και μακροχρόνια αποθήκευση ενέργειας, όπως αναλύσαμε στο άρθρο «The Other Hydrogen Fuel – Top 5 Green Ammonia Stocks”.

Είναι γνωστό εδώ και καιρό ότι το ρουθήνιο θα μπορούσε να αποτελέσει εναλλακτική λύση στην πλατίνα, αλλά παρουσίαζε ορισμένους περιορισμούς:

• χαμηλότερη καταλυτική δραστηριότητα σε σύγκριση με το πλατίο.
• χαμηλότερη σταθερότητα σε σύγκριση με το ιρίδιο.

Η πρόσφατη ανακάλυψη έδειξε ότι η παρουσία πυριτίου γύρω από το άτομο ρουθηνίου αυξάνει την ένταση προσρόφησης του H+ στην επιφάνεια του καταλύτη.

Η σταθερότητα αυξάνεται χάρη σε ένα λεπτό φιλμ βολφραμίου πάχους 5–10 νανομέτρων, το οποίο προστατεύει την καταλυτική θέση του ρουθηνίου. Η ίδια τεχνική χρησιμοποιείται στην παραγωγή ημιαγωγών, όπου αέριο βολφράμιο εναποτίθεται σε πολύ λεπτό στρώμα πάνω στο τσιπ πυριτίου.

Τομείς που Θα Ωφεληθούν

Καθιστώντας την παραγωγή πράσινου υδρογόνου φθηνότερη και πιο φιλική προς το περιβάλλον, η ανακάλυψη μπορεί να ενισχύσει πολλούς κλάδους:

• Κατασκευαστές κυψελών καυσίμου, των οποίων η οικονομία των κινητήρων θα ωφεληθεί από φθηνότερο καύσιμο.
• Παραγωγοί πράσινου υδρογόνου, που θα δουν μεγαλύτερα περιθώρια κέρδους και την αύξηση του μεριδίου αγοράς του υδρογόνου στις ενεργειακές αγορές.
• Κατασκευαστές πράσινης αμμωνίας. Όχι μόνο θα έχουν πρόσβαση σε φθηνότερο υδρογόνο για την παραγωγή αμμωνίας, αλλά η μαζική υιοθέτηση της αμμωνίας απαιτεί καταλύτες για τη μείωση των τοξικών και «υπερ-αερίων του θερμοκηπίου» NOx. Αυτό συνήθως απαιτεί επίσης πλατίο, αλλά ίσως το RuSiW να μπορεί να το κάνει και εδώ;
• Ο τομέας των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, καθώς η μαζική παραγωγή πράσινου υδρογόνου θα παρέχει έναν εκροή για την «πλεονάζουσα» ενέργεια κατά τις περιόδους έντονου ήλιου ή ανέμου.

Εταιρείες που Θα Ωφεληθούν

1. Aker Horizons ASA

Η Aker Horizon είναι η θυγατρική του ομίλου Aker που επικεντρώνεται στην πράσινη ενέργεια. Ο σημαντικός νορβηγικός όμιλος δραστηριοποιείται στις ανανεώσιμες πηγές και στις θαλάσσιες και υπεράκτιες επιχειρήσεις. Η Aker Horizon είναι εταιρεία συμμετοχών για θυγατρικές στους τομείς δέσμευσης άνθρακα, πράσινου υδρογόνου και ανανεώσιμης ενέργειας.

Πηγή: Aker

Η εταιρεία δραστηριοποιείται ιδιαίτερα στην παραγωγή υδρογόνου και πράσινης αμμωνίας, με στόχο την απανθρακοποίηση της ναυσιπλοΐας στην Αρκτική μέσω της αντικατάστασης των ορυκτών καυσίμων με καύσιμα που βασίζονται στο υδρογόνο.

Πηγή: Aker

Η Aker βρίσκεται επομένως σε πλεονεκτική θέση για να επωφεληθεί από τη μείωση του κόστους παραγωγής πράσινου υδρογόνου. Μπορεί να διαχειριστεί ολόκληρη την κάθετη αλυσίδα της πράσινης αμμωνίας, από τα υπεράκτια αιολικά πάρκα έως την παραγωγή υδρογόνου και αμμωνίας.

Η εταιρεία συμμετέχει επίσης σε έργα μετατροπής αποβλήτων σε ενέργεια στη Γαλλία, σε μονάδα βιομάζας στη Γερμανία και σε έργα δέσμευσης άνθρακα στη Μέση Ανατολή, όπως στη Σαουδική Αραβία και στα Ηνωμένα Αραβικά Εμιράτα.

Αυτό την καθιστά ενδιαφέρουσα μετοχή για επενδυτές που επιθυμούν ευρεία έκθεση στην πράσινη ενέργεια, με ισχυρή θέση στο πράσινο υδρογόνο και την πράσινη αμμωνία, αλλά και σε άλλες ανανεώσιμες πηγές και διαφορετικές γεωγραφικές αγορές.

2. Plug Power Inc.

Η Plug Power (PLUG ) είναι ηγέτιδα στο πράσινο υδρογόνο και επικεντρώνεται στις κυψέλες καυσίμου. Οι κυψέλες της τροφοδοτούν περισσότερα από 40.000 περονοφόρα, ενώ τα έσοδα έχουν οκταπλασιαστεί από το 2013. Κατασκευάζει επίσης υποδομές παραγωγής, εφοδιαστικής, ηλεκτροπαραγωγής μεγάλης κλίμακας και διανομής υδρογόνου.

Η εταιρεία επιδιώκει οικονομίες κλίμακας ώστε να μειώσει το κόστος παραγωγής από 10 σε 4 δολάρια ανά κιλό και να δεκατετραπλασιάσει την παραγωγή έως το 2027. Θα βοηθούσαν επίσης νέες τεχνολογίες που καταργούν την ανάγκη πλατίνας στην ηλεκτρόλυση.

Πηγή: Plug Power

Λόγω των μεγάλων επενδύσεων για δεκαεννεαπλασιασμό της παραγωγικής δυναμικότητας από το 2020, η εταιρεία δεν είναι ακόμη κερδοφόρα. Οι επενδύσεις συνέβαλαν σχεδόν στον διπλασιασμό των εσόδων από την αρχή έως το τέλος του 2023.

Το μεγαλύτερο μέρος της τρέχουσας και της προβλεπόμενης δραστηριότητας αναμένεται να προέλθει από τη Βόρεια Αμερική. Στρατηγικές εξαγορές όπως οι United Hydrogen και Giner ELX ενίσχυσαν τη θέση της στην οικονομία υδρογόνου, βελτιώνοντας τις δυνατότητες παραγωγής, υγροποίησης και διανομής.

Η εταιρεία θεωρεί τη λύση της τόσο άμεσο καύσιμο μεταφορών όσο και συμπλήρωμα των ηλεκτρικών οχημάτων. Το υδρογόνο μπορεί να μειώσει την πίεση στο δίκτυο όταν οι ώρες αιχμής της φόρτισης δεν συμπίπτουν με την παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας.

Πηγή: Plug Power

Ως μεγάλος κατασκευαστής κυψελών καυσίμου, η Plug Power θα ωφεληθεί σημαντικά από τη μετάβαση σε οικονομία υδρογόνου και αμμωνίας. Η μετοχή προσφέρει έτσι έκθεση στη γενικότερη στροφή προς το υδρογόνο, με ή χωρίς αμμωνία. Αξιοσημείωτη είναι επίσης η έμφαση στο κόστος και την κλίμακα.

3. Ballard Power Systems Inc.

Η Ballard είναι ένας ακόμη κατασκευαστής κυψελών καυσίμου και πρωτοπόρος της τεχνολογίας, έχοντας παρουσιάσει το πρώτο της λεωφορείο με κυψέλες καυσίμου το 1993.

Η εταιρεία επικεντρώνεται στις αγορές βαρέων εφαρμογών: λεωφορεία, φορτηγά, τρένα και τραμ, πλοία, εξορύξεις, κατασκευές και ηλεκτροπαραγωγή. Τα λεωφορεία αποτελούσαν τον πυρήνα της δραστηριότητας, αλλά η εταιρεία ανέμενε τα φορτηγά να γίνουν σημαντικός τομέας έως το 2025. Αναμένει επίσης η Ευρώπη να παραμείνει η κύρια αγορά (50–60%) και η Βόρεια Αμερική να ακολουθεί (25%).

Η αγορά κυψελών καυσίμου για φορτηγά αναμένεται να συνεχίσει να αναπτύσσεται και να φτάσει τα 7,5 δισ. δολάρια το 2030, μέσα σε συνολική δυνητική αγορά 195 δισ. δολαρίων. Είναι σχεδόν όσο όλες οι άλλες εφαρμογές υδρογόνου και κυψελών καυσίμου μαζί. Η ανάπτυξη μπορεί να επιταχυνθεί αν οι νέες τεχνολογίες μειώσουν την τιμή του υδρογόνου.

Πηγή: Ballard

Λόγω της μεγαλύτερης απαιτούμενης ισχύος και της ανάγκης για γρήγορο ανεφοδιασμό, τα βαρέα οχήματα αποτελούν καλύτερη αγορά για το υδρογόνο και τις κυψέλες καυσίμου από τα επιβατικά αυτοκίνητα. Η τεχνολογία μειώνει επίσης την ανάγκη εναέριων καλωδίων για τρένα και τρόλεϊ και επιτρέπει γρήγορο ανεφοδιασμό στις μεταφορές μεγάλων αποστάσεων.

Πηγή: Ballard

Η αμμωνία δεν είναι άγνωστη στην εταιρεία: για παράδειγμα, υπέγραψε πρόσφατα σύμβαση με την Amogy για την παροχή κυψελών καυσίμου στην πλατφόρμα μετατροπής αμμωνίας σε ηλεκτρική ενέργεια, η οποία βασίζεται σε μοναδική τεχνολογία διάσπασης αμμωνίας.

Τα ηλεκτρικά οχήματα έχουν εύλογες πιθανότητες να κυριαρχήσουν γρήγορα στην αγορά αυτοκινήτων, αλλά η απανθρακοποίηση των βαρέων οχημάτων είναι δυσκολότερη. Με την εδραιωμένη ηγετική της θέση, η Ballard θα ήταν βασική ωφελημένη από πολιτικές υπέρ της οικονομίας υδρογόνου.

4. Seaborg

Η Seaborg είναι δανική εταιρεία που αναπτύσσει έναν συμπαγή πυρηνικό αντιδραστήρα λιωμένου άλατος, ο οποίος λειτουργεί και ως πλωτή μονάδα παραγωγής έως 800 MW.

Πηγή: Seaborg

Ο θαλάσσιος σχεδιασμός των πυρηνικών αντιδραστήρων της Seaborg ταιριάζει σε παράκτιες χώρες, ενώ έχουν ήδη γίνει συζητήσεις με την Ινδονησία και τη Νορβηγία.

Η Seaborg συνεργάζεται επίσης με την παγκόσμια ηγέτιδα ναυπηγική Samsung Heavy Industries για την ανάπτυξη πλωτών πυρηνικών σταθμών που συνδυάζονται με μονάδες υδρογόνου και αμμωνίας.

Παρότι οι πράσινες πολιτικές και οι ακτιβιστές προτιμούν συχνά τις ανανεώσιμες πηγές, για τη μείωση των εκπομπών δεν απαιτείται η παραγωγή υδρογόνου με πράσινη ηλεκτρική ενέργεια· αρκεί η ενέργεια να προέρχεται από πηγή χαμηλών εκπομπών. Συνεπώς, η πυρηνική ενέργεια αποτελεί επίσης επιλογή.

Η Seaborg θα μπορούσε έτσι να γίνει αναπόσπαστο μέρος μιας οικονομίας υδρογόνου και αμμωνίας που βασίζεται στην πυρηνική ενέργεια. Οι αντιδραστήρες της, που εγκαθίστανται και μετακινούνται εύκολα, μπορούν να τροφοδοτούν λιμάνια με υδρογόνο.

Οι αντιδραστήρες θα μπορούσαν ακόμη και να μετακινούνται ανάλογα με την εποχική ζήτηση, παραμένοντας για παράδειγμα στο βόρειο ημισφαίριο τον χειμώνα, όταν η παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας είναι χαμηλή, και σε άλλες περιοχές το υπόλοιπο έτος.

5. Bloom Energy

Ο συνιδρυτής της Bloom κατασκεύασε την πρώτη κυψέλη καυσίμου υδρογόνου τη δεκαετία του 1960 για το πρόγραμμα Gemini και υπήρξε επίσης πρωτοπόρος της ηλεκτρόλυσης τη δεκαετία του 1980.

Η εταιρεία έχει εγκαταστήσει 1 GW λύσεων επιτόπιας βασικής ηλεκτροπαραγωγής για εκατοντάδες πελάτες. Από το 2018, το 95% όλων των σταθερών κυψελών καυσίμου που εγκαταστάθηκαν στις ΗΠΑ είναι διακομιστές Bloom Energy (BE ).

Πηγή: Bloom Energy

Bloom’s focus has been on industrial sites, data centers, hospitals, retail centers, and other large facilities, together with the deployment of μικροδικτύωνs. It is also working on developing fuel cells for θαλάσσιες μεταφορές.

Η Bloom αντλεί το μεγαλύτερο μέρος των εσόδων της από την πώληση κυψελών καυσίμου και ηλεκτρολυτών, που αντιπροσωπεύουν το 75% των συνολικών εσόδων. Τα δύο τρίτα των πωλήσεων πραγματοποιούνται στις ΗΠΑ.

Οι ηλεκτρολύτες της εταιρείας χρησιμοποιούν τεχνολογία στερεού οξειδίου, η οποία παράγει 20–25% περισσότερο υδρογόνο ανά μεγαβάτ από παλαιότερες μεθόδους, όπως η μεμβράνη ηλεκτρολύτη πρωτονίων (PEM).

Πηγή: Bloom Energy

Ως ηγέτιδα στα συστήματα κυψελών καυσίμου για μεγάλες εγκαταστάσεις, η Bloom θα ωφεληθεί από τη φθηνή παραγωγή υδρογόνου. Ωστόσο, φθηνότεροι καταλύτες ηλεκτρόλυσης χωρίς πλατίνα μπορούν να απειλήσουν τους ηλεκτρολύτες στερεού οξειδίου που προσφέρει.