Energía
El hidrógeno verde está listo para reemplazar al gris a medida que los nuevos electrocatalizadores hacen que la producción sea rentable
Hidrógeno más barato y más verde
Green hydrogen is the idea of producing hydrogen as a fuel from renewable energy sources, making it an alternative to fossil fuels. However, producing hydrogen through electrolysis requires expensive and rare metals of the platinum family.
Los investigadores coreanos Pr. Jungki Ryu de la Escuela de Energía e Ingeniería Química en UNIST y Pr. Dong-Hwa Seo del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales en KAIST han descubierto un nuevo tipo de catalizador, rutenio, para evitar el uso de platino o iridio.
Más precisamente, se basa en una aleación mucho más barata y menos dañina para el medio ambiente de rutenio, silicio y tungsteno (RuSiW).
El arcoíris del hidrógeno
Hydrogen is the most abundant atom in the universe but is not easily found as a fuel on Earth.
Actualmente, la mayor parte del hidrógeno producido es el llamado “hidrógeno gris”, elaborado a partir de metano (gas natural), lo que emite mucho carbono a la atmósfera. Esta es solo una de las posibles “colores” del hidrógeno:
- Hidrógeno gris/marrón: producido a partir de combustibles fósiles.
- Hidrógeno azul: producido a partir de combustibles fósiles, pero con captura de carbono.
- Hidrógeno rosa (a veces también llamado hidrógeno amarillo): producido a partir de energía nuclear.
- Hidrógeno turquesa: producido a partir de la pirólisis del metano. Esto descompone el metano en hidrógeno y carbono sólido. El carbono sólido puede almacenarse o usarse en aplicaciones como fibras de carbono.
- Hidrógeno verde: producido a partir de energía renovable.
Green hydrogen is the ideal situation and a goal for most climate-conscious people. Producing it depends on a process called electrolysis, breaking down water molecules into gaseous hydrogen and oxygen. This is a rather energetic process, which is also dependent on catalyst elements from the platinum group.
La búsqueda del hidrógeno verde
Green hydrogen is an important part of the puzzle to decarbonize the economy, as it can fill applications that electricity alone cannot. For example, it can reduce by 95% the carbon emissions from traditional steel-making processes. Steel manufacturing represents 11% of global emissions. It can also be used by fuel cells to power the engines of cars, trucks, and boats.
También podría usarse directamente para el almacenamiento de energía o para producir amoníaco, un buen candidato como combustible para el transporte marítimo de larga distancia o como almacenamiento de energía a largo plazo, algo que discutimos en nuestro artículo “The Other Hydrogen Fuel – Top 5 Green Ammonia Stocks”.
Se ha sabido desde hace tiempo que el rutenio podría ofrecer una alternativa al platino, pero presentaba limitaciones:
- menor actividad catalítica en comparación con el platino.
- menor estabilidad en comparación con el iridio.
Este descubrimiento reciente encontró que la presencia de silicio alrededor del átomo de rutenio aumenta la intensidad de absorción de H+ en la superficie del catalizador.
La estabilidad se incrementa mediante una fina película de tungsteno con un espesor de 5~10 nm que protege el sitio catalítico del rutenio. Esta es la misma técnica que se utiliza en la producción de semiconductores, donde el tungsteno en forma gaseosa se deposita en una capa muy delgada sobre el chip de silicio.
Sectores que se beneficiarán
Al hacer la producción de hidrógeno verde más barata y respetuosa con el medio ambiente, este descubrimiento podría impulsar a múltiples sectores:
- Fabricantes de pilas de combustible, cuya economía de motores se beneficiará de un combustible más barato.
- Productores de hidrógeno verde, podrían obtener márgenes mayores y ver al hidrógeno ganar cuota de mercado en los mercados energéticos.
- Fabricantes de amoníaco verde. No solo tendrán acceso a hidrógeno más barato para la producción de amoníaco, sino que la adopción masiva del amoníaco requiere catalizadores para reducir gases tóxicos y “super gases de efecto invernadero” NOx. Esto suele requerir también platino, pero quizás el RuSiW pueda cumplir la función aquí también?
- El sector de energía renovable, ya que la producción masiva de hidrógeno verde proporcionará una salida para la energía “excedente” durante períodos de fuerte sol o viento.
Empresas que se beneficiarán
1. Aker Horizons ASA
Aker Horizon es la subsidiaria del grupo Aker centrada en la energía verde. El grupo es un importante conglomerado noruego, con foco en renovables y negocios marinos/offshore. Aker Horizon es la sociedad holding de varias subsidiarias que incluyen captura de carbono, hidrógeno verde y energías renovables.
Fuente: Aker
La empresa es notablemente muy activa en la generación de hidrógeno y amoníaco verde, con el objetivo de descarbonizar el transporte ártico, reemplazando los combustibles fósiles por combustibles basados en hidrógeno.
Fuente: Aker
Por lo tanto, Aker está en una posición privilegiada para beneficiarse de una reducción de costos en la generación de hidrógeno verde. Puede gestionar toda la integración vertical del amoníaco verde, desde turbinas eólicas offshore hasta la generación de hidrógeno y la producción de amoníaco verde.
También está trabajando en proyectos como residuos a energía en Francia, una planta de biomasa en Alemania y captura de carbono en Oriente Medio (Arabia Saudita y Emiratos Árabes Unidos).
Esto la convierte en una buena acción para inversores que buscan exposición al sector de energía verde en general, con una fuerte posición en hidrógeno verde y amoníaco verde, pero también en otras energías verdes y cierta diversificación geográfica.
2. Plug Power Inc.
(PLUG )
Plug Power es un líder en hidrógeno verde, con foco en pilas de combustible. Notablemente, sus pilas de combustible alimentan a más de 40.000 montacargas, con ingresos que se han multiplicado por 8 desde 2013. También está activo en la construcción de infraestructura de hidrógeno como producción de hidrógeno, logística, generación de energía a escala de servicios públicos y entregas.
La empresa busca escalar para reducir los costos de producción de $10/kg a $4/kg, mientras multiplica la producción por 14 veces en 2027. Por supuesto, nuevas tecnologías que eviten la necesidad de platino para la electrólisis también ayudarían.
Fuente: Plug Power
Debido a inversiones masivas para aumentar la capacidad de producción 19 veces desde 2020, la empresa aún no es rentable. Esto llevó a casi duplicar los ingresos desde el comienzo hasta el final de 2023.
Se espera que la mayor parte del negocio actual y proyectado provenga de Norteamérica. Las adquisiciones estratégicas de la empresa, como la de United Hydrogen y Giner ELX, han reforzado aún más su posición en la economía del hidrógeno al mejorar sus capacidades en generación, licuefacción y distribución de hidrógeno.
La empresa ve su solución como un combustible de movilidad directa, o como complemento a los vehículos eléctricos, ya que el hidrógeno permite reducir la presión sobre la red de carga pico de los VE que no coincide con los horarios de producción de energías renovables durante el día.
Fuente: Plug Power
Como un importante productor de pilas de combustible, Plug Power se beneficiaría enormemente de un giro hacia una economía basada en hidrógeno/amoníaco. Por lo tanto, esto convierte a Plug Power en una buena acción para apostar por un giro hacia el hidrógeno en general, con o sin amoníaco. El enfoque en costos y escala también es encomiable.
3. Ballard Power Systems Inc.
(BLDP )
Ballard es otro fabricante de pilas de combustible y pionero de la tecnología con su primer autobús de pila de combustible en 1993.
La empresa se centra en mercados de carga pesada: autobuses, camiones, trenes/tranvías, barcos, minería/construcción y energía. Mientras que los autobuses han sido el núcleo del negocio, la compañía espera que para 2025 los camiones sean un segmento importante. También prevé que Europa siga siendo su principal mercado (50-60%), seguida de Norteamérica (25%).
Se espera que las pilas de combustible para camiones sigan creciendo y representen un mercado de $7.5 mil millones en 2030 (de un TAM de $195 mil millones), casi tan grande como todas las demás aplicaciones de hidrógeno/pilas de combustible combinadas. Este crecimiento podría acelerarse si los precios de producción de hidrógeno disminuyen gracias a nuevas tecnologías.
Fuente: Ballard
Debido a la mayor potencia requerida y la necesidad de carga rápida, los vehículos de carga pesada han sido un buen mercado para el hidrógeno y las pilas de combustible en comparación con vehículos más ligeros como los automóviles. También reduce la necesidad de cables catenarios para ferrocarriles y autobuses eléctricos, y permite una recarga rápida para el transporte de larga distancia.
Fuente: Ballard
La empresa tampoco es ajena al amoníaco, con, por ejemplo, un contrato reciente con Amogy para proporcionarle pilas de combustible para su “plataforma de amoníaco a energía que depende de una tecnología única de craqueo de amoníaco”.
Aunque los vehículos eléctricos tienen una probabilidad razonable de apoderarse rápidamente del mercado de automóviles, los vehículos más pesados son más difíciles de descarbonizar. Con su liderazgo establecido en el sector, Ballard sería un beneficiario principal de un impulso político hacia una economía del hidrógeno.
4. Seaborg
Seaborg es una empresa danesa que desarrolla un reactor nuclear de sal fundida compacto que también es una planta de energía flotante de hasta 800 MW.
Fuente: Seaborg
El diseño marítimo de los reactores nucleares Seaborg lo hace adecuado para naciones costeras, con conversaciones en marcha con Indonesia y Noruega.
Seaborg también está trabajando con el líder mundial en construcción naval Samsung Heavy Industries para desarrollar plantas nucleares flotantes combinadas con plantas de hidrógeno y amoníaco.
Aunque a menudo es preferido por políticas verdes y activistas, no es obligatorio que el hidrógeno se produzca con electricidad verde para reducir las emisiones de carbono, solo que la energía provenga de una fuente baja en carbono. Por lo tanto, la energía nuclear también es una opción.
Por lo tanto, Seaborg podría convertirse en una parte integral de una economía de hidrógeno y amoníaco impulsada por la energía nuclear. Y su facilidad para desplegar y mover reactores nucleares podría ser una excelente opción para suministrar hidrógeno a los puertos.
Incluso podrían rotar según la demanda estacional, por ejemplo, permaneciendo en el hemisferio norte en invierno (cuando la producción renovable es baja) y trasladándose a otras ubicaciones el resto del año.
5. Bloom Energy
(BE )
El cofundador de Bloom construyó la primera pila de combustible de hidrógeno en la década de 1960 para el proyecto Gemini y también fue pionero en la electrólisis en la década de 1980.
La empresa ha desplegado 1 GW de soluciones de generación de energía primaria in situ para cientos de clientes, con el 95% de todas las pilas de combustible estacionarias instaladas en EE. UU. desde 2018 siendo Bloom Energy Servers.
Fuente: Bloom Energy
El enfoque de Bloom ha sido en sitios industriales, centros de datos, hospitales, centros comerciales y otras instalaciones grandes, junto con el despliegue de microredes. También está trabajando en el desarrollo de pilas de combustible para el transporte marítimo.
Bloom obtiene la mayor parte de sus ingresos de la venta de pilas de combustible y electrolizadores, representando el 75% de los ingresos totales, con 2/3rd de las ventas en EE. UU.
Los electrolizadores de la empresa utilizan la tecnología de óxido sólido, que produce entre un 20% y 25% más de hidrógeno por megavatio (MW) que los métodos más antiguos como la membrana de electrolito de protones (PEM).
Fuente: Bloom Energy
Como líder en sistemas de pilas de combustible para grandes instalaciones, Bloom debería beneficiarse de la producción barata de hidrógeno, incluso si la aparición de catalizadores de electrólisis más baratos y sin platino también pudiera representar una amenaza para los electrolizadores de óxido sólido que ofrece.
