Hidrogen Hijau Siap Menggantikan yang Abu-abu Seiring Elektrokatalis Baru Membuat Produksi Lebih Efisien Biaya

Hydrogen yang Lebih Murah dan Lebih Hijau

Hidrogen hijau adalah konsep menghasilkan hidrogen sebagai bahan bakar dari sumber energi terbarukan, menjadikannya alternatif bagi bahan bakar fosil. Namun, produksi hidrogen melalui elektrolisis memerlukan logam mahal dan langka dari keluarga platinum.

Peneliti Korea Prof. Jungki Ryu dari Sekolah Energi dan Teknik Kimia di UNIST dan Prof. Dong-Hwa Seo dari Departemen Ilmu dan Teknik Material di KAIST menemukan jenis katalis baru, ruthenium, untuk menghindari penggunaan platinum atau iridium.

Lebih tepatnya, hal ini bergantung pada pada paduan ruthenium, silikon, dan tungsten (RuSiW) yang jauh lebih murah dan kurang merusak lingkungan.

Pelangi Hidrogen

Hidrogen adalah atom paling melimpah di alam semesta tetapi tidak mudah ditemukan sebagai bahan bakar di Bumi.

Saat ini, sebagian besar hidrogen yang diproduksi adalah yang disebut “hidrogen abu-abu”, dibuat menggunakan metana (gas alam), yang menghasilkan banyak karbon ke atmosfer. Ini hanyalah salah satu dari kemungkinan “warna” hidrogen:

• Hidrogen Abu-abu/coklat: diproduksi dari bahan bakar fosil.
• Hidrogen Biru: diproduksi dari bahan bakar fosil, tetapi dengan penangkapan karbon.
• Hidrogen Merah Muda (kadang juga disebut hidrogen kuning): diproduksi dari energi nuklir.
• Hidrogen Turquoise: diproduksi dari pirolisis metana. Proses ini memecah metana menjadi hidrogen dan karbon padat. Karbon padat dapat disimpan atau digunakan untuk aplikasi seperti serat karbon.
• Hidrogen Hijau: diproduksi dari energi terbarukan.

Hidrogen hijau adalah situasi ideal dan tujuan bagi kebanyakan orang yang peduli iklim. Produksinya bergantung pada proses yang disebut elektrolisis, memecah molekul air menjadi hidrogen gas dan oksigen. Proses ini cukup energetik, dan juga tergantung pada elemen katalis dari kelompok platinum.

Pencarian Hidrogen Hijau

Hidrogen hijau merupakan bagian penting dari teka-teki untuk mendekarbonisasi ekonomi, karena dapat mengisi aplikasi yang tidak dapat dilakukan hanya dengan listrik. Misalnya, dapat mengurangi emisi karbon dari proses pembuatan baja tradisional sebesar 95%. Produksi baja menyumbang 11% dari emisi global. Hidrogen juga dapat digunakan oleh sel bahan bakar untuk menggerakkan mesin mobil, truk, dan kapal.

Ia juga dapat digunakan langsung untuk penyimpanan energi atau untuk memproduksi amonia, kandidat yang baik untuk bahan bakar pengiriman jarak jauh atau penyimpanan energi jangka panjang, sesuatu yang kami bahas dalam artikel kami Bahan Bakar Hidrogen Lain – 5 Saham Amonia Hijau Teratas.

Sudah lama diketahui bahwa ruthenium dapat menjadi alternatif bagi platinum, namun memiliki keterbatasan:

• aktivitas katalitik lebih rendah dibandingkan platinum.
• stabilitas lebih rendah dibandingkan iridium.

Penemuan terbaru ini menemukan bahwa keberadaan silikon di sekitar atom ruthenium meningkatkan intensitas penyerapan H+ pada permukaan katalis.

Stabilitas ditingkatkan oleh lapisan tipis tungsten dengan ketebalan 5~10 nm yang melindungi situs katalitik ruthenium. Ini merupakan teknik yang sama yang digunakan dalam produksi semikonduktor, di mana tungsten dalam bentuk gas diendapkan dalam lapisan sangat tipis di atas chip silikon.

Sektor yang Akan Mendapat Manfaat

Dengan membuat produksi Hidrogen hijau lebih murah dan lebih ramah lingkungan, penemuan ini dapat menjadi dorongan bagi berbagai sektor:

• Produsen sel bahan bakar, yang ekonomi mesinnya akan diuntungkan oleh bahan bakar yang lebih murah.
• Produsen Hidrogen Hijau, dapat melihat margin yang lebih besar dan hidrogen memperoleh pangsa pasar di pasar energi.
• Produsen amonia hijau. Tidak hanya mereka akan mendapatkan hidrogen yang lebih murah untuk produksi amonia, tetapi adopsi massal amonia memerlukan katalis untuk mengurangi gas beracun dan “gas rumah kaca super” NOx. Ini biasanya juga memerlukan platinum, namun mungkin RuSiW dapat melakukan pekerjaan ini juga?
• Sektor energi terbarukan, karena produksi hidrogen hijau massal, akan menyediakan saluran bagi energi “surplus” selama periode matahari atau angin yang kuat.

Perusahaan yang Akan Mendapat Manfaat

1. Aker Horizons ASA

Aker Horizon adalah anak perusahaan dari grup Aker yang berfokus pada energi hijau. Grup ini merupakan konglomerat Norwegia penting, dengan fokus pada energi terbarukan serta bisnis kelautan/lepas pantai. Aker Horizon adalah perusahaan induk bagi beberapa anak perusahaan termasuk penangkap karbon, hidrogen hijau, dan energi terbarukan.

Sumber: Aker

Perusahaan ini sangat aktif dalam produksi hidrogen dan amonia hijau, dengan tujuan mendekarbonisasi pengiriman di Kutub Utara, menggantikan bahan bakar fosil dengan bahan bakar berbasis hidrogen.

Sumber: Aker

Jadi Aker berada pada posisi yang sangat menguntungkan untuk memanfaatkan pengurangan biaya dalam produksi hidrogen hijau. Ia dapat menangani seluruh integrasi vertikal amonia hijau, mulai dari turbin angin lepas pantai hingga produksi hidrogen dan produksi amonia hijau.

Ia juga sedang mengerjakan proyek seperti waste-to-energy di Prancis, pembangkit biomassa di Jerman, dan penangkapan karbon di Timur Tengah (Arab Saudi dan UEA).

Hal ini menjadikan Aker saham yang baik bagi investor yang mencari eksposur ke sektor energi hijau secara luas, dengan posisi kuat pada hidrogen hijau dan amonia hijau, serta energi hijau lainnya, dan diversifikasi geografis.

2. Plug Power Inc.

Plug Power (PLUG ) adalah pemimpin dalam hidrogen hijau, dengan fokus pada sel bahan bakar. Secara khusus, sel bahan bakarnya menggerakkan lebih dari 40.000 forklift, dengan pendapatan meningkat 8 kali lipat sejak 2013. Ia juga aktif dalam membangun infrastruktur hidrogen seperti produksi hidrogen, logistik, pembangkit listrik skala utilitas, dan pengiriman.

Perusahaan ini menargetkan skala untuk menurunkan biaya produksi dari $10/kg menjadi $4/kg, sambil melipatgandakan produksi 14 kali pada 2027. Tentu saja, teknologi baru yang menghindari kebutuhan platinum untuk elektrolisis juga akan membantu.

Sumber: Plug Power

Karena investasi besar untuk meningkatkan kapasitas produksi 19 kali sejak 2020, perusahaan ini belum menguntungkan. Hal ini menyebabkan hampir melipatgandakan pendapatan dari awal hingga akhir 2023.

Sebagian besar bisnis saat ini dan yang diproyeksikan diperkirakan berasal dari Amerika Utara. Akuisisi strategis perusahaan, seperti United Hydrogen dan Giner ELX, semakin memperkuat posisinya dalam ekonomi hidrogen dengan meningkatkan kemampuan dalam produksi, likuefaksi, dan distribusi hidrogen.

Perusahaan melihat solusinya sebagai bahan bakar mobilitas langsung, atau sebagai pelengkap kendaraan listrik, karena hidrogen dapat mengurangi tekanan pada jaringan listrik akibat pengisian puncak kendaraan listrik yang tidak sinkron dengan waktu produksi energi terbarukan.

Sumber: Plug Power

Sebagai produsen sel bahan bakar utama, Plug Power akan sangat diuntungkan dari pergeseran menuju ekonomi berbasis hidrogen/amonia. Jadi ini menjadikan Plug Power saham yang baik untuk bertaruh pada pergeseran menuju hidrogen secara umum, dengan atau tanpa amonia. Fokus pada biaya dan skala juga patut dipuji.

3. Ballard Power Systems Inc.

Ballard adalah produsen sel bahan bakar lainnya, dan pelopor teknologi ini dengan bus sel bahan bakar pertamanya pada tahun 1993.

Perusahaan ini fokus pada pasar kendaraan berat: bus, truk, kereta/tram, kapal, pertambangan/konstruksi, dan pembangkit listrik. Meskipun bus menjadi inti bisnis, perusahaan memperkirakan pada 2025 truk akan menjadi segmen bisnis utama. Ia juga memperkirakan Eropa tetap menjadi pasar utama (50-60%), diikuti Amerika Utara (25%).

Sel bahan bakar untuk truk diperkirakan terus tumbuh dan mewakili pasar $7,5 miliar pada 2030 (dari TAM $195 miliar), hampir sebesar semua aplikasi hidrogen/sel bahan bakar lainnya digabungkan. Pertumbuhan ini dapat dipercepat jika harga produksi hidrogen turun berkat teknologi baru.

Sumber: Ballard

Karena kebutuhan daya yang lebih tinggi, dan kebutuhan pengisian cepat, kendaraan berat menjadi pasar yang baik untuk hidrogen dan sel bahan bakar dibandingkan kendaraan ringan seperti mobil. Hal ini juga mengurangi kebutuhan kabel catenary untuk kereta dan bus troli, serta pengisian cepat untuk pengangkutan jarak jauh.

Sumber: Ballard

Perusahaan ini juga tidak asing dengan amonia, misalnya dengan kontrak terbaru dengan Amogy untuk menyediakan sel bahan bakar bagi “platform amonia-ke-tenaga yang mengandalkan teknologi pemecahan amonia unik”.

Sementara kendaraan listrik memiliki peluang yang wajar untuk dengan cepat menguasai pasar mobil, kendaraan yang lebih berat lebih sulit didekarbonisasi. Dengan kepemimpinan yang mapan di sektor ini, Ballard akan menjadi penerima manfaat utama dari dorongan kebijakan menuju ekonomi hidrogen.

4. Seaborg

Seaborg adalah perusahaan Denmark yang mengembangkan reaktor nuklir garam cair kompak yang juga merupakan pembangkit listrik mengapung hingga 800 MW.

Sumber: Seaborg

Desain berbasis laut dari reaktor nuklir Seaborg menjadikannya cocok untuk negara-negara pesisir, dengan diskusi yang sedang berlangsung dengan Indonesia dan Norwegia.

Seaborg juga bekerja sama dengan pemimpin global dalam pembuatan kapal Samsung Heavy Industries untuk mengembangkan Pembangkit Listrik Nuklir mengapung yang digabungkan dengan pabrik hidrogen dan amonia.

Meskipun sering dipilih oleh kebijakan hijau dan aktivis, tidak ada keharusan bahwa hidrogen diproduksi dengan listrik hijau untuk mengurangi emisi karbon, cukup bahwa energi tersebut berasal dari sumber rendah karbon. Jadi nuklir juga menjadi opsi.

Dengan demikian, Seaborg dapat menjadi bagian integral dari ekonomi Hidrogen dan Amonia yang digerakkan oleh nuklir. Kemudahan dalam penempatan dan pemindahan reaktor nuklir dapat menjadi opsi yang bagus untuk memasok hidrogen ke pelabuhan.

Mereka bahkan dapat berotasi sesuai permintaan musiman, misalnya, tetap di belahan bumi utara pada musim dingin (ketika produksi terbarukan rendah) dan berpindah ke lokasi lain selama sisa tahun.

5. Bloom Energy

Co-founder Bloom membangun sel bahan bakar hidrogen pertama pada tahun 1960-an untuk proyek Gemini dan juga menjadi pelopor elektrolisis pada tahun 1980-an.

Perusahaan ini telah menempatkan 1 GW solusi pembangkit listrik utama di lokasi untuk ratusan pelanggan, dengan 95% semua sel bahan bakar stasioner yang dipasang di AS sejak 2018 adalah Bloom Energy (BE ) Servers.

Sumber: Bloom Energy

Fokus Bloom adalah pada situs industri, pusat data, rumah sakit, pusat ritel, dan fasilitas besar lainnya, bersama dengan penyebaran mikrogrid. Ia juga sedang mengembangkan sel bahan bakar untuk pengiriman maritim.

Bloom memperoleh sebagian besar pendapatannya dari penjualan sel bahan bakar dan elektroliser, yang mewakili 75% total pendapatan, dengan 2/3 penjualan berada di AS.

Elektroliser perusahaan menggunakan teknologi solid oxide, yang menghasilkan 20-25% lebih banyak hidrogen per megawatt (MW) dibandingkan metode lama seperti membran elektrolit proton (PEM).

Sumber: Bloom Energy

Sebagai pemimpin dalam sistem sel bahan bakar untuk fasilitas besar, Bloom seharusnya mendapat manfaat dari produksi hidrogen murah, meskipun munculnya katalis elektrolisis non-platinum yang lebih murah juga dapat menjadi ancaman bagi elektroliser solid oxide yang ditawarkannya.