Cartucce di Idrogeno Portatili Evidenziano l’Attrattiva dei FCEV

I veicoli elettrici (EV) sono tutti i trend attuali. Con la popolarità e l’adozione degli EV in rapida crescita a livello mondiale, si prevede che avranno un volume di mercato di $1,084 billion prima che il decennio finisca.

Il 2021 è stato un anno importante per le vendite di EV, poiché sono raddoppiate rispetto al 2020, raggiungendo 6,75 milioni, per poi superare i 10 milioni nel 2022. Nel frattempo, le vendite unitarie di EV dovrebbero raggiungere 18,84 milioni di veicoli entro il 2029.

I veicoli EV, a differenza dei tradizionali motori a combustione interna alimentati a benzina, utilizzano motori elettrici e batterie ricaricabili per muoversi.

Esistono in realtà diversi tipi: EV a batteria, che sono interamente alimentati da un pacco batteria ricaricabile; EV ibridi plug‑in, che usano sia motori a benzina tradizionali sia un motore elettrico ricaricabile da una fonte esterna; EV ibridi, che hanno un motore alimentato a batteria oltre a un motore a combustione interna, e EV a celle a combustibile che utilizzano idrogeno per alimentare il motore elettrico.

Come tutti gli EV, i veicoli elettrici a celle a combustibile (FCEV) utilizzano anch’essi elettricità per alimentare un motore elettrico, ma invece di usare una batteria per fornire tale elettricità, i FCEV producono elettricità mediante una cella a combustibile alimentata da idrogeno.

Il funzionamento dei FCEV prevede che una cella a combustibile abbia due elettrodi — un anodo, che è l’elettrodo negativo, e un catodo, che è l’elettrodo positivo. Entrambi sono posti intorno a un elettrolita. Un combustibile come l’idrogeno viene introdotto all’anodo mentre l’aria è fornita al catodo.

Ora, all’anodo, un catalizzatore viene usato per dividere le molecole di idrogeno in elettroni e protoni.

Un catalizzatore è impiegato per accelerare la reazione chimica, e gli scienziati hanno cercato un catalizzatore che riduca il costo di produzione delle celle a combustibile a idrogeno. Il platino è il catalizzatore più comune, seguito da altri come nichel, palladio e ferro.

Nelle celle a combustibile a idrogeno, gli elettroni viaggiano attraverso un circuito esterno per generare elettricità, mentre i protoni attraversano il catodo, dove si uniscono a ossigeno ed elettroni per produrre acqua e calore. In questo modo, una cella a combustibile agisce come convertitore di energia, a differenza di una batteria, che è un dispositivo di stoccaggio.

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Celle a Combustibile a Idrogeno: Un Futuro Sostenibile per i Veicoli

Una cella a combustibile utilizza fondamentalmente l’energia chimica di combustibili come l’idrogeno per produrre elettricità in modo efficiente e pulito. L’idrogeno è l’elemento più leggero, che rilascia abbondante energia nella reazione con l’ossigeno e produce solo acqua.

Il gas invisibile è stato proclamato come un combustibile pulito del futuro. Il Hydrogen Council, iniziativa globale con membri di aziende leader nei settori energia, trasporti e industria, vede l’idrogeno non solo come propulsione sostenibile per i veicoli del futuro, ma anche come fonte di energia pulita per calore ed elettricità.

Tuttavia, non tutto l’idrogeno è pulito. L’idrogeno “verde” a zero emissioni proviene in realtà dall’elettrolisi, dove l’acqua viene scissa in idrogeno e ossigeno usando elettricità pulita.

Utilizzando idrogeno pulito, le celle a combustibile possono raggiungere emissioni basse o nulle e contribuire ad affrontare le sfide climatiche. Poiché le celle a combustibile a idrogeno non producono emissioni nocive, eliminano i costi associati alla gestione e allo stoccaggio di materiali tossici. Inoltre, operano silenziosamente e non rilasciano inquinanti atmosferici che contribuiscono a problemi di salute.

Le celle a combustibile, rispetto a batterie e generatori a combustione interna, consentono anche di risparmiare denaro eliminando la necessità di cambiare, caricare e gestire le batterie. Manutenzione semplice e meno visite in loco riducono ulteriormente i costi operativi.

Rispetto alle tecnologie tradizionali basate sulla combustione, le celle a combustibile operano anche a efficienze più elevate. Convertendo direttamente l’energia chimica del combustibile in energia elettrica, le celle a combustibile possono raggiungere alte efficienze.

Secondo il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, l’efficienza energetica delle celle a combustibile a idrogeno è compresa tra il 40% e il 60%, rispetto al 25% di un tipico motore a combustione interna di un’auto.

Inoltre, le auto a idrogeno offrono un’esperienza di guida simile a quella delle auto elettriche e richiedono poco tempo per ricaricare i serbatoi di idrogeno. Hanno anche un’autonomia simile ad altri veicoli elettrici con grandi batterie. Questo porta la disponibilità e la flessibilità dei FCEV in linea con quelle di un’auto tradizionale.

L’energia prodotta dalle celle a combustibile a idrogeno può effettivamente essere usata per alimentare qualsiasi cosa, dai droni e veicoli commerciali a edifici industriali, commerciali e residenziali. Come fonte di energia alternativa affidabile e pulita, questa tecnologia sta vedendo un numero crescente di applicazioni.

Se osserviamo le statistiche sui veicoli elettrici a celle a combustibile (FCEV), hanno registrato un aumento del 40% nel 2022 rispetto all’anno precedente, con oltre 72.000 FCEV segnalati sulle strade mondiali, secondo il nuovo rapporto Global EV Outlook 2023 dell’International Energy Agency (IEA).

Tuttavia, le vendite globali sono diminuite di oltre il 30% nel 2023, con solo 14.451 veicoli a celle a combustibile venduti in tutto il mondo nel 2023, rispetto a 20.704 nel 2022. Questo calo è stato trainato dalla Corea del Sud, dove le vendite di FCEV sono scese fino al 55,2%.

Nel frattempo, la Cina ha registrato una crescita moderata ed è diventata il più grande mercato di FCEV al mondo, secondo la consulenza coreana SNE Research.

Il governo cinese sta effettivamente puntando a costruire almeno 1.200 stazioni di rifornimento di idrogeno in tutto il paese entro il prossimo anno, il che le aiuterebbe a mantenere la leadership, proprio come il paese sta dominando il settore EV. La Cina produce quasi due terzi delle auto elettriche mondiali e oltre tre quarti delle batterie per EV.

L’European Hydrogen Observatory ha segnalato che la Germania ha avuto il maggior numero di immatricolazioni e flotte di FCEV nel 2023, seguita dalla Francia.

Per quanto riguarda i tipi di veicoli, le auto passeggeri sono i FCEV più registrati e hanno mostrato il più alto incremento di attività negli ultimi anni. Anche autobus e camion FCEV stanno diventando più comuni, con 464 autobus e 215 camion nel 2023.

Le Sfide che Affrontano i Veicoli Elettrici a Celle a Combustibile

L’International Energy Agency crede che l’idrogeno rappresenterà il 16% del trasporto su strada nel 2050.

L’infrastruttura, tuttavia, rappresenta un problema poiché l’idrogeno viene rifornito tramite pompe speciali. Per esempio, in Europa ci sono solo 178 stazioni di rifornimento di idrogeno, e metà di esse si trovano solo in Germania. Nel Regno Unito, ci sono circa nove stazioni di idrogeno rispetto a 31.000 punti di ricarica pubblici.

Detto ciò, l’infrastruttura si sta lentamente espandendo. Inoltre, un’infrastruttura che combina stazioni di ricarica elettrica e di rifornimento di idrogeno risulta più economica rispetto a una puramente elettrica.

Il costo è un altro fattore che limita l’adozione delle auto a idrogeno. I pochi modelli alimentati da celle a combustibile attualmente disponibili sul mercato costano più delle EV con batterie o dei veicoli a combustione interna.

Una delle ragioni per cui le auto a idrogeno sono più costose è il prezzo del platino, che funge da catalizzatore. Tuttavia, la quantità di metallo prezioso necessaria per le celle a combustibile automobilistiche è stata ridotta significativamente, e gli scienziati stanno cercando alternative più economiche.

Per quanto riguarda il costo del carburante, è circa lo stesso dei veicoli a combustione e si prevede che diminuisca con l’aumento della produzione globale di idrogeno, una tendenza attesa.

Attualmente, molte delle principali case automobilistiche sperano che l’idrogeno possa sostituire la batteria come tecnologia di riferimento per raggiungere zero emissioni.

Ciò include Oliver Zipse, CEO di BMW, che ha definito l’idrogeno il “pezzo mancante del puzzle quando si tratta di mobilità a emissioni zero”. Sebbene il produttore tedesco sia fortemente investito nella tecnologia delle batterie, ha anche un’auto BMW iX5 a celle a combustibile in fase di test, che utilizza celle a combustibile Toyota.

“Una singola tecnologia non sarà sufficiente per abilitare una mobilità climaticamente neutra a livello mondiale.”

– Zipse ha detto lo scorso anno

Secondo l’azienda, i veicoli a idrogeno saranno una soluzione adatta per chi ha bisogno di grande flessibilità e viaggia molto. BMW sta anche valutando l’uso della tecnologia dell’idrogeno nella produzione e nella logistica.

Il Toyota (TM ) Akio Toyoda è un altro grande sostenitore delle celle a combustibile a idrogeno, che il mese scorso ha affermato di credere che la quota di auto a batteria raggiungerà il 30% mentre l’idrogeno, insieme ai tradizionali motori a combustione, costituirà il resto.

Il principale produttore automobilistico ha la Mirai come sua auto a idrogeno, ampiamente disponibile al pubblico.

Nonostante tutto l’interesse e lo sviluppo, un altro problema dei FCEV è l’accesso facile a idrogeno pulito. Toyota ha anche riconosciuto che l’idrogeno nelle auto finora “non ha avuto successo” a causa della mancanza di forniture, secondo il suo capo tecnico, Hiroki Nakajima.

Tuttavia, le cose potrebbero cambiare presto poiché Toyota ha presentato le sue batterie a celle a combustibile a idrogeno rivoluzionarie, intercambiabili.

Toyota’s Breakthrough: Portable Hydrogen Cartridges

Al Japan Mobility Show Bizweek 2024, Toyota Motor Corp (TM ) ha mostrato al mondo le sue cartucce di idrogeno portatili, e il produttore automobilistico ha puntato a cambiare il mondo dei FCEV fornendo energia intercambiabile per questi veicoli.

Fonte: Toyota

L’evento, che si svolge dal 15 al 18 ottobre al Makuhari Messe nella prefettura di Chiba, è frequentato da startup di mobilità che lavorano per un futuro sostenibile. All’evento, Toyota ha esibito la sua tecnologia legata alla neutralità carbonica.

L’azienda sta perseguendo la neutralità carbonica attraverso un approccio a più vie, che include la realizzazione di una società dell’idrogeno e la gestione dell’energia rinnovabile. Entrambi gli sforzi aiutano a stabilizzare l’approvvigionamento energetico e a ridurre l’impatto ambientale.

Le cartucce di idrogeno portatili sono uno degli sviluppi principali di Toyota, che ha una capitalizzazione di mercato di $267,8 miliardi con le azioni scambiate a $169,55, in calo del 7,54% YTD. Il costruttore ha introdotto per la prima volta il suo prototipo funzionante nel 2022 tramite la sua controllata focalizzata sulla tecnologia della mobilità, Woven.

Queste grandi cartucce di idrogeno assomigliano a grandi batterie AA che si collegano semplicemente all’auto per fornire energia. Quando tutta l’energia è esaurita, è possibile sostituirle con una nuova cartuccia per mantenere in funzione auto e dispositivi.

Ancora più importante, Toyota ha ridotto le dimensioni e il peso di questi serbatoi, permettendo di trasportarli a mano. In precedenza, questi serbatoi di idrogeno erano troppo grandi e difficili da maneggiare. L’azienda ha dichiarato:

“Sono progettati per rendere l’idrogeno una fonte di energia familiare e sicura, utilizzabile in una varietà di situazioni quotidiane.”

Mentre la produzione di auto a idrogeno e, di conseguenza, il loro utilizzo è estremamente basso, ora che Toyota ha risolto un grande problema di questi veicoli, è possibile che le auto a idrogeno ottengano più attenzione e, col tempo, possano persino superare le auto elettriche a batteria.

Ma non è tutto. All’evento, Toyota ha anche mostrato una auto da corsa non standard alimentata a idrogeno. L’azienda ha iniziato a gareggiare con la sua GR Corolla, che funziona a idrogeno gassoso, tre anni fa, e dal scorso anno compete in gare di resistenza sia in Giappone che all’estero.

Oltre a incentivare i produttori di auto a adottare veicoli a idrogeno, Toyota prevede molti altri usi per le sue cartucce di idrogeno portatili.

Un aspetto interessante di questo nuovo sviluppo è che queste celle possono anche essere usate per alimentare la tua casa. Possono persino fornire idrogeno da bruciare per cucinare, per il quale Toyota ha collaborato con Rinnai Corporation e ha dimostrato un fornello concettuale che fa esattamente questo.

Infatti, Toyota sta pianificando di collaborare con aziende per immettere le sue cartucce sul mercato e trovare le varie applicazioni. Nel comunicato stampa ufficiale, l’azienda ha dichiarato:

“(Essa) mira a trovare corrispondenze con le tecnologie e le idee di varie aziende e startup da diverse prospettive, includendo sia la fornitura di servizi sia lo sviluppo e la vendita di dispositivi che utilizzano cartucce di idrogeno portatili.”

Con questa mossa, il produttore automobilistico, che è anche coinvolto in finanza e altri settori, “rafforzerà ulteriormente i suoi sforzi per utilizzare le cartucce di idrogeno portatili e contribuire a creare una società dell’idrogeno”.

Principali Attori nel Mercato dei Veicoli Elettrici a Celle a Combustibile

Ora, se osserviamo alcuni dei nomi più importanti nel settore dei veicoli elettrici a celle a combustibile (FCEV), Plug Power (PLUG ) è stato tra i leader. L’azienda ha prodotto carrelli elevatori alimentati a celle a combustibile ed è entrata nella produzione e distribuzione di idrogeno verde, tuttavia le sue azioni sono attualmente in calo del 54,22% YTD, con un prezzo di $2.08. Clicca qui per saperne di più sugli investimenti in Plug Power.

Segue Ballard Power Systems (BLDP ), che si concentra su soluzioni a celle a combustibile per autobus, camion e altri veicoli pesanti. Anche le sue azioni sono in calo del 55,95% con un prezzo di $1.66, similmente a Nikola Corporation , le cui azioni sono in calo dell’83,81%. La sua unità Truck utilizza sia tecnologia FCEV sia BEV.

Ora, approfondiamo l’azienda le cui azioni hanno avuto una buona performance quest’anno.

#1. Cummins Inc.

Con un prezzo di $332.68 al momento della stesura, le azioni Cummins hanno registrato un aumento del 38,87% quest’anno. L’azienda ha una capitalizzazione di mercato di $45,59 miliardi, un EPS (TTM) di 3,79, un P/E (TTM) di 24,13, un ROE (TTM) del 19,55% e un rendimento da dividendo del 2,19%.

Tradizionalmente nota per i suoi motori diesel, Cummins ha anche effettuato investimenti significativi nella tecnologia dell’idrogeno, incluse le celle a combustibile per veicoli commerciali. Per il Q2 2024, l’azienda ha riportato ricavi record di $8,8 miliardi e un utile netto di $726 milioni. L’EBITDA nel trimestre è stato il 15,3% delle vendite, mentre l’EPS diluito è stato $5,26.

Attraverso l’acquisizione di Hydrogenics nel 2019 per $290 milioni, Cummins ha spinto avanti soluzioni di celle a combustibile a idrogeno per autobus, camion e altri veicoli pesanti. Nel 2023, l’azienda ha anche annunciato l’acquisto della quota del 19% di Air Liquide (AIL.DE ) in Hydrogenics, che Cummins ha detto “rafforza il suo impegno verso queste tecnologie e l’importanza crescente che avranno nel creare valore per tutti gli stakeholder e nella decarbonizzazione del nostro mondo”.

Nel 2022, Cummins ha iniziato a fornire sistemi di celle a combustibile a membrana a scambio protonico (PEM) a Scania, leader mondiale nella fornitura di camion e autobus per applicazioni di trasporto pesante, per l’uso in 20 FCEV. Questa collaborazione sull’idrogeno è iniziata nel 2020 quando i quattro camion elettrici di Scania, alimentati dai sistemi a celle a combustibile Cummins, hanno iniziato a operare come parte di un progetto pilota con il più grande grossista di generi alimentari della Norvegia, ASKO.

All’inizio di quest’anno, l’azienda ha annunciato l’integrazione di software avanzato ed elettronica in BEV e FCEV per ottimizzare le prestazioni, migliorare la sicurezza e contribuire a rendere più sostenibili le industrie dei trasporti. La divisione a zero emissioni di Cummins, Accelera, ha anche lanciato nuove versioni dei suoi motori a celle a combustibile a idrogeno. I motori FCE300 e FCE150 offrono durabilità avanzata, maggiore efficienza del sistema e maggiore densità di potenza per sistemi più grandi.

“Attraverso un’innovazione costante, test sul campo reali e collaborazione con clienti e partner per personalizzare le soluzioni, continuiamo a migliorare le nostre tecnologie di nuova generazione, contribuendo ad accelerare l’adozione e il passaggio a zero.”

– Amy Davis, Presidente di Accelera

Conclusione

La sostanza gassosa incolore, insapore, inodore e infiammabile, l’Idrogeno, mostra un grande potenziale come vettore energetico del futuro. La sua capacità di stoccaggio e trasporto lo rende particolarmente adatto a una vasta gamma di applicazioni.

Nell’industria automobilistica, grazie alla sua alta efficienza e al profilo energetico pulito, la tecnologia delle celle a combustibile a idrogeno rappresenta un’alternativa convincente alle EV alimentate a batteria. Ancora più importante, questa energia pulissima non solo non emette CO₂ durante l’uso, ma le sue emissioni di CO₂ possono essere ulteriormente ridotte durante il processo di produzione utilizzando fonti di energia rinnovabile come solare e vento.

Sebbene l’adozione dei FCEV affronti delle sfide, innovazioni come le cartucce di idrogeno portatili di Toyota potrebbero aprire la strada a un utilizzo più ampio. Con ciò, ci si può attendere che l’idrogeno contribuisca in modo sempre più importante alla mobilità sostenibile.