Perché l’Idrogeno Potrebbe Ancora Essere il Combustibile del Futuro

L’idrogeno è da tempo considerato un possibile combustibile del futuro. In alcune applicazioni può sostituire i combustibili fossili, sia nelle celle a combustibile sia in motori a combustione interna appositamente progettati. Il beneficio climatico dipende anche dalla produzione e dal trasporto. La ricerca sull’idrogeno naturale e sulla produzione biologica nei giacimenti petroliferi esauriti potrebbe ampliare l’offerta.

Aziende che sviluppano tecnologie dell’idrogeno

Le seguenti aziende sviluppano celle a combustibile a idrogeno e tecnologie connesse alla produzione e alla propulsione. Cummins lavora anche su motori a combustione interna alimentati a idrogeno.

Cummins Inc. (NYSE: CMI)

Cummins Inc. (CMI ), fondata nel 1919 e con sede a Columbus, Indiana, è un fornitore internazionale di sistemi di propulsione ed energia. Progetta, produce, vende e assiste motori diesel e a combustibili alternativi, propulsori elettrici e ibridi e componenti. Nel 2023 operava attraverso i segmenti Engine, Distribution, Components, Power Systems e Accelera, in precedenza New Power.

Cummins ha ampliato le attività nelle tecnologie energetiche più sostenibili, con particolare attenzione all’idrogeno. Nel marzo 2023 New Power ha assunto il marchio Accelera by Cummins, dedicato a propulsori elettrici, batterie, celle a combustibile ed elettrolizzatori per produrre idrogeno.

Un passo importante è stata l’acquisizione di Hydrogenics Corporation nel 2019, che ha rafforzato le tecnologie e le competenze di Cummins nelle celle a combustibile e nella produzione di idrogeno.

Attraverso collaborazioni strategiche e investimenti, Cummins rafforza la propria posizione nell’economia dell’idrogeno. L’azienda valorizza l’esperienza nei sistemi di propulsione ed energia e nei componenti per favorire applicazioni più sostenibili e ridurre le emissioni.

https://youtu.be/HvPAUh-VSJ4
Capitalizzazione nell’analisi originale: 34,34 miliardi di dollari
Rapporto prezzo/utili (P/E): 13,73
Utile per azione (EPS): 17,74 dollari

Questi erano i dati riportati per Cummins (CMI) nell’articolo originale del 2023. L’analisi descriveva il giudizio prevalente degli analisti dell’epoca come «acquistare».

Plug Power Inc. (NASDAQ: PLUG)

Plug Power Inc. (PLUG ), fondata nel 1997 e con sede a Latham, New York, sviluppa tecnologie delle celle a combustibile a idrogeno. Progetta, produce e commercializza sistemi che forniscono elettricità a motori elettrici, anche per veicoli e attrezzature logistiche.

I sistemi di Plug Power possono sostituire le batterie convenzionali in attrezzature elettriche come i carrelli elevatori di magazzini e centri di distribuzione. Fra i prodotti figura GenDrive, un sistema di celle a combustibile PEM a idrogeno per veicoli destinati alla movimentazione dei materiali.

Plug Power ha esteso le attività anche a sistemi energetici stazionari, flotte di veicoli per consegne e possibili applicazioni aeronautiche. Le acquisizioni di United Hydrogen e Giner ELX nel 2020 hanno rafforzato le capacità di produzione di idrogeno, elettrolisi, liquefazione e distribuzione.

Queste attività fanno parte dell’impegno di Plug Power nelle tecnologie dell’idrogeno e in sistemi energetici più sostenibili.

https://youtu.be/UNQrFfEo6qM
Capitalizzazione nell’analisi originale: 7,09 miliardi di dollari

Rapporto prezzo/utili previsto a un anno, come originariamente riportato: −12,14

Utile per azione (EPS): −1,33 dollari

Questi erano i dati riportati per Plug Power (PLUG) nell’articolo originale del 2023. L’analisi descriveva il giudizio prevalente degli analisti dell’epoca come «forte raccomandazione di acquisto».

Che cos’è l’idrogeno?

L’idrogeno è l’elemento più semplice e abbondante dell’universo. Un atomo neutro ha un protone e un elettrone. In condizioni normali il gas è formato da molecole con due atomi, H₂, ed è incolore, inodore e insapore.

L’idrogeno può formare legami con altri elementi o con un secondo atomo di idrogeno. Nell’H₂ i due atomi condividono una coppia di elettroni. La reazione con l’ossigeno può produrre acqua, H₂O. L’energia liberata rende l’idrogeno utilizzabile come combustibile. A temperatura ambiente, però, l’idrogeno molecolare non reagisce spontaneamente e rapidamente con l’aria: possono essere necessari un innesco o un catalizzatore adatto.

L’idrogeno viene impiegato in numerosi settori industriali e può fungere da vettore energetico. Una cella a combustibile alimentata con idrogeno puro produce elettricità, con acqua e calore come prodotti diretti della reazione.

Come viene utilizzato come combustibile?

L’idrogeno può essere utilizzato come combustibile in vari modi:

1. Celle a combustibile: La reazione elettrochimica tra idrogeno e ossigeno produce elettricità, con acqua e calore come prodotti diretti. Le applicazioni vanno dall’alimentazione degli edifici alla propulsione dei veicoli elettrici.
2. Motori a combustione interna: Motori appositamente progettati possono bruciare idrogeno. È una soluzione diversa dalla cella a combustibile, che genera elettricità per un motore elettrico. Il rendimento dipende da progettazione e carico; in molte applicazioni le celle possono essere più efficienti. La combustione con aria può produrre ossidi di azoto.
3. Generazione elettrica: L’idrogeno può essere bruciato in una turbina a gas adatta per produrre elettricità. Servono sistemi modificati e controllo della combustione e delle emissioni di ossidi di azoto.
4. Accumulo energetico: L’elettricità rinnovabile in eccesso, per esempio eolica o solare, può produrre idrogeno tramite elettrolisi. Il gas può essere immagazzinato e utilizzato quando la domanda è alta o la produzione rinnovabile è bassa. Conversione, stoccaggio e utilizzo successivo comportano perdite di energia.

Il principale vantaggio al punto d’uso è che l’idrogeno puro non contiene carbonio e la sua reazione con l’ossigeno non genera CO₂ dal combustibile. Una cella a combustibile evita anche le emissioni da combustione. L’impatto climatico complessivo dipende però da produzione, consumo energetico, trasporto ed eventuali fughe: l’intera filiera non è automaticamente priva di emissioni.

Perché l’idrogeno è importante come combustibile?

L’impiego dell’idrogeno come combustibile può essere importante per vari motivi:

1. Impatto ambientale: Le celle a combustibile a idrogeno puro producono localmente acqua e calore invece di gas di combustione. Se anche la produzione e la filiera dell’idrogeno hanno basse emissioni, possono contribuire a ridurre le emissioni complessive di gas serra.
2. Sicurezza energetica: L’idrogeno può essere prodotto da materie prime diverse, fra cui acqua, gas naturale e biomassa, ampliando le possibilità di approvvigionamento. La produzione da gas naturale resta però dipendente da una materia prima fossile e il suo impatto climatico dipende dal processo.
3. Versatilità: L’idrogeno può servire per trasporti, calore industriale e generazione elettrica. Non tutte le applicazioni sono ugualmente efficienti o convenienti, ma questa versatilità può essere preziosa in un sistema energetico sostenibile.

Esistono anche sfide. La produzione può richiedere molta energia, mentre stoccaggio e trasporto sono tecnicamente impegnativi e necessitano di infrastrutture. Costi, rendimento ed emissioni vanno quindi valutati lungo l’intera filiera. Il potenziale rende comunque l’idrogeno un importante campo di ricerca e sviluppo nella transizione energetica.

Fonti di idrogeno

Sulla Terra l’idrogeno è presente soprattutto in composti come acqua e idrocarburi. Viene quindi generalmente prodotto, per esempio mediante elettrolisi o conversione del gas naturale. Lo studio degli accumuli naturali indica che possono esistere anche fonti geologiche. La loro presenza non implica che siano ovunque economicamente sfruttabili.

Produzione biologica nei giacimenti petroliferi esauriti

Dal diciannovesimo secolo sono stati perforati molti pozzi petroliferi nel mondo. Anche quando l’estrazione non è più redditizia, nel giacimento può rimanere petrolio. Ricercatori e aziende studiano nuovi impieghi di questi siti, anche per la produzione biologica di idrogeno.

Cemvita, allora nota come Cemvita Factory, ha descritto nel 2022 prove in cui microrganismi utilizzano gli idrocarburi residui nei giacimenti petroliferi esauriti per produrre idrogeno. La trasformazione biologica avviene tramite processi enzimatici nei microbi. L’azienda usa il marchio «Gold Hydrogen» per questo approccio.

Presenze naturali di idrogeno

Oltre alla produzione biologica nei giacimenti petroliferi, vengono studiate fonti geologiche naturali. Negli ultimi anni si sono verificate scoperte di idrogeno nel sottosuolo e sono emersi indizi di possibili accumuli naturali di idrogeno. Fra i paesi in cui questi fenomeni sono stati segnalati o studiati figurano:

• Australia
• Canada
• Francia
• Germania
• Giappone
• Russia
• Nuova Zelanda

I ricercatori stanno ancora studiando come si forma l’idrogeno, quanto ne esiste, quale parte sia recuperabile e quali effetti ambientali avrebbe l’estrazione. La presenza del gas non equivale a una riserva commerciale dimostrata. Le fonti geologiche potrebbero ampliare l’offerta, ma il loro contributo richiede ulteriori indagini.

Conclusione

L’idrogeno resta una possibilità promettente per ridurre l’uso dei combustibili fossili in alcune applicazioni. Fonti naturali e produzione biologica nei giacimenti petroliferi potrebbero aprire nuove disponibilità. Se le tecniche saranno praticabili sul piano tecnico, economico e ambientale, potranno migliorare costi e accessibilità, sostenendo anche le applicazioni sviluppate da aziende come Cummins e Plug Power.