Waarom waterstof nog steeds de brandstof van de toekomst kan zijn

Hydrogen has long been noted as a potential fuel for the future.  One that will eliminate the need for fossil fuels to power internal combustion engines (ICE) by offering a clean burning alternative that is easily accessible.  Interestingly, this future is becoming more likely as scientists are now discovering new sources of hydrogen around the world.  Some through natural excretions from the Earth and some through the introduction of enzymes into capped wells.

Bedrijven die waterstofbrandstofceltechnologie ontwikkelen

The following are each companies that have dedicated divisions surrounding the development of Hydrogen fuel cells and Hydrogen ICE.

Cummins Inc. (NASDAQ: CMI)

Opgericht in 1919, Cummins Inc. (CMI ) is uitgegroeid tot een wereldleider in vermogensoplossingen.  Met het hoofdkantoor in Columbus, Indiana, staat het bedrijf bekend om het ontwerpen, vervaardigen, verkopen en onderhouden van een breed scala aan vermogensproducten, waaronder diesel- en alternatieve brandstofmotoren, elektrische en hybride aandrijflijnen, en bijbehorende componenten.  Cummins opereert via vijf verschillende segmenten: Engine, Distribution, Components, Power Systems, and New Power.

In de afgelopen jaren heeft Cummins proactief de overstap gemaakt naar duurzamere energieoplossingen, met een bijzondere nadruk op waterstof.  Het New Power-segment van het bedrijf, gelanceerd in 2019, is toegewijd aan de ontwikkeling van geëlektrificeerde aandrijflijnen, geavanceerde batterijtechnologie, brandstofcellen en waterstofproductie.

Een belangrijke mijlpaal in Cummins’ verschuiving naar waterstof was de overname van Hydrogenics Corporation in 2019.  Als een toonaangevende innovator op het gebied van brandstofcel- en waterstofproductietechnologieën, betekende de integratie van Hydrogenics in de activiteiten van Cummins een belangrijke stap vooruit in de toewijding van het bedrijf aan waterstofgebaseerde oplossingen.

Through strategic partnerships and investments, Cummins is zich positionerend at the forefront of the hydrogen economy, leveraging its extensive expertise in power systems and components.  The company’s focus on hydrogen underscores its dedication to sustainability and decarbonization.

Marktkapitalisatie: $34.34B

Prijs-winstverhouding (P/E): 13.73

Winst per aandeel (EPS): $17.74

Op het moment van schrijven had Cummins (CMI) de bovenstaande cijfers en wordt het door de meeste grote beleggingsfirma’s genoteerd als een ‘Kopen’.

Plug Power Inc. (NASDAQ: PLUG)

Plug Power Inc. (PLUG ), opgericht in 1997 en gevestigd in Latham, New York, is een pionierende kracht in de ontwikkeling van waterstofbrandstofceltechnologie.  Het bedrijf ontwerpt, ontwikkelt, vervaardigt en commercialiseert waterstofbrandstofcelsystemen die worden gebruikt om elektrische motoren voornamelijk in de sector elektrische mobiliteit aan te drijven.

De innovatieve brandstofcelsystemen van Plug Power zijn ontworpen om conventionele batterijen te vervangen in elektrisch aangedreven voertuigen en apparatuur, zoals heftrucks die worden gebruikt in magazijnen en distributiecentra.  Het productassortiment van het bedrijf omvat GenDrive, een waterstof-aangedreven PEM-brandstofcelsysteem dat stroom levert aan elektrische voertuigen voor materiaalhandling.

In de afgelopen jaren heeft Plug Power haar focus uitgebreid buiten brandstofcellen voor materiaalhandling en is ze begonnen zich te richten op bredere markten.  Dit omvat stationaire energiesystemen, vloten van bezorgvoertuigen en zelfs potentiële toepassingen in de luchtvaart.  De strategische overnames van het bedrijf, zoals die van United Hydrogen en Giner ELX, hebben haar positie in de waterstofeconomie verder versterkt door haar mogelijkheden op het gebied van waterstofproductie, -liquefactie en -distributie te verbeteren.

De toewijding van Plug Power aan waterstofbrandstofceltechnologie onderstreept haar inzet voor duurzame energieoplossingen en haar visie op een groenere toekomst.

Marktkapitalisatie: $7.09B

Voorwaartse prijs-winstverhouding (P/E) 1 jaar: -12.14

Winst per aandeel (EPS): $-1.33

Op het moment van schrijven had Plug Power (PLUG) de bovenstaande cijfers en wordt het door de meeste grote beleggingsfirma’s genoteerd als een ‘Sterk koop’.

Wat is waterstof?

Waterstof is het eenvoudigste en meest voorkomende element in het universum.  Het is een kleurloos, reukloos en smaakloos gas onder standaardomstandigheden.  Waterstof heeft één elektron en één proton, waardoor het het lichtste element is.

Waterstof is zeer reactief vanwege de configuratie van zijn elektronen.  Het heeft één elektron in zijn buitenste schil, terwijl het er twee nodig heeft om een stabiele configuratie te bereiken die vergelijkbaar is met het edelgas helium.  Dit maakt waterstof gretig om bindingen te vormen met andere elementen om zijn buitenste schil te vullen.  Het vormt gemakkelijk een binding met elementen die een elektron nodig hebben om hun eigen buitenste schillen te voltooien, zoals zuurstof bij de vorming van water (H2O), of met een ander waterstofatoom om een waterstofmolecuul (H2) te vormen.  Deze neiging om bindingen te vormen met andere elementen om een stabiele elektronenconfiguratie te bereiken, is wat waterstof zo reactief maakt.

Waterstof wordt veel gebruikt in diverse industrieën, waaronder de energiesector, waar het wordt gezien als een potentiële schone brandstofbron omdat het bij gebruik in een brandstofcel alleen water als bijproduct uitstoot.

Hoe wordt het als brandstof gebruikt?

Waterstof kan op verschillende manieren als brandstof worden gebruikt:

1. Brandstofcellen: In een brandstofcel worden waterstof en zuurstof gecombineerd om elektriciteit te produceren, waarbij water en warmte de enige bijproducten zijn.  Dit proces is schoon en efficiënt.  Brandstofcellen kunnen worden gebruikt in diverse toepassingen, van het aandrijven van gebouwen tot elektrische voertuigen.
2. Verbrandingsmotoren: Waterstof kan in een verbrandingsmotor worden gebruikt op vrijwel dezelfde manier als benzine of diesel.  Dit is echter minder gebruikelijk en doorgaans minder efficiënt dan het gebruik van waterstof in brandstofcellen.
3. Energieopwekking: Waterstof kan in een turbine worden verbrand om elektriciteit te genereren, vergelijkbaar met gasturbines op aardgas.
4. Energieopslag: Waterstof kan fungeren als een medium voor energieopslag.  Overtollige hernieuwbare energie (zoals wind- of zonne-energie) kan worden gebruikt om waterstof te produceren via elektrolyse.  Deze waterstof kan vervolgens worden opgeslagen en later worden gebruikt wanneer de energievraag hoog is of de productie van hernieuwbare energie laag.

Het belangrijkste voordeel van het gebruik van waterstof als brandstof is dat het alleen water produceert wanneer het wordt verbrand of gebruikt in een brandstofcel, waardoor het een schone energiebron is die geen bijdrage levert aan de uitstoot van broeikasgassen.

Waarom is waterstof als brandstof belangrijk?

De verschuiving naar het gebruik van waterstof als brandstof is om verschillende redenen belangrijk:

1. Milieueffect: Waterstof, wanneer gebruikt als brandstof in brandstofcellen, produceert alleen water als bijproduct, waardoor het een schone energiebron is.  Dit kan de uitstoot van broeikasgassen aanzienlijk verminderen en helpen de klimaatverandering te beperken.
2. Energiezekerheid: Waterstof kan worden geproduceerd uit verschillende bronnen, waaronder water, aardgas en biomassa.  Deze diversificatie van energiebronnen kan de energiezekerheid vergroten en de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen verminderen.
3. Veelzijdigheid: Waterstof kan worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen, van het aandrijven van voertuigen tot het verwarmen van huizen en het opwekken van elektriciteit.  Deze veelzijdigheid maakt het een potentieel belangrijk onderdeel van een duurzame energietoekomst.

Er zijn echter ook uitdagingen verbonden aan het gebruik van waterstof als brandstof, waaronder productieprocessen die traditioneel zeer energie-intensief zijn.  Ook moet rekening worden gehouden met opslag- en transportproblemen, en de noodzaak van aanzienlijke infrastructuurontwikkeling.  Ondanks deze uitdagingen maken de potentiële voordelen van waterstof het een belangrijk aandachtspunt in de overgang naar een duurzamer energiesysteem.

Waterstofbronnen

Zoals we al hebben vastgesteld, maakt de atomaire structuur van waterstof het bijzonder reactief.  Deze eigenschap heeft ons lange tijd doen geloven dat zuivere waterstof moeilijk in de natuur te vinden is, wat heeft geleid tot een afhankelijkheid van technieken zoals elektrolyse om een voorraad te genereren.  Echter, er zijn de afgelopen paar jaar verschillende ontwikkelingen geweest die erop wijzen dat deze denkwijze onjuist kan zijn.

Enzymen uit oliewell

Mensen boren al sinds het midden van de 19e eeuw naar olie.  Als gevolg van deze activiteit zijn er talloze verlaten en uitgeputte putten over de hele wereld.  Interessant genoeg hebben wetenschappers ontdekt dat, hoewel de putten mogelijk leeg zijn van hun olie, er nu een mogelijkheid bestaat om een duurzamere brandstof uit hun diepte te winnen – waterstof.

Dit wordt mogelijk gemaakt door bedrijven zoals Cemvita Factor, die gespecialiseerde enzymen ontwikkelen die, wanneer ze in uitgeputte putten worden geïntroduceerd, achtergebleven koolwaterstoffen afbreken tot verschillende componenten, waarbij waterstof een van die componenten is.  Het bedrijf noemt de uit dit proces gegenereerde waterstof ‘Gouden waterstof’.

Natuurlijke waterstofreserves

Hoewel het introduceren van enzymen in uitgeputte putten een fantastische benadering is om een bestaande bron nieuw leven in te blazen, is het dan de enige manier om een voorraad te genereren?  Interessant genoeg zijn er de afgelopen jaren meerdere ontdekkingen geweest van enorme, natuurlijk vormende waterstofgaspockets.  Een aantal landen waarin dergelijke voorbeelden zijn gevonden, omvatten,

• Australië
• Canada
• Frankrijk
• Duitsland
• Japan
• Rusland
• Nieuw-Zeeland

Ondanks deze verschijnselen leren wetenschappers nog steeds over het proces waar het waterstof vandaan komt, de omvang van de reserves, en het potentiële effect op de omliggende omgeving als het wordt gewonnen.  Desondanks is het potentieel van deze afzettingen om de brede adoptie van waterstof als brandstofbron te versnellen enorm.

Laatste woord

Over het geheel genomen blijft waterstof een veelbelovend alternatief/ vervanging voor onze voortdurende afhankelijkheid van fossiele brandstoffen.  Gelukkig, dankzij de vindingrijkheid van wetenschappers over de hele wereld, kunnen we binnenkort toegang krijgen tot meer betaalbare en overvloedige voorraden waterstof via zowel natuurlijke als behandelde putten.  Als dit het geval is, zal de productiekost van waterstof vervolgens dalen, waardoor het een nog aantrekkelijkere brandstof wordt voor bedrijven zoals Cummins en Plug Power om hier oplossingen rond te ontwikkelen.