L'idrogeno è un'alternativa pulita ai combustibili fossili perché non emette gas serra o sostanze inquinanti. Tuttavia, produrre idrogeno su larga scala e implementarlo in vari settori è un compito lungo e impegnativo. Scorri verso il basso per conoscere il mercato dell'energia a idrogeno, le sue varie applicazioni e le proiezioni future.
Sommario
Il mercato globale della generazione di idrogeno
Gli usi dell'idrogeno
Il futuro dell'idrogeno
Il mercato globale della generazione di idrogeno
Il globale Idrogenazione mercato della generazione dovrebbe crescere a un CAGR di 10.5% a 263.5 miliardi di dollari entro il 2027. La crescente domanda di idrogeno per le celle a combustibile nei veicoli elettrici e nei razzi nell'industria aerospaziale sta spingendo il mercato in avanti.
Inoltre, le politiche economiche in cui i paesi si impegnano a raggiungere la decarbonizzazione globale entro il 2050 hanno stimolato la crescita del mercato. Nel 2020, l'Unione Europea ha istituito un unico Idrogenazione politica che sostiene le iniziative di produzione di idrogeno verde.
Si stima che l'Asia Pacifico sia il più grande mercato per Idrogenazione generazione nel 2022, con la Cina che rappresenta la quota maggiore. Siemens Energy (Germania), ENGIE (Francia) e Linde plc (Irlanda) sono i principali attori globali in questo settore.
Questo articolo copre tutto ciò che gli investitori dovrebbero sapere sull'idrogeno come fonte di energia, le sue applicazioni e il suo futuro.
Cos'è l'idrogeno?
L'idrogeno è un gas presente in natura e uno degli elementi chimici più abbondanti, rappresentando il 75% della massa dell'universo. È un'alternativa più ecologica al metano. L'acqua, gli animali, le piante e gli esseri umani contengono tutti Idrogenazione atomi. Mentre si trova in quasi tutti gli esseri viventi, l'idrogeno come gas è molto scarso.
Idrogeno può essere prodotto da diverse risorse, tra cui energia nucleare, biogas, gas naturale ed energia rinnovabile come solare ed eolica. Ma la sfida più grande è sfruttare l'idrogeno come gas su larga scala per alimentare le imprese.
Perché l'idrogeno è considerato essenziale per il futuro?
Per molti anni, il gas naturale è stato utilizzato per alimentare il calore e l'elettricità nelle case e nelle aziende. Negli Stati Uniti, 47% delle case dipende dal gas naturale e il 36% dall'elettricità, mentre l'85% delle famiglie nel Regno Unito dipende dal gas.
Il metano è il principale costituente del gas naturale derivato dai giacimenti di petrolio e gas. Le industrie hanno continuato a utilizzare il gas naturale perché è prontamente disponibile, conveniente e un'alternativa più pulita al carbone, il combustibile fossile più sporco su cui molti paesi hanno storicamente fatto affidamento per il riscaldamento e la generazione di elettricità.
Quando il gas naturale viene bruciato, produce energia preziosa; tuttavia, emette anidride carbonica nell'atmosfera, contribuendo al cambiamento climatico. Al contrario, l'idrogeno emette solo vapore acqueo come sottoprodotto.
In che modo l'idrogeno verde è diverso dall'idrogeno grigio e blu?
L'idrogeno blu viene prodotto utilizzando risorse non rinnovabili attraverso due diversi metodi. Il metodo più comune è la riformazione del metano a vapore, che produce idrogeno sfuso e rappresenta la maggior parte della produzione globale. In questo metodo viene utilizzato un reformer per far reagire il vapore ad alte temperature e pressioni con metano e un catalizzatore di nichel.
Il secondo metodo è il reforming autotermico, in cui l'ossigeno, l'anidride carbonica o il vapore reagiscono con il metano per produrre idrogeno. Lo svantaggio di questi due metodi è che hanno il carbonio come sottoprodotto, il che richiede la cattura e lo stoccaggio del carbonio per intrappolare e immagazzinare questo carbonio.
In alternativa, l'idrogeno verde può anche essere prodotto utilizzando l'elettricità per alimentare un elettrolizzatore, che separa l'idrogeno dalle molecole d'acqua. Ciò si traduce in idrogeno puro e non rilascia alcun sottoprodotto. Un ulteriore vantaggio dell'utilizzo dell'elettricità è che consente di deviare l'elettricità in eccesso verso l'elettrolisi, quindi viene utilizzata per produrre idrogeno gassoso che può essere immagazzinato per futuri fabbisogni energetici.
Infine, l'idrogeno grigio è prodotto da combustibili fossili, è relativamente economico ed è comunemente usato per produrre fertilizzanti. Sfortunatamente, per ogni kg di idrogeno grigio prodotto, vengono rilasciati nell'atmosfera 1 kg di anidride carbonica. Di conseguenza, è considerata la forma meno rinnovabile di idrogeno.
Gli usi dell'idrogeno
Idrogeno ha una varietà di applicazioni ed è utilizzato in diversi processi industriali. Negli Stati Uniti, quasi tutto l'idrogeno viene utilizzato per la raffinazione del petrolio, la lavorazione degli alimenti, la produzione di fertilizzanti e il trattamento dei metalli. Le raffinerie di petrolio del paese utilizzano l'idrogeno per ridurre il contenuto di zolfo dei carburanti.
Utilizzato per l'esplorazione dello spazio
La National Aeronautics and Space Administration (NASA) utilizza l'idrogeno come carburante per missili dagli anni '1950. La NASA è stata la prima ad alimentare i sistemi elettrici dei veicoli spaziali con celle a combustibile a idrogeno.
Le celle a combustibile a idrogeno generano elettricità
Combinando atomi di ossigeno e idrogeno, Idrogenazione le celle a combustibile generano elettricità. Come una batteria, l'idrogeno reagisce con l'ossigeno in una cella elettrochimica per generare elettricità. Sono disponibili vari tipi di celle a combustibile per diverse applicazioni.
Piccole celle a combustibile possono alimentare telefoni cellulari e computer. Al contrario, le celle a combustibile di grandi dimensioni possono alimentare le reti elettriche, fornire energia di emergenza negli edifici e fornire elettricità in aree che non sono collegate alle reti elettriche.
Nel 2021, c'erano circa 166 generatori di energia elettrica a celle a combustibile in funzione in 113 punti vendita negli Stati Uniti, con una capacità totale di circa 260 megawatt (MW). Con circa 16 MW di capacità di generazione, la cella a combustibile di Bridgeport (Connecticut) è il più grande impianto di generazione di celle a combustibile singolo.
La successiva struttura più grande, il Red Lion Energy Center nel Delaware, ha una capacità di generazione di elettricità di 6 MW. Quasi tutte queste celle a combustibile in funzione utilizzano il gas naturale della conduttura come fonte di idrogeno, mentre altre utilizzano gas di discarica e biogas.
Utilizzato nelle centrali elettriche
C'è un crescente interesse nell'utilizzo Idrogenazione nelle centrali elettriche negli Stati Uniti. Diverse centrali elettriche hanno annunciato il loro desiderio di operare con una miscela di combustibile gas naturale-idrogeno nelle turbine a gas a combustione. Ad esempio, l'impianto da 485 MW di Long Ridge Energy Generation in Ohio, che dispone di una turbina a combustione a gas che funziona con una miscela di carburante al 95% di gas naturale e 5% di idrogeno, prevede di utilizzare il 100% di idrogeno verde prodotto utilizzando risorse rinnovabili.
Un altro esempio è l'impianto dell'Intermountain Power Agency nello Utah, che prevede di convertire un impianto elettrico a carbone esistente in un impianto combinato a gas che utilizzerà inizialmente fino al 30% di idrogeno e alla fine utilizzerà il 100% di idrogeno verde.
Utilizzato nei veicoli
Ai sensi dell'Energy Policy Act del 1992, Idrogenazione è considerata un'alternativa al carburante per autotrazione. C'è un crescente interesse per l'idrogeno perché può alimentare le celle a combustibile nei veicoli a emissioni zero, ha il potenziale per un'elevata efficienza e vanta un potenziale promettente per la produzione interna.
Una cella a combustibile può essere da 2 a 3 volte più efficace dei motori a combustione interna alimentati da combustibili fossili. L'idrogeno può anche essere utilizzato per alimentare i motori a combustione interna, ma rilascia ossido di azoto.
Oggi i veicoli alimentati a idrogeno sono meno numerosi perché celle a combustibile sono costosi e c'è un numero limitato di stazioni di rifornimento di idrogeno. Ci sono circa 48 stazioni di idrogeno disponibili negli Stati Uniti e quasi tutte si trovano in California.
Paesi in transizione verso un'economia dell'idrogeno verde
Australia: Nonostante abbia una presenza trascurabile nei mercati dell'idrogeno verde, l'Australia ha collaborato con varie organizzazioni per sviluppare progetti solari ed eolici che promuovano la produzione di idrogeno rinnovabile.
Canada: Il Canada ha un fiorente segmento dell'idrogeno e delle celle a combustibile grazie a partenariati congiunti e investimenti da parte del settore pubblico e privato. Anche gli attori globali in questo segmento, come Ballard Power Systems e Hydrogenics, hanno sede in Canada.
Cina: I veicoli a idrogeno sono esenti da tasse in questo paese e l'idrogeno è visto come un potenziale mezzo per decarbonizzare i trasporti. Inoltre, Wuhan è considerata una città dell'idrogeno poiché prevede di aprire almeno 100 stazioni di rifornimento stazioni per veicoli a celle a combustibile by 2025.
Giappone: Il Giappone è il leader mondiale nella produzione di celle a combustibile a idrogeno grazie alle case automobilistiche Toyota e Honda. La nazione è anche ansiosa di passare dal gas naturale liquefatto all'idrogeno verde.
Il futuro dell'idrogeno
Domanda di idrogeno
A breve termine, Idrogenazione saranno utilizzati in settori con pressioni sociali per la decarbonizzazione. Le aziende di beni di consumo nell'UE sono sempre più interessate alle fonti energetiche rinnovabili.
Si prevede che l'idrogeno decarbonizzerà le materie prime industriali e la generazione di elettricità nel prossimo futuro. Nel lungo periodo, la produzione di ammoniaca e idrocarburi sintetici derivati dall'idrogeno consentirà la decarbonizzazione dei settori più difficili da abbattere, come l'aviazione.
Fornitura di idrogeno
L'impiego di Idrogenazione diventerà più comune solo se il costo dell'idrogeno verde diminuirà in modo significativo. Molto probabilmente l'idrogeno blu verrà utilizzato per soddisfare la domanda se i prezzi sono elevati a breve termine.
Distribuzione dell'idrogeno
Sarà predisposto un efficiente sistema di distribuzione per la fornitura di idrogeno, compreso un oleodotto ben collegato, navi e camion. Perché un dedicato Idrogenazione rete non sarà così ampiamente distribuita come l'attuale rete del gas naturale, sarà necessaria la distribuzione dell'idrogeno tramite camion. Le importazioni tramite oleodotti e navi saranno fondamentali per soddisfare la domanda interna.
Dati gli elevati costi di trasporto, l'idrogeno locale prodotto da elettricità rinnovabile a basso costo rimarrà competitivo rispetto all'idrogeno importato. Con l'aumentare della domanda di idrogeno, la produzione centralizzata tramite una struttura di gasdotti per lo stoccaggio su larga scala diventerà più allettante.
Prospettiva politica
Molto probabilmente l'Europa guiderà l'industria dell'idrogeno, aprendo nuove opportunità in altre regioni, come la produzione di elettrolizzatori e celle a combustibile in Asia e l'esportazione di risorse rinnovabili dal Medio Oriente e dal Nord America.
Il costo degli elettrolizzatori e delle celle a combustibile deve essere ridotto per una fornitura di idrogeno a breve termine. Tuttavia, l'idrogeno sarà sempre più costoso dei combustibili fossili, il che richiede incentivi politici per essere competitivi.
