El hidrógeno es una alternativa limpia a los combustibles fósiles porque no emite gases de efecto invernadero ni contaminantes. Sin embargo, producir hidrógeno a gran escala e implementarlo en varios sectores es una tarea larga y desafiante. Desplácese hacia abajo para conocer el mercado de la energía del hidrógeno, sus variadas aplicaciones y proyecciones futuras.
Índice del contenido
El mercado mundial de generación de hidrógeno
Los usos del hidrógeno
El futuro del hidrógeno
El mercado mundial de generación de hidrógeno
El mundial hidrógeno Se espera que el mercado de generación crezca a una CAGR de 10.5% a USD 263.5 mil millones para 2027. La creciente demanda de hidrógeno para celdas de combustible en vehículos eléctricos y cohetes en la industria aeroespacial está impulsando el mercado.
Además, las políticas económicas en las que los países se comprometen a lograr la descarbonización global para 2050 han impulsado el crecimiento del mercado. En 2020, la Unión Europea estableció un único hidrógeno política que apoye las iniciativas de producción de hidrógeno verde.
Se estima que Asia Pacífico es el mercado más grande para hidrógeno generación en 2022, con China representando la mayor parte. Siemens Energy (Alemania), ENGIE (Francia) y Linde plc (Irlanda) son los principales actores globales en este espacio.
Este artículo cubre todo lo que los inversores deben saber sobre el hidrógeno como fuente de energía, sus aplicaciones y su futuro.
¿Qué es el hidrógeno?
El hidrógeno es un gas natural y uno de los elementos químicos más abundantes, representando el 75% de la masa del universo. Es una alternativa más ecológica al metano. El agua, los animales, las plantas y los humanos contienen hidrógeno átomos Si bien se encuentra en casi todos los seres vivos, el hidrógeno como gas es muy escaso.
Hidrógeno se puede producir a partir de diferentes recursos, incluida la energía nuclear, el biogás, el gas natural y las energías renovables como la solar y la eólica. Pero el mayor desafío es aprovechar el hidrógeno como gas a gran escala para impulsar las empresas.
¿Por qué el hidrógeno se considera esencial para el futuro?
Durante muchos años, el gas natural se usó como combustible para la calefacción y la electricidad en los hogares y las empresas. En los EE.UU, 47% de las casas dependen del gas natural y el 36% de la electricidad, mientras que el 85% de los hogares en el Reino Unido dependen del gas.
El metano es el componente principal del gas natural derivado de los yacimientos de petróleo y gas. Las industrias han seguido usando gas natural porque está fácilmente disponible, es rentable y es una alternativa más limpia al carbón, el combustible fósil más sucio del que han dependido históricamente muchos países para calentarse y generar electricidad.
Cuando se quema gas natural, se produce energía valiosa; sin embargo, emite dióxido de carbono a la atmósfera, contribuyendo al cambio climático. Por el contrario, el hidrógeno solo emite vapor de agua como subproducto.
¿En qué se diferencia el hidrógeno verde del hidrógeno gris y azul?
El hidrógeno azul se produce utilizando recursos no renovables a través de dos métodos diferentes. El método más común es la reformación de metano con vapor, que produce hidrógeno a granel y representa la mayor parte de la producción mundial. En este método se utiliza un reformador para hacer reaccionar vapor a altas temperaturas y presiones con metano y un catalizador de níquel.
El segundo método es el reformado autotérmico, en el que el oxígeno, el dióxido de carbono o el vapor reaccionan con el metano para producir hidrógeno. La desventaja de estos dos métodos es que tienen carbono como subproducto, lo que requiere la captura y almacenamiento de carbono para atrapar y almacenar este carbono.
Alternativamente, el hidrógeno verde también se puede producir mediante el uso de electricidad para alimentar un electrolizador, que separa el hidrógeno de las moléculas de agua. Esto da como resultado hidrógeno puro y no libera ningún subproducto. Un beneficio adicional del uso de la electricidad es que permite desviar el exceso de electricidad a la electrólisis, por lo que se utiliza para producir gas hidrógeno que se puede almacenar para futuras necesidades energéticas.
Por último, el hidrógeno gris se produce a partir de combustibles fósiles, es relativamente barato y se usa comúnmente para fabricar fertilizantes. Desafortunadamente, por cada 1 kg de hidrógeno gris producido, se liberan 10 kg de dióxido de carbono a la atmósfera. Como resultado, se considera la forma de hidrógeno menos renovable.
Los usos del hidrógeno
Hidrógeno tiene una variedad de aplicaciones y se utiliza en diferentes procesos industriales. En los Estados Unidos, casi todo el hidrógeno se usa para refinar petróleo, procesar alimentos, producir fertilizantes y tratar metales. Las refinerías de petróleo del país utilizan hidrógeno para reducir el contenido de azufre de los combustibles.
Utilizado para la exploración del espacio exterior.
La Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) ha estado utilizando hidrógeno como combustible para cohetes desde la década de 1950. La NASA fue la primera en alimentar los sistemas eléctricos de las naves espaciales con celdas de combustible de hidrógeno.
Las pilas de combustible de hidrógeno generan electricidad
Al combinar átomos de oxígeno e hidrógeno, hidrógeno las pilas de combustible generan electricidad. Como una batería, el hidrógeno reacciona con el oxígeno en una celda electroquímica para generar electricidad. Hay varios tipos de celdas de combustible disponibles para diferentes aplicaciones.
Las celdas de combustible pequeñas pueden alimentar teléfonos móviles y computadoras. Por el contrario, las celdas de combustible grandes pueden alimentar las redes eléctricas, proporcionar energía de emergencia en los edificios y suministrar electricidad en áreas que no están conectadas a las redes eléctricas.
A partir de 2021, había aproximadamente 166 generadores de energía eléctrica de celda de combustible en funcionamiento en 113 puntos de venta en los Estados Unidos, con una capacidad total de aproximadamente 260 megavatios (MW). Con alrededor de 16 MW de capacidad de generación, Bridgeport (Connecticut) Fuel Cell es la instalación de generación de una sola pila de combustible más grande.
La siguiente instalación más grande, el Red Lion Energy Center en Delaware, tiene una capacidad de generación de electricidad de 6 MW. Casi todas estas pilas de combustible en funcionamiento utilizan gas natural de tubería como fuente de hidrógeno, mientras que otras utilizan gas de vertedero y biogás.
Utilizado en centrales eléctricas.
Hay un interés creciente en utilizar hidrógeno en las centrales eléctricas de los Estados Unidos. Varias centrales eléctricas han anunciado su deseo de operar con una mezcla de combustible de gas natural e hidrógeno en turbinas de gas de combustión. Por ejemplo, la instalación Long Ridge Energy Generation de 485 MW en Ohio, que tiene una turbina de combustión de gas que funciona con una mezcla de combustible de 95 % de gas natural y 5 % de hidrógeno, planea usar 100 % de hidrógeno verde producido con recursos renovables.
Otro ejemplo es la planta de la Agencia de Energía Intermountain en Utah, que planea convertir una instalación de energía de carbón existente en una instalación combinada de gas que inicialmente usará hasta un 30 % de hidrógeno y eventualmente usará un 100 % de hidrógeno verde.
Utilizado en vehículos
Bajo la Ley de Política Energética de 1992, hidrógeno se considera una alternativa al combustible del vehículo. Hay un interés creciente en el hidrógeno porque puede alimentar celdas de combustible en vehículos de cero emisiones, tiene el potencial de alta eficiencia y cuenta con un potencial prometedor para la producción nacional.
Una celda de combustible puede ser de 2 a 3 veces más efectiva que los motores de combustión interna que funcionan con combustibles fósiles. El hidrógeno también se puede usar para alimentar motores de combustión interna, pero libera óxido de nitrógeno.
Los vehículos alimentados con hidrógeno son menos hoy en día porque celdas de combustible son caros y hay un número limitado de estaciones de servicio de hidrógeno. Hay alrededor de 48 estaciones de hidrógeno disponibles en los Estados Unidos, y casi todas están en California.
Países en transición hacia una economía de hidrógeno verde
Australia: A pesar de tener una presencia insignificante en los mercados de hidrógeno verde, Australia ha colaborado con varias organizaciones para desarrollar proyectos solares y eólicos que promuevan la producción de hidrógeno renovable.
Canadá: Canadá tiene un próspero segmento de hidrógeno y celdas de combustible gracias a asociaciones e inversiones conjuntas de los sectores público y privado. Los jugadores globales en este segmento, como Ballard Power Systems e Hydrogenics, también tienen su sede en Canadá.
China: Los vehículos de hidrógeno están exentos de impuestos en este país, y el hidrógeno se considera un medio potencial para descarbonizar el transporte. Además, Wuhan es considerada como una ciudad de hidrógeno, ya que planea abrir al menos 100 puntos de abastecimiento de combustible. estaciones para vehículos de pila de combustible por 2025.
Japón: Japón es líder mundial en la fabricación de pilas de combustible de hidrógeno gracias a los fabricantes de automóviles Toyota y Honda. La nación también está ansiosa por cambiar del gas natural licuado al hidrógeno verde.
El futuro del hidrógeno
Demanda de hidrógeno
A corto plazo, hidrógeno se utilizará en sectores con presión social para descarbonizar. Las empresas de bienes de consumo de la UE están cada vez más interesadas en las fuentes de energía renovables.
Se espera que el hidrógeno descarbonice la materia prima industrial y la generación de electricidad en un futuro próximo. A la larga, la producción de amoníaco y combustibles de hidrocarburos sintéticos derivados del hidrógeno permitirán la descarbonización de los sectores más difíciles de abatir, como el de la aviación.
Suministro de hidrógeno
El uso de hidrógeno solo se volverá más común si el costo del hidrógeno verde cae significativamente. Lo más probable es que el hidrógeno azul se utilice para satisfacer la demanda si los precios son altos a corto plazo.
Distribución de hidrógeno
Se implementará un sistema de distribución eficiente para suministrar hidrógeno, que incluye una tubería bien conectada y barcos y camiones. Porque un dedicado hidrógeno red no estará tan ampliamente distribuida como la actual red de gas natural, será necesaria la distribución de hidrógeno a través de camiones. Las importaciones a través de oleoductos y barcos serán fundamentales para satisfacer la demanda interna.
Dados los altos costos de transporte, el hidrógeno local producido a partir de electricidad renovable de bajo costo seguirá siendo competitivo frente al hidrógeno importado. A medida que crece la demanda de hidrógeno, la producción centralizada a través de una estructura de tubería para el almacenamiento a gran escala se volverá más atractiva.
Perspectiva política
Lo más probable es que Europa impulse la industria del hidrógeno, abriendo nuevas oportunidades en otras regiones, como la producción de electrolizadores y pilas de combustible en Asia y la exportación de recursos renovables de Oriente Medio y América del Norte.
El costo de los electrolizadores y las celdas de combustible debe reducirse para un suministro de hidrógeno a corto plazo. Sin embargo, el hidrógeno siempre será más caro que los combustibles fósiles, lo que requerirá incentivos políticos para ser competitivo.
