Tecnología de pila de combustible: una fuerza impulsora verde hacia la independencia del carbono

Cada región de todo el mundo ha observado un aumento significativo en la demanda de energía a lo largo de los años. Cada país está adoptando diferentes tecnologías para proporcionar un poder esencial para diversas aplicaciones. Sin embargo, el aumento de los niveles de emisión de carbono de las estaciones generadoras y las industrias del usuario final es una preocupación principal entre las naciones para abordar el cambio climático y los problemas de calentamiento global. Además,pila de combustibleLa tecnología es la mejor alternativa disponible a la situación, ya que es un método de generación de carbono cero que utiliza combustible de hidrógeno y descarga agua y calor en lugar de cualquier fluido dañino.

Las celdas de combustible se clasifican en seis tipos clave, a saber, la celda de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC), la celda de combustible alcalina (AFC), la celda de combustible de ácido de fósforo (PAFC), la celda de combustible de carbono fundido (MCFC), la celda de combustible de óxido sólido (SOFC) y la celda de combustible de metanol directo (DMFC). Sin embargo, solo las tecnologías PEMFC, PAFC y SOFC han observado un impulso significativo a lo largo de los años debido a sus características operativas y su potencial de aplicación.

PEMFC: Liderar la industria en todos los sentidos

El intercambio de protones o la tecnología de membrana de electrolitos de polímero (PEMFC) se integran en gran medida en una amplia gama de verticales debido a su tamaño compacto, menor peso, alta densidad de energía, mayor durabilidad, diseño sin liquidación y muchas otras características. Además, el rango de temperatura de funcionamiento bajo permite que la tecnología se integre de manera eficiente en el transporte, así como en las estaciones de generación de energía.

Comparación de diferentes tecnologías de celdas de combustible:

Fuente: Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable (EERE), Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE)

Instantánea de la industria:

Los principales participantes en la industria global de celdas de combustible son Bloom Energy, Ballard Power Systems, Hyundai Motor Company, Plug Power, Nuvera Fuel Cells, LLC, Nedstack Fuel Cell Technology, AVL, Umicore, Horizon Fuel Cell Technologies, Ceres Power, Aisin Seiki, Bosch, Mitsubishi Hitachi Power Systems, Panasonic y muchos otros.

Además, varios jugadores en toda la industria se están centrando en realizar actividades de investigación y desarrollo para introducir unidades nuevas y eficientes con alta potencia para fortalecer el alcance de su producto y satisfacer la creciente demanda. Por ejemplo, en septiembre de 2020, el gigante de la industria Ballard Power Systems lanzó un nuevo producto FCGEN®-HPS, una pila PEMFC diseñada para una instalación eficiente en vehículos ligeros, medianos y pesados. La adición avanzada se fabrica para proporcionar una potencia de hasta 140 kW a un máximo de 95 ° C con una densidad de potencia mejorada de aproximadamente 4.3 kilovatios por litro (kW/L).

La industria de las celdas de combustible continúa desempeñando un papel importante, incluso durante la crisis Covid-19

La crisis Covid-19 sin precedentes ha deteriorado situaciones para varios sectores. Varios países se han sometido a estrictas cerraduras nacionales con detenerse en operaciones comerciales e industriales, lo que pone en peligro sus economías. Sin embargo, el mercado de las celdas de combustible no se ve muy afectada por el brote de coronavirus, ya que la crisis global ha reflejado la necesidad de la generación y transporte de baja carbono en todo el mundo.

Muchas naciones en todo el mundo se centran continuamente en tomar la "ola verde" de bajas emisiones causadas por el cierre de la operación en las plantas a un nuevo nivel. En consecuencia, los gobiernos también han introducido varios paquetes de estímulo y beneficios económicos para impulsar la infraestructura de tecnología verde y transformar la flota de transporte público. Por ejemplo, en junio de 2020, el Gobierno Federal de Alemania anunció un paquete de estímulo de Corona por valor de USD 35.6 mil millones dedicado al sector energético. La administración también declaró que alrededor del 30% o USD 10.7 mil millones es para desarrollar una industria de hidrógeno en el país. La nación también tiene como objetivo construir plantas de producción de hidrógeno industrial con una capacidad de alrededor de 5 GW para 2030, junto con una capacidad de electrolizador adicional de 5 GW para 2040.

El aumento del enfoque para avanzar en el potencial de aplicación para allanar el camino para nuevas oportunidades

Es probable que los esfuerzos continuos de diferentes organizaciones públicas y privadas para probar y desarrollar nuevos horizontes de aplicaciones y numerosos esfuerzos de colaboración entre los actores de la industria revelen nuevas posibilidades para los sistemas FC. Por ejemplo, en septiembre de 2020, el consorcio H2BUS firmó un acuerdo con un fabricante de autobuses irlandés, Wrightbus, para entregar autobuses eléctricos de celdas de combustible (FCEB) para el mercado europeo. La colaboración se embarcará al cumplir con el objetivo del consorcio H2BUS de incluir 1,000 FCEB con emisiones de tubo de escape cero y precios competitivos y financiados de aproximadamente USD 442,000 para un autobús de un solo piso, USD 5.9-8.3 por kg de costos de hidrógeno y USD 0.3-0.4 por kilómetro de servicio de servicio.

Además, la industria ha observado importantes iniciativas de financiación de establecimientos gubernamentales y no gubernamentales para avanzar en los sistemas FC. El objetivo es progresar el uso de celdas de combustible en aplicaciones como automóviles, marinos, rieles, autobuses, construcción, estacionarios, mineros y vehículos aeroespaciales. Por ejemplo, en septiembre de 2020, la Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable (EERE) bajo el Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) otorgó a Cummins Inc para desarrollar una celda de combustible de hidrógeno para realizar operaciones de socorro en desastres, llamadas H2Rescue. Se evalúa que el financiamiento federal para el proyecto es de alrededor de USD 1 millón para desarrollar alternativas avanzadas de transporte de combustible para tareas de emergencia en mercados militares y civiles.

Las crecientes inversiones para aumentar la infraestructura de hidrógeno ayudan a los nuevos jugadores a ingresar al mercado

Varios países han observado un aumento sustancial en las inversiones totales de infraestructura de hidrógeno para respaldar la transición de energía del combustible convencional al hidrógeno en las flotas de los vehículos de los clientes, como automóviles de pasajeros y vehículos comerciales. Por ejemplo, en mayo de 2020, el Gobierno Federal de Australia declaró que asignaba unos USD 200 millones para que el Fondo de Hidrógeno avanzado para apoyar nuevos proyectos H2 en el país. La subvención monetaria se lanzó de acuerdo con su estrategia nacional de hidrógeno para impulsar el sistema de transporte de celdas de combustible australianas y la producción y exportaciones de gas hidrógeno.

Estación de reabastecimiento de combustible de hidrógeno (HRS) Tally, por países clave:

Fuente: Agencia Internacional de Energía

Además, según la Agencia Internacional de Energía (IEA), 470 horas estaban operativas a fines de 2019, con más del 45% de ellos ubicados en Asia Pacífico. Además, los diferentes gobiernos, así como las empresas no gubernamentales, han observado un aumento en la construcción y operación de estaciones de alimentación de hidrógeno en todo el mundo. Además, los grandes objetivos de vehículos eléctricos de celdas de combustible introducidas por varios gobiernos para desplegar más transporte de energía verde probablemente impulsen la demanda de celdas de combustible automotrices.

Objetivos del gobierno clave para el despliegue de vehículos eléctricos de celdas de combustible (FCEV)

En consecuencia, alentar las regulaciones de reducción de carbono han favorecido el desarrollo de celdas de combustible a lo largo de los años. Además, los objetivos cortos, medios y a largo plazo para reformar momentáneamente el sector de transporte, junto con los proyectos comprometidos para la generación estacionaria de energía de las celdas de combustible, como ENE-Farm en Japón, es probable que aumente el tamaño del mercado a un ritmo extraordinario.

Sobre el autor

Nombre: Divyendu Sharma

Divyendu es miembro del Equipo de Energía y Power en Fortune Business Insights, una de las firmas de investigación de mercado más prometedoras de la industria. Es ingeniero de petróleo y tiene experiencia en casi dos años en el campo de investigación y consultoría de mercado. Divyendu ha ayudado a múltiples clientes en la industria de energía y energía con un análisis personalizado de varios campos para entregar recomendaciones y estrategias en relación con las presentaciones de nuevos productos, la expansión geográfica y la entrada al mercado.