Tecnologia de células de combustível: uma força motriz verde para a independência do carbono

Todas as regiões de todo o mundo observaram um aumento significativo na demanda de energia ao longo dos anos. Cada país está adotando diferentes tecnologias para fornecer poder essencial para várias aplicações. No entanto, o aumento dos níveis de emissão de carbono das estações geradoras e das indústrias de usuários finais é uma preocupação primária entre as nações para combater os problemas climáticos e os problemas de aquecimento global. Adicionalmente,célula de combustívelA tecnologia é a melhor alternativa disponível para a situação, pois é um método de geração de carbono zero que utiliza combustível de hidrogênio e descarrega a água e o calor no lugar de qualquer fluido prejudicial.

As células de combustível são categorizadas em seis tipos de chave, a saber, célula de combustível de membrana de troca de prótons (PEMFC), célula de combustível alcalina (AFC), célula de combustível com ácido fósforo (PAFC), célula de combustível de carbono fundido (MCFC), célula de combustível de óxido sólido (SOFC) e célula de metanol direta (DMFC). No entanto, apenas as tecnologias PEMFC, PAFC e SOFC observaram momento significativo ao longo dos anos devido às suas características operacionais e potencial de aplicação.

PEMFC: liderando a indústria em todos os sentidos

A Tecnologia de Membranas de Membrana de Protons ou Membranas de Eletrólitos de Protons é amplamente integrada a uma ampla gama de verticais devido ao seu tamanho compacto, menor peso, alta densidade de energia, durabilidade aprimorada, design sem liac e muitas outras características. Além disso, a baixa faixa de temperatura operacional permite que a tecnologia seja eficientemente integrada ao transporte, bem como em estações de geração de energia.

Comparação de diferentes tecnologias de células de combustível:

Fonte: Escritório de Eficiência Energética e Energia Renovável (EEE), Departamento de Energia dos Estados Unidos (DOE)

Instantâneo da indústria:

Os principais participantes da indústria global de células de combustível são a Bloom Energy, Ballard Power Systems, Hyundai Motor Company, Plug Power, Nuvera Fuel Cells, LLC, Tecnologia de células de combustível Nedstack, AVL, UMICORE, Horizonte Tecnologias de células de células de combustível, Power Power, Aisin Seiki, Bosch, Mitsubishi Hitachi Power Systems, Panasonic, outros.

Além disso, vários participantes de toda a indústria estão se concentrando na realização de atividades de pesquisa e desenvolvimento para introduzir unidades novas e eficientes com alta potência para fortalecer o alcance do produto e atender à crescente demanda. Por exemplo, em setembro de 2020, a gigante da indústria Ballard Power Systems lançou um novo produto FCGEN®-HPS, uma pilha PEMFC projetada para instalação eficiente em veículos leves, médios e pesados. A adição avançada é fabricada para fornecer uma potência de até 140 kW a um máximo de 95 ° C com uma densidade de potência aprimorada de cerca de 4,3 quilowatts por litro (kW/L).

A indústria de células de combustível continua a desempenhar um papel significativo, mesmo durante a crise Covid-19

A crise CoVid-19 sem precedentes tem se deteriorando situações para vários setores. Vários países foram submetidos a bloqueios nacionais estritos com paradas em operações comerciais e industriais, comprometindo suas economias. No entanto, o mercado de células de combustível não é muito afetado pelo surto de coronavírus, pois a crise global refletiu sobre a necessidade de geração e transporte de energia de baixo carbono em todo o mundo.

Muitas nações em todo o mundo estão se concentrando continuamente em levar a "onda verde" de baixas emissões causadas pelo desligamento da operação nas plantas a um novo nível. Consequentemente, os governos também introduziram vários pacotes de estímulo e benefícios econômicos para aumentar a infraestrutura de tecnologia verde e transformar a frota de transporte público. Por exemplo, em junho de 2020, o governo federal da Alemanha anunciou um pacote de estímulo Corona no valor de US $ 35,6 bilhões dedicado ao setor de energia. O governo também declarou que cerca de 30% ou US $ 10,7 bilhões é para o desenvolvimento de uma indústria de hidrogênio no país. A nação também pretende construir plantas industriais de produção de hidrogênio com capacidade de cerca de 5 GW até 2030, juntamente com uma capacidade adicional de eletrolzer de 5 GW até 2040.

Foco crescente para avançar o potencial de aplicação para pavimentar o caminho para novas oportunidades

Esforços contínuos de diferentes organizações públicas e privadas para testar e desenvolver novos horizontes de aplicativos e numerosos esforços colaborativos entre os participantes do setor provavelmente revelarão novas possibilidades para os sistemas FC. Por exemplo, em setembro de 2020, o H2BUS Consortium assinou um acordo com um fabricante irlandês de ônibus, Wrightbus, para fornecer ônibus elétricos de células de combustível (FCEBS) para o mercado europeu. A colaboração deve embarcar ao cumprir a meta do consórcio do H2BUS de incluir 1.000 FCEs com zero emissões de tubo de escape e preços competitivos e financiados de cerca de US $ 442.000 para barramento de dois decks, US $ 5,9-8,3 por kg de hidrogênio e US $ 0,3-0,4 % de custo de serviço.

Além disso, o setor observou iniciativas significativas de financiamento de estabelecimentos governamentais e não governamentais para avançar nos sistemas FC. O objetivo é progredir no uso de células de combustível em aplicações como carros, marinhos, trilhos, ônibus, construção, estacionários, mineração e veículos aeroespaciais. Por exemplo, em setembro de 2020, o Escritório de Eficiência Energética e Energia Renovável (EERE), sob o Departamento de Energia dos Estados Unidos (DOE), concedeu à Cummins Inc que desenvolva uma célula de combustível de hidrogênio para realizar operações de alívio de desastres, chamado H2Rescue. O financiamento federal para o projeto é avaliado em cerca de US $ 1 milhão para desenvolver alternativas avançadas de transporte de combustível para tarefas de emergência nos mercados militares e civis.

Investimentos em crescimento para aumentar a infraestrutura de hidrogênio ajudará os novos players a entrar no mercado

Vários países observaram um aumento substancial nos investimentos totais de infraestrutura de hidrogênio para apoiar a transição energética do combustível convencional para o combustível de hidrogênio nas frotas de veículos clientes, como carros de passageiros e veículos comerciais. Por exemplo, em maio de 2020, o governo federal da Austrália declarou alocar cerca de US $ 200 milhões para o avanço do fundo de hidrogênio apoiar novos projetos H2 no país. A concessão monetária foi lançada de acordo com sua estratégia nacional de hidrogênio para aumentar o sistema de transporte de células de combustível australiano e a produção e exportações de gás hidrogênio.

A contagem da estação de reabastecimento de hidrogênio (HRS), por países -chave:

Fonte: Agência Internacional de Energia

Além disso, de acordo com a Agência Internacional de Energia (IEA), 470 horas estavam operacionais até o final de 2019, com mais de 45% deles localizados na Ásia -Pacífico. Além disso, diferentes governos, bem como empreendimentos não governamentais, observaram um pico na construção e operação de estações de abastecimento de hidrogênio em todo o mundo. Além disso, os alvos enormes de veículos elétricos de células de combustível introduzidos por vários governos para implantar mais transporte de energia verde provavelmente impulsionarão a demanda por células de combustível automotivas.

Principais metas governamentais para a implantação de veículos elétricos de células de combustível (FCEVs)

Consequentemente, incentivar os regulamentos de redução de carbono favoreceram o desenvolvimento de células de combustível ao longo dos anos. Além disso, as metas curtas, médias e de longo prazo para reformar importante o setor de transporte, juntamente com projetos comprometidos para a geração estacionária de energia de células de combustível, como a Farm no Japão, provavelmente aumentará o tamanho do mercado em um ritmo extraordinário.

Sobre o autor

Nome: Divyendu Sharma

Divyendu é membro da equipe de energia e energia da Fortune Business Insights, uma das empresas de pesquisa de mercado mais promissoras do setor. Ele é engenheiro de petróleo e tem experiência de quase dois anos no campo de pesquisa e consultoria de mercado. O Divyendu ajudou vários clientes no setor de energia e energia com análise personalizada de vários campos para fornecer recomendações e estratégias em relação às introduções de novos produtos, expansão geográfica e entrada de mercado.