Idrogeno 2020: Impegnarsi con l'innovazione

In questo approfondimento, Louis Brasington del Cleantech Group analizza come le aziende si stanno impegnando con gli innovatori dell'idrogeno.

Le industrie verdi stanno per essere sommerse da miliardi di investimenti da parte dei governi, desiderosi di riprendersi dalla COVID-19 e di combattere il cambiamento climatico. Questo mese, l'Europa ha presentato la sua strategia per l'idrogeno che comprende:

• Piani per sestuplicare la capacità produttiva entro il 2024;
• l'installazione di 40 gigawatt di elettrolizzatori entro il 2030, rispetto agli attuali 250 megawatt di capacità globale.

Con oltre il 70% del PIL mondiale legato alle roadmap dei Paesi dell'idrogeno, l'idrogeno è tornato trionfalmente in prima linea come vettore energetico critico. Qual è il problema? L'idrogeno può rappresentare il 24% della domanda finale di energia globale e 5,4 milioni di posti di lavoro entro il 2050, svolgendo un ruolo di integrazione settoriale a sostegno della decarbonizzazione nell'industria, nei trasporti, nella produzione di energia e negli edifici.

Non sono solo i governi a guardare all'idrogeno per raggiungere gli obiettivi climatici del 2050, anche le aziende si stanno riposizionando per svolgere un ruolo di rilievo in un futuro senza combustibili fossili. Di conseguenza, gli operatori storici stanno coinvolgendo gli innovatori e partecipano attivamente.

Perché le aziende sono interessate?

Aziende del gas:

L'utilizzo dell'infrastruttura del gas naturale esistente (e potenzialmente la cattura del carbonio) offre l'opportunità di evitare le attività di gas incagliato, consente agli operatori di utilizzare l'infrastruttura di gasdotti e la rete di generazione esistenti per mantenere la propria rilevanza in un mondo che altrimenti sta guardando all'elettrificazione. A maggio, cinque importanti operatori del gas (Cadent, National Grid, NGN, SGN e Wales & West Utilities) hanno proposto un piano da 1,1 miliardi di dollari per sbloccare un piano quinquennale per la rete del gas a idrogeno/biometano nel Regno Unito.

Compagnie petrolifere:

Le grandi compagnie petrolifere si sono impegnate collettivamente per miliardi nella produzione sostenibile di idrogeno. Come le aziende del gas, l'idrogeno grigio/blu (gas naturale/CCUS) è visto come un ottimo intermediario piuttosto che come una vera e propria fonte di energia rinnovabile, evitando il rischio di incagliare gli asset dei combustibili fossili. Tuttavia, attori come Shell, che puntano a diventare grandi aziende elettriche, stanno perseguendo con forza un futuro che preveda l'utilizzo di fonti rinnovabili per la produzione di idrogeno verde. Repsol ha in programma lo sviluppo di un impianto che utilizzerà l'anidride carbonica e l'idrogeno verde per generare carburanti a emissioni nette zero da utilizzare nel settore dei trasporti e il progetto NortH2 di Shell nell'area del Mare del Nord prevede 3-4 gigawatt di energia eolica per la produzione di idrogeno entro il 2030, per una capacità di elettrolizzatore di 750 MW.

Operatori industriali (acciaio, cemento):

Operatori industriali come Paul Wurth e ArcelorMittal hanno tutti dichiarato che la molecola ha un ruolo chiave nelle loro strategie di decarbonizzazione a lungo termine, utilizzando forni a idrogeno, turbine per l'elettrolisi per applicazioni di calore ad alta temperatura o come materia prima industriale. A causa dei lunghi cicli di vita degli impianti industriali di calore, processo ed energia, le decisioni sull'opportunità di passare all'idrogeno vengono prese oggi. L'EPC dell'acciaio Paul Wurth sta lavorando attivamente con l'innovatore Sunfire a un progetto di elettrolizzatore ad alta temperatura su larga scala, MULTIPLHY.

Altri:

Le società di gas industriali, gli operatori del settore automobilistico, le aziende elettriche e i fornitori di materiali/componenti hanno già un ruolo nell'idrogeno, ma cercheranno di adattarsi ad alcune delle nuove opportunità create dal mercato dell'idrogeno sostenibile.

Fonti di innovazione

Una nuova catena del valore sta emergendo da attori che cercano di soddisfare un futuro distribuito e sostenibile, affrontando i principali colli di bottiglia del mercato. Ecco una sintesi del panorama con cui le aziende si sono confrontate:

Produzione

La produzione sostenibile di idrogeno rimane antieconomica rispetto alla sua controparte a base di carbonio, con metodi comuni come il PEM che costano tra i 4 e i 6 dollari per kWh. L'innovazione esiste per ridurre i costi di capitale dei componenti, aumentare l'efficienza dei processi di produzione e incrementare le prestazioni dei materiali. Innovatori come H2Pro, Ossus Biorenewable e Planetary Hydrogen sono alla ricerca di nuovi modi per ridurre i costi di produzione.

Lo stoccaggio

Lo stoccaggio dell'idrogeno è un processo costoso e complicato. In genere immagazzinato in serbatoi di compressione come gas, i costi sono in gran parte dettati dalle materie prime e da altri componenti chiave per la compressione, la purificazione e la separazione. Esistono opportunità di innovazione per operatori come H2 Energy Now, H2GO Power e GRZ, che stanno studiando modi migliori per migliorare l'economia basata sulla densità volumetrica, dando priorità alla sicurezza.

Processo e infrastruttura

La corrosione, le perdite, le prestazioni e l'accuratezza del monitoraggio sono solo alcuni dei problemi della catena del valore esistente. Gli innovatori stanno affrontando ogni singolo problema. Divigas, fondata lo scorso anno, ha sviluppato una membrana per la separazione dell'idrogeno che rimuove solfiti e contaminanti, aumenta la resistenza al calore e il ciclo di vita. Per gli utilizzatori distribuiti di idrogeno, come il settore degli autotrasporti, il rifornimento rimane costoso e le economie di scala sono essenziali.

Utilizzo

Una volta affrontati i costi e le efficienze a monte, esistono numerose opportunità di utilizzo innovativo dell'idrogeno. La figura seguente evidenzia quali applicazioni sostenibili l'idrogeno potrebbe svolgere un ruolo di supporto, includendo sia le applicazioni nuove che quelle esistenti, che attualmente sono responsabili del 60% delle emissioni mondiali legate all'energia e ai processi.

Le principali opportunità di innovazione nell'uso dell'idrogeno si concentrano sull'aumento dell'utilizzo degli asset attraverso l'aggregazione della domanda e la sincronizzazione della distribuzione, nonché sull'aumento degli investimenti negli asset di fornitura, che consentiranno la crescita della domanda di nuove applicazioni dell'idrogeno. Tra i principali attori che lavorano sulle applicazioni dell'idrogeno e che si uniranno a noi al Cleantech Interactive ci sono Steamology, Norsk e-Fuel, Sylfen e Hydra Energy. Come si sono impegnate le aziende?

Le aziende hanno utilizzato diversi approcci all'innovazione per impegnarsi nel mercato emergente dell'idrogeno.

Acceleratori e incubatori aziendali:

Operatori come Shell e Toyota si stanno impegnando con gli acceleratori per gestire programmi di accelerazione aziendale. Il programma H2 Refuel Accelerator, ad esempio, è una partnership tra Fraunhofer TechBridge, Greentown Labs e Urban Future Lab incentrata sull'idrogeno per conto delle due aziende, che lo scorso anno ha incubato sette start-up.

Standard Venture (VC) e Corporate Venture Capital (CVC):

Una manciata di fondi specifici per l'idrogeno sta attualmente allocando capitali a start-up in fase iniziale, accelerando lo sviluppo tecnologico con l'obiettivo di incorporare la proprietà intellettuale nelle attività del gruppo aziendale, o attraverso un fondo di LP aziendale.

• VC: Tra gli esempi vi è il fondo HydrogenOne Capital, recentemente annunciato nel Regno Unito e con una dotazione di 315 milioni di dollari, che sarà lanciato entro la fine del 2020 e sarà gestito da dirigenti di Shell e Exxon Mobil.

• CVC: Hyundai ha lanciato un fondo per l'energia a idrogeno da 100 milioni di dollari alla fine del 2018 e da allora ha investito in 3 società di idrogeno, GRZ Technologies, H2Pro e Impact Coatings.

L'attività di venture nell'idrogeno è aumentata negli ultimi due anni, per un totale di 460 milioni di dollari nel 2019. Inoltre, con l'annuncio da parte di governi e grandi aziende energetiche e industriali di piani di investimento nell'idrogeno, le azioni di società focalizzate sull'idrogeno come Bloom Energy e Ceres Power hanno registrato un balzo in avanti.

Partnership strategiche:

Nel tentativo di condividere l'onere delle spese di capitale per la costruzione di infrastrutture a idrogeno, gli operatori si raggruppano e formano consorzi. Dal 2000 al 2019 sono stati realizzati 253 MW di progetti a idrogeno verde. A marzo 2020, questa pipeline è aumentata a 8,2 gigawatt, ovvero 31 volte la capacità cumulativa installata oggi. I principali partner strategici aziendali includono

1. Arabia Saudita: Air Products, ACWA Power, Neom, Thyssenkrup, prevedono di costruire un impianto a idrogeno verde da 4 GW, di far funzionare 20.000 autobus a idrogeno e di esportare ammoniaca entro il 2025,

2. Australia, Asian Renewable Energy Hub: Con gli attori Vestas, CWP Renewables, Intercontinental Energy, Macquarie sono previsti 15 GW di rinnovabili, 12 GW dedicati all'idrogeno verde per uso domestico e per l'esportazione in Asia.

3. Norvegia, Norsk e-Fuel: Climeworks, Paul Wurth e Valinor stanno cercando di realizzare il primo impianto commerciale europeo per il carburante rinnovabile per l'aviazione a base di idrogeno.

Fusioni e acquisizioni:

Gli operatori che hanno già esperienza nel settore dell'idrogeno hanno utilizzato le acquisizioni come strumento per acquisire competenze nel mercato emergente dell'idrogeno verde. Plug Plug, un produttore globale di celle a combustibile, spera di riposizionarsi come operatore dell'idrogeno verde verticalmente integrato, concludendo a giugno due acquisizioni con il produttore di PEM Giner e l'operatore di infrastrutture United Hydrogen Group.

Questo articolo è stato pubblicato originariamente dal Cleantech Group. Leggi il post originale qui.