Come l'idrogeno potrebbe cambiare il gioco dell'energia

Per decenni, l'energia pulita dell'idrogeno è stata pubblicizzata come una tecnologia potenzialmente in grado di cambiare il mondo. Ma l'economia dell'idrogeno non si è mai materializzata. Con un'imminente ondata di investimenti governativi e istituzionali nell'energia a idrogeno, quale può essere la vera svolta? Forse la produzione di idrogeno da fonti rinnovabili, e poi il susseguente utilizzo per ogni scopo di produzione energetica. Vediamo di affrontare la cosa più in dettaglio.

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Per decenni, l'energia pulita dell'idrogeno è stata pubblicizzata come una tecnologia potenzialmente in grado di cambiare il mondo.

Ma l'economia dell'idrogeno non si è mai materializzata. Con un'imminente ondata di investimenti governativi e istituzionali nell'energia a idrogeno, quale può essere la vera svolta?

Forse la produzione di idrogeno da fonti rinnovabili, e poi il susseguente utilizzo per ogni scopo di produzione energetica. Vediamo di affrontare la cosa più in dettaglio.

Spunti per i responsabili politici...

...cioè chi deve fare le leggi. Il sistema energetico globale deve subire una profonda trasformazione per raggiungere gli obiettivi dell'Accordo di Parigi.

In questo contesto, l'elettricità a basso contenuto di carbonio da fonti rinnovabili può diventare il vettore energetico preferito.

La quota dell'elettricità in tutta l'energia consumata dagli utenti finali in tutto il mondo dovrebbe aumentare al 40% nel 2050 (da circa la metà di quella quantità nel 2015) per raggiungere l'energia decarbonizzata prevista dall'accordo.

Tuttavia, la decarbonizzazione totale di alcuni settori, come i trasporti, l'industria e gli usi che richiedono calore di alta qualità, può essere difficile solo attraverso l'elettrificazione.

Questa sfida potrebbe essere affrontata con l'idrogeno da fonti rinnovabili, che permette di incanalare grandi quantità di energia rinnovabile di essere incanalata dal settore energetico verso i settori di uso finale.

L'idrogeno potrebbe quindi essere l'anello mancante nella transizione energetica: l'elettricità rinnovabile può essere usata per produrre idrogeno, che può a sua volta fornire energia a settori altrimenti difficili da decarbonizzare attraverso l'elettrificazione.

Questi includono i seguenti:

Industria: l'idrogeno è ampiamente utilizzato in diversi settori industriali (raffinerie, produzione di ammoniaca, prodotti chimici alla rinfusa, ecc. L'idrogeno da fonti rinnovabili potrebbe sostituire le materie prime a base di combustibili fossili in applicazioni ad alte emissioni.

Edifici ed energia: l'idrogeno da fonti rinnovabili può essere iniettato nelle reti di gas naturale esistenti fino ad una certa quota, riducendo così il consumo di gas naturale e le emissioni nei settori di uso finale (ad esempio la domanda di calore negli edifici, le turbine a gas nel settore energetico). L'idrogeno può essere combinato con l'anidride carbonica (CO₂) da processi industriali ad alte emissioni per immettere fino al 100% di syngas nella rete del gas.

Trasporto: i veicoli elettrici a celle a combustibile (FCEV) forniscono un'opzione di mobilità a bassa emissione di carbonio quando l'idrogeno è prodotto da fonti di energia rinnovabili e offrono prestazioni di guida paragonabili ai veicoli convenzionali. I FCEV sono complementari ai veicoli elettrici a batteria (BEV) e possono superare alcune delle attuali limitazioni delle batterie (peso, autonomia di guida e tempo di rifornimento) nei segmenti del ciclo di lavoro medio-alto.

Elettrolizzatore, questo sconosciuto...

L'idrogeno prodotto da elettricità rinnovabile - ottenuto attraverso un elettrolizzatore - potrebbe facilitare l'integrazione di alti livelli di energia rinnovabile variabile (VRE) nel sistema energetico.

Un elettrolizzatore è un dispositivo che divide l'acqua in idrogeno e ossigeno usando l'elettricità.

Quando l'elettricità è prodotta da fonti di energia fonti di energia rinnovabile, l'idrogeno diventa un vettore di energia rinnovabile, complementare all'elettricità.

Gli elettrolizzatori possono aiutare a integrare le VRE nei sistemi energetici, poiché il loro consumo di elettricità può essere regolato per seguire l'energia eolica e solare generazione di energia eolica e solare, dove l'idrogeno diventa una fonte di stoccaggio per l'elettricità rinnovabile.

Così, offrono un carico flessibile e possono anche fornire servizi di bilanciamento della rete (regolazione regolazione della frequenza verso l'alto e verso il basso) mentre funzionano a capacità ottimale per soddisfare la domanda di idrogeno dall'industria e dal settore dei trasporti o per l'iniezione di gas nella rete.

La capacità di stoccaggio incorporata dei settori a valle (ad esempio l'infrastruttura del gas, la filiera dell'idrogeno catena di approvvigionamento dell'idrogeno) può servire come buffer per assorbire il VRE per lunghi periodi e permettere lo stoccaggio stagionale.

L'idrogeno dall'elettricità rinnovabile potrebbe creare un nuovo mercato a valle per l'energia rinnovabile. Ha il potenziale per ridurre l'esposizione dei generatori di elettricità rinnovabile al rischio di volatilità dei prezzi dell'energia, nei casi in cui una parte o tutta la produzione è venduta agli operatori di elettrolizzatori attraverso contratti a lungo termine.

Questo può essere possibile o meno a seconda della configurazione del mercato e dei regolamenti.

Le tecnologie chiave dell'idrogeno stanno maturando. Lo scale-up può produrre le necessarie riduzioni dei costi tecnologici

Il settore dell'idrogeno si sta basando su decenni di esperienza con una serie di attori globali consolidati e tecnologie e processi tecnologie e processi maturi.

Gli elettrolizzatori a membrana a scambio protonico (PEM) e le celle a combustibile si stanno avvicinando alla maturità tecnica ed alle economie di scala.

Il dispiegamento commerciale è iniziato in diverse regioni del mondo (per esempio in Giappone, California, Europa). Aziende energetiche, società di gas industriali, produttori di apparecchiature originali per veicoli e altre parti interessate del settore si sono posizionate e hanno creato gruppi di gruppi di sostegno (per esempio il Consiglio dell'idrogeno) per trarre vantaggio di questo mercato potenzialmente grande e in rapida crescita.

Essi mirano a fare l'uso migliore dell'infrastruttura esistente (per es. la rete del gas) e preparare l'idrogeno da fonti rinnovabili potenzialmente in grado di sostituire la fornitura di energia e le entrate che sono ora basati su petrolio e gas.

Gli sforzi iniziali potrebbero concentrarsi su applicazioni su larga scala, in modo da generare rapidamente economie di scala con requisiti infrastrutturali minimi, e su settori in cui l'idrogeno da fonti rinnovabili si distingue come l'opzione più performante per raggiungere gli obiettivi climatici e rispettare le normative locali sulle emissioni.

Tali applicazioni includono l'industria su larga scala (ad esempio, petrolchimica, acciaio) e il trasporto medio-pesante (veicoli passeggeri e commerciali di medie e grandi dimensioni, grandi flotte di autobus, camion, treni, marittimo, aereo, ecc.)

Gli elettrocarburanti (e-fuels, carburanti liquidi prodotti da energie rinnovabili) possono sostituire i combustibili fossili senza la necessità di cambiare le tecnologie. Questo potrebbe essere complementare ai biocarburanti e potenzialmente importante per settori specifici (per esempio l'aviazione).

Un quadro politico e normativo per incoraggiare l'investimento privato appropriato è fondamentale

Tale quadro potrebbe considerare quanto segue:

  • L'adozione di strumenti neutrali dal punto di vista tecnologico rivolti ai consumatori finali (ad esempio, restrizioni alle emissioni, mandati per il contenuto di energia rinnovabile nell'industria) per innescare la domanda di idrogeno in modo strutturale e giustificare gli investimenti nelle infrastrutture, affrontando al contempo le preoccupazioni relative alla rilocalizzazione delle emissioni di carbonio. Inoltre, sono necessari strumenti di supporto finanziario (ad esempio, sussidi per le spese di capitale, sconti fiscali e rinunce) per coprire il premio di costo iniziale rispetto alle tecnologie esistenti.
  • L'introduzione di tariffe a lungo termine per l'iniezione di gas, contratti take-or-pay, la partecipazione degli operatori di elettrolizzatori nei mercati dei servizi ausiliari, schemi che permettono l'esenzione da oneri e tasse della rete elettrica e strumenti di de-risking per incoraggiare l'assorbimento del mercato per sostenere l'infrastruttura e la diffusione dell'idrogeno. L'idrogeno offre ulteriori possibilità di sfruttare risorse energetiche rinnovabili di alta qualità, comprese quelle situate lontano dalla domanda degli utenti finali. Una volta prodotto, l'idrogeno (come il gas naturale liquefatto) può essere trasportato come una merce globale non vincolata da connessioni di rete.
  • In generale, è più probabile che l'idrogeno da elettricità rinnovabile raggiunga l'efficacia dei costi attraverso alti tassi di utilizzo degli elettrolizzatori combinati con elettricità rinnovabile a basso costo. Tuttavia, i risultati dovrebbero essere valutati attentamente per ogni possibile sito di produzione. I progetti di idrogeno su larga scala, fuori rete, direttamente collegati ai parchi solari ed eolici in località con risorse elevate, possono fornire idrogeno rinnovabile al 100% e a basso costo. Tuttavia, essi avranno un tasso di utilizzo dell'elettrolizzatore più basso a causa della natura delle risorse solari ed eoliche, il che aumenterebbe il costo dell'idrogeno. Nel frattempo, gli impianti di produzione vicini alla domanda e collegati alla rete possono massimizzare il tasso di utilizzo dell'elettrolizzatore e minimizzare i costi logistici, ma potrebbero non avere accesso a prezzi dell'elettricità così bassi e alla fornitura di elettricità rinnovabile al 100%.

Come investire nell'idrogeno

Abbiamo già affrontato quest'argomento, sia nello specifico (vedere quest'altro articolo di Trend Online) che più in generale parlando di transizione energetica. In questo caso gli articoli in questione li trovate qui, qui e qui.

Ci sono svariati titoli, soprattutto sui mercati americani, esposti specificamente al settore rappresentato dall'idrogeno.

Toccando brevemente l'Europa, impossibile prescindere dai titani come Air Liquide, quotato a Parigi, o The Linde Group, gruppo anglo-irlandese con origini americane e tedesche, e quotato a New York.

Venendo agli States, alcuni titoli sono ovvi, come la DuPont de Nemours, comunemente nota come DuPont, società americana nata dalla fusione di Dow Chemical e E. I. du Pont de Nemours and Company il 31 agosto 2017, e dai successivi spinoff di Dow Inc. (da considerare anch'essa) e Corteva.

I titoli dell'idrogeno stanno comunque avendo il loro momento di gloria. Con le industrie e i governi che sposano le virtù dell'energia basata sull'idrogeno, i titoli delle celle a combustibile, in particolare, sono saliti a valutazioni elevate.

Ma gli investitori che credono che i titoli delle celle a combustibile siano l'unica opportunità di ottenere un'esposizione alla fiorente economia dell'idrogeno si sbagliano.

Se avessimodenaro da mettere al lavoro, non aggiungeremmo i soliti sospetti delle celle a combustibile (oltre alle aziende generaliste prima nominate) al nostro portafoglio. Invece, prenderemmo azioni di Air Products & Chemicals, Brookfield Renewable e Hyzon Motors.

Tre titoli per l'idrogeno

Da quando ha fornito idrogeno liquido alla NASA negli anni '50 per il carburante dei razzi, Air Products and Chemicals è ora all'avanguardia nello sviluppo di soluzioni a idrogeno per noi legati alla terraferma.

In collaborazione con Cummins, Air Products sta lavorando a un progetto per sviluppare camion a celle a combustibile a idrogeno.

Se avrà successo, la collaborazione porterà Air Products a convertire la sua flotta globale di 2.000 camion in veicoli a celle a combustibile a idrogeno.

La partnership è più promettente di questo, però. Secondo Air Products, le due aziende "lavoreranno insieme per aumentare l'accessibilità all'idrogeno rinnovabile, comprese le opportunità di infrastrutture a idrogeno che promuovono l'adozione dell'idrogeno per la mobilità".

Oltre alle soluzioni di trasporto, Air Products sta lavorando a progetti di produzione di idrogeno trasformativi.

In Arabia Saudita, per esempio, l'azienda sta sviluppando NEOM, un impianto da 7 miliardi di dollari che sarà in grado di produrre 650 tonnellate di idrogeno al giorno con l'aiuto di fonti di energia rinnovabili, tra cui solare ed eolica.

Nel Grande Nord Bianco, Air Products sta sviluppando un progetto da 1 miliardo di dollari a Edmonton, Alberta, che produrrà idrogeno liquefatto da usare nei veicoli in tutto il Canada occidentale.

Air Products si occupa di una varietà di gas industriali oltre all'idrogeno. Infatti, gli 8,95-9,10 dollari di utili rettificati per azione che il management prevede per il 2021 non sono probabilmente basati sul suo business dell'idrogeno, quindi gli investitori che cercano una maggiore esposizione all'idrogeno vorranno (anche) guardare altrove.

Come Air Products, Brookfield Renewable non si occupa solo di idrogeno. L'azienda è un titano globale nell'energia rinnovabile; il suo portafoglio globale di quasi 6.000 attività di produzione di energia ha una capacità di generazione di quasi 21 gigawatt.

Brookfield Renewable ha attirato l'attenzione degli investitori lo scorso settembre 2020, quando ha annunciato che sta lavorando con un nome familiare nel settore delle celle a combustibile, Plug Power.

Secondo l'accordo, Brookfield Renewable fornirà elettricità da energia rinnovabile a Plug Power, che la userà per produrre circa 10 tonnellate di idrogeno liquido al giorno.

Brookfield Renewable non sta producendo l'idrogeno, ma l'accordo illustra il potenziale che ha per aiutare altre aziende a procurarsi idrogeno verde, come abbiamo a lungo delineato nell'articolo precedentemente.

Mentre le aziende si sforzano di ridurre le loro impronte di carbonio, l'idrogeno verde sta emergendo come un'opzione popolare, ovviamente.

Plug Power, per esempio, sta puntando a una produzione giornaliera di idrogeno verde di 500 tonnellate e 1.000 tonnellate entro il 2025 e il 2028, rispettivamente.

Quanta attenzione stanno prestando gli altri all'idrogeno verde? Molta! Goldman Sachs ritiene che potrebbe crescere fino a diventare un mercato di 12 trilioni di dollari entro il 2050.

Per gli investitori in crescita a loro agio con un titolo più speculativo, Hyzon Motors, che ha debuttato sui mercati a fine luglio dopo una fusione SPAC, merita uno sguardo.

Sviluppando celle a combustibile per autobus e camion pesanti, Hyzon ha una certa somiglianza con un'altra nota azienda focalizzata sulle celle a combustibile, Nikola

A differenza di Nikola, che non ha (ancora) veicoli sulla strada, Hyzon ha già dimostrato la capacità di consegnare veicoli ai clienti; la sua società madre, Horizon, ha fornito sistemi a celle a combustibile per alimentare centinaia di autobus e camion pesanti.

Gli investitori che hanno seguito le aziende che sono diventate pubbliche attraverso accordi SPAC conoscono bene le alte proiezioni che le aziende hanno sulle finanze future. Hyzon non è diversa. L'azienda ha parlato di un fatturato di 37 milioni di dollari nel 2021, potendo crescere fino a 3,3 miliardi di dollari nel 2025.

Anche la redditività emerge nei prossimi anni. Proiettando che diventerà EBITDA-positivo nel 2023, Hyzon prevede una crescita dell'EBITDA a 505 milioni di dollari nel 2025. Allo stesso modo, l'azienda prevede di generare un free cash flow positivo nel 2024.