Siamo in un momento molto emozionante per il mercato globale dei carburanti a idrogeno. Superata la fase dei prototipi con le celle a combustibile, gli elettrolizzatori (le unità che separano l’acqua in molecole di idrogeno e ossigeno) e le stazioni di rifornimento, l’industria è incentivata a crescere. Concentrarsi su una sola parte di questo mercato, le celle a combustibile, dimostra l’opportunità: Il tasso di crescita annuale composto (CAGR) del mercato globale delle celle a combustibile a idrogeno è previsto a un robusto 45,3% tra il 2022 e il 2029, con proiezioni di un valore di mercato che raggiungerà i 17,88 miliardi di dollari in quel periodo.
Tuttavia, non c’è alcuna garanzia di raggiungere questo livello di crescita. Il numero di veicoli elettronici a celle a combustibile (FCEV) venduti negli Stati Uniti nel 2020 è stato inferiore a 16.000, con un calo delle vendite rispetto all’anno precedente. L’idrogeno verde o a basse emissioni rappresenta ancora meno dell’1% della produzione totale di idrogeno ed è molto costoso da produrre. Nel frattempo, il numero di stazioni di rifornimento deve aumentare rapidamente per stimolare la domanda nel mercato degli FCEV. C’è ancora molto da fare se si vuole che la tecnologia dell’idrogeno rappresenti il 6% della riduzione delle emissioni globali cumulative entro il 2050.
Per gestire i rischi e scalare progetti ambiziosi e complessi di produzione di idrogeno, abbiamo bisogno di forti partnership tra innovatori ed esperti di automazione.
Gli innovatori che stanno lavorando per rendere la tecnologia dell’idrogeno scalabile, più efficiente e redditizia stanno ancora assumendo rischi significativi. I produttori di apparecchiature e gli utenti finali hanno spesso il compito di accelerare la produzione mentre stanno ancora perfezionando la progettazione di componenti e soluzioni complete. Per realizzare il potenziale dell’idrogeno nei tempi ristretti dei nostri ambiziosi obiettivi climatici, abbiamo bisogno di uno sforzo concentrato di tutte le mani.
Gli esperti di automazione svolgeranno un ruolo fondamentale nello sviluppo di ogni componente della catena del valore dell’idrogeno. Dall’aumento della capacità degli elettrolizzatori allo stoccaggio efficiente del carburante e all’erogazione sicura e ad alto flusso nelle stazioni di rifornimento, i prodotti e l’esperienza di aziende come Emerson saranno essenziali per ridurre i rischi in ogni fase dello sviluppo.
Inoltre, l’approccio all’automazione deve essere olistico. Deve includere una strumentazione adatta a gestire una fonte di carburante leggera e volatile come l’idrogeno; soluzioni software che consentano la manutenzione predittiva e l’analisi in tempo reale delle prestazioni; e servizi affidabili che possano aiutare gli OEM e gli utenti finali a costruire e mantenere i loro prodotti e le loro soluzioni.
Ecco quattro modi in cui un solido partner di automazione può aiutare il mercato dell’idrogeno a maturare, controllando al contempo le spese a breve e lungo termine:
1. Aiutare i progetti e le capacità a scalare per soddisfare la domanda del mercato
Un mercato promettente è una grande opportunità, ma comporta anche pressioni su un settore che non dispone di un’infrastruttura solida e di soluzioni consolidate. La collaborazione con un esperto di automazione che ha già molti prodotti sul campo che supportano le applicazioni dell’idrogeno può mantenere lo sviluppo in carreggiata.
Ad esempio, negli elettrolizzatori a membrana a scambio protonico (PEM), utilizzati nei progetti di idrogeno verde, la massima efficienza dipende da una misurazione estremamente accurata della produzione di ossigeno e idrogeno quando i gas prodotti escono dallo stack dell’elettrolizzatore. Gli strumenti che forniscono un controllo di precisione della pressione, come un controllore PID elettropneumatico, sono fondamentali per questo processo.
I produttori di elettrolizzatori possono costruire soluzioni con maggiore sicurezza se i prodotti scelti hanno funzionato in altre applicazioni. Ad esempio, i regolatori e i controllori Emerson hanno operato in razzi spaziali e nella Stazione Spaziale Internazionale, nel rispetto di rigorosi standard militari e internazionali. Queste prestazioni comprovate possono aiutare i produttori di infrastrutture per l’idrogeno a creare soluzioni complete e a funzionare in modo plug-and-play, riducendo i tempi di collaudo e rendendo possibile la scalabilità delle operazioni.
2. Mantenere i nuovi progetti nei tempi e nel budget
Anche con una strumentazione collaudata in settori consolidati, può essere difficile ottimizzare la produzione e controllare i costi. Quasi tutti i settori della tecnologia dell’idrogeno dovranno prototipare e testare nuove soluzioni tenendo d’occhio le spese operative e di capitale.
I leader dell’automazione che offrono potenti strumenti digitali e software di simulazione possono aiutare questi produttori a creare gemelli digitali e a ottimizzare un ambiente fisico prima che venga messo in funzione. Ciò può includere test avanzati prima dell’inizio delle operazioni e la possibilità di formare gli operatori con un impatto minimo sul processo in corso. I produttori OEM di idrogeno e gli utenti finali possono trarre grandi vantaggi risparmiando sui tempi e sui costi di messa in servizio.
A titolo di esempio, si consideri che gli elettrolitici PEM sono ancora molto più costosi, sia in termini di CAPEX che di OPEX, rispetto alle controparti a idrogeno basate su combustibili fossili. I governi stanno finanziando alcuni progetti su larga scala per ridurre i costi unitari, ma per scalare rapidamente i costi di produzione devono essere ridotti. Un’automazione efficiente dal punto di vista dei costi e soluzioni plug-and-play compatte e integrate possono contribuire a spianare la strada alla scalabilità della produzione di idrogeno verde.
3. Fornire piattaforme tecnologiche avanzate per monitorare le prestazioni delle applicazioni dell’idrogeno.
Una volta in funzione, ogni parte della catena del valore dell’idrogeno dipenderà da prestazioni efficienti per rimanere economicamente redditizia. Attualmente, i tempi di inattività delle stazioni di rifornimento di idrogeno sono solitamente causati dal malfunzionamento di un componente come un refrigeratore, un compressore d’aria o una valvola. Il potenziale dell’idrogeno come combustibile alternativo dipende dall’affidabilità dei componenti e da eventi di manutenzione regolari che possono aiutare a minimizzare o prevenire i tempi di inattività non pianificati. I gestori delle stazioni avranno bisogno di dati e informazioni in tempo reale sui loro sistemi per ottimizzare le operazioni e rispettare le norme sulle emissioni e sulla sicurezza.
Gli esperti di automazione possono sostenere questi obiettivi fornendo sistemi di sensori che monitorano lo stato di salute dei componenti pneumatici, rilevano le perdite e ottimizzano il costoso consumo di aria compressa. La raccolta di dati più ricchi su piattaforme intelligenti con software open-source aiuterà inoltre gli operatori a migliorare il processo decisionale e la manutenzione predittiva in ogni fase, offrendo al contempo la stessa esperienza affidabile che gli automobilisti si aspettano dalle stazioni di rifornimento di carburante diesel e gas.
4. Garantire la sicurezza in ambienti volatili
Data la leggerezza e la combustibilità dell’idrogeno, esso rappresenta un rischio per la sicurezza ovunque si verifichi una perdita. I controlli di sicurezza devono soddisfare uno standard esigente in ogni applicazione.
Nelle stazioni di rifornimento, l’idrogeno può essere soggetto a variazioni improvvise ed estreme di pressione e temperatura. Senza una strumentazione di qualità, è molto più probabile che si verifichino perdite esterne, degrado dei serbatoi ed esposizione a calore non sicuro.
Una stazione di rifornimento contiene una rete di valvole, regolatori di pressione, valvole di intercettazione e altri strumenti che collegano i serbatoi di stoccaggio, i refrigeratori, gli erogatori e il serbatoio del veicolo. L’acquisto di componenti con un’ampia esperienza sul campo e test può contribuire a garantire la conformità alla sicurezza e l’alta affidabilità.
Inoltre, la collaborazione con un unico fornitore di automazione che ha investito nella catena del valore dell’idrogeno ed è focalizzato sulla sicurezza dell’automazione, può portare a risparmi sui costi e al controllo della qualità in ogni fase del progetto.
Il tempo dell’idrogeno è adesso
Opportunità, urgenza e investimenti attivi hanno preparato il settore dei combustibili a idrogeno per una nuova ed entusiasmante fase di crescita. Come ogni mercato, ci saranno vincitori e vinti. Gli OEM e gli utenti finali avranno bisogno di fornitori di automazione con offerte complete, una profonda esperienza, flessibilità e un impegno per la sicurezza.
Sono molti i fattori che possono aiutarci a realizzare i nostri obiettivi di energia pulita. La forte partnership dell’automazione con i produttori di idrogeno è essenziale per una crescita precoce e sostenuta.
