Nos encontramos en un momento muy emocionante para el mercado mundial del combustible de hidrógeno. Una vez superada la fase de prototipo con pilas de combustible, electrolizadores (las unidades que separan el agua en moléculas de hidrógeno y oxígeno) y estaciones de servicio, la industria tiene alicientes para crecer. Centrándonos sólo en una parte de ese mercado, la pila de combustible, se demuestra la oportunidad: La tasa de crecimiento anual compuesto (TCAC) del mercado mundial de pilas de combustible de hidrógeno se prevé en un sólido 45,3% entre 2022 y 2029, con proyecciones de un valor de mercado que alcanzará los 17.880 millones de dólares en ese periodo.
Sin embargo, no hay garantías de alcanzar ese nivel de crecimiento. El número de vehículos electrónicos de pila de combustible (FCEV) vendidos en Estados Unidos en 2020 fue inferior a 16.000, lo que supuso un descenso de las ventas con respecto al año anterior. El hidrógeno ecológico o de bajas emisiones sigue representando menos del 1% de la producción total de hidrógeno, y su producción es muy cara. Mientras tanto, el número de estaciones de servicio debe aumentar rápidamente para estimular la demanda en el mercado de los FCEV. Queda mucho por hacer si se quiere que la tecnología del hidrógeno represente el 6% de las reducciones de emisiones acumuladas a nivel mundial en 2050.
Para gestionar el riesgo y ampliar proyectos ambiciosos y complejos de producción de hidrógeno, necesitamos asociaciones sólidas entre innovadores y expertos en automatización.
Los innovadores que trabajan para que la tecnología del hidrógeno sea escalable, más eficiente y rentable siguen asumiendo riesgos considerables. Los fabricantes de equipos y los usuarios finales a menudo tienen que aumentar la producción mientras perfeccionan la ingeniería de los componentes y las soluciones completas. Para aprovechar el potencial del hidrógeno en los estrechos márgenes de tiempo de nuestros ambiciosos objetivos climáticos, necesitamos un esfuerzo concentrado de todos.
Los expertos en automatización desempeñarán un papel fundamental en el desarrollo de cada componente de la cadena de valor del hidrógeno. Desde el aumento de la capacidad de los electrolizadores hasta el almacenamiento eficiente del combustible y el suministro seguro y de alto caudal en las estaciones de servicio, los productos y la experiencia de empresas como Emerson serán esenciales para mitigar los riesgos en cada fase de desarrollo.
Además, el enfoque de la automatización debe ser holístico. Debe incluir instrumentación adecuada para manipular una fuente de combustible ligera y volátil como el hidrógeno; soluciones de software que permitan el mantenimiento predictivo y una visión en tiempo real del rendimiento; y servicios fiables que puedan ayudar a los fabricantes de equipos originales y a los usuarios finales a crear y mantener sus productos y soluciones.
Existen cuatro formas en las que un socio fuerte en automatización puede ayudar a madurar el mercado del hidrógeno, controlando al mismo tiempo los gastos a corto y largo plazo:
1. Ayudar a que los diseños y la capacidad se adapten a la demanda del mercado
Un mercado prometedor es una gran oportunidad, pero también supone una presión para un sector que carece de una infraestructura sólida y de soluciones establecidas. Asociarse con un experto en automatización que disponga de muchos productos en el campo que ya respalden las aplicaciones del hidrógeno puede mantener el desarrollo en el buen camino.
Por ejemplo, en los electrolizadores de membrana de intercambio de protones (PEM), que se utilizan en proyectos de hidrógeno ecológico, la máxima eficiencia depende de una medición muy precisa de la producción de oxígeno e hidrógeno a medida que estos gases salen de la pila del electrolizador. Las herramientas que proporcionan un control preciso de la presión, como un controlador electroneumático PID, son fundamentales para este proceso.
Los fabricantes de electrolizadores pueden crear soluciones con más confianza si los productos que eligen han funcionado en otras aplicaciones. Por ejemplo, los reguladores y controladores de Emerson han funcionado en cohetes espaciales y en la Estación Espacial Internacional, cumpliendo estrictas normas militares e internacionales. Este rendimiento probado puede ayudar a los productores de infraestructuras de hidrógeno a crear soluciones de paquete y funcionamiento plug-and-play, reduciendo el tiempo de prueba y haciendo posible el escalado de las operaciones.
2. Mantener los nuevos proyectos a tiempo y dentro del presupuesto
Incluso con instrumentación probada en industrias bien establecidas, puede resultar difícil optimizar la producción y controlar los costes. En casi todos los aspectos de la tecnología del hidrógeno se crearán prototipos y se probarán nuevas soluciones sin perder de vista los gastos operativos y de capital.
Los líderes en automatización que ofrecen potentes herramientas digitales y software de simulación pueden ayudar a estos productores a crear gemelos digitales y optimizar un entorno físico antes de su puesta en marcha. Esto puede incluir pruebas avanzadas antes del inicio de las operaciones y oportunidades para formar a los operarios con un impacto mínimo en el proceso en marcha. Tanto los fabricantes de equipos originales de hidrógeno como los usuarios finales pueden beneficiarse enormemente del ahorro en tiempo y costes de puesta en marcha.
Por ejemplo, los electrolizadores PEM siguen siendo mucho más caros, tanto en términos de CAPEX como de OPEX, que sus homólogos de hidrógeno basados en combustibles fósiles. Los gobiernos están financiando algunos proyectos a gran escala para reducir los costes unitarios, pero para ampliarlos rápidamente es necesario reducir los costes de producción. La automatización rentable y las soluciones plug-and-play compactas e integradas pueden ayudar a allanar el camino para ampliar la producción de hidrógeno ecológico.
3. Proporcionar plataformas tecnológicas avanzadas para supervisar el rendimiento de las aplicaciones de hidrógeno
Una vez en funcionamiento, todas las partes de la cadena de valor del hidrógeno dependerán de un rendimiento eficiente para seguir siendo económicamente viables. En la actualidad, el tiempo de inactividad de una estación de repostaje de hidrógeno suele deberse al mal funcionamiento de un componente, como un enfriador, un compresor de aire o una válvula. El potencial del hidrógeno como combustible alternativo depende de la fiabilidad de los componentes y del mantenimiento periódico, que puede ayudar a minimizar o evitar paradas imprevistas. Los operadores de estaciones necesitarán datos en tiempo real e información sobre sus sistemas para optimizar las operaciones y cumplir las normas de emisiones y seguridad.
Los expertos en automatización pueden respaldar estos objetivos suministrando sistemas de sensores que supervisen el estado de los componentes neumáticos, detecten fugas y optimicen el costoso consumo de aire comprimido. La recopilación de más datos enriquecidos en plataformas inteligentes con software de código abierto también ayudará a los operadores a mejorar la toma de decisiones y el mantenimiento predictivo en cada etapa, al tiempo que ofrece la misma experiencia fiable que los conductores esperan de las estaciones que dispensan combustible diésel y gasolina.
4. Garantizar la seguridad en entornos volátiles
Dada la ligereza y combustibilidad del hidrógeno, representa un riesgo para la seguridad allí donde se produce una fuga. Los controles de seguridad deben cumplir una norma exigente en todas las aplicaciones.
En las estaciones de servicio, el hidrógeno puede estar sometido a cambios bruscos y extremos de presión y temperatura. Sin una instrumentación de calidad, es mucho más probable que se produzcan fugas externas, degradaciones del depósito y una exposición insegura al calor.
Una estación de servicio contendrá una red de válvulas, reguladores de presión, válvulas de cierre y otros instrumentos que conectan los depósitos de almacenamiento intermedio, los enfriadores, los surtidores y el depósito del vehículo. Adquirir componentes con amplia experiencia sobre el terreno y sometidos a pruebas puede ayudar a garantizar el cumplimiento de las normas de seguridad y una alta fiabilidad.
Además, trabajar con un único proveedor de automatización que también invierta en la cadena de valor del hidrógeno y se centre en la seguridad de la automatización puede suponer un ahorro de costes y un control de calidad en todas las fases del proyecto.
El momento del hidrógeno es ahora
La oportunidad, la urgencia y la inversión activa han preparado al sector del hidrógeno para una nueva y emocionante etapa de crecimiento. Como en cualquier mercado, habrá ganadores y perdedores. Los fabricantes de equipos originales y los usuarios finales necesitarán proveedores de automatización con ofertas completas, profundos conocimientos, flexibilidad y un compromiso con la seguridad.
Hay muchos factores que pueden ayudarnos a alcanzar nuestros objetivos de energía limpia. La sólida asociación de Automation con los productores de hidrógeno es esencial para un crecimiento temprano y sostenido.
