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Idrogeno

Iridio, platino e nichel: il ruolo chiave dei tre metalli nella produzione di idrogeno verde

Secondo Rystad Energy la produzione di idrogeno verde entro il 2030 sarà di 24 milioni di tonnellate, alimentata dall’ultimo ciclo di incentivi come l’Inflation Reduction Act e i numerosi regimi di sostegno europei

Se il 2022 ha messo il turbo all’economia dell’idrogeno verde, allora il 2023 sarà un altro anno fondamentale per questo settore nascente, che è destinato ad essere la spina dorsale delle strategie di decarbonizzazione, transizione e sicurezza energetica.

Una ricerca di Rystad Energy ha rilevato che, dal 2022 al 2023, la capacità degli elettrolizzatori dovrebbe aumentare del 186%, ecco perché l’attenzione ora si sta rivolgendo alla capacità della catena di approvvigionamento necessaria per la produzione di elettrolizzatori. Anche se negli ultimi anni molte delle materie prime necessarie per la crescita del settore hanno registrato prezzi elevati, Rystad Energy prevede una diminuzione del 10-15% dell’inflazione dei prezzi dei servizi degli elettrolizzatori tra il 2022 e il 2027, con l’aumento dell’adozione dell’idrogeno verde e la riduzione dei costi.

L’ultima proiezione di Rystad Energy per la produzione di idrogeno verde entro il 2030 è di 24 milioni di tonnellate da 212 GW di elettrolizzatori, alimentata dall’ultimo ciclo di incentivi come l’Inflation Reduction Act e i numerosi regimi di sostegno europei.

LE DUE TECNOLOGIE PER L’ELETTROLISI

Attualmente, le due tecnologie di elettrolisi più comuni sono l’elettrolisi dell’acqua alcalina (alkaline water electrolysis – AWE) e la membrana elettrolitica polimerica (polymer electrolyte membrane – PEM). Sia gli elettrolizzatori PEM che gli elettrolizzatori AWE hanno registrato un’inflazione particolarmente elevata negli ultimi due anni: in media, nel periodo 2020-2022 i prezzi dei componenti dell’elettrolizzatore PEM sono aumentati di circa il 30%, mentre i costi AWE sono aumentati di circa il 21%. La volatilità dei prezzi di platino e iridio tra gennaio 2021 e gennaio 2023 ha contribuito alla recente inflazione, che ha colpito le membrane rivestite di catalizzatore e mette in evidenza le sfide significative derivanti dall’utilizzo di catalizzatori di iridio e platino negli elettrolizzatori PEM.

L’IMPORTANZA DI PLATINO E IRIDIO

Sfortunatamente, la volatilità dei prezzi non è un ricordo del passato, poiché entrambe le materie prime sono tra le più rare al mondo. L’iridio si trova solo in due parti per miliardo (PPB) nella crosta terrestre e il platino in cinque PBB. Il Sudafrica è attualmente responsabile dell’83% della fornitura globale di iridio e del 70% della fornitura di platino. È probabile che nel 2023 i prezzi di questi metalli aumenteranno, a causa delle vecchie centrali elettriche a carbone del Sudafrica soggette a guasti, che minacciano la produzione in caso di interruzioni di corrente.

Tuttavia, l’Agenzia internazionale per le energie rinnovabili (IRENA) ha riferito che l’uso futuro previsto di iridio e platino nelle membrane rivestite di catalizzatore può essere limitato rispettivamente a 0,4 g/kW e 0,1 g/kW. Inoltre, i ricercatori dell’Organizzazione olandese per la ricerca scientifica applicata (TNO) sono riusciti a sviluppare un metodo che richiederà 200 volte meno iridio nella produzione di elettrolizzatori PEM, migliorando anche l’efficienza.

Anche il riciclo dei due materiali potrebbe contribuire a soddisfare la crescente domanda di questi metalli preziosi proveniente dal settore dell’idrogeno. A lungo termine, Rystad Energy ritiene che il ritmo dell’implementazione del PEM non sarà limitato dalla fornitura di platino e iridio, se le tecnologie future potranno consentire la riduzione del loro utilizzo tra il 70 e l’80%, e quindi contribuire a tagli significativi dei costi associati alle membrane rivestite di catalizzatore (CCM).

“Nel breve periodo i prezzi degli elettrolizzatori inizieranno a diminuire, man mano che, dopo un periodo di volatilità, le principali materie prime vedranno i prezzi stabilizzarsi. Nel medio-lungo periodo, l’innovazione tecnologica e i guadagni in termini di efficienza ridurranno la necessità di iridio, determinando una significativa riduzione dei costi. Tuttavia , potrebbero verificarsi degli aumenti inaspettati dei costi, poiché l’iridio deve far fronte a pressioni sull’offerta, mentre il produttore chiave Sudafrica deve affrontare interruzioni di corrente. Ciò dimostra come la transizione energetica non sarà prevedibile; molti scommettono che l’idrogeno verde prenderà un percorso simile a quello del fotovoltaico, che tra il 2010 e il 2020 ha visto i costi di investimento diminuire di circa l’80%”, come ha affermato Selena Remmen, analista supply chain di Rystad Energy.

IL RUOLO DEL NICHEL E DELL’ACCIAIO INOSSIDABILE

Nell’ultimo anno, il prezzo globale del nichel è aumentato in media del 30%, con un picco molto più alto a giugno. Ciò è in gran parte attribuito ad una produzione cinese inferiore al solito, associata ai blocchi per la pandemia Covid e alle sanzioni contro le materie prime russe. Poiché l’AWE utilizza il nichel Raney come catalizzatore e il nichel per strati di trasporto porosi, piastre bipolari e piastre terminali, il metallo ha contribuito a pressioni inflazionistiche significative dall’inizio del 2020, con un aumento medio del 10% tra il 2021 e il 2022.

Inoltre, la produzione di acciaio inossidabile rappresenta circa i due terzi della domanda mondiale di nichel. Il nichel viene utilizzato come materiale di lega nella produzione di acciaio inossidabile per aumentare la formabilità, la saldabilità e la duttilità dell’acciaio, aumentandone anche la resistenza alla corrosione. A causa dell’importanza del nichel nella produzione di acciaio inossidabile, i prezzi di questo metallo sono un fattore determinante del costo dell’acciaio inossidabile. Quest’ultimo è un materiale comune utilizzato negli elettrolizzatori, inclusi i componenti dello stack PEM, come le piastre bipolari e terminali, oltre che nei componenti di bilanciamento dell’impianto (BOP) come tubazioni, valvole, serbatoi e pompe.

Secondo la ricerca Rystad Energy, il prezzo del nichel dovrebbe continuare la sua tendenza al ribasso e si stima che nel 2023 scenderà verso i 25.000 dollari/tonnellata (o meno), a causa dell’allentamento delle politiche cinesi zero-Covid e dell’ulteriore offerta dall’Indonesia, che colpisce il mercato. Inoltre, si prevede che i prezzi globali dell’acciaio diminuiranno, man mano che gli Stati Uniti aumentano la produzione di acciaio e inizieranno ad importare di più dall’Europa, dove i prezzi sono significativamente più bassi. Queste riduzioni di prezzo dovrebbero contribuire a ridurre il costo dei componenti dell’elettrolizzatore che contengono acciaio inossidabile e nichel.

Ci sono molti metodi per ridurre i costi degli elettrolizzatori: ridurre la presenza di metalli preziosi, aumentare l’efficienza dell’elettrolizzatore, aumentare i volumi di produzione e automatizzare i processi di produzione. Inoltre, ci sono anche degli interventi governativi per trasformare questi metodi. Ad esempio, l’importante progetto di interesse comune europeo (IPCEI) “Hy2Tech”, il fondo da 5,4 miliardi di euro rilasciato nel 2022 o il piano industriale Green Deal recentemente annunciato, in cui il Fondo per l’innovazione dell’Ue si concentrerà, tra l’altro, sull’aumento della produzione dei componenti degli elettrolizzatori. Nel complesso, Rystad Energy prevede che tali tagli ai costi contribuiranno a ridurre l’aumento dei prezzi dei servizi degli elettrolizzatori di circa il 15% entro il 2027, migliorando così l’economia della produzione di idrogeno verde.

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