Por el Consejo del Hidrógeno
En un momento en que la carrera por la descarbonización está cobrando impulso, el hidrógeno ocupa un lugar central. En Topsoe, un proveedor líder de soluciones tecnológicas para la transición energética, la atención se centra cada vez más en una fábrica de celdas electrolizadoras de óxido sólido (SOEC) de última generación.
Con el apoyo de una subvención de 94 millones de euros del Fondo de Innovación de la UE, uno de los mayores programas de financiación para tecnologías innovadoras con bajas emisiones de carbono, Topsoe se dispone a poner en funcionamiento este año su nueva planta de fabricación de SOEC en Herning (Dinamarca). La capacidad inicial de la fábrica será de 500 megavatios (MW) de unidades SOEC, con potencial de ampliación en el futuro. Se trata de una de las mayores inversiones en la historia de Topsoe.
Los electrolizadores producen hidrógeno utilizando electricidad para dividir las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno. Cuando se alimenta con electricidad renovable, la electrólisis permite obtener hidrógeno con bajas emisiones que se puede utilizar para descarbonizar industrias con un uso intensivo de energía como el acero, la minería y el transporte de larga distancia, que en conjunto representan aproximadamente 30% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero.
De hecho, Topsoe espera que el hidrógeno limpio producido por sus electrolizadores de Herning reduzca más de 40 millones de toneladas métricas de CO2-emisión equivalente durante los primeros 10 años de operación en comparación con el hidrógeno convencional producido con combustibles fósiles sin reducción. Eso equivale a retirar más de 950.000 automóviles de la carretera cada año. Aprovechando lo que Topsoe espera que se convierta en un mercado potencial de varios gigavatios (GW), la fábrica de SOEC señala la escalabilidad futura para la producción mundial de electrolizadores.
Innovación técnica, avances en instalaciones
La electrólisis del hidrógeno puede realizarse mediante tres tecnologías principales: SOEC, membrana de intercambio de protones (PEM) o electrólisis alcalina. La SOEC es la tecnología más incipiente de las tres, ya que requiere temperaturas más altas y vapor en lugar de agua líquida. Si bien históricamente ha sido menos atractiva debido a su alto costo en relación con la capacidad, opera a una temperatura más alta y, por lo tanto, presenta una cinética más rápida y una conductividad más alta. Eso significa que puede funcionar a un voltaje más bajo, lo que reduce el consumo de energía en relación con la producción de hidrógeno y, por lo tanto, produce más hidrógeno por menos electricidad.
De hecho, Topsoe Tecnología SOEC patentada de próxima generación Puede producir entre 20% y 30% más hidrógeno por unidad de potencia de entrada que las tecnologías de electrolizadores convencionales. Cuando se combinan con tecnologías que producen calor residual (como amoníaco, metanol o producción de acero), los electrolizadores SOEC de Topsoe pueden lograr el costo nivelado de hidrógeno más bajo de la industria en volúmenes de megavatios o gigavatios.
Esto hace que esta electrólisis sea especialmente adecuada para los mercados de electricidad de alto precio y la producción de productos químicos o de combustibles eléctricos. El primer cliente de SOEC de Topsoe, First Ammonia, es un ejemplo perfecto. A partir de 2025, la empresa con sede en Nueva York planea desarrollar plantas modulares a escala comercial que produzcan amoníaco limpio utilizando la tecnología SOEC de Topsoe.
Para ampliar su tecnología SOEC, Topsoe necesitaba ampliar los límites en el sector de la fabricación. En Dinamarca, lo hizo. Se espera que la planta de 23.000 metros cuadrados de Topsoe en Herning esté operativa en 2024; empleará directamente a unas 150 personas y creará numerosas oportunidades de empleo indirecto a través de su cadena de suministro, construcción, mantenimiento y más.
Como primer proyecto de este tipo, la instalación presentó numerosas oportunidades de aprendizaje. Topsoe multiplicó por cien la capacidad de fabricación de electrolizadores, pasando de 5 megavatios a 500 megavatios de capacidad de electrolizadores, a la vez que desarrollaba infraestructura para respaldar los sectores del transporte marítimo, la aviación, el acero y otros.
Impacto más amplio en la transición energética
El hidrógeno limpio de Topsoe puede sustituir a los combustibles fósiles en diversas industrias y procesos, como la generación de electricidad con bajas emisiones. También puede constituir una fuente versátil de combustibles eléctricos a través de la Proceso Power-to-X, donde el hidrógeno limpio forma una materia prima o combustible directo para portadores de energía, producción de materias primas y más. Las aplicaciones van desde la producción de acero y cemento hasta amoníaco, eMetanol o incluso combustible de aviación sostenible.
Los reguladores tienen mucho en juego en el éxito de Topsoe. La fábrica de Herning apoya la propuesta de la Comisión Europea de desplegar 40 GW de electrolizadores en toda Europa para 2030 y contribuye a su objetivo. Ley de Industria Net Zero, que nombra a las tecnologías de electrolizadores como una de las ocho tecnologías estratégicas de cero emisiones netas que pueden acelerar la acción climática y la competitividad de la industria.
A medida que aumenta la demanda, Herning prevé que habrá más posibilidades. Topsoe ha formó una alianza con ABB y Fluor, líderes en electrificación y automatización (ABB) e ingeniería y construcción (Fluor), para diseñar un concepto estandarizado para las instalaciones de fabricación de electrolizadores, comenzando con su planes anunciados recientemente construir una nueva planta de SOEC de $400 millones en el estado de Virginia, Estados Unidos. La experiencia de Herning beneficiará a la fábrica de Virginia, al igual que un concepto estandarizado y nuevas eficiencias incorporadas.
A partir de las instalaciones danesas y estadounidenses, Topsoe planea explorar nuevas asociaciones y modelos comerciales, reunir a pioneros y formar nuevas coaliciones con visión de futuro. Con mercados potenciales en Australia, Europa y América del Norte, es fundamental acelerar la producción de electrolizadores, acelerar el ritmo de finalización de proyectos y obtener claridad regulatoria.
Lecciones aprendidas para lo que está por venir
En un intento de alinearse con los objetivos climáticos de la UE y satisfacer la creciente demanda de los consumidores, la nueva fábrica de electrolizadores SOEC de Topsoe supone un gran paso adelante en el camino hacia la energía sostenible. La producción de estos electrolizadores de alta eficiencia constituye un ejemplo mundial del tipo de producción de hidrógeno que puede marcar la diferencia.
Para Topsoe, no se trata solo de desarrollar la tecnología SOEC y construir estas fábricas. También implica hacer que la tecnología forme parte del alcance más amplio de la cadena de valor Power-to-X. A través de esto, Topsoe puede integrar SOEC y soluciones de back-end para fomentar ofertas competitivas y sin riesgos, formando un socio clave en la cadena de suministro de hidrógeno limpio, amoníaco limpio, eMetanol y más. Topsoe se basa en una amplia experiencia y conocimientos tecnológicos, habiendo trabajado durante décadas con tecnologías de síntesis downstream y procesos relacionados.
Con 40 años de historia en este campo de la electrólisis (desde celdas de combustible de óxido sólido hasta unidades SOEC), Topsoe cuenta con miles de puntos de datos que le permiten ofrecer un rendimiento y una fiabilidad superiores. Ahora que está desarrollando una de sus mayores inversiones hasta el momento, la empresa espera que esto sea solo el principio. Topsoe trabaja con los responsables de las políticas, los reguladores y el público en general en proyectos similares y está preparada para aplicar estas primeras lecciones en lo que está por venir.
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