La producción ecológica de hidrógeno utiliza cuatro tecnologías principales de electrolizadores: electrólisis alcalina del agua (AWE), membrana de intercambio protónico (PEM), membrana de intercambio aniónico (AEM) y electrolizadores de óxido sólido (SOEC). Cada tecnología tiene sus propios principios de funcionamiento, características de rendimiento y madurez comercial. Estos sistemas se integran con los componentes del balance de planta (BOP), incluidos transformadores, rectificadores y sistemas de purificación, para producir hidrógeno a la presión y pureza adecuadas.

Los fabricantes de electrolizadores han adoptado diversas estrategias comerciales para implantar sus sistemas en proyectos comerciales. Este artículo comparte algunas de las investigaciones del informe de IDTechEx «Green Hydrogen Production & Electrolyzer Market 2024-2034: Technologies, Players, Forecasts», destacando algunos de los principales modelos de negocio junto con ejemplos de la industria.

Visión general de los modelos de negocio de las empresas de electrolizadores. Fuente: IDTechEx

Licencia de pilas de electrolizadores y uso de socios de integración de sistemas

Los nuevos fabricantes de equipos originales suelen optar por conceder licencias de su tecnología para concentrarse en sus principales puntos fuertes: el diseño, la mejora y la fabricación de pilas de electrolizadores. Esta estrategia les permite expandirse sin la importante inversión de capital necesaria para establecer oficinas internacionales e integrar proyectos BOP y de puesta en marcha. La concesión de licencias acelera el despliegue de la tecnología y la generación de ingresos, pero conlleva riesgos como la posible mala gestión de la propiedad intelectual y las incoherencias de calidad debidas a la integración de terceros.

Entre las empresas más destacadas que conceden licencias de sus tecnologías de apilamiento figuran Ceres Power (SOEC), Hoeller Electrolyzer (PEMEL), PERIC (AWE) y Enapter (AEMEL). Enapter es un ejemplo de empresa relativamente joven que ha adoptado con éxito este modelo de negocio. Gracias a la creación de una red de socios distribuidores e integradores de sistemas, Enapter ha conseguido ampliar rápidamente su alcance más allá de los mercados europeos, lo que demuestra la eficacia de la concesión de licencias para facilitar una rápida expansión geográfica y de mercado.

Proveedores de soluciones llave en mano (stack + BOP)

Este modelo implica que el OEM suministra tanto la pila del electrolizador como todos los componentes necesarios del BOP, a menudo entregados en contenedores o en sistemas montados sobre patines. Este modelo resulta atractivo para los clientes que buscan un proceso simplificado de adquisición e instalación con un único punto de contacto para todo el sistema. Este enfoque puede aumentar significativamente los ingresos por proyecto y reforzar las relaciones con los clientes. Sin embargo, requiere una inversión sustancial en capacidades de diseño, montaje y mantenimiento y conlleva riesgos relacionados con fallos en la ejecución del proyecto e interrupciones en la cadena de suministro relacionadas con el BOP.

Una amplia gama de fabricantes de equipos originales de electrolizadores, entre los que se incluyen actores bien establecidos como Nel, Plug Power, thyssenkrupp nucera e ITM Power, optan por este enfoque como una de sus estrategias de generación de ingresos. Aunque todos los tipos de electrolizadores pueden configurarse en sistemas llave en mano, es más común entre los fabricantes de equipos originales de electrolizadores PEM. Esta preferencia se debe a la mayor capacidad de rampa dinámica de los sistemas PEM, que son ventajosos para el almacenamiento de energía renovable y aplicaciones más pequeñas y modulares como las estaciones de repostaje de hidrógeno. En cambio, los OEM de AWE suelen ofrecer sistemas más personalizados que se adaptan a las necesidades específicas de los clientes y a aplicaciones a mayor escala.

Sistemas personalizados para proyectos

Los OEM también ofrecen sistemas personalizados en los que la pila del electrolizador y el BOP se diseñan para satisfacer los requisitos específicos del proyecto, optimizando la eficiencia y el rendimiento general del sistema. Este enfoque a medida satisface a los clientes que necesitan sistemas adaptados a aplicaciones industriales a gran escala o la integración con la infraestructura existente. Sin embargo, los sistemas a medida requieren amplios conocimientos de ingeniería y gestionan complejidades en el desarrollo del proyecto, lo que puede alargar los plazos.

Muchos de los mismos fabricantes de equipos originales que proporcionan soluciones llave en mano también ofrecen sistemas personalizados. Estas empresas reconocen la doble ventaja de poder atender una gama más amplia de necesidades del mercado: desde soluciones llave en mano estandarizadas para una implantación más rápida hasta sistemas altamente personalizados que optimizan el rendimiento para aplicaciones específicas. Al ofrecer ambas cosas, estos fabricantes de equipos originales pueden dar cabida a una gama más amplia de requisitos de los clientes, lo que garantiza la flexibilidad y adaptabilidad de su oferta de servicios.

Enfoques de consorcio en el desarrollo de proyecto

Los fabricantes de electrolizadores participan a menudo en consorcios que desarrollan proyectos. Esto implica la colaboración de varias entidades, incluidas empresas posiblemente competidoras, para compartir los riesgos y beneficios de proyectos a gran escala. Esta estrategia permite poner en común la experiencia y los recursos financieros, reduciendo la carga de una sola empresa y permitiendo potencialmente proyectos a una escala que sería difícil lograr en solitario. Es especialmente adecuada para grandes proyectos complejos con múltiples usuarios finales que a menudo pretenden demostrar un concepto. Las principales desventajas son las posibles diferencias en los procesos corporativos, que ralentizan la toma de decisiones, y la complejidad a la hora de alinear los distintos enfoques técnicos.

Desarrollo interno de proyectos por parte de los fabricantes de electrolizadores

Los OEM que desarrollan proyectos por su cuenta asumen toda la responsabilidad de cada aspecto del proyecto. Esto incluye el desarrollo tecnológico y la fabricación, así como la contratación de empresas EPC, la obtención de proveedores a largo plazo, la financiación del proyecto y la supervisión de la puesta en marcha y el funcionamiento. Este modelo permite un control máximo de la cadena de valor, lo que puede generar mayores márgenes y una relación directa con los usuarios finales. Es especialmente adecuado para grandes empresas con un sólido respaldo financiero y amplios conocimientos en múltiples ámbitos. Sin embargo, los principales retos incluyen importantes requisitos de capital, la gestión de diversos elementos del proyecto y la plena asunción de riesgos operativos y de mercado.

Plug Power es un ejemplo notable de empresa de equipos de hidrógeno que adopta este enfoque de desarrollo interno de proyectos. La empresa está desarrollando múltiples plantas de producción de hidrógeno líquido en Estados Unidos, gestionando todos los elementos del proyecto, desde la producción hasta la entrega del hidrógeno líquido a sus clientes. A pesar de sus esfuerzos pioneros, Plug Power se enfrenta a retos financieros, ya que asume en solitario la mayor parte de los riesgos del proyecto. Los informes financieros de 2023 y 2024 indican un aumento significativo de las pérdidas trimestrales en medio de un descenso de los ingresos, ya que la empresa está a la espera de la puesta en servicio de varios de sus sistemas de electrolizadores PEM y de que entre en vigor un nuevo régimen de precios. Estas tensiones financieras ponen de relieve los riesgos inherentes a este modelo de negocio, especialmente en la transición a mayores escalas de producto y la gestión de los costes iniciales. No obstante, Plug Power espera ver una mejora de sus resultados en el segundo semestre de 2024.

Relatos específicos de la tecnología y otras perspectivas

Los electrolizadores AEM, utilizados normalmente en aplicaciones a pequeña escala, están menos maduros en comparación con las tecnologías PEM y AWE, con desarrollos significativos que ahora impulsan las capacidades a media escala. Los electrolizadores PEM, reconocidos por su fiabilidad operativa, suelen utilizarse en aplicaciones de pequeña y mediana escala, con proyectos de capacidad inferior a 50 MW. Aunque la tecnología PEM está madura, los grandes proyectos de más de 100 MW están aún en fase de desarrollo. La electrólisis de agua alcalina (AWE), la tecnología más madura, se emplea ampliamente en proyectos de pequeña a gran escala de más de 100 MW, incluidos proyectos emergentes de escala GW. Los electrolizadores de óxido sólido (SOEC), que funcionan a altas temperaturas, son óptimos para la integración con procesos industriales que pueden proporcionar el calor o el vapor necesarios, facilitando operaciones muy eficientes y permitiendo aplicaciones innovadoras como la producción de combustibles sintéticos por coelectrolisis de CO₂ y H₂O.

Autor: Chingis Idrissov, analista tecnológico senior de IDTechEx