Análisis de la cadena de suministro para pilas de combustible tipo PEM

i Equation Chapter 1 Section 1 Proyecto Fin de Máster Máster en Organización Industrial y Gestión de Empresas Análisis de la cadena de suministro para pilas de combustible tipo PEM Autor: Sergio Andres Silva Mora Profesor sustituto: Christian Suárez Soria Dpto. Ingeniería Energética Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2022 Sevilla, 2024 II iii Proyecto Fin de Máster Master en Organización Industrial y Gestión de Empresas Análisis de la cadena de suministro para pilas de combustible tipo PEM Autor: Sergio Andres Silva Mora Tutor: Christian Suárez Soria Sustituto Interino Dpto. Ingeniería Energética Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2024 IV v Proyecto Fin de Máster: Análisis de la cadena de suministro para pilas de combustible tipo PEM Autor: Sergio Andres Silva Mora Tutor: Christian Suárez Soria El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2024 VI El Secretario del Tribunal vii A mi familia A mis maestros VIII ix Agradecimientos A mi madre y Abuela, por su colosal entrega y apoyo absoluto durante todas las etapas de mi vida, las amo. A mi familia, los cuales son fuente de motivación para lograr mis sueños. También quiero destacar la valiosa colaboración por parte de mi tutor y agradecer por toda la ayuda y conocimientos compartidos para el logro de este proyecto. Sergio Andres Silva Mora Sevilla, 2024 xvi ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1.1 Producción mundial de carbón [1] 1 Figura 1.2 Balance energético en España 2022 [2] 2 Figura 3.1 Línea de tiempo pilas de combustible tipo PEM [22] 11 Figura 3.2 Principio básico de Funcionamiento de una pila de combustible tipo PEM [24] 13 Figura 3.3 Fracción de masa de componentes de pilas de combustible tipo PEM. [26] 14 Figura 3.4 Placa bipolar conectada y separada por dos celdas adyacentes. [32] 16 Figura 4.1 Porcentaje de producción platino por país 23 Figura 4.2 Porcentaje producción polímero natural por país 24 Figura 4.3 Porcentaje producción polímero sintético por país 24 Figura 4.4 Porcentaje producción polímero petróleo por país 25 Figura 4.5 Porcentaje producción grafito natura por país 25 Figura 4.6 Porcentaje producción grafito/carbonos por país 26 Figura 4.7 Porcentaje producción acero por país 26 Figura 4.8 Porcentaje producción aluminio por país 27 Figura 4.9 Mayores productores de materiales para pilas de combustible tipo PEM 28 Figura 5.1 Representación gráfica cadena de suministro. 32 Figura 5.2 Economía Circular Ballard [40] 34 Figura 5.3 Histórico ventas empresas SFC Energy y FCHEA 36 Figura 5.4 Resultado pronóstico de la demanda 37 Figura 5.5 Localización fabricantes pilas de combustible en Europa 38 Figura 6.1 Pilas de combustibles fabricadas por Ballar Power System [44] 41 Figura 6.2 Tipos de Pilas PEM fuel Cell y Aplicaciones [44] 42 Figura 6.3 Pilas de Combustible Servicio Pesado [44] 42 Figura 6.4 Plataforma de productos servicio pesado [45] 43 Figura 6.5 Productos vendidos y operando Ballard [17] 43 Figura 6.6 Efoy 2.5 Pila de Combustible [46] 44 Figura 6.7 EFOY H₂Cabinet Serie N Interior [47] 45 Figura 6.8 EFOY H₂Cabinet Serie X Exterior [47] 46 Figura 6.9 Generador Movil H2 Genset [48] 46 Figura 6.10 Aplicaciones Generador Movil H2 Genset [48] 47 Figura 6.11 Heavy Duty System 100 [49] 47 Figura 6.12 PEMFC NM12 Twin y Simple [18] 49 Figura 6.13 PEMFC StackPack 40 y 300 [19] 50 xvii Figura 6.14 Diseño Cambio PEMFC Symbio [51] 51 Figura 6.15 Diseño de coche PEMFC Toyota [53] 52 1 1 INTRODUCCIÓN Y ESTADO DEL ARTE El crecimiento de la población y de la industria durante las últimas décadas ha traído como consecuencia una mayor demanda de producción energética. A lo largo de la historia, las energías de mayor demanda por parte de la población del planeta han sido aquellas cuya fuente son el carbón y el lignito, el petróleo, el gas, la energía nuclear y las renovables, estas últimas con una tendencia creciente en los últimos años. En el año 2022, los principales productores de fuentes de energía de combustibles fósiles, como el carbón, fueron, en primer lugar, China con una producción de 4430 Mt, en segundo lugar, India con 937 Mt y, en tercer lugar, Indonesia con 690 Mt. Estos tres países representaron el 70% de la producción de carbón en el mundo. Además, para este año, la producción mundial incrementó un 8%. Otro recurso natural de alta producción en el mundo como fuente de energía es el petróleo. En 2022, la producción fue liderada por Estados Unidos con 762 Mt, seguido por Arabia Saudita con 601 Mt y, en tercer lugar, Rusia con 539 Mt. La producción de petróleo aumentó un 5% a nivel mundial, debido en gran parte a que Arabia Saudita incrementó su producción en un 16%. La producción de gas natural fue encabezada por Estados Unidos con 1027 bcm, seguido de Rusia con 699 bcm y, en tercer lugar, Irán con 244 bcm. La producción de gas natural se mantuvo estable debido al incremento en la producción de algunos países, a pesar de que Rusia redujo su producción en un 12%. Lo anterior nos indica que las fuentes de energía fósil son ampliamente utilizadas a nivel mundial. Figura 1.1 Producción mundial de carbón [1] La energía nuclear representa el 10.5% de la electricidad mundial y es producida por más de 400 reactores ubicados a lo largo del planeta. Entre los países con mayor producción para el 2022 se encuentra, en primer lugar, Estados Unidos con una producción de 787 TWh, en segundo lugar, China con 407 TWh y, en tercer lugar, Francia con 360 TWh. La producción de estos tres países representa el 58% de la producción de energía nuclear a nivel mundial. La energía nuclear de la Unión Europea aportó al sector energético alrededor del 26% en el año 2022. De acuerdo con el Foro Nuclear Español, la construcción de nuevos reactores es un Introducción y estado del arte 2 hecho en países como China, India, Corea del Sur y Rusia. A pesar de los retos medioambientales que estas energías representan para el planeta, la energía nuclear es considerada una fuente esencial para el futuro energético de estos países. La utilización de energías de fuentes fósiles y nucleares ha ocasionado daños ambientales que tardarán años en resarcirse. El efecto invernadero, la polución, el cambio climático y los residuos radiactivos son algunos de los efectos adversos del uso de estas fuentes de energía. Sin embargo, durante las últimas décadas, se ha presentado un incremento en la producción de energías renovables debido a la instalación de plantas fotovoltaicas y eólicas, alcanzando un 12% de la oferta energética mundial en 2022, con una tendencia de crecimiento en los próximos años. Según la Asociación de Empresas de Energías Renovables (APPA), las energías renovables en España representaron el 42% de la producción de energía eléctrica en 2022. En términos generales de producción de energías renovables, los países europeos que lideran la producción son Portugal, seguido de España y, en tercer lugar, Alemania. Estos países también muestran una tendencia al crecimiento debido a la instalación de placas fotovoltaicas tanto en viviendas como en empresas. Figura 1.2 Balance energético en España 2022 [2] Todas las implementaciones de energías limpias reflejan una tendencia a incrementarse en el futuro energético. Para el planeta, esto supone un alivio y la reducción de los problemas de contaminación a los cuales nos enfrentamos. En el año 2000, la energía renovable en Europa apenas representaba el 1% de la energía, pero después de dos décadas, en 2022, representaba alrededor del 22%. Esto se debe a la implementación de políticas en los países que impulsan y fomentan el uso de estas energías. Las empresas y las personas también son conscientes de la situación climática y están tomando medidas, como la implementación de energías limpias y renovables. Sin embargo, a pesar de estos avances, los combustibles fósiles siguen siendo los más dominantes en algunos sectores. Una alternativa para la transición energética es el hidrógeno. Este es un gas ligero que, al combustionar, no genera gases de efecto invernadero. La dificultad para su uso energético se debe a que no se encuentra aislado en la naturaleza y, para obtenerlo, se deben realizar procesos como el reformado de gas natural, el cual emite CO2 a la atmósfera. Actualmente, el 90% del hidrógeno producido se obtiene de esta manera, lo cual genera 3 3 Análisis de la cadena de suministro para pilas de combustible tipo PEM contaminación al planeta, por lo que se denomina hidrógeno gris. En los últimos años, las investigaciones se han incrementado en cuanto a la producción de hidrógeno verde, es decir, producir hidrógeno mediante el uso de energías renovables con cero emisiones al planeta. Todos estos avances en la producción de combustibles que no generen contaminación han permitido el desarrollo paralelo de la fabricación y uso de pilas de hidrógeno tipo PEM, las cuales comienzan a desempeñar un papel protagónico en la transición energética. Las celdas de combustible de membrana de intercambio protónico (PEM fuel cells) o pilas de hidrógeno, se han consolidado como una tecnología revolucionaria en la búsqueda de soluciones energéticas sostenibles y eficientes en los últimos años. Estas celdas convierten la energía química del hidrógeno en electricidad y calor mediante una reacción electroquímica limpia, demostrando un gran potencial en una amplia gama de aplicaciones, desde vehículos eléctricos hasta sistemas de generación de energía estacionaria. La creciente importancia de las pilas de combustible tipo PEM en la industria y la sociedad radica en su capacidad para enfrentar los desafíos del siglo XXI: la mitigación del cambio climático y la transición hacia una economía más limpia y sostenible. Estas células de combustible ofrecen una alternativa prometedora a los sistemas de energía convencionales basados en combustibles fósiles, al reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y mejorar la calidad del aire. Uno de los factores críticos que respalda la efectividad y el éxito de las pilas de combustible tipo PEM es la cadena de suministro que sostiene la producción de estos dispositivos. Sin embargo, esta cadena enfrenta varios desafíos importantes. Las interrupciones globales, como pandemias y conflictos geopolíticos, pueden causar problemas como el efecto látigo y la escasez de materiales esenciales. Además, la falta de transparencia a lo largo de la cadena complica la gestión de inventarios y la garantía de calidad. Asimismo, la presión para cumplir con estándares ambientales y reducir las emisiones añade otra capa de complejidad. Cada componente, desde la membrana de intercambio protónico hasta los colectores de corriente y los materiales de los electrodos, desempeña un papel vital en el rendimiento y la eficiencia de las celdas de combustible. Para abordar estos problemas, se están implementando varias innovaciones tecnológicas. El uso de tecnologías como el Internet de las Cosas (IoT) y el blockchain está mejorando la visibilidad y trazabilidad de los componentes. Además, la inteligencia artificial (IA) se utiliza para optimizar la planificación y previsión de la demanda, mientras que la automatización y los sistemas avanzados de gestión de la cadena de suministro están aumentando la eficiencia operativa. La adopción de prácticas sostenibles y la colaboración estrecha con proveedores también están contribuyendo a asegurar un suministro continuo, asequible y confiable de componentes de alta calidad. Los principales productores de las materias primas para la fabricación de pilas de combustible tipo PEM se encuentran en países específicos. Sudáfrica destaca como el principal productor y exportador de platino, fundamental para estas pilas. Los soportes porosos utilizados para los electrodos, hechos de carbono como el grafito, tienen como principales productores a China, Brasil y Canadá. Por otro lado, los polímeros utilizados en la fabricación de las membranas (MEA) pueden ser fabricados en varios países. Además, este proyecto busca analizar las principales empresas europeas que fabrican estas pilas de combustible, identificando la complejidad, problemas, retos y riesgos asociados con los materiales que se requieren de diferentes partes del planeta. La optimización y gestión de la cadena de suministro es crucial en el mundo empresarial moderno, ya que se centra en la integración y coordinación de actividades a lo largo de diversas organizaciones con el fin de maximizar el flujo eficiente de bienes, datos y servicios desde los proveedores hasta los clientes finales. Este proceso abarca todas las etapas, desde la obtención de materias primas hasta la entrega de productos terminados al consumidor, asegurando así la eficiencia y efectividad en cada eslabón de la cadena [3] [4] [5] . En la optimización de la cadena de suministro, uno de los problemas más estudiados es el pronóstico de la demanda, para lo cual se utilizan métodos cuantitativos como los históricos de ventas. Los modelos de series temporales ARIMA permiten modelar y prever patrones de comportamiento utilizando datos de ventas y medias móviles, calculando el promedio de ventas de un período específico para prever la demanda futura. Estas actividades proporcionan una visión de la producción futura para así prever un abastecimiento de materias primas lo más óptimo posible. [6] [7] La programación de rutas de transporte (VRP) busca optimizar las rutas de vehículos para entregar bienes a múltiples ubicaciones. Por otro lado, el problema del viajante (TSP) es un desafío fundamental en la optimización combinatoria, que implica encontrar la ruta más corta posible que pase por un conjunto de ciudades y regrese al punto de partida, visitando cada ciudad exactamente una vez. El objetivo de estudiar estos casos es minimizar los tiempos de entrega y los costos asociados al transporte, al mismo tiempo que se reducen las Introducción y estado del arte 4 emisiones de CO2 [8] [9]. Las pilas de combustible tipo PEM (PEMFC) constituyen un campo de investigación en constante evolución que abarca una amplia gama de aspectos técnicos, económicos y ambientales. Realizar un análisis de la cadena de suministro implica explorar en detalle los avances más recientes en la fabricación de estas pilas, centrándonos en los componentes y materiales requeridos. Una PEMFC es un dispositivo electroquímico que convierte la energía química del hidrógeno y el oxígeno directamente en electricidad, sin generar emisiones contaminantes. Consiste en una membrana de intercambio de protones que separa el ánodo, donde el hidrógeno se oxida liberando protones y electrones, del cátodo, donde los protones y electrones se combinan con oxígeno para formar agua, el único residuo de estas pilas. Además de la membrana, la PEMFC incluye electrodos, placas bipolares, catalizadores y capas de difusión de gas, todos trabajando juntos para facilitar las reacciones electroquímicas. Los materiales clave incluyen polímeros conductores de protones para la membrana, materiales porosos y catalíticos como carbono y platino para los electrodos, y metales conductores para las placas bipolares. En resumen, las pilas de combustible tipo PEM son una tecnología limpia y eficiente que ofrece una forma sostenible de generar electricidad. La identificación de los componentes nos ayuda a analizar las dificultades, retos y los materiales críticos de la cadena de suministro. [10] [11] [12] La sociedad ha enfrentado una serie de desafíos en los últimos tiempos, desde eventos sociales y políticos hasta crisis económicas y pandemias. Estos acontecimientos han tenido un impacto negativo en las cadenas de suministro, provocando retrasos en las entregas, aumentos en los precios y costos de transporte, y un efecto látigo en toda la cadena. Esta situación ha motivado la realización de estudios para abordar la incertidumbre en las fechas de disponibilidad de productos, una preocupación crucial para las empresas. La capacidad de prever con precisión cuándo estarán disponibles los productos es fundamental para la planificación logística, la producción y la gestión de envíos. Estos estudios exploran enfoques avanzados como el aprendizaje automático para mejorar la predicción de las fechas de disponibilidad de productos. Se anticipa que estos modelos predictivos ayudarán a las empresas a mitigar los riesgos asociados con las cadenas de suministro, mejorando así la planificación y la eficiencia operativa en todos los eslabones, desde el abastecimiento hasta la entrega del producto final. [13] [14] La mejora continua de la cadena de suministro para pilas de combustible tipo PEM permite simultáneamente la evaluación detallada de las cadenas de suministro para portadores de hidrógeno verde (H2). Optimizar tanto las pilas de combustible como el almacenamiento y la producción de hidrógeno es crucial en la actualidad para el éxito de las pilas de combustible tipo PEM y la descontaminación del planeta. El hidrógeno verde se produce a partir de fuentes renovables de energía, como la energía solar o eólica, y tiene el potencial de reducir significativamente las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas con su producción y uso. Por esta razón, se han realizado estudios exhaustivos sobre aspectos técnicos, económicos y ambientales de las cadenas de suministro de H2, abarcando la producción, almacenamiento, transporte y distribución del hidrógeno verde. El objetivo principal es reducir los costos de almacenamiento y transporte del hidrógeno mediante evaluaciones tecnológico-económicas de los portadores de hidrógeno verde y su impacto en la cadena de suministro. Además, se evalúan diversas tecnologías y estrategias para optimizar la eficiencia y la sostenibilidad de estas cadenas de suministro, con un enfoque particular en la integración de las pilas de combustible como usuarios finales del hidrógeno. [15] [16] Las aplicaciones de las pilas de combustible tipo PEM son posibles gracias al avance tecnológico logrado después de más de 40 años de estudio, que ha permitido perfeccionar el producto y optimizar la cadena de suministro. Estas pilas de combustible son utilizadas desde el suministro de energía para carretillas hasta su aplicación en maquinaria pesada como trenes y ferries [17] [18] [19] [20]. La investigación sobre otros usos de las pilas de hidrógeno incluye la implementación de un sistema de refrigeración alimentado por hidrógeno para mejorar la sostenibilidad en la cadena de suministro de alimentos. Este enfoque innovador tiene el potencial de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y mejorar la eficiencia de la cadena de suministro en el sector alimentario. Este último aspecto es un indicador positivo del cambio y la transición energética que estamos experimentando [21]. Estas son algunas de las aplicaciones de las pilas de combustible, que ofrecen una visión integral de los avances en la fabricación y los desafíos en la optimización de la cadena de suministro para las pilas de combustible tipo PEM. A medida que avanzamos hacia un futuro más limpio y sostenible, es crucial comprender y fortalecer la cadena de suministro de las pilas de combustible tipo PEM para maximizar su potencial y contribuir a un mundo con una energía más ecológica y eficiente. Este proyecto tiene como objetivo ofrecer una visión profunda 5 5 Análisis de la cadena de suministro para pilas de combustible tipo PEM de la cadena de suministro de los componentes fundamentales para la fabricación de pilas de hidrógeno y destacar su importancia en la transición energética. 7 2 OBJETIVOS Y ALCANCE Este trabajo de fin de máster se centra en analizar la cadena de suministro de los componentes necesarios para las pilas de combustible tipo PEM. El objetivo es evaluar a los principales productores de materia prima a nivel global y los fabricantes de estas pilas en Europa. El estudio abarca desde la obtención de materias primas hasta la implementación de métodos de pronóstico de demanda y ejemplos de aplicaciones eficientes y sostenibles de esta tecnología. El propósito es identificar riesgos y oportunidades de mejora en la gestión de la cadena de suministro. 2.1 Objetivo El objetivo principal de este trabajo de fin de máster es realizar un análisis exhaustivo de la cadena de suministro para cada uno de los componentes necesarios en la fabricación de pilas de combustible tipo PEM. Este análisis abarca desde la identificación y evaluación de los principales productores de materia prima a nivel global, hasta el estudio detallado de los fabricantes de estas pilas en Europa. El enfoque se centra en comprender cómo se integran y gestionan estos componentes a lo largo de toda la cadena de suministro para asegurar la disponibilidad, calidad y eficiencia en la producción de pilas de combustible. El trabajo se propone examinar críticamente cada eslabón de la cadena de suministro, desde la extracción de materias primas clave como el platino y el carbono para electrodos, hasta los polímeros utilizados en las membranas de intercambio protónico. Además, se pretende evaluar cómo estas materias primas y componentes se distribuyen y transforman en productos finales que alimentan aplicaciones diversas, desde vehículos eléctricos hasta sistemas estacionarios de generación de energía. El análisis incluirá también la implementación de métodos avanzados de pronóstico de demanda, con el objetivo de anticipar las necesidades del mercado y mejorar la planificación estratégica de la cadena de suministro. Se buscará identificar y analizar los riesgos potenciales asociados, así como las oportunidades para optimizar la gestión logística y operativa en cada fase del proceso de planificación y abastecimiento de materias primas. 2.2 Alcance Este trabajo se enfoca exclusivamente en analizar la cadena de suministro de los componentes necesarios para la fabricación de pilas de combustible tipo PEM. Los puntos específicos que se abordarán incluyen: • Cadena de suministro para los componentes de pilas de combustible tipo PEM. • Análisis de los principales productores de materia prima a nivel global para estas pilas. • Análisis de países productores de materia prima utilizada en pilas de combustible tipo PEM a nivel mundial. • Identificación de los principales productores de pilas de combustible tipo PEM en Europa. • Ejemplos de aplicaciones de esta tecnología amigable con el medio ambiente. • Implementación de métodos de pronóstico de demanda para pilas de combustible tipo PEM. Pilas de combustible tipo PEM 16 La siguiente imagen, además de representar las placas bipolares, también muestra un croquis de los componentes de las pilas de combustible tipo PEM. Figura 3.4 Placa bipolar conectada y separada por dos celdas adyacentes. [32] 17 4 PRINCIPALES PRODUCTORES DE MATERIA PRIMA Hoy en día, la sociedad enfrenta diversos problemas sociales, políticos, económicos y pandemias globales como la del Covid-19. Durante esta pandemia, las cadenas de suministro se vieron afectadas por numerosos cuellos de botella en diversas industrias, lo que generó lo que se conoce como el efecto látigo. Demandas imprevistas evidenciaron lo poco preparadas que están las cadenas de suministro para eventos disruptivos como una pandemia, conflicto o guerra. Según investigaciones recientes, la adopción de tecnologías de la industria 4.0 y la economía circular tiene una influencia positiva en el desarrollo de cadenas de suministro sostenibles. [33] Por estas razones, se han realizado numerosos estudios y modelados sobre cómo reducir los riesgos asociados a estos eventos de ruptura, como en el caso del estudio titulado 'Enhancing supply chain resilience: A machine learning approach for predicting product availability dates under disruption'. En este estudio se utilizan modelos de regresión basados en estos eventos de ruptura para predecir las fechas de entrega de materiales, permitiendo a las empresas gestionar y reducir los riesgos de la cadena. [13] Metales como el platino, que tienen un alto consumo en nuestro planeta, son constantemente estudiados para su recuperación o reciclaje, dado que son metales valiosos que han sido investigados exhaustivamente. Se han logrado altas eficiencias de recuperación a través de la pirometalurgia y la hidrometalurgia. Aunque la hidrometalurgia atrae la mayor atención, la pirometalurgia sigue siendo la tecnología dominante en las plantas industriales actuales. Las plantas de reciclaje de la UE proporcionarán solo una pequeña fracción de los metales necesarios. Una mayor aplicación del reciclaje evitará la extracción de metales primarios y reducirá las emisiones netas de gases de efecto invernadero. [34] 4.1 Productores de platino La demanda mundial de platino atribuible al sector automotriz ha llevado a identificar países clave en la minería y metalurgia de platino, analizar los impactos ambientales, sociales y económicos de su producción en varios escenarios, y calcular el rango de equilibrio para evaluar la sostenibilidad. Se ha encontrado que los vehículos de celda de combustible (FCVs) requieren más platino que los vehículos de combustión interna (ICEVs) y los vehículos híbridos (PHEVs), lo cual indica un aumento significativo en la demanda global de platino debido a la introducción de FCVs para el año 2030. [35] La siguiente tabla destaca los quince principales países productores de platino en el mundo, ofreciendo una visión rápida de su contribución a la oferta global de este metal precioso. Desde las minas sudafricanas hasta los yacimientos en Estados Unidos de América y Suiza, revela quiénes lideran la industria del platino a nivel internacional. Sudáfrica sobresale como el principal actor en el mercado mundial de platino, con una participación del 19% en las exportaciones de platino en forma de metal, seguido por Hong Kong con un 13% y en tercer lugar el Reino Unido con casi un 12%. También es importante destacar que al menos el 50% de la producción mundial de platino proviene del continente africano y asiático, lo que lo posiciona como un metal de alto valor en el mercado global. Principales productores de materia prima 18 Nº País Toneladas exportadas 2022 Log10 % 1 Sudáfrica 59 1.77 19.0% 2 Hong Kong, China 41 1.61 13.2% 3 Reino Unido 37 1.57 11.9% 4 Estados Unidos de América 30 1.48 9.7% 5 Italia 30 1.48 9.7% 6 Bélgica 23 1.36 7.4% 7 Alemania 18 1.26 5.8% 8 Rusia, Federación de 17 1.23 5.5% 9 Japón 16 1.20 5.2% 10 Armenia 13 1.11 4.2% 11 Suiza 12 1.08 3.9% 12 Francia 4 0.60 1.3% 13 Singapur 4 0.60 1.3% 14 Corea, República de 4 0.60 1.3% 15 Norway 2 0.30 0.6% Total, general 310 2.49 100.0% Tabla 1 Principales productores de Platino [36] La tabla 1 ilustra las exportaciones realizadas por los países productores de la materia prima para el año 2022, fuente de la información Trade Map. 4.2 Productores de polímeros Los polímeros son fundamentales en una amplia gama de industrias, desde la fabricación de envases, bolsas plásticas y llantas hasta la ingeniería de materiales como las membranas PEM para pilas de combustible tipo PEM. Los polímeros desempeñan un papel crucial en la economía global. En esta tabla, analizaremos los quince principales fabricantes de polímeros a nivel mundial, destacando su influencia en la oferta global de estos materiales esenciales. Desde las empresas líderes en Asia, con una participación del 60%, hasta los gigantes industriales en América, con un 16%, y Europa, con una producción del 22%, este análisis proporciona una visión perspicaz de quiénes están a la vanguardia de la producción de polímeros y cómo moldean el panorama internacional. 19 Nº País Toneladas exportadas 2022 Log10 % 1 China 171970 5.24 56.4% 2 Estados Unidos de América 46780 4.67 15.3% 3 Italia 39132 4.59 12.8% 4 Francia 10584 4.02 3.5% 5 Países Bajos 8889 3.95 2.9% 6 Emiratos Árabes Unidos 7510 3.88 2.5% 7 Alemania 4480 3.65 1.5% 8 Canadá 3873 3.59 1.3% 9 Bélgica 2229 3.35 0.7% 10 Singapur 1864 3.27 0.6% 11 España 1773 3.25 0.6% 12 Indonesia 1723 3.24 0.6% 13 Sudáfrica 1492 3.17 0.5% 14 Rusia, Federación de 1331 3.12 0.4% 15 Suecia 1151 3.06 0.4% Total general 304781 5.48 100% Tabla 2 Principales productores de polímeros naturales [36] En las siguientes tablas se ilustran los quince principales fabricantes de polímeros sintéticos y a base de resina de petróleo a nivel mundial, destacando su influencia en la oferta global de estos materiales esenciales. Desde empresas líderes en Asia con una producción del 41%, seguidas por Europa con un 38%, hasta gigantes industriales en América con un 21% de la producción, esta tabla proporciona una visión perspicaz de quiénes están a la vanguardia en la producción de polímeros y cómo moldean el panorama internacional de la industria de los plásticos sintéticos. Nº País Toneladas exportadas 2022 Log10 % 1 Alemania 184621 5.27 16.4% 2 Estados Unidos de América 164726 5.22 14.6% 3 Azerbaiyán 145270 5.16 12.9% 4 China 130480 5.12 11.6% 5 Japón 99946 5.00 8.9% 6 Corea, República de 74235 4.87 6.6% 7 Canadá 71080 4.85 6.3% 8 Francia 66802 4.82 5.9% 9 Bélgica 50755 4.71 4.5% 10 Países Bajos 49776 4.70 4.4% 11 Italia 31551 4.50 2.8% 12 Tailandia 16982 4.23 1.5% 13 España 15782 4.20 1.4% 14 Portugal 13712 4.14 1.2% 15 Reino Unido 13174 4.12 1.2% Total general 1128892 6.05 100.0% Tabla 3 Principales productores de polímero sintético [36] En 2022, China se destacó como el principal productor global de polímeros de resina de petróleo, Principales productores de materia prima 20 exportando el 23% del mercado mundial según el ranking de los quince productores más grandes. Estados Unidos le siguió con el 12%, seguido por Corea del Sur, que también representó el 12% de la producción. Estos tres líderes dominan la industria gracias a su avanzada capacidad de producción y su influencia significativa en el mercado global de polímeros de resina de petróleo. Es notable que la mayor parte de la producción global se concentra en Asia, con un 55%, y en América del Norte, con un 16%. La suma de estos dos continentes representa más del 70% de la producción en este ranking. Nº País Toneladas exportadas 2022 Log10 % 1 China 466458 5.67 23% 2 Estados Unidos de América 249772 5.40 12% 3 República de Corea 239936 5.38 12% 4 Alemania 222682 5.35 11% 5 Azerbaiyán 145270 5.16 7% 6 Japón 131648 5.12 6% 7 Francia 130353 5.12 6% 8 Países Bajos 111200 5.05 5% 9 Bélgica 79189 4.90 4% 10 Taipei chino 77298 4.89 4% 11 Canadá 71989 4.86 4% 12 Tailandia 40471 4.61 2% 13 Singapur 38506 4.59 2% 14 Italia 33208 4.52 2% 15 Estonia 17949 4.25 1% Total general 2055929 6.31 100% Tabla 4 Principales productores de polímeros resina de petróleo [36] 4.3 Productores de grafito u otros carbonos El grafito y otros carbonos son elementos esenciales en una amplia gama de aplicaciones industriales, desde la fabricación de electrodos hasta la producción de lubricantes. En este gráfico, analizaremos los quince principales productores de grafito y otros carbonos en todo el mundo, resaltando su contribución a la oferta global de estos materiales fundamentales. Desde las minas en China representando 34% de la producción mundial, hasta operaciones en Europa y América del Norte, este análisis proporciona una visión rápida de quiénes lideran la producción de grafito y otros carbonos a nivel internacional. 21 Nº País Toneladas exportadas 2022 Log10 % 1 China 185924 5.27 33.9% 2 Mozambique 134516 5.13 24.5% 3 Madagascar 116701 5.07 21.3% 4 Países Bajos 31261 4.50 5.7% 5 Brasil 17164 4.23 3.1% 6 Alemania 15314 4.19 2.8% 7 Canadá 9746 3.99 1.8% 8 Estados Unidos de América 9721 3.99 1.8% 9 Bélgica 7896 3.90 1.4% 10 Austria 4725 3.67 0.9% 11 México 4309 3.63 0.8% 12 República Checa 3909 3.59 0.7% 13 Sri Lanka 2531 3.40 0.5% 14 Turquía 2458 3.39 0.4% 15 India 2042 3.31 0.4% Total general 548217 5.74 100% Tabla 5 Principales productores de grafito natural [36] En 2022, Alemania lideró la fabricación de grafito y otros carbones con 21,739 toneladas exportadas, representando el 30.4% del total mundial de los principales productores de grafito. Le siguieron Estados Unidos con un 23.0% y México con un 16.5%. En conjunto, América del Norte y Europa abarcaron el 81% de la producción global, con un 40% y un 42% respectivamente. Nº País Toneladas exportadas 2022 Log10 % 1 Alemania 21739 4.34 30.4% 2 Estados Unidos de América 16472 4.22 23.0% 3 México 11847 4.07 16.5% 4 China 6890 3.84 9.6% 5 Eslovaquia 3796 3.58 5.3% 6 Indonesia 1698 3.23 2.4% 7 Japón 1373 3.14 1.9% 8 Corea, República de 1330 3.12 1.9% 9 Austria 1278 3.11 1.8% 10 República Checa 1172 3.07 1.6% 11 Italia 1056 3.02 1.5% 12 Rusia, Federación de 858 2.93 1.2% 13 Reino Unido 745 2.87 1.0% 14 Yemen 698 2.84 1.0% 15 Malasia 636 2.80 0.9% Total general 71588 4.85 100% Tabla 6 Principales productores de grafito u otros carbonos [36] 4.4 Productores de acero Principales productores de materia prima 22 El acero, un pilar fundamental en el sector de la construcción, la fabricación y numerosas industrias, es un componente esencial en la economía global. En esta tabla, examinamos los quince principales productores de acero en todo el mundo, destacando su contribución a la oferta global de este material crucial. En 2022, las gigantescas plantas en India sugirieron una producción del 52% de la producción global. Como dato relevante, el 71% de la producción mundial de acero se concentra en Asia, seguido de Europa con el 26%. Este análisis ofrece una visión rápida de quiénes lideran la producción de acero a nivel internacional. Nº País Toneladas exportadas 2022 Log10 % 1 India 229078 5.36 52.8% 2 Irán, República Islámica del 80852 4.91 18.6% 3 Suecia 55825 4.75 12.9% 4 Francia 29377 4.47 6.8% 5 Alemania 12699 4.10 2.9% 6 Reino Unido 7246 3.86 1.7% 7 Argelia 4027 3.60 0.9% 8 Polonia 3466 3.54 0.8% 9 Estados Unidos de América 3349 3.52 0.8% 10 Italia 2078 3.32 0.5% 11 Hungría 2044 3.31 0.5% 12 Rumania 1258 3.10 0.3% 13 España 1236 3.09 0.3% 14 Canadá 746 2.87 0.2% 15 Honduras 661 2.82 0.2% Total general 433942 5.64 100% Tabla 7 Principales productores de acero [36] 4.5 Productores aluminio El aluminio, un metal versátil y ampliamente utilizado en industrias que van desde la construcción hasta diversas aplicaciones industriales, desempeña un papel vital en la economía global. En esta tabla, analizaremos los principales productores de aluminio en todo el mundo, destacando su influencia en la oferta global de este material imprescindible. Guinea encabezó la lista con una impresionante exportación de 109,126,084 toneladas en 2023, representando el 66.6% del total mundial. Australia y Brasil ocuparon el segundo y tercer lugar con exportaciones del 23% y 2.9%, respectivamente. Nº País Toneladas exportadas 2022 Log10 % 1 Guinea 109126084 8.04 66.6% 2 Australia 37697446 7.58 23.0% 23 3 Brasil 4731928 6.68 2.9% 4 Turquía 2640562 6.42 1.6% 5 Jamaica 2583784 6.41 1.6% 6 Indonesia 1921433 6.28 1.2% 7 Ghana 1735655 6.24 1.1% 8 Sierra Leona 1242557 6.09 0.8% 9 Montenegro 655942 5.82 0.4% 10 Malasia 557363 5.75 0.3% 11 Guyana 400280 5.60 0.2% 12 Laos 181352 5.26 0.1% 13 Costa de Marfil 155022 5.19 0.1% 14 Grecia 137579 5.14 0.1% 15 Canadá 128117 5.11 0.1% Total general 163895104 8.21 100% Tabla 8 Principales productores de aluminio [36] 4.6 Consolidados productores de materia prima Durante la consulta de datos relevantes que puedan afectar a la cadena de suministro, se ha identificado que el platino es un metal precioso, costoso y de baja producción en el planeta, además ha esto se le suma que el 19% de la producción mundial se genera en Sudáfrica. Figura 4.1 Porcentaje de producción platino por país El principal productor de polímeros naturales es China, abarcado el 56% de la producción mundial. Demostrando una vez más los altos volúmenes de producción que maneja en el país asiático. Sudáfrica 19,03% Hong Kong, China 13,23% Reino Unido 11,94% Estados Unidos de América 9,68% Italia 9,68% Otros 36,45% Porcentaje producción platino por país Principales productores de materia prima 24 Figura 4.2 Porcentaje producción polímero natural por país Los polímeros sintéticos, como bien lo expresa su nombre son aquellos que son fabricados de manera artificial, es decir aquellos creados en laboratorios mediante síntesis química, un ejemplo de estos es el polietileno y polisulfuros. Alemania lidera la producción mundial de estos plásticos industriales en el 2022. Figura 4.3 Porcentaje producción polímero sintético por país Los polímeros de resina de petróleo, es un polímero derivado de las materias primas del petróleo, como China 56% Estados Unidos de América 15% Italia 13% Francia 3% Países Bajos 3% Otros 9% Porcentaje producción polímero natural por país Alemania 16% Estados Unidos de América 15% Azerbaiyán 13% China 12% Japón 9% Otros 36% Porcentaje producción polímero sintético por país 25 lo son los politerpernos y polisulfuros. China una vez más dominante en la producción de polímeros abarcando el 23% de la producción global. Figura 4.4 Porcentaje producción polímero petróleo por país El grafito es un mineral que posee propiedades de dureza, densidad y conductividad, lo cual hace que sin duda alguna sea un elemento imprescindible en la fabricación de pilas de combustible. Nuevamente China encabeza la producción de materia prima, representando el 34% de producción mundial este elemento natural. Figura 4.5 Porcentaje producción grafito natura por país Este grafico representa la producción de grafito u otros carbonos manufacturado para uso eléctricos. China 23% Estados Unidos de América 12% República de Corea 12% Alemania 11% Azerbaiyán 7% Otros 36% Porcentaje producción polímero petróleo por país China 34% Mozambique 25% Madagascar 21% Países Bajos 6% Brasil 3% Otros 13% Porcentaje producción grafito natural por país Gestión cadena suministro pilas de combustible tipo PEM 32 5.2.3 Cadena de suministro para pilas de combustible tipo PEM en Europa Se ha logrado identificar que el tipo de cadena de suministro para las pilas de combustible tipo PEM es simple. Esto significa que cuenta con proveedores que son los principales productores de materia prima en el mundo. Países como Sudáfrica, líderes en la producción de platino, Guinea con su mega producción de aluminio, y China, símbolo de la innovación, desarrollo y competitividad, abarcan gran parte de las diferentes industrias de la economía global. El siguiente eslabón de la cadena son las empresas fabricantes. No obstante, es importante aclarar que algunas empresas como Dupont suministran polímeros o membranas ya fabricadas a productores europeos, y el cliente final del producto terminado es la última parte de la cadena. En el capítulo 6 se señalan los principales países productores de la materia prima para la fabricación de las pilas de combustible tipo PEM a nivel mundial. El siguiente gráfico representa los principales involucrados en la cadena de suministro para pilas de combustible. Figura 5.1 Representación gráfica cadena de suministro. En la siguiente tabla se registran los principales proveedores de los componentes de las pilas de combustible tipo PEM en Europa. No obstante, cabe resaltar que las empresas de pilas de combustible hoy día fabrican casi la mayor parte de sus componentes; 33 Proveedores Membrana Electrodo Capa Difusión Placas Bipolares Polimeros Ballard Power Systems X X X X PowerCell Sweden AB X X X X SerEnergy A/S X X X X ElringKlinger AG X X X X Dupont (Europa) X X X Solvay SA (Belgica) X AGC Chemicals Americas (España & Inglaterra) X X Thyssenkrupp Uhde en Europa (Suiza) X X Gore Company (Europa & Usa) X X 3M (Europa, España, Francia, Alemania, italia...) X X X SGL Carbon (España, Alemania, Francia...) X Metso (España) X Freudenberg Group X Johnson Matthey X Tabla 10 Proveedores Componente PEMFC - Europa 5.2.4 Cadena de suministro circular La cadena de suministro circular se refiere a un enfoque empresarial que integra los principios de la economía circular en la gestión de la cadena de suministro, ya sea en la industria de la moda u otros sectores. Esto implica diseñar modelos de negocio que establezcan un sistema de circuito cerrado, donde los productos se mantienen en uso durante el mayor tiempo posible mediante la reducción, reutilización y recuperación de recursos. En lugar de seguir un modelo lineal de producción y consumo, la cadena de suministro circular busca minimizar el desperdicio y maximizar la eficiencia, fomentando prácticas como la eficiencia de recursos, el diseño circular, la prolongación de la vida útil del producto y la circularidad al final de su vida útil. Además, implica la implementación de estrategias de gestión y programas empresariales que promuevan la reutilización, el reciclaje y el uso responsable de los recursos. Asimismo, se enfoca en el cumplimiento de regulaciones y estándares industriales que promuevan la sostenibilidad y la circularidad en toda la cadena de suministro. Las investigaciones resaltan la transición hacia sistemas de producción circular con el objetivo de maximizar la eficiencia económica y minimizar el impacto ambiental. [38] [39] Gestión cadena suministro pilas de combustible tipo PEM 34 Figura 5.2 Economía Circular Ballard [40] 5.3 Análisis del mercado pilas de combustible tipo PEM Requerir de los materiales correctos, en los tiempos indicados depende de una buena planificación. Hoy en día, contamos con herramientas de pronósticos de demanda como el modelo ARIMA, modelos de medias móviles, el método Croston, entre otros, los cuales nos ayudan a predecir la demanda de manera más precisa, basándose en datos históricos, ventas, o incluso expectativas. Sin embargo, la dificultad de esta investigación radica en la falta de datos e información en este campo. No obstante, empresas como Ballard Power Systems incluyen en sus informes anuales de gestión y financieros los ingresos obtenidos por las ventas de pilas de combustible, mientras que SFC Energy registra la cantidad de pilas de combustible tipo PEM vendidas. Estos datos son fundamentales para analizar el comportamiento de la demanda y las tendencias en las ventas de pilas de combustible. A continuación, se presenta un análisis de las ventas de estas dos empresas. También se examina el reporte de la Fuel Cell and Hydrogen Energy Association (FCHEA), que detalla las cantidades de pilas de combustible vendidas en los últimos años. La tabla muestra el desempeño de los ingresos de Ballard Power Systems en las pilas de combustible, comparando las ventas entre los años 2023 y 2022, destacando el crecimiento porcentual entre ambos períodos. Se observa un notable aumento en los ingresos en todos los segmentos. Este crecimiento significativo refleja la creciente demanda y adopción de tecnologías de pilas de combustible en diversas aplicaciones, desde el transporte público hasta la energía estacionaria, evidenciando el potencial de esta tecnología en la industria actual. [41] 35 Ingresos Ballar Power System 2023 2022 Crecimiento Autobús 11,139,540.00 € 2,527,740.00 € 341% Camión 5,571,630.00 € 2,365,920.00 € 135% Tren 6,546,270.00 € 2,488,680.00 € 163% Marítimo 3,716,280.00 € 1,061,130.00 € 250% Pilas de Combustible Maquinaria Pesada 26,973,720.00 € 8,443,470.00 € 219% Pilas de Combustible Energía Estacionaria 11,908,650.00 € 5,797,620.00 € 105% Tabla 11 Ventas Ballard Pilas de Combustible Tipo PEM La tabla proporciona una visión general de las ventas de pilas de combustible de SFC Energy en los años 2023 y 2022, destacando el crecimiento porcentual entre ambos periodos. Se observa un aumento en la cantidad de unidades vendidas, lo que indica un crecimiento del 8% en comparación con el año anterior. Este incremento sugiere una tendencia positiva en la adopción y demanda de pilas de combustible tipo PEM. [42] Año 2023 2022 Crecimiento Cantidad de Pilas vendidas SFC Energy 65000 60000 8% Tabla 12 Cantidad Pilas de Combustible vendidas SFC Energy La tabla presenta un análisis detallado de las pilas de combustible tipo PEM entregadas según los registros de la Fuel Cell and Hydrogen Energy Association (FCHEA), la principal asociación industrial en los Estados Unidos en este campo. Los datos abarcan desde el año 2016 hasta el 2020, mostrando tanto la cantidad de unidades entregadas como el crecimiento porcentual respecto al año anterior. Se observa una fluctuación en las cifras a lo largo de los años, con aumentos y disminuciones en las entregas. Este análisis proporciona una visión integral de la evolución y tendencias en la adopción de pilas de combustible PEM, una tecnología clave en el desarrollo de soluciones energéticas sostenibles y limpias. Cantidad de Pilas de Combustible tipo PEM Entregadas Año Cantidad Crecimiento 2016 62000 2017 70000 13% 2018 68000 -3% 2019 70000 3% 2020 75000 7% Tabla 13 Cantidad Pilas de Combustible vendidas FCHEA 5.4 Metodología ARIMA para pronóstico de la demanda El pronóstico de la demanda es un paso fundamental en la cadena de suministro, ya que permite una buena gestión de compras, inventario y el cumplimiento de metas de producción. Con los datos reportados por las empresas fabricantes de pilas de combustible, se aplica el modelo ARIMA (AutoRegressive Integrated Moving Average), una técnica increíblemente útil para analizar y predecir series temporales. Estos datos se recolectan a lo largo del tiempo e incluyen ventas, precios de acciones, temperaturas, entre otros. Gestión cadena suministro pilas de combustible tipo PEM 36 Los modelos ARIMA combinan tres componentes clave; • Primero, el componente autoregresivo (AR), que utiliza los valores anteriores de la serie para predecir el valor actual. Es como si el valor de hoy dependiera de una suma ponderada de los valores pasados más un término de error aleatorio. • Luego está el componente de media móvil (MA), donde el valor actual depende no solo del término de error aleatorio de hoy, sino también de los errores anteriores. Esto ayuda a capturar patrones de error a lo largo del tiempo. • El tercer componente es la integración (I), que transforma una serie no estacionaria (una que cambia su media y varianza con el tiempo) en estacionaria, simplemente restando el valor actual del valor anterior una o más veces. Esto es crucial porque la mayoría de las técnicas estadísticas funcionan mejor con series estacionarias. Cuando combinamos estos tres componentes, obtenemos el modelo ARIMA, denotado como ARIMA (p, d, q). Aquí, p es el número de términos autorregresivos, d es el número de veces que necesitamos diferenciar la serie para hacerla estacionaria, y q es el número de términos de media móvil. [43] Modelo ARIMA Para comenzar, el siguiente gráfico representa los datos obtenidos de las ventas de pilas de combustible, de las tablas 11 y 12, lo que permite observar el comportamiento de la demanda y visualizar la serie temporal. Es importante señalar que no se disponen de datos de la demanda para el año 2021. Figura 5.3 Histórico ventas empresas SFC Energy y FCHEA • Ejecución del modelo y pronóstico de la demanda Con la ayuda de Python y la herramienta ARIMA, se procede a ejecutar un código para modelar y pronosticar la demanda de pilas de combustible tipo PEM de SFC Energy y FCHEA para el año 2024 (ver Anexo). Durante la ejecución del script, se identifica el mejor modelo ARIMA para el pronóstico de pilas de combustible tipo PEM. Una vez determinado el modelo óptimo, se ejecuta nuevamente el script para obtener un 37 pronóstico de ventas de 70,375 pilas de combustible tipo PEM para el año 2024. Este pronóstico resulta invaluable para las empresas ubicadas en Europa, como SFC Energy. Figura 5.4 Resultado pronóstico de la demanda 5.5 Costo de la cadena de suministro para pilas de combustible tipo PEM Para una pila de combustible tipo PEM, la distribución del peso según los componentes se encuentra detallada en la siguiente tabla, se toma como ejemplo el peso de las pilas de combustible Fcge-HPS, de la compañía Ballard. Se calcula además la cantidad de kilogramos requeridos para la fabricación de 70375 unidades de pilas de combustible, el equivalente al pronóstico obtenido para el año 2024. Seguido del costo unitario de los principales componentes y el valor total del costo de materiales para la fabricación de pilas de combustible tipo PEM. [11] [44] PEMFC % Peso Peso Kg Kg por componente pronóstico 2024 Materia prima $ Unitario materia prima Valor material PEMFC Fcgen-HPS 100% 55 Platos Bipolares 80.0% 44.0 3096500 Grafito 6.57 € 289.08 € Electrodos 4.0% 2.2 154825 En la MEA 0.00 € 0.00 € Membranas 4.0% 2.2 154825 MEA 737.00 € 737.00 € Juntas 3.5% 1.9 135472 Junta 1.00 € 1.93 € Placa Final 4.3% 2.4 166437 Grafito 6.57 € 15.54 € Colector 4.2% 2.3 162566 Grafito 6.57 € 15.18 € Valor Material de una pila de combustible tipo PEM 1,058.72 € El valor aproximado de materiales para la fabricación de 70375 pilas de combustible tipo PEM, de acuerdo este Gestión cadena suministro pilas de combustible tipo PEM 38 análisis puede rondar alrededor de 74,507,402.41 €. 5.6 Tiempos y costos de aprovisionamiento El aprovisionamiento a tiempo correcto en la cadena de suministro es crucial para asegurar la eficiencia y la continuidad de la producción. Un suministro puntual de componentes y materias primas permite evitar interrupciones en el proceso de fabricación, reducir costos de almacenamiento y minimizar el riesgo de paradas no planificadas, lo que resulta en una mayor competitividad y satisfacción del cliente. En el contexto de la fabricación de pilas de combustible tipo PEM, esto es especialmente relevante debido a la complejidad y precisión requeridas en su producción. Empresas europeas líderes en este sector, como Ballard, SFC Energy, Symbio, ElringKlinger AG y PowerCell Group, dependen de una cadena de suministro robusta y eficiente para mantener su posición en el mercado y cumplir con las expectativas de calidad y entrega de sus clientes. Un aprovisionamiento deficiente puede causar retrasos en la producción, incremento de costos, disminución de la calidad del producto final y pérdida de confianza por parte de los clientes. Por ello, estas empresas implementan estrategias avanzadas de gestión de la cadena de suministro para garantizar que cada componente esté disponible en el momento preciso, asegurando así una producción fluida y eficiente. La siguiente imagen se revela la ubicación de cinco grandes empresas productoras de pilas de combustible en Europa, como los son Ballard, ElringKlinger AG, PowerCell Group, Symbio y SFC Energy. Figura 5.5 Localización fabricantes pilas de combustible en Europa La siguiente tabla proporciona un análisis detallado del transporte de materias primas cruciales para la 39 fabricación de pilas de combustible tipo PEM. Estas materias primas incluyen platino, acero, fluoropolímeros, grafito y aluminio, transportadas desde diversos orígenes globales hasta Alemania, donde se encuentra ubicada la empresa ElrginKlinger en la ciudad de Brunnthal. La tabla detalla el tiempo de transporte en días, el costo total del transporte, la cantidad de kilogramos transportados y el costo por kilogramo transportado. • El tiempo promedio de abastecimiento para las empresas fabricantes de pilas de combustible es de 32 días. • El costo promedio del transporte marítimo por kilogramo es de aproximadamente 0.20€. • El costo total promedio del transporte marítimo de 40 toneladas es de alrededor de 7,234€ Origen Destino Materia Prima Tipo de Transporte Tiempo transporte días Sudáfrica - Johannesburgo Alemania - Bruunthal Platino Aéreo 6 India - Jamshedpur Aceros Marítimo 44 China - Laiwu (Shandong) Flouropolimeros Marítimo 40 Shanghái - China Grafito Marítimo 40 Mersin - Turquía Aluminio Marítimo 30 Promedio Marítimo 32 Tabla 14 Tiempos entrega material para pilas de combustible tipo PEM Origen Destino Materia Prima Tipo de Transp orte Costo Kg transporta dos Valor Kg transporta do Sudáfrica - Johannesburgo Alemania - Bruunthal Platino Aéreo 107.00 € 0.5 214.00 € India - Jamshedpur Aceros Maríti mo 7,437.00 € 40000 0.19 € China - Laiwu (Shandong) Flouropoli meros Maríti mo 9,000.00 € 40000 0.23 € Shanghái - China Grafito Maríti mo 9,000.00 € 40000 0.23 € Mersin - Turquía Aluminio Maríti mo 3,500.00 € 40000 0.09 € Promedio Maríti mo 7,234.25 € 32000.1 0.18 € Tabla 15 Costos de transporte materia prima para pilas de combustible tipo PEM La información de la tabla 13, de tiempos de entrega y costos de envió, fue tomada de la plataforma Freigthos. Brinda cotizaciones de transporte multimodal a diferentes partes del mundo. 40 6 PRINCIPALES FABRICANTES Y APLICACIONES EN EUROPA La importancia de la cadena de suministro en la fabricación de las pilas de combustible tipo PEM no puede ser subestimada. Esta cadena abarca desde la obtención de materias primas, la producción de componentes clave, hasta la distribución y venta de los productos finales. Gracias a una cadena de suministro eficiente y bien coordinada, es posible obtener diferentes tipos de pilas de combustible y aplicarlas en diversas áreas. En particular, las pilas de combustible tipo PEM se destacan por su versatilidad y eficiencia en aplicaciones que van desde vehículos hasta sistemas de energía estacionaria. En los capítulos anteriores, se han identificado los principales fabricantes de materia prima, productores, pronóstico de demanda para el 2024, tiempo y costo promedio de transporte de las materias primas y el capítulo ocho se resaltan las aplicaciones y los diferentes tipos de pilas de combustible tipo PEM, siendo este el último eslabón y el resultado de esta compleja cadena de suministro, que asegura la disponibilidad y calidad de los productos finales. En el ámbito del transporte, tanto individual como público, las pilas de combustible tipo PEM ofrecen una alternativa interesante a los vehículos de combustión interna y a los vehículos eléctricos con baterías convencionales. Marcas como Toyota, Honda y Hyundai ya tienen modelos en el mercado ofreciendo una gran autonomía y tiempos de recarga rápidos. Las empresas europeas como Symbio, ElringKlinger y PowerCell Sweden apuestan cada día más a un futuro con cero emisiones, fabricando pilas de combustible de hidrógeno con altos rendimientos, durabilidad y diferentes tipos de salida en potencia. Están revolucionando el transporte público, especialmente en flotas de autobuses, donde ofrecen un rendimiento similar a los vehículos de combustión interna, pero con cero emisiones locales y menos ruido. El sector marítimo, conocido por su alta contaminación, también está experimentando un cambio hacia tecnologías más limpias, y las pilas de combustible tipo PEM están en el centro de esta transformación. Se están realizando pruebas piloto y proyectos para evaluar la viabilidad y eficacia de las pilas de combustible tipo PEM en el transporte marítimo a gran escala, como por ejemplo uso en ferries de transporte, con el objetivo de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero generadas por la industria marítima. Además de su uso en el transporte, las pilas de combustible tipo PEM, también desempeñan un papel crucial en la energía estacionaria. Almacenar energía a gran escala es un reto importante para la integración de fuentes de energía renovable intermitentes como la solar y la eólica en las redes eléctricas. Las pilas de combustible tipo PEM ofrecen una solución prometedora al permitir el almacenamiento de energía a largo plazo de manera eficiente y confiable. 6.1 Ballard power system Ballard Power Systems, con sede en principal en Vancouver, Canadá y el continente europeo, es líder en la fabricación de pilas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC) para vehículos comerciales y estacionarios, con el objetivo de proporcionar soluciones de energía sostenible y limpia. Fundada en 1979 por Geoffrey Ballard, Keith Prater y Paul Howard, la empresa ha sido pionera en la investigación y desarrollo de pilas de hidrogeno. A lo largo de más de 44 años, ha liderado la transición hacia una economía más sostenible, ofreciendo tecnologías innovadoras como las pilas de combustible tipo PEM. Sus logros incluyen la creación de la primera pila de combustible Ballard, un motor de pila de combustible de 90 kW y la implementación de flotas de autobuses impulsados por pilas de combustible. Actualmente, poseen una 41 diversidad de pilas de combustible de alto rendimiento, que van desde los 26kW hasta los 200kW, esta última haciendo su función como energía estacionaria. Los diseños de las pilas son para aplicaciones marinas, terrestres y energía estacionaria, evidenciando su compromiso con soluciones energéticas avanzadas y respetuosas con el medio ambiente. 6.1.1 Pilas de combustible tipo PEM, Ballard Power System Durante más de tres décadas esta compañía ha perfeccionado el conjunto de electrodos de membrana, un componente principal en las pilas de combustible, los procesos de fabricación continua y automatizados garantizan que estos productos sean de alta calidad, durabilidad y alto rendimiento. Con un amplio portafolio de pilas de combustibles se posicionan como una de las empresas más revolucionarias en la industria de las pilas de combustible PEM, pueden ser instaladas en carretillas, autobuses, camiones, barcos y hasta en la aplicación de energía estacionaria. Figura 6.1 Pilas de combustibles fabricadas por Ballar Power System [44] 6.1.2 Pilas de combustible tipo PEM, refrigeración liquida Ballard ofrece una variedad de pilas de combustible refrigeradas por líquido y aire para diversas aplicaciones de vehículos y sistemas de energía. La FCgen®-HPS es una pila de alta potencia y densidad diseñada para vehículos livianos, medianos y pesados, con una salida máxima de 140 kW y capacidad de arranque en climas fríos. El FCgen®-LCS ofrece rendimiento a largo plazo y bajo costo, mientras que la FCvelocity®-9SSL proporciona confiabilidad y densidad de potencia para aplicaciones de transporte público. Por otro lado, las pilas de celdas de combustible FCgen®-1020ACS, refrigeradas por aire, son adecuadas para aplicaciones de baja potencia con diseño simplificado y alto rendimiento. Estas tecnologías se integran en una variedad de sistemas de energía, incluidos los de respaldo y los utilizados en montacargas eléctricos. La siguiente figura se encuentran las pilas de combustibles refrigerasdas por liquido y sus posibles aplicaciones. Principales fabricantes y aplicaciones en europa 48 independiente con contribuciones de las partes interesadas mencionadas, basado en la metodología propuesta de análisis. Cabe resaltar que el documento representa una visión colectiva de las partes interesas y no la de las empresas y organizaciones, es decir se encuentran las opiniones de los participantes como individuos y no como el interés de una empresa. La descarbonización es un desafío importante para la aviación, que emite más de 900 millones de toneladas de dióxido de carbono (CO2) al año. A pesar del crecimiento y la mejora de la eficiencia, las emisiones podrían duplicarse para 2050. Este informe evalúa el potencial de la propulsión de hidrógeno para reducir el impacto climático de la aviación, considerando otros gases de efecto invernadero como los óxidos de nitrógeno (NOx). El informe concluye que la propulsión de hidrógeno podría reducir el impacto climático entre un 50 y un 90%, superando en eficiencia y sostenibilidad a los combustibles sintéticos. Se necesitarán avances tecnológicos significativos para desbloquear el potencial del hidrógeno, especialmente en almacenamiento y distribución, pero se proyecta que estos avances sean posibles en los próximos cinco a diez años, es decir se predice que para el año 2035 entren en servicio los primeros aviones propulsados por hidrogeno. El informe también indico que el hidrógeno es más adecuado para aviones de corto y medio alcance, con un aumento esperado en los costos operativos de solo un 10% por pasajero en comparación con aviones convencionales. Sin embargo, para aviones de largo alcance se requerirían diseños completamente nuevos y los costos aumentarían considerablemente. La implementación exitosa de la propulsión de hidrógeno requerirá una planificación y colaboración entre los diferentes actores de la industria, así como inversiones significativas en investigación e innovación y regulaciones adecuadas. Se necesita una acción urgente para iniciar la transición hacia la descarbonización a través del hidrógeno, con un enfoque en el desarrollo y despliegue acelerado de nuevas tecnologías y un marco político claro y a largo plazo. [50] 6.4 ElringKlinger AG ElringKlinger es una empresa alemana líder mundial en tecnología de sellado y protección térmica para la industria automotriz y otros sectores industriales. Se especializa en la fabricación de juntas, componentes de motor, sistemas de gestión térmica y productos de protección ambiental. Además, desarrolla soluciones innovadoras para mejorar la eficiencia energética y reducir las emisiones en vehículos y aplicaciones industriales. Su enfoque se centra en ofrecer productos de alta calidad y tecnologías avanzadas para satisfacer las demandas del mercado global. ElringKlinger ha incursionado en el sector de las pilas de combustible desde hace aproximadamente 20 años, con su primer proyecto en serie iniciado en 2008. La compañía ha desempeñado un papel destacado a través de numerosas colaboraciones y proyectos en este campo. En marzo de 2021, se estableció EKPO Fuel Cell Technologies GmbH, una empresa conjunta entre ElringKlinger y Plastic Omnium, para fortalecer su presencia en este mercado en constante crecimiento. La cartera de productos de ElringKlinger en el ámbito de las pilas de combustible abarca desde desarrollos específicos para clientes hasta soluciones estándar. Esto incluye módulos de pilas de combustible tipo PEM (PEMFC, Proton Exchange Membrane Fuel Cell) para la integración en sistemas ya establecidos, así como diversos componentes de pila como placas bipolares metálicas, tapas embutidas y juntas. 6.4.1 Pila des combustible tipo PEM, ElringKlinger Ag 49 Las pilas de combustible de baja temperatura de EKPO tienen excelentes características de potencia y durabilidad, pueden utilizarse para una amplia variedad del sector transporte, su potencia de salida va desde los 76 kW en aplicaciones terrestre y hasta 200kW en el sector marítimo. Estas pilas de combustible tipo PEM disponen de hasta 600 celdas lo que permite su funcionamiento en el sector industrial o de maquinaria pesada. Figura 6.12 PEMFC NM12 Twin y Simple [18] 6.5 Symbio Symbio es una empresa con sede en Francia que se especializa en sistemas de propulsión de hidrógeno y tecnologías de celdas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEM). Se centra principalmente en el desarrollo y la fabricación de sistemas de propulsión de hidrógeno para vehículos de transporte, incluyendo automóviles, autobuses y vehículos comerciales. La empresa colabora con fabricantes de automóviles y otros socios de la industria para integrar sus soluciones de celdas de combustible en vehículos de producción en serie y fomentar la adopción de la movilidad con hidrógeno como una alternativa limpia y sostenible a los vehículos tradicionales de combustión interna. 6.5.1 Pilas de combustible tipo PEM Symbio Las pilas de combustible tipo PEM, poseen un diseño que ofrece alta eficiencia y bajo rechazo al calor, funcionamiento en altas o bajas temperaturas y está especialmente diseñada para diferentes tipos de aplicaciones de servicio pesado tales como, vehiculos ligeros, camiones, autobuses y maquinaria pesada. La potencia de salida de estas pilas de combustible tipo PEM, va desde los 40kW hasta los 150kW con hasta 20000 horas de trabajo. La empresa Symbio se centra en ofrecer un sistema altamente eficiente en consumo de combustible, específicamente de hidrógeno, para minimizar su consumo en operación. Cuenta con el sistema más compacto del mercado, con un paso de celda de 1,03 mm, lo que facilita su integración en el compartimento del motor actual con bajo impacto en la arquitectura del vehículo, fácil de adaptar en espacios reducidos. Además, es fácil de enfriar y requiere menos capacidad de refrigeración a bordo. Dispone con monitoreo remoto, adaptándose a las necesidades individuales de cada cliente con soluciones de monitoreo de flotas personalizadas. Principales fabricantes y aplicaciones en europa 50 Figura 6.13 PEMFC StackPack 40 y 300 [19] 6.5.6 Aplicación de pilas de combustible tipo PEM Symbio, para camiones Symbio ofrece soluciones de hidrógeno para camiones, ayudando a descarbonizar el transporte de mercancías. Estas soluciones de cero emisiones van desde vehículos de gama media hasta vehículos pesados, manteniendo la flexibilidad operativa y la rentabilidad. Apoyan a los fabricantes en su transformación con soluciones implementables a gran escala. Diseñan, desarrollan e industrializan sistemas y celdas de combustible de hidrógeno de cero emisiones, optimizando el costo total de propiedad y preservando la comodidad del conductor. Sus soluciones combinan las ventajas de la energía eléctrica con las del diésel o el GNV, ofreciendo cero emisiones de CO2 y partículas, una buena autonomía, flexibilidad operativa, recarga rápida, rendimiento sostenido en operaciones de arranque en frío y sin impacto en la carga útil. Ofrecen una gama de hasta 1.000 kilómetros y un tiempo máximo de carga de 15 minutos. Sus ventajas competitivas incluyen una eficiencia total del sistema del 53%, productos compactos que se integran en vehículos existentes, necesidades de refrigeración un 15% inferiores al promedio del mercado y monitoreo para un funcionamiento optimizado y anticipación de necesidades de mantenimiento. [51] La aplicación para camiones ejecutada por Symbio, junto con Faurecia y Michelin, fueron seleccionados por la Comisión de Energía de California (CEC) para integrar y demostrar un camión Clase 8 de transporte regional impulsado por hidrógeno. El proyecto conjunto "Symbio H2 Central Valley Express" mostrará la fortaleza tecnológica de las empresas en soluciones de movilidad impulsadas por hidrógeno y su experiencia en integración de sistemas. El camión demostrará un rendimiento equivalente al de un camión diésel de 15 litros, mientras proporciona una solución de cero emisiones. Se espera que el camión esté en funcionamiento en una ruta de 400 millas entre Inland Empire y el norte del Valle de San Joaquín en California para 2023. Este premio marca un hito importante para Symbio en América del Norte, donde la empresa está expandiendo sus capacidades de ingeniería y fuerza laboral. Además, Symbio está construyendo una de las plantas de pilas de combustible de hidrógeno más grandes de Europa y un centro de innovación en Lyon, Francia, para respaldar su expansión a nivel mundial. [52] El siguiente es el diseño utilizado por Symbio, para camiones propulsados por pilas de hidrogeno. 51 Figura 6.14 Diseño Cambio PEMFC Symbio [51] 6.6 Aplicación de pilas de combustible tipo PEM, coches Toyota en España Toyota ha inaugurado la primera estación de repostaje de hidrógeno en España, en colaboración con socios estratégicos como Enagás, Urbaser, Carburos Metálicos, Sumitomo Corporation España y la Confederación Española de Empresarios de Estaciones de Servicio (CEEES). Esta estación, ubicada en Madrid, suministra hidrógeno a una presión de 700 bar/Mpa, siendo la primera en el país en ofrecer este servicio. La apertura de esta estación de hidrogeno marca un paso importante en el impulso de vehículos eléctricos de pila de combustible, como el Toyota Mirai, que tiene una autonomía de hasta 650 km y una potencia de 150 CV, tiene un valor en el mercado de unos 75.600 €. El objetivo de Toyota es lograr cero emisiones para 2050 y promover el uso de tecnologías de vehículos eléctricos impulsados por hidrógeno como parte de este esfuerzo. Con esta nueva estación, se espera demostrar la viabilidad de los vehículos de hidrógeno en el uso diario, ofreciendo una opción de recarga rápida y eficiente para los conductores. Los vehículos eléctricos de pila de combustible de hidrógeno de Toyota ofrecen un repostaje rápido en menos de cinco minutos, lo que permite volver rápidamente a la carretera. Esta tecnología limpia el aire del exterior y se combina con el hidrogeno en la pila de combustible para generar electricidad mientras conduces, emitiendo solo agua por el tubo de escape, lo que promueve una movilidad más limpia y sostenible para el planeta, siendo este un coche cero emisiones. [53] El siguiente es el diseño utilizado por Toyota para los vehículos propulsados por pilas de hidrogeno. Principales fabricantes y aplicaciones en europa 52 Figura 6.15 Diseño de coche PEMFC Toyota [53] 53 7 CONCLUSIONES La cadena de suministro de pilas de combustible tipo PEM, enfrenta varios desafíos que pueden obstaculizar su desarrollo y expansión. Uno de los principales problemas radica en la disponibilidad limitada de ciertos materiales críticos, como el platino, utilizado como catalizador en las celdas de combustible. La escasez de estos materiales puede provocar aumentos de precios y dificultades en el suministro, lo que afecta negativamente la viabilidad económica de las pilas de combustible. Además, aunque materiales como el aluminio, polímeros, grafito y acero no son tan costosos como el platino, siguen siendo esenciales y su producción también depende en gran medida de países fuera de Europa, lo que añade una capa adicional de complejidad y riesgo a la cadena de suministro. El platino, este es un metal precioso el cual tiene una baja producción en el planeta, además es usado en diferentes tipos de industria, desde la medicina hasta los sectores de la manufactura, en este caso como catalizador en las pilas de combustible tipo PEM, ya que tiene una excelente conductividad. El país con mayor producción de este metal se encuentra en el continente africano, exactamente en Sudáfrica produciendo en el 2022 la cantidad de 59 toneladas correspondiendo al 19% de la producción mundial. El costo de esta materia prima es altamente elevado, un kilogramo de platino puede estar en 29.000 a 30.000 € en el mercado, todo esto genera como resultado que sea un material critico por varios aspectos. En primer lugar, su baja producción puede generar stockuout, no solo en la fabricación de las pilas de combustibles tipo PEM si no en los diferentes sectores. Un segundo riesgo es retrasos o rotura de la cadena de suministro debido a tiempos de entrega, ha esto se le suma la escasez de contenedores debido al alta demande del sector marítimo y otro riesgo eminente son los eventos fortuitos e inesperados que afectan la logística internacional, un ejemplo de esto la pandemia que vivimos un par de años atrás. Los polímeros naturales, este material desempeña un papel importante ya que son utilizado en la fabricación de la membrana MEA de las pilas de combustible tipo, este material es clave ya que son buenos conductores de protones. China en el año 2022 fue el productor número uno, su producción representa el 56% de la producción global con alrededor de las 172000 toneladas. La alta producción por parte del gigante asiático hace que la oferta y los precios en el mercado sean competitivos en el mercado. Por otro lado, se pueden presentar riesgo por stockout y se debe planificar de la mejor manera el abastecimiento de materias prima, ya que los tiempos de entrega desde Asia están entre 30 días hasta los 60 días. Es importante resaltar los que eventos como la guerra en Gaza o los problemas de seguridad que se están presentando en el golfo Adén, donde busque mercantes son asaltados y en ocasiones secuestrados, como medida muchos buques toman otras rutas las cuales pueden ser más largas, representando tiempo y mayor costo. Los polímeros sintéticos, este material desempeña un papel importante ya que son utilizado en la fabricación de la membrana MEA de las pilas de combustible tipo, este material es clave ya que son buenos conductores de protones. Alemania encabeza la producción global de este material representan el 16% de la producción del planeta. Esto es un buen punto a favor para la cadena de suministro de las pilas de combustible, ya que representa disponibilidad y menor tiempo de abastecimiento de este material en continente europeo. Polímero resina de petróleo, son subproductos del craqueó del petróleo y sus usos pueden ser diversos. China es el productor número uno de la fabricación y exportación de estos materiales, su producción en el 2022 represento el 23% de producción del planeta. Respecto a la producción de hidrocarburos como el petróleo China es el tercer productor del mundo por debajo de países como Estados Unidos y Arabia Saudita, demostrando una vez la competitividad en todo tipo de industria, aprovechando estos subproductos del petróleo para la fabricación de polímeros. Los riesgos implicados en la cadena de suministro para este material son stockout por tiempos de entrega, un mayor costo en transporte marítimo, costos de aduanas y también se corre el riesgo de pérdida de material en tránsito. Un oportuno pronóstico de la demanda permite la planificación de materiales y abastecimiento de inventarios. Conclusiones 54 La producción de grafito natural a nivel mundial la encabeza China con un 34% de producción por encima de países como Mozambique y Brasil. Este material juega un papel importante en la cadena de suministro para pilas de combustible tipo PEM, ya que puede ser utilizado en la fabricación de placas bipolares y electrodos. Riesgo a tener en cuenta en la planificación y abastecimiento de este material, mayor costo de transporte, costo de aduanas, perdidas de material en tránsito y stockout en almacén debido a largos tiempos de espera, se debe tener en cuenta que el transporte marítimo desde China a Europa puede estar entre 30 y 60 días. El grafito u otros carbonos utilizados para la fabricación de usos eléctricos, Alemania es el país que lidera la producción mundial con un 30%. Esto es un buen indicador a favor de la cadena de suministro de las pilas de combustible tipo PEM, ya que representa disponibilidad y menor tiempo de abastecimiento de este material en continente europeo, además se reducen el riesgo mencionado ya en otras materias primas. En el año 2022 la producción de acero fue lidera por India con un 53% de la producción del planeta. El acero puede ser utilizado en la fabricación de colectores de corriente de las pilas de combustible tipo PEM. Una buena planificación representaría reducir los riesgos que acarrea manejar este tipo materia en la cadena de suministros. Riegos implícitos como stockout por tiempo de entrega, mayor costo de transporte, riesgo por perdida de material, costos de aduanas y la rotura de la cadena por sucesos inesperados como guerras y problemas geopolíticos. El aluminio es un metal de alto consumo y demanda en el planeta, por sus costos e inmensa oferta en el mercado global, no obstante, es de resalta el máximo productor de este material Guinea que para el 2023 ocupo el primer lugar en el mundo con 67% de la producción global. Es te material puede ser utilizado en la fabricación de las placas bipolares, el uso de esta materia prima de importación con lleva diferentes riesgos, como falta de abastecimiento en inventarios, mayor costo de transporte, costo de aduanas, perdidas de material en tránsito y rotura de la cadena por eventos inesperados. Para abordar estos desafíos, es crucial implementar estrategias de gestión de la cadena de suministro que fomenten la diversificación de proveedores y la búsqueda de alternativas a los materiales escasos. Esto podría implicar el desarrollo de tecnologías de celdas de combustible que reduzcan la dependencia del platino u otros metales costosos, así como la exploración de nuevas fuentes de suministro de materias primas. La colaboración entre empresas, gobiernos y organizaciones internacionales es fundamental para fortalecer la resiliencia de la cadena de suministro y garantizar la disponibilidad continua de pilas de combustible y sus componentes. Esto podría incluir la promoción de acuerdos comerciales y alianzas estratégicas para compartir recursos y conocimientos, así como el desarrollo de políticas y regulaciones que fomenten la innovación y la inversión en tecnologías de hidrógeno. Es de destacar la labor que está implementando la compañía Ballard, que ahora sus pilas de combustible tipo PEM la mayor parte de su material se puede reciclar, por lo cual están generando una estrategia de economía circular, la cual cuando las pilas de combustible tipo PEM se les termina su vida útil, este material será reutilizado para la fabricación de nuevas pilas, estrategia que aborda la escasez de materiales y una valiosa ayuda en la descontaminación del planeta. La implementación de tecnologías emergentes y nuevas estrategias en la gestión de la cadena de suministro tales, como blockchain ofrece oportunidades significativas para fortalecer la cadena de suministro de pilas de combustible de hidrógeno y abordar algunos de sus principales desafíos. Blockchain, una tecnología de contabilidad distribuida proporciona un registro seguro, transparente e inmutable de transacciones que puede mejorar la trazabilidad y la seguridad en toda la cadena de suministro. Al integrar blockchain en la cadena de suministro de pilas de combustible tipo PEM, es posible rastrear el origen y el movimiento de los componentes clave, desde materias primas hasta productos terminados, en tiempo real y de manera transparente. Esto no solo ayuda a prevenir fraudes y garantizar la autenticidad de los materiales, sino que también mejora la eficiencia operativa al reducir los tiempos de espera y los costos asociados con la gestión de inventarios. Además, blockchain puede facilitar la colaboración y la coordinación entre los diversos actores de la cadena de suministro, incluidos fabricantes, proveedores, distribuidores y clientes. Mediante el uso de contratos inteligentes, es posible automatizar procesos y ejecutar acuerdos comerciales de manera eficiente y segura, lo que reduce la necesidad de intermediarios y los riesgos de errores humanos. Otro aspecto importante es la capacidad de blockchain para mejorar la trazabilidad y la calidad de los datos en toda la cadena de suministro. Al proporcionar un registro inmutable de todas las transacciones y eventos, blockchain ayuda a identificar rápidamente y resolver problemas de calidad o seguridad, lo que mejora la confianza del cliente y fortalece la reputación de las empresas. 55 La utilización de herramientas analíticas avanzadas también juega un papel crucial en la optimización de la cadena de suministro. Por ejemplo, con la ayuda de Python y la herramienta ARIMA, se ha modelado y pronosticado la demanda de pilas de combustible tipo PEM de SFC Energy y FCHEA para el año 2024, proyectando ventas de 70,375 unidades. Este pronóstico es invaluable para empresas como SFC Energy, ya que permite planificar mejor la producción y el suministro. El análisis indica que el valor aproximado de materiales para la fabricación de estas pilas es de 74,507,402.41 €, con un tiempo promedio de abastecimiento de 32 días. Además, el costo promedio del transporte marítimo por kilogramo es de aproximadamente 0.20 €, con un costo total promedio de transporte de 40 toneladas rondando los 7,234 €. En resumen, aunque la cadena de suministro de pilas de combustible tipo PEM enfrenta desafíos significativos, también presenta oportunidades para la colaboración y la innovación. La mayoría de la materia prima esencial se encuentra fuera de Europa, lo que añade complejidad y riesgos a la cadena de suministro para empresas como Ballard, ElringKlinger, SFC Energy, Symbio y PowerCell Group. Sin embargo, mediante la implementación de estrategias proactivas y la adopción de enfoques colaborativos como de tecnologías avanzadas, es posible superar los obstáculos, esto con miras hacia un futuro más limpio y sostenible impulsado por las pilas de combustible tipo PEM. 56 REFERENCIAS [1] Enerdata, «Enerdata Energía y clima mundial - Anuario estadístico 2023,» Enerdata, 2023. [En línea]. Available: https://datos.enerdata.net/energia-total/datos-consumo-internacional.html. [Último acceso: 01 2024]. [2] A. Renovables, «Appa Renovables Informes,» Appa Renovables, 2022. [En línea]. Available: https://www.appa.es/informes-2/. [Último acceso: 01 2024]. [3] J. B. Ayers, Hand Book Of Supply Chain Managment, Los Angeles, California: 2006, Apics. [4] T. Yildiz, Logistics and Supply Management: Fundamentals and Strategies, İzmir, Turkey: Turkay YILDIZ , 2023. [5] M. Hugos, Essentials of Supply Chain Management, Philadelphia, PA, Estados Unidos: John Wiley & Sons, 2018. [6] R. 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