Gorivne celice so iz laboratorija stopile v ospredje revolucije čiste energije. Leta 2025 vodikova energija pridobiva neprimerljivo zagon v različnih industrijah. Te naprave proizvajajo elektriko elektrokemično – pogosto z uporabo vodika – brez izpustov iz izpušnih cevi (le vodna para) in z visoko učinkovitostjo. Vse večje ekonomije zdaj vidijo gorivne celice kot ključne za razogljičenje sektorjev, ki jih baterije in omrežna energija težko dosežejo. Vlade uvajajo strategije za vodik, podjetja vlagajo milijarde v raziskave in razvoj ter infrastrukturo, gorivnocelična vozila in energetski sistemi pa prihajajo na trg v vse večjem številu. To poročilo ponuja poglobljen vpogled v današnjo pokrajino gorivnih celic, zajema glavne tipe gorivnih celic in njihove uporabe v prometu, stacionarni proizvodnji elektrike in prenosnih napravah. Pregledamo nedavne tehnološke inovacije, ki izboljšujejo zmogljivost in znižujejo stroške, ocenjujemo okoljski vpliv in ekonomsko izvedljivost gorivnih celic ter pregledujemo najnovejše trende na trgu, politike in razvoj v industriji po vsem svetu. Vključena so mnenja znanstvenikov, inženirjev in vodilnih v industriji, ki poudarjajo tako navdušenje kot izzive na poti naprej.
Gorivne celice niso nova zamisel – zgodnje alkalne enote so pomagale poganjati vesoljsko plovilo Apollo – a zdaj so končno pripravljene na množično uporabo. Kot je dr. Sunita Satyapal, dolgoletna direktorica programa za vodik ameriškega ministrstva za energijo, povedala v intervjuju leta 2025: vladno podprte raziskave in razvoj so omogočile več kot “1000 ameriških patentov… vključno s katalizatorji, membranami in elektrolizatorji,” in privedle do oprijemljivih uspehov, kot je “približno 70.000 komercialnih viličarjev na vodikove gorivne celice v uporabi pri velikih podjetjih, kot sta Amazon in Walmart”, kar dokazuje, da ciljno financiranje “lahko spodbuja preboje na trgu.” innovationnewsnetwork.com Današnje gorivne celice so učinkovitejše, vzdržljivejše in cenovno dostopnejše kot kdaj koli prej, a ovire ostajajo. Stroški, vodikova infrastruktura in vzdržljivost so še vedno “eden največjih izzivov” po mnenju Satyapal innovationnewsnetwork.com, skeptiki pa opozarjajo, da je napredek včasih zaostajal za pričakovanji. Kljub temu pa ob močni podpori in inovacijah industrija gorivnih celic doživlja pomembno rast in optimizem, kar postavlja temelje za prihodnost na vodikov pogon. Z besedami glavnega inženirja za vodik pri Toyoti: “To ni bila lahka pot, a je prava pot.” pressroom.toyota.com
(V spodnjih poglavjih bomo raziskali vse vidike revolucije gorivnih celic z najnovejšimi podatki in izjavami strokovnjakov z vsega sveta.)
Glavne vrste gorivnih celic
Gorivne celice obstajajo v več vrstah, vsaka z edinstvenimi elektroliti, obratovalnimi temperaturami in najbolj primernimi aplikacijami energy.gov. Glavne kategorije vključujejo:
- Gorivne celice s protonsko izmenjevalno membrano (PEMFC) – Imenujemo jih tudi gorivne celice s polimerno elektrolitsko membrano; PEMFC uporabljajo trdno polimerno membrano kot elektrolit in katalizator na osnovi platine. Delujejo pri razmeroma nizkih temperaturah (~80°C), kar omogoča hiter zagon in visoko gostoto moči energy.gov. PEM gorivne celice zahtevajo čist vodik (in kisik iz zraka) ter so občutljive na nečistoče, kot je ogljikov monoksid energy.gov. Njihova kompaktna, lahka zasnova jih naredi idealne za vozila – pravzaprav PEMFC poganjajo večino današnjih vodikovih avtomobilov, avtobusov in tovornjakov energy.gov. Proizvajalci avtomobilov so desetletja izboljševali PEM tehnologijo, zmanjšali količino platine in povečali vzdržljivost.
- Gorivne celice s trdnim oksidom (SOFC) – SOFC uporabljajo trd keramični elektrolit in delujejo pri zelo visokih temperaturah (600–1.000°C) energy.gov. To omogoča notranjo reformacijo goriv – lahko delujejo na vodik, bioplin, zemeljski plin ali celo ogljikov monoksid, pri čemer ta goriva pretvarjajo v vodik znotraj celice energy.gov. SOFC lahko dosežejo približno 60 % električne učinkovitosti (in >85 % v načinu soproizvodnje toplote in elektrike) energy.gov. Zaradi visoke obratovalne temperature ne potrebujejo katalizatorjev iz plemenitih kovin energy.gov. Vendar pa izjemna toplota pomeni počasnejši zagon in izzive z materiali (toplotni napetosti in korozija) energy.gov. SOFC se večinoma uporabljajo za stacionarno proizvodnjo elektrike (od 1 kW enot do večmegavatnih elektrarn), kjer sta njihova prilagodljivost glede goriva in učinkovitost velika prednost. Podjetja, kot je Bloom Energy, so uvedla SOFC sisteme za podatkovne centre in elektrodistribucijo, Japonska pa ima na deset tisoče majhnih SOFC v gospodinjstvih za soproizvodnjo toplote in elektrike.
- Fosforjeva kislinska gorivna celica (PAFC) – PAFC uporabljajo tekočo fosforjevo kislino kot elektrolit in običajno platinski katalizator. So starejša, »prva generacija« gorivnih celic, ki so postale prve komercialno uporabljene za stacionarne namene energy.gov. PAFC delujejo pri ~150–200°C in so bolj odporne na nečisti vodik (npr. pridobljen iz zemeljskega plina) kot PEMFC energy.gov. Uporabljene so bile v stacionarnih aplikacijah, kot so lokalni generatorji za bolnišnice in poslovne stavbe, ter celo v nekaterih zgodnjih preizkusih avtobusov energy.gov. PAFC lahko dosežejo ~40% električne učinkovitosti (do 85% v soproizvodnji) energy.gov. Slabosti so njihova velika velikost, velika teža in visoka vsebnost platine, kar jih naredi drage energy.gov. Danes PAFC še vedno izdelujejo podjetja, kot je Doosan, za stacionarno energijo, čeprav se soočajo s konkurenco novejših tipov.
- Alkalne gorivne celice (AFC) – Med prvimi razvitimi gorivnimi celicami (uporabljene pri NASA v 1960-ih) AFC uporabljajo alkalni elektrolit, kot je kalijev hidroksid. Imajo visoko zmogljivost in učinkovitost (več kot 60% v vesoljskih aplikacijah) energy.gov. Vendar pa so tradicionalne AFC s tekočim elektrolitom izjemno občutljive na ogljikov dioksid – že CO₂ v zraku lahko zmanjša zmogljivost zaradi nastajanja karbonatov energy.gov. To je zgodovinsko omejevalo AFC na zaprta okolja (kot so vesoljska plovila) ali zahtevalo očiščen kisik. Sodobni razvoj vključuje alkalne membranske gorivne celice (AMFC), ki uporabljajo polimerno membrano in zmanjšujejo občutljivost na CO₂ energy.gov. AFC lahko uporabljajo nekovine kot katalizatorje, kar jih lahko naredi cenejše. Podjetja ponovno preučujejo alkalno tehnologijo za določene uporabe (na primer, britansko podjetje AFC Energy uvaja alkalne sisteme za napajanje izven omrežja in polnjenje električnih vozil). Izzivi ostajajo pri odpornosti na CO₂, vzdržljivosti membran in krajši življenjski dobi v primerjavi s PEM energy.gov. AFC danes najdejo nišne uporabe, vendar bi lahko nadaljnje raziskave in razvoj omogočili njihovo uporabo v razponu majhnih do srednjih moči (vati do kilovati).
- Gorivne celice z taljenim karbonatom (MCFC) – MCFC so visokotemperaturne gorivne celice (delujejo pri približno 650 °C), ki uporabljajo elektrolit iz taljene karbonatne soli, suspendirane v keramični matrici energy.gov. Namenjene so za velike stacionarne elektrarne na zemeljski plin ali bioplin – na primer za proizvodnjo električne energije v elektroenergetskih podjetjih ali industrijsko soproizvodnjo. MCFC lahko uporabljajo nikelj kot katalizator (brez platine) in pri obratovalni temperaturi interno pretvarjajo ogljikovodike v vodik energy.gov. To pomeni, da lahko sistemi MCFC neposredno uporabljajo goriva, kot je zemeljski plin, in proizvajajo vodik na mestu uporabe, s čimer se sistem poenostavi (zunanji reformer ni potreben) energy.gov. Njihova električna učinkovitost lahko doseže 60–65 %, z izrabo odpadne toplote pa lahko presežejo 85 % učinkovitosti energy.gov. Največja pomanjkljivost je vzdržljivost: vroč, koroziven karbonatni elektrolit in visoka temperatura pospešujeta degradacijo komponent, kar omejuje življenjsko dobo na približno 5 let (~40.000 ur) pri trenutnih zasnovah energy.gov. Raziskovalci iščejo bolj korozijsko odporne materiale in zasnove za podaljšanje življenjske dobe. MCFC so bili nameščeni v stomegavatnem merilu v Južni Koreji (ena od vodilnih držav na svetu na področju stacionarnih gorivnih celic, z več kot 1 GW nameščene moči gorivnih celic sredi 2020-ih) fuelcellsworks.com. V ZDA podjetja, kot je FuelCell Energy, ponujajo elektrarne MCFC za elektroenergetska podjetja in velike objekte, pogosto v partnerstvu z dobavitelji zemeljskega plina.
- Neposredne metanolne gorivne celice (DMFC) – Podskupina PEM gorivnih celic, DMFC oksidirajo tekoči metanol (običajno zmešan z vodo) neposredno na anodi gorivne celice energy.gov. Proizvajajo CO₂ kot stranski produkt (ker metanol vsebuje ogljik), vendar ponujajo priročno tekoče gorivo, ki je lažje za rokovanje kot vodik. Energijska gostota metanola je višja kot pri stisnjenem vodiku (čeprav nižja kot pri bencinu) in lahko izkorišča obstoječo logistiko goriv energy.gov. DMFC so običajno nizkoenergijske enote (od nekaj deset vatov do nekaj kW), ki se uporabljajo v prenosnih in oddaljenih aplikacijah: na primer, polnilci baterij izven omrežja, prenosni vojaški napajalniki ali majhne mobilne naprave. Za razliko od vodikovih PEMFC, DMFC ne potrebujejo visokotlačnih rezervoarjev – gorivo se lahko prenaša v lahkih steklenicah. Vendar imajo DMFC sistemi nižjo učinkovitost in gostoto moči, katalizator pa lahko zastrupijo vmesni produkti reakcije. Prav tako še vedno uporabljajo katalizatorje iz plemenitih kovin. DMFC so bili zanimivi za potrošniško elektroniko v 2000-ih (prototipni gorivni telefoni in prenosniki), vendar so jih na tem področju v veliki meri izpodrinile sodobne litijeve baterije. Danes se DMFC in podobne prenosne gorivne celice uporabljajo tam, kjer je potrebna dolgotrajna napajanja izven omrežja brez zanašanja na težke baterije ali generatorje – npr. v vojski in pri oddaljenih okoljskih senzorjih. Trg DMFC ostaja razmeroma majhen (nekaj sto milijonov USD globalno imarcgroup.com), vendar se stalno napreduje pri izboljšanju zmogljivosti in vzdržljivosti metanolnih gorivnih celic techxplore.com.
Vsaka vrsta gorivne celice ima prednosti, ki so primerne za določene primere uporabe – od hitro zagonskih avtomobilskih motorjev (PEMFC) do elektrarn v megavatnem merilu (MCFC in SOFC). Tabela 1 spodaj povzema ključne značilnosti in tipične uporabe:
(Tabela 1: Primerjava glavnih vrst gorivnih celic – PEMFC, SOFC, PAFC, AFC, MCFC, DMFC) energy.gov
Vrsta gorivne celice(Opomba: Obstajajo tudi druge specializirane vrste gorivnih celic, kot so regenerativne/obratne gorivne celice, ki lahko delujejo v obratni smeri kot elektrolizerji, ali mikrobne gorivne celice, ki za proizvodnjo energije uporabljajo bakterije, vendar te presegajo okvir tega poročila. Osredotočamo se na glavne komercialne/raziskovalne kategorije zgoraj.)
Gorivne celice v prometu
Morda je najbolj viden primer uporabe gorivnih celic prav v prometu. Električna vozila na vodikove gorivne celice (FCEV) dopolnjujejo baterijska električna vozila z omogočanjem hitrega polnjenja in dolgega dosega z ničelnimi emisijami iz izpuha. Leta 2025 se gorivno-celični avtobusi, tovornjaki, avtomobili in celo vlaki uvajajo v vse večjem številu, zlasti za primere uporabe, kjer je teža baterij ali čas polnjenja problematičen. Kot je zapisala koalicija več kot 30 generalnih direktorjev industrije v skupnem pismu voditeljem EU, “tehnologije vodika so ključne za zagotavljanje raznolike, odporne in stroškovno učinkovite razogljičenja cestnega prometa,” pri čemer zagovarjajo, da bo pristop z dvema tehnologijama, tako baterijami kot gorivnimi celicami, “cenejši za Evropo kot zanašanje zgolj na elektrifikacijo.” hydrogen-central.com
Avtomobili in SUV-ji na gorivne celice
Osebna vozila FCEV, kot sta Toyota Mirai in Hyundai Nexo, so na trgu že nekaj let. Ta uporabljajo PEM gorivne celice za pogon električnih motorjev, podobno kot baterijska električna vozila, vendar jih v 3–5 minutah napolnijo z vodikovim plinom. Toyota, Hyundai in Honda so skupaj na ceste po svetu postavili desettisoče avtomobilov na gorivne celice (čeprav so ti še vedno nišni v primerjavi z baterijskimi električnimi vozili). Leta 2025 je globalni trg FCEV ocenjen na približno 3 milijarde dolarjev, z napovedano letno rastjo nad 20 % globenewswire.com. Največje zanimanje potrošnikov je v regijah z razvito infrastrukturo za polnjenje z vodikom: Kalifornija (ZDA), Japonska, Južna Koreja in nekaj držav v Evropi (Nemčija, Združeno kraljestvo itd.). Na primer, Nemčija ima zdaj več kot 100 delujočih vodikovih polnilnic po vsej državi globenewswire.com, Japonska pa okoli 160 postaj, zaradi česar sta ti državi glavni trgi za FCEV. Francija je začela nacionalni vodikov program v vrednosti 7 milijard evrov, ki vključuje uvajanje avtobusov na vodik in lahkih gospodarskih vozil za potrebe vlade in javnega prevoza globenewswire.com.
Proizvajalci avtomobilov ostajajo zavezani tehnologiji gorivnih celic kot delu strategije z več potmi. Toyota je leta 2025 predstavila široko zastavljeno časovnico za »družbo, ki jo poganja vodik«, pri čemer gorivne celice širi onkraj limuzine Mirai tudi na težke tovornjake, avtobuse in celo stacionarne generatorje pressroom.toyota.com. »Veliko Toyotinih prizadevanj za razogljičenje je osredotočenih na baterijska električna vozila, vendar pogonski sklopi na vodikove gorivne celice ostajajo pomemben del naše strategije z več potmi,« so potrdili v podjetju pressroom.toyota.com. Toyotin pristop vključuje tudi sodelovanje pri postavljanju standardov: »Sodelujemo s podjetji, ki so bila tradicionalno naša konkurenca, da bi razvili standarde za polnjenje z vodikom … saj smo prepoznali, da je industrijski standard večja prednost kot naša lastna konkurenčna prednost,« je povedal Jay Sackett, Toyotin glavni inženir za napredno mobilnost pressroom.toyota.com. To sodelovanje v industriji si prizadeva zagotoviti enotne protokole za polnjenje in varnostne prakse, kar lahko pospeši sprejetje tehnologije.
Kar zadeva zmogljivost, so najnovejši avtomobili na gorivne celice primerljivi s konvencionalnimi vozili. Hyundai NEXO SUV (model 2025) navaja preko 700 km dosega z enim polnjenjem vodika globenewswire.com. Ta vozila ne izpuščajo onesnaževal, njihov edini stranski produkt je voda – Mirai je slavno kapljal vodo na cesto, da bi to dokazal. Proizvajalci avtomobilov si prizadevajo znižati stroške: druga generacija modela Mirai je bila cenejša, kitajski proizvajalci pa vstopajo na trg z modeli po nižji ceni (pogosto s pomočjo državnih subvencij). Kljub temu pa infrastruktura za polnjenje ostaja problem kokoši in jajca za potrošniške FCEV – do leta 2025 je po svetu približno 1.000 vodikovih postaj, kar je zanemarljivo v primerjavi z bencinskimi črpalkami ali polnilnicami za električna vozila. Številne države financirajo gradnjo postaj; npr. nemška pobuda H2 Mobility cilja na vzpostavitev nacionalnega omrežja vodikovih avtocest, kalifornijski državni programi pa subvencionirajo več deset postaj za podporo več kot 10.000 FCEV.
Avtobusi in javni prevoz
Tranzitni avtobusi so bili ena izmed prvih glavnih usmeritev za gorivne celice. Avtobusi se vračajo v depote (kar poenostavi polnjenje) in vozijo dolge ure, kar ustreza hitremu polnjenju in dolgemu dosegu gorivnih celic. V Evropi je bilo januarja 2023 v uporabi 370 avtobusov na gorivne celice, do leta 2025 pa jih načrtujejo več kot 1.200 sustainable-bus.com. To širitev omogočajo programi financiranja EU (kot sta projekta JIVE in Clean Hydrogen Partnership), ki mestom pomagajo pri nakupu vodikovih avtobusov. Napredek je viden: Evropa je zabeležila 426 % medletno rast registracij H₂ avtobusov v prvi polovici 2025 (279 enot v H1 2025 proti 53 v H1 2024) sustainable-bus.com. Ti avtobusi običajno uporabljajo PEM sisteme gorivnih celic (od ponudnikov, kot so Ballard Power Systems, Toyota ali Cummins) v kombinaciji z baterijskimi hibridi. Na eno polnjenje omogočajo doseg 300–400 km in se izognejo omejitvam teže ter dosega, s katerimi se srečujejo baterijsko-električni avtobusi na daljših progah ali v hladnejšem podnebju.
Mesta kot so London, Tokio, Seul in Los Angeles so že uvedla vodikove avtobuse v promet. Dunaj je na primer izbral vodikove avtobuse za določene linije v središču mesta, da bi se izognil nameščanju polnilne opreme v centru; z uporabo H₂ avtobusov »ne potrebujejo več polnilne infrastrukture v središču mesta in lahko zmanjšajo velikost voznega parka (vodikovi avtobusi pokrijejo proge z manj vozili zaradi hitrega polnjenja in daljšega dosega)«, je poudaril upravljavec prevoza sustainable-bus.com. Rezultati v praksi so spodbudni – prevozniki poročajo, da avtobusi na gorivne celice dosegajo razpoložljivost in čase polnjenja primerljive z dizelskimi, izpuščajo pa le vodno paro, kar izboljšuje kakovost zraka. Glavna pomanjkljivost ostaja cena: avtobus na gorivne celice lahko stane 1,5–2× več kot dizelski avtobus. Vendar pa velike naročila in novi modeli znižujejo cene. Leta 2023 je Bologna v Italiji naročila 130 vodikovih avtobusov (modeli Solaris Urbino) – največje enkratno naročilo H₂ avtobusov doslej sustainable-bus.com, kar kaže na zaupanje v širitev. Kitajska ima že na tisoče avtobusov na gorivne celice na cestah (Šanghaj in druga mesta so jih uvedla na mestnih linijah in za zimske olimpijske igre 2022). Pravzaprav Kitajska predstavlja več kot 90 % vseh avtobusov FCEV na svetu in hitro uvaja vodikova vozila za javni prevoz in logistiko z močno državno podporo globenewswire.com.
Strokovnjaki iz industrije verjamejo, da bodo gorivne celice prevladovale pri avtobusih na dolge razdalje in težkem javnem prevozu. »Tehnologija vodikovih gorivnih celic pridobiva na veljavi kot prednostna možnost za ‘post-dizelsko’ prihodnost pri prevozih na dolge razdalje,« piše revija Sustainable Bus, ki navaja več projektov za razvoj avtobusov na gorivne celice za medkrajevna potovanja sustainable-bus.com. Na primer, FlixBus (glavni evropski avtobusni prevoznik) preizkuša avtobus na gorivne celice z dosegom več kot 450 km sustainable-bus.com. Proizvajalci, kot sta Van Hool in Caetano, prav tako razvijajo avtobuse na H₂. Zahteve za uporabo v težkih pogojih pomenijo izboljšano vzdržljivost: trenutni sklopi gorivnih celic iz osebnih avtomobilov zdržijo približno 5.000–8.000 ur, avtobus ali tovornjak pa potrebuje približno 30.000+ ur. Freudenberg, ki razvija gorivne celice za avtobuse, ima »posebno zasnovo za težke obremenitve z minimalno življenjsko dobo 35.000 ur,« kar odraža skoraj desetkratno povečanje vzdržljivosti, ki je potrebno za komercialne flote sustainable-bus.com. To je eden izmed inženirskih izzivov, ki jih je treba premagati, da bodo gorivne celice kos zahtevnim delovnim ciklom javnega prevoza in tovora.Tovornjaki in težki transport
Težki tovornjaki veljajo za eno najbolj obetavnih in nujnih uporab gorivnih celic. Ta vozila potrebujejo velik doseg, hitro polnjenje in visoko nosilnost – področja, kjer imajo baterije težave zaradi teže in časa polnjenja. Tovornjake na gorivne celice je mogoče napolniti v 10–20 minutah in prevažajo dovolj vodika za več kot 500 km dosega, pri tem pa ohranjajo nosilnost (saj so vodikove jeklenke lažje od masivnih baterijskih sklopov za enako količino energije). Glavni proizvajalci tovornjakov imajo svoje programe: Daimler Truck in Volvo sta ustvarila skupno podjetje (cellcentric) za proizvodnjo sistemov gorivnih celic za tovornjake, s ciljem množične proizvodnje kasneje v tem desetletju. Nikola, Hyundai, Toyota, Hyzon in drugi imajo prototipe ali zgodnje komercialne tovornjake na gorivne celice na cestah v letu 2025. Evropska zveza za vodikovo mobilnost je nedvoumno izjavila, da je “težki daljinski transport s tovornjaki glavni avtomobilski primer uporabe vodika, sistemi gorivnih celic za težka vozila pa so ključna tehnologija”, ki jo potrebuje hydrogen-central.com. To mnenje deli tudi izvršna direktorica Daimler Truck, Karin Rådström, ki je povedala, da “so vodikovi tovornjaki popoln dopolnitev baterijsko-električnim – ponujajo velik doseg, hitro polnjenje in veliko priložnost za Evropo. Vodimo v vodikovi tehnologiji in bomo ostali v ospredju, če ukrepamo zdaj – po celotni vrednostni verigi.” hydrogen-central.com Njena izjava poudarja, da so evropski proizvajalci veliko vlagali v znanje o gorivnih celicah (Daimler je začel z raziskavami in razvojem gorivnih celic v devetdesetih letih) in ne nameravajo prepustiti vodstva, vendar pozivajo oblikovalce politik, naj infrastrukturo za vodikove tovornjake zgradijo zdaj, da bi izkoristili to prednost.Preizkusi v resničnem svetu potrjujejo ta koncept. Hyundai je leta 2020 v Švici uvedel floto 47 težkih tovornjakov na gorivne celice (model XCIENT), do leta 2025 pa so ti tovornjaki skupaj prevozili več kot 4 milijone km. Na tej osnovi je podpredsednik Hyundaia Jaehoon Chang napovedal, da so njihovi H₂ tovornjaki v Evropi »skupaj prevozili več kot 15 milijonov kilometrov … kar dokazuje zanesljivost in možnost razširitve uporabe vodika v komercialni logistiki.« hydrogen-central.com To je močan dokaz, da lahko tovornjaki na gorivne celice prenesejo intenzivno vsakodnevno uporabo. V Severni Ameriki je startup Nikola dobavil tovornjake na gorivne celice prvim strankam (čeprav se je podjetje soočalo s finančnimi težavami in prestrukturiranjem leta 2023 h2-view.com). Toyota je izdelala tovornjake razreda 8 na vodikove gorivne celice (z gorivnimi celicami na osnovi Mirai) za prevoz blaga v pristaniščih Los Angeles, kjer flota približno 30 H₂ tovornjakov prevaža tovor, pri čemer gorivo zagotavlja namenski vodikov obrat »Tri-Gen« v Long Beachu pressroom.toyota.com. Ta obrat, zgrajen s podjetjem FuelCell Energy, na lokaciji pretvarja obnovljiv bioplin v vodik, elektriko in vodo – proizvede 2,3 MW električne energije in do 1.200 kg vodika na dan pressroom.toyota.com. Vodik poganja tako Toyotine tovornjake kot osebna vozila na gorivne celice, elektrika pa napaja pristaniške operacije, celo stranska voda pa se uporablja za pranje avtomobilov, razloženih z ladij pressroom.toyota.com. Toyota je poudarila, da ta sistem sam »na leto izniči 9.000 ton emisij CO₂« v pristanišču, kar nadomešča emisije, ki bi jih povzročili dizelski tovornjaki pressroom.toyota.com. »Vsak dan je do 20.000 priložnosti, da očistimo zrak s tovornjaki na vodikove gorivne celice,« je poudaril Jay Sackett iz Toyote, s čimer se je skliceval na vsakodnevne vožnje dizelskih tovornjakov v pristaniščih LA/Long Beach, ki bi jih lahko nadomestili pressroom.toyota.com.
Polnjenje vodika za tovornjake dobiva zagon prek partnerstev. V EU so podjetja začela pobudo H2Accelerate, da bi uskladila uvajanje vodikovih tovornih koridorjev in polnilnic za dolge razdalje tovornjakov v poznih 2020-ih. Kalifornijska energetska komisija financira več visokozmogljivih vodikovih postaj za tovornjake (sposobnih oskrbeti z gorivom več deset tovornjakov na dan) za podporo prevozu do pristanišč in sčasoma tudi na dolge razdalje do notranjih logističnih središč. Kitajska vlada agresivno spodbuja tovornjake na gorivne celice v izbranih provincah s subvencijami in predpisi, z namenom, da bo do leta 2025 na cestah 50.000 vozil na gorivne celice in 100.000–200.000 do leta 2030 ter 1.000 H₂ postaj globenewswire.com. Kitajska je že uvedla težke tovornjake na gorivne celice v jeklarskih obratih in rudarstvu, pri čemer izkorišča domačo tehnologijo (podjetja, kot sta Weichai in REFIRE, zagotavljajo sisteme gorivnih celic).Vlaki, ladje in letala
Poleg cestnih vozil gorivne celice dobivajo vlogo tudi v drugih načinih prevoza:
- Vlaki: Več potniških vlakov na vodikove gorivne celice je zdaj v uporabi, kar je pomemben mejnik za razogljičenje železnic. Posebej velja omeniti, da je Alstomov vlak na gorivne celice Coradia iLint začel komercialno obratovati v Nemčiji leta 2018 in je do leta 2022 vozil na regionalnih progah v Spodnji Saški, kjer je nadomestil dizelske vlake. Leta 2022 je v regiji Frankfurt začela obratovati flota 14 Alstomovih vlakov na gorivne celice, pilotni projekti pa potekajo v Italiji, Franciji in Združenem kraljestvu. Ti vlaki prevažajo vodik v rezervoarjih na krovu in lahko prevozijo več kot 1000 km z enim polnjenjem, kar je primerno za neelektrificirane proge (približno polovica evropskega železniškega omrežja ni elektrificirana). Vlaki na gorivne celice odpravljajo potrebo po dragih nadzemnih električnih vodih na progah z manj prometa. Od leta 2025 je Evropa zavezana k širitvi uporabe vodikovih vlakov: na primer, Italija je naročila 6 vlakov na gorivne celice za Lombardijo, Francija testira Alstomove enote, in Združeno kraljestvo je preizkusilo vlak HydroFLEX. V ZDA je razvoj počasnejši, vendar podjetja, kot je Stadler, dobavljajo vodikov vlak za Kalifornijo. Kitajska je leta 2021 predstavila tudi prototip vodikove lokomotive. Za tovorni promet je rudarsko podjetje Anglo American leta 2022 predstavilo 2MW hibridno lokomotivo na gorivne celice. Skratka, gorivne celice se izkazujejo kot učinkovite za železniške proge, kjer bi bile baterije pretežke ali bi imele premajhen doseg.
- Pomorstvo (ladje in čolni): Pomorski sektor raziskuje gorivne celice tako za pomožno kot za glavno napajanje. Majhni potniški trajekti in plovila so bili zgodnji uporabniki. Leta 2021 je MF Hydra na Norveškem postala prvi trajekt na svetu s tekočim vodikom in gorivnimi celicami, ki prevaža avtomobile in potnike z Ballardovim sistemom gorivnih celic moči 1,36 MW. Japonska je preizkusila trajekt na gorivne celice (HydroBingo) in razmišlja o vodiku za obalno plovbo. Evropska unija financira projekte, kot sta H2Ports in FLAGSHIPS, za demonstracijo plovil na H₂ in oskrbe z vodikom v pristaniščih. Za večje ladje je trenutni konsenz uporaba gorivnih celic z gorivi na osnovi vodika, kot sta amoniak ali metanol (ki ju je mogoče »razbiti« ali uporabiti v gorivnih celicah z ustrezno zasnovo). Na primer, norveški operater križarjenj Hurtigruten razvija križarko z SOFC, ki bo do leta 2026 delovala na zeleni amoniak. Druga niša so podvodna vozila in podmornice: gorivne celice (zlasti PEM) lahko zagotavljajo tiho, zrakoneodvisno napajanje – nemške podmornice tipa 212A uporabljajo vodikove gorivne celice za prikrito delovanje. Medtem ko bodo dolgotrajne kontejnerske ladje v bližnji prihodnosti verjetno uporabljale motorje z notranjim zgorevanjem na amoniak ali metanol, bi jih lahko gorivne celice dopolnjevale pri manevriranju v pristaniščih ali pa se sčasoma povečale, ko bodo razvite visokozmogljive gorivne celice (več MW). Ko bodo varnostna in skladiščna vprašanja rešena, gorivne celice ladjam ponujajo obljubo o pogonu brez emisij, brez hrupa in vibracij dizelskih motorjev.
- Letalstvo: Letalstvo je najtežji sektor za razogljičenje, zato se vodikove gorivne celice aktivno raziskujejo za določene niše. Gorivne celice verjetno nikoli ne bodo neposredno poganjale jumbo letala (to bi lahko omogočilo zgorevanje vodika ali druga goriva), imajo pa potencial pri manjših letalih ali kot del hibridnih sistemov. Več zagonskih podjetij (ZeroAvia, Universal Hydrogen, H2Fly) je že letelo z manjšimi letali, predelanimi na vodikove gorivne celice, ki poganjajo propelerje. Leta 2023 je ZeroAvia poletela s testnim letalom za 19 potnikov (Dornier 228), pri katerem je bil eden od dveh motorjev zamenjan z električnim pogonom na gorivne celice. Njihov naslednji cilj so regionalna letala s 40–80 sedeži na vodik do leta 2027. Airbus, največji svetovni proizvajalec potniških letal, je sprva preučeval vodikove zgorevalne turbine, a je leta 2023 napovedal preusmeritev fokusa na »popolnoma električno letalo na vodik z motorjem na gorivne celice« kot glavno pot za svoj program ZEROe airbus.com. Junija 2025 je Airbus podpisal pomembno partnerstvo s proizvajalcem motorjev MTU Aero Engines za razvoj in izpopolnjevanje pogona na gorivne celice za letalstvo. »Naš poudarek na popolnoma električnem pogonu na gorivne celice za prihodnja letala na vodik poudarja naše zaupanje in napredek na tem področju,« je povedal Bruno Fichefeux, vodja prihodnjih programov pri Airbusu airbus.com. »Sodelovanje z MTU… nam bo omogočilo združiti znanje, pospešiti razvoj ključnih tehnologij in na koncu dostaviti revolucionarni pogonski sistem na vodik za prihodnja komercialna letala. Skupaj smo aktivni pionirji na tem področju.« airbus.com Podobno je dr. Stefan Weber iz MTU poudaril njihovo »vizijo revolucionarnega pogonskega koncepta, ki omogoča skoraj brezizpustno letenje,« in skupni projekt označil kot ključen korak k uresničitvi letal na gorivne celice airbus.com. To partnerstvo začrtuje večletni načrt: najprej izboljšanje komponent (visoko zmogljive gorivne celice, kriogeno shranjevanje H₂ itd.), nato testiranje celotnega pogonskega sistema na tleh, z namenom certifikacije letalskega motorja na gorivne celice v tridesetih letih tega stoletja airbus.com. Ciljna uporaba bo sprva verjetno manjše regionalno letalo, končni cilj pa je povečava na enoprostorska letala za kratke razdalje. Gorivne celice proizvajajo le vodo in imajo prednost visoke učinkovitosti pri potovalnih višinah. Izzivi vključujejo težo (gorivne celice in motorji v primerjavi s turboventilatorskimi motorji) in shranjevanje zadostne količine vodika (verjetno v obliki tekočega vodika) na letalu. Javna zaveza Airbusa kaže na močno prepričanje, da je te izzive mogoče rešiti. Medtem pa gorivne celiceGorivne celice se uporabljajo tudi na letalih na druge načine: kot APU-ji (pomožne energetske enote) za tiho zagotavljanje električne energije na krovu in celo za pridobivanje vode za posadko (regenerativne gorivne celice). NASA in drugi so preučevali uporabo regenerativnih gorivnih celic kot shranjevanje energije za električna letala. Na splošno so letala na vodik še v zgodnji fazi, vendar bomo verjetno že v poznih 2020-ih videli prve komercialne linije, ki jih bodo poganjala letala na gorivne celice, še posebej, ker podjetja, kot so Airbus, MTU, Boeing in Universal Hydrogen, intenzivirajo raziskave, razvoj in testiranje prototipov.
- Droni in specialna vozila: Manjša, a rastoča kategorija so droni in specialna vozila na gorivne celice. Podjetja, kot sta Intelligent Energy in Doosan Mobility, so razvila PEM gorivne celice za drone, ki omogočajo bistveno daljši čas letenja kot litijeve baterije. Kompleti za drone na vodik lahko ohranjajo UAV-je v zraku 2–3 ure v primerjavi z 20–30 minutami na baterije, kar je dragoceno za nadzor, kartiranje ali dostavne aplikacije. Leta 2025 je Južna Koreja celo demonstrirala večrotorskega drona na vodikove gorivne celice s 5 kg tovora, ki je letel več kot eno uro. Na tleh gorivne celice poganjajo tudi viličarje (kot omenjeno prej) in letališko opremo (vlečne traktorje, hladilne tovornjake), kjer je menjava baterij zamudna. Sektor ravnanja z materiali je tiho postal uspešna zgodba gorivnih celic: več kot 70.000 viličarjev na gorivne celice je zdaj vsakodnevno v uporabi v skladiščih innovationnewsnetwork.com, podjetja pa imajo koristi od “ničelnih emisij v skladiščih” in večje produktivnosti (brez izpadov zaradi polnjenja baterij). Veliki trgovci, kot sta Walmart in Amazon, so v to močno investirali prek dobaviteljev, kot je Plug Power. Ta zgodnja uvedba poudarja, da lahko gorivne celice najdejo niše, kjer njihove edinstvene prednosti (hitro polnjenje, neprekinjena moč) premagajo baterije ali motorje.
Povzetek: gorivne celice prodirajo v vse vrste prevoza: od osebnih avtomobilov do največjih vozil in celo v zračni prostor. Težki transport je jasno področje prednosti – strokovnjaki se široko strinjajo, da bodo vodikove gorivne celice igrale “ključno vlogo pri razogljičenju prometa, zlasti v sektorjih, kjer električne baterije morda ne zadostujejo” hydrogen-central.com. V prihodnjih letih se bo pokazal obseg; veliko je odvisno od izgradnje zadostne infrastrukture za polnjenje z vodikom in doseganja ekonomije obsega za znižanje stroškov vozil. Toda prisotnost vozil na gorivne celice v javnih flotah, tovornem prometu in nišnih uporabah že povečuje povpraševanje po vodiku in normalizira tehnologijo. Kot je dejal Oliver Zipse, izvršni direktor BMW: “V današnjem kontekstu vodik ni le rešitev za podnebje – je tudi dejavnik odpornosti. … Pri BMW vemo, da ni popolne razogljičitve ali konkurenčnega evropskega mobilnostnega sektorja brez vodika.” hydrogen-central.com
Stacionarna proizvodnja električne energije z gorivnimi celicami
Medtem ko avtomobili na vodik polnijo naslovnice, stacionarni sistemi gorivnih celic tiho spreminjajo način, kako proizvajamo in uporabljamo energijo. Gorivne celice lahko zagotavljajo čisto, učinkovito elektriko in toploto za domove, stavbe, podatkovne centre in celo napajajo omrežje. Predstavljajo alternativo generatorjem na izgorevanje (in s tem povezanim emisijam/hrupu) ter lahko okrepijo omrežja z veliko obnovljivih virov z energijo na zahtevo. Ključne stacionarne uporabe vključujejo:
- Rezervno napajanje in oddaljeno napajanje – Telekomunikacijski stolpi, podatkovni centri, bolnišnice in vojaške namestitve potrebujejo zanesljivo rezervno napajanje. Tradicionalno to vlogo opravljajo dizelski generatorji, vendar so gorivne celice (na vodik ali tekoča goriva) vse bolj priljubljena alternativa za rezervno napajanje brez emisij. Na primer, Verizon in AT&T sta uvedla rezervne sisteme z vodikovimi gorivnimi celicami na baznih postajah, da podaljšata čas delovanja preko baterijskih UPS sistemov. Leta 2024 je Microsoft objavil, da je uspešno preizkusil 3 MW generator na gorivne celice kot zamenjavo za dizelske agregate za rezervno napajanje podatkovnih centrov, ki deluje na vodik, proizveden na lokaciji carboncredits.com. Gorivne celice se zaženejo takoj in zahtevajo minimalno vzdrževanje v primerjavi z motorji. Poleg tega je v notranjih prostorih (ali urbanih območjih) delovanje brez emisij velika prednost – brez CO₂, NOx ali prašnih delcev. Ameriška in evropska telekomunikacijska industrija sta začeli uvajati gorivne celice predvsem tam, kjer hrup ali okoljske predpise omejujejo uporabo dizla. Tudi manjši, prenosni generatorji na gorivne celice (kot jih ponujata SFC Energy ali GenCell) lahko zagotavljajo oddaljeno napajanje za vojaške postojanke ali reševalne operacije ob nesrečah. Na primer, projekt ameriške vojske uporablja tovornjak “H2Rescue” z generatorjem na gorivne celice za območja nesreč – lahko zagotavlja 25 kW moči 72 ur neprekinjeno in je pred kratkim postavil svetovni rekord z vožnjo 1.806 milj z enim polnjenjem vodika innovationnewsnetwork.com. Takšne zmogljivosti privabljajo agencije za izredne razmere, da razmišljajo o gorivnih celicah za zanesljivo rezervno napajanje.
- Stanovanjski in komercialni mikro-KSP – Na Japonskem in v Južni Koreji je na deset tisoče domov opremljenih z mikro napravami za soproizvodnjo toplote in elektrike (KSP) na gorivne celice. Dolgoročni japonski program Ene-Farm (ki ga podpirajo Panasonic, Toshiba itd.) je od leta 2009 vgradil več kot 400.000 PEMFC in SOFC enot za domove. Te enote (~0,5–1 kW električne moči) proizvajajo elektriko za dom, njihova odpadna toplota pa se uporablja za ogrevanje vode ali prostorov, s skupno učinkovitostjo 80–90 %. Običajno delujejo na vodik, pridobljen iz zemeljskega plina s pomočjo majhnega reformerja. Z lokalno proizvodnjo elektrike zmanjšujejo obremenitev omrežja in ogljični odtis (zlasti če uporabljajo plin iz obnovljivih virov). Južna Koreja ima podobne spodbude za stanovanjske gorivne celice. Evropa in ZDA imajo pilotne projekte (npr. mikro-KSP na gorivne celice v Nemčiji v okviru programa KfW), vendar je sprejemanje počasnejše zaradi visokih začetnih stroškov in zgodovinsko nižjih cen zemeljskega plina. Vendar pa bi lahko z opuščanjem ogrevanja na zemeljski plin zaradi podnebnih razlogov KSP na gorivne celice našel nišo za učinkovito oskrbo domov z energijo, zlasti če jih poganja zeleni vodik ali bioplin.
- Primarne elektrarne in gorivnočlanske elektrarne v obsegu komunalnih potreb – Gorivne celice je mogoče združiti v elektrarne v megavatnem obsegu, ki napajajo električno omrežje ali pa oskrbujejo tovarne/bolnišnice/univerzitetne kampuse. Prednosti vključujejo visoko učinkovitost, izjemno nizke emisije (zlasti če uporabljajo vodik ali bioplin) in majhno prostorsko zasedenost v primerjavi z drugimi elektrarnami. Na primer, 59 MW gorivnočlanski park v Hwasungu v Južni Koreji (z uporabo POSCO Energy MCFC enot) že leta dobavlja elektriko v omrežje researchgate.net. Južna Koreja je tu svetovni vodilni: ima več kot 1 GW nameščene stacionarne gorivnočlanske zmogljivosti, ki zagotavlja razpršeno energijo v mestih in industrijskih območjih fuelcellsworks.com. Eden od razlogov so korejski cilji na področju obnovljivih virov – gorivne celice se tam pod določenimi predpisi štejejo za čisto energijo, poleg tega pa izboljšujejo lokalno kakovost zraka, saj nadomeščajo premogove/dizelske generatorje. V ZDA so podjetja, kot sta Bloom Energy (s SOFC sistemi) in FuelCell Energy (z MCFC sistemi), zgradila projekte od 1 MW do približno 20 MW za komunalna podjetja in velike korporativne kampuse. Leta 2022 sta Bloom in SK E&S odprla 80 MW Bloom SOFC postavitev v Južni Koreji – največji gorivnočlanski sistem na svetu bloomenergy.com. Pomembno je, da ti sistemi lahko sledijo obremenitvam, nekateri pa omogočajo tudi soproizvodnjo toplote (uporabno za daljinsko ogrevanje ali industrijsko paro). V Evropi je gorivnočlanskih elektrarn manj, a njihovo število narašča – v Nemčiji, Italiji in Združenem kraljestvu so bile postavljene enote v enomestnem MW obsegu, pogosto z uporabo PEM ali SOFC enot na bioplin. Leta 2025 je norveški Statkraft načrtoval 40 MW elektrarno na vodikove gorivne celice (za uravnavanje obnovljivih virov), vendar je zaradi stroškov začasno ustavil nekatere nove H₂ projekte ts2.tech. Trend je, da gorivne celice postajajo del mešanice razpršenih energetskih virov, saj zagotavljajo zanesljivo energijo z manj onesnaževanja. Prav tako dopolnjujejo nestanovitne obnovljive vire; na primer, gorivna celica lahko uporablja vodik, proizveden iz presežka sončne/vetrne energije (bodisi neposredno ali prek priključenega elektrolizerja), in nato deluje, ko je proizvodnja iz obnovljivih virov nizka, s čimer dejansko deluje kot hranilnik energije. Ta koncept »od elektrike do vodika in nazaj do elektrike« se preizkuša v mikroomrežjih. Ameriški Nacionalni laboratorij za obnovljivo energijo je leta 2024 na svojem kampusu v Koloradu namestil 1 MW PEM gorivnočlanski sistem (od Toyote) za raziskave uporabe gorivnih celic za povečanje energetske odpornosti in integracijo s sončno energijo/hrambo pressroom.toyota.com.
- Industrijsko in komercialno soproizvodnjo toplote in elektrike (CHP) – Poleg domov se večji sistemi gorivnih celic za soproizvodnjo uporabljajo v bolnišnicah, univerzah in poslovnih objektih. Elektrarna PAFC z močjo 1,4 MW lahko napaja bolnišnico, pri čemer odpadna toplota zagotavlja paro, skupna učinkovitost pa presega 80 %. Univerze, kot sta Yale in Cal State, so na kampusu upravljale večmegavatne elektrarne na gorivne celice (enote FuelCell Energy MCFC), s čimer so zmanjšale porabo iz omrežja in emisije. Podjetja, kot so IBM, Apple in eBay, so namestila farme gorivnih celic v podatkovnih centrih (npr. Apple je imel 10 MW farmo gorivnih celic Bloom Energy v Severni Karolini, ki je bila večinoma napajana z bioplinom). Te ne zagotavljajo le čiste energije na lokaciji, temveč služijo tudi kot rezerva in podpora omrežju. Vlade spodbujajo takšne projekte z različnimi spodbudami; v ZDA je bil zvezni investicijski davčni dobropis (ITC) za gorivne celice (30 % dobropis) podaljšan vsaj do leta 2025 fuelcellenergy.com, države, kot je Kalifornija, pa nudijo dodatne dobropise prek SGIP. V Evropi lahko v nekaterih državah enote za soproizvodnjo z gorivnimi celicami pridobijo zagotovljene odkupne cene ali subvencije. Posledično so stacionarne namestitve gorivnih celic na poti do rekordnega leta 2023–2024 z okoli 400 MW novih zmogljivosti letno in napovedmi več kot 1 GW letno po svetu do 30. let tega stoletja fuelcellsworks.com. To je v kontekstu elektroenergetskega sektorja še vedno malo, vendar se rast pospešuje.
- Uravnoteženje omrežja in shranjevanje električne energije – Nova uporaba gorivnih celic je uravnoteženje omrežij z velikim deležem obnovljivih virov. Regije z veliko sončne in vetrne energije raziskujejo shranjevanje energije v vodiku: ko je presežek elektrike, jo uporabijo za elektrolizo vode v vodik; nato vodik shranijo in ga kasneje dovajajo v gorivne celice, da ponovno proizvedejo elektriko v času velike porabe ali nizke proizvodnje iz obnovljivih virov. Gorivne celice v tej vlogi delujejo kot zelo odzivne, brezogljične vršne elektrarne. Na primer, projekt v Utahu, ZDA (Intermountain Power) načrtuje stotine MW reverzibilnih trdno oksidnih gorivnih celic do leta 2030, ki lahko preklapljajo med elektrolizo in proizvodnjo elektrike ter tako pomagajo Los Angelesu doseči 100 % čisto energijo s shranjevanjem energije v vodikovih jamah. Evropski elektrodistributerji prav tako preizkušajo manjše pilotske sisteme. Medtem ko baterijsko shranjevanje običajno pokriva kratkotrajno uravnoteženje (ure), lahko vodik + gorivne celice pokrijejo večdnevne ali sezonske primanjkljaje, kar je ključno za popolno razogljičenje omrežja. Cilj ameriškega ministrstva za energijo Hydrogen Earthshot je narediti tako dolgoročno shranjevanje ekonomsko upravičeno z znižanjem stroškov vodika. Dr. Sunita Satyapal je poudarila, da »je vodik lahko ena redkih možnosti za shranjevanje energije več tednov ali mesecev«, kar omogoča večjo integracijo obnovljivih virov iea.orgiea.org.
Podpora politike prav tako spodbuja stacionarne gorivne celice. Na primer, zvezna država New York je leta 2025 napovedala 3,7 milijona dolarjev sredstev za inovativne projekte z vodikovimi gorivnimi celicami, da bi izboljšala zanesljivost omrežja in razogljičila industrijo nyserda.ny.gov. »Pod vodstvom guvernerke Hochul New York preučuje vse vire, vključno z naprednimi gorivi, za zagotavljanje čiste energije,« je povedala Doreen Harris, izvršna direktorica NYSERDA, in naložbo v vodikove gorivne celice označila kot »visokovredno priložnost, ki lahko zmanjša odvisnost od fosilnih goriv, prispeva k zanesljivosti omrežja in naredi naše skupnosti bolj zdrave.« nyserda.ny.gov Program išče zasnove za sisteme gorivnih celic, ki lahko služijo kot »trdna zmogljivost za uravnoteženo elektroenergetsko omrežje« ali razogljičijo industrijske procese nyserda.ny.gov. To poudarja prepoznavanje, da lahko gorivne celice zagotavljajo energijo na zahtevo (zmogljivost) brez emisij, kar je vse pomembnejša lastnost ob zapiranju premogovnih elektrarn. Podobno United States Hydrogen Alliance ugotavlja, da države, kot je NY, »kažejo, kako lahko ciljno usmerjeno ukrepanje na ravni države pospeši nacionalni napredek k odporni, nizkoogljični energetski ekonomiji« z napredkom skalabilne tehnologije gorivnih celic za potrebe omrežja in industrije nyserda.ny.gov. V Aziji nova japonska strategija za vodik (2023) predvideva večjo uporabo gorivnih celic tako v energetiki kot mobilnosti, Kitajski 14. petletni načrt pa izrecno vključuje vodik kot ključen za razogljičenje industrije in podporo energetski varnosti payneinstitute.mines.edu.
Če povzamemo, stacionarne gorivne celice se vztrajno premikajo iz pilotske faze v praktično uporabo. Opravljajo pomembne vloge: zagotavljajo čisto rezervno napajanje, omogočajo proizvodnjo na lokaciji z izrabo toplote (povečanje učinkovitosti) in lahko delujejo kot most med nestalnimi obnovljivimi viri in zanesljivimi omrežji. Prav tako decentralizirajo proizvodnjo elektrike in povečujejo odpornost – kar je v ospredju po dogodkih, kot je izpad omrežja v Teksasu leta 2021. Ko stroški padajo in se izboljšuje dostopnost goriva (zlasti zelenega vodika ali bioplina), lahko pričakujemo, da bodo gorivne celice napajale vse več stavb in ključnih objektov. Pravzaprav so napovedi, da bi v 2030-ih gorivne celice lahko predstavljale več gigavatov razpršene proizvodne zmogljivosti po svetu in postale tihi, a ključni steber čiste energetske infrastrukture.
Prenosne in izvenomrežne uporabe gorivnih celic
Niso vse gorivne celice velike ali nameščene na vozilih; pomembno področje razvoja so prenosne gorivne celice za izvenomrežno, potrošniško ali vojaško uporabo. Te segajo od polnilcev v velikosti žepa do 1–5 kW generatorjev, ki jih lahko nosite. Privlačnost je v zagotavljanju elektrike na oddaljenih mestih ali za naprave brez potrebe po težkih baterijah ali onesnažujočih majhnih motorjih.
- Vojaška in taktična uporaba: Vojaki na terenu nosijo težke zaloge baterij za napajanje radiev, GPS, nočne optike in druge elektronike. Gorivne celice na tekoče gorivo lahko to breme zmanjšajo, saj proizvajajo elektriko po potrebi iz majhne kartuše. Ameriška vojska je testirala enote na metanol in propan gorivne celice kot prenosne polnilce baterij – namesto da bi vojak nosil 9 kg rezervnih baterij, lahko nosi 1,4 kg gorivno celico in nekaj posod z gorivom. Podjetja kot UltraCell (ADVENT) in SFC Energy dobavljajo enote v razponu 50–250 W za vojaške uporabnike. Leta 2025 je SFC Energy predstavilo naslednjo generacijo prenosne taktične gorivne celice z do 100 W izhodne moči (2.400 Wh energijske kapacitete) – približno dvakrat več moči kot prejšnji modeli fuelcellsworks.com. Ti sistemi na metanol lahko tiho zagotavljajo energijo več dni, kar je neprecenljivo za prikrite operacije ali senzorske postojanke. Nemška Bundeswehr je na primer široko sprejela SFC-jeve gorivne celice “Jenny” za polnjenje baterij vojakov na terenu, saj so se logistične potrebe po baterijah močno zmanjšale. Podobno imajo ZDA, Združeno kraljestvo in drugi programe za razvoj “prenosnih” gorivnih celic. Glavno gorivo je metanol ali mravljična kislina (kot priročen nosilec vodika), čeprav nekateri eksperimentalni modeli uporabljajo kemične hidridne pakete za sprotno proizvodnjo vodika. Ko bodo te naprave postale bolj robustne in energijsko goste, bodo lahko nadomestile številne majhne bencinske generatorje in velike baterijske pakete, ki jih trenutno uporabljajo vojska in reševalci.
- Prostočasna in kamping uporaba: Nastal je nišni potrošniški trg za kamping gorivne celice-generatorje. To so v bistvu DMFC ali PEM sistemi, ki lahko napajajo avtodom ali kočo tiho in brez izpušnih plinov, za razliko od bencinskega generatorja. Na primer, Efoy (SFC Energy) ponuja metanolne gorivne celice (45–150 W neprekinjeno), namenjene lastnikom avtodomov, čolnov in uporabnikom koč. Samodejno ohranjajo napolnjenost baterij, pri tem pa v enem tednu porabijo nekaj litrov metanola za zagotavljanje razsvetljave in napajanja naprav izven omrežja. Priročnost, da le občasno zamenjate metanolno kartušo (namesto da bi poganjali hrupen generator ali prenašali sončne panele), je pritegnila majhno, a stalno skupino uporabnikov, zlasti v Evropi. Te enote so privlačne tudi za jadrnice, kjer lahko tiho polnijo baterije na dolgih plovbah.
- Polnilci za osebno elektroniko: Skozi leta so podjetja predstavljala majhne gorivne celice za polnjenje ali napajanje prenosnikov, telefonov in drugih naprav. Na primer, Brunton in Point Source Power sta imela kamperske polnilce na vodikove in propanske gorivne celice, Toshiba pa je leta 2005 slavnostno predstavila prototip prenosnika z DMFC gorivno celico. Uporaba je bila omejena – litijeve baterije so se tako izboljšale, da polnilec na gorivne celice za večino potrošnikov ni bil privlačen. Kljub temu se koncept še vedno pojavlja, zlasti za pripravljenost na izredne razmere (majhna svetilka/polnilec na gorivne celice na gorivo za kampiranje, USB polnilec ipd.). Na primer, Lilliputian Systems je razvil polnilec za telefon na butansko gorivno celico (Nectar), ki je celo dobil odobritev FCC, vendar ni dosegel širokega trga. Potencial ostaja za prenosne gorivne celice, da zagotovijo daljši čas delovanja naprav za specifične uporabnike (npr. novinarje na terenu, odprave ipd.). Morda še bolj obetavna možnost je uporaba vodikovih kartuš: podjetja preučujejo majhne kartuše s kovinskimi hidridi ali kemičnim vodikom (velikosti pločevinke sode), ki bi lahko napajale prenosnik več deset ur prek majhne PEM gorivne celice. Leta 2024 je Intelligent Energy predstavil prototip podaljševalnika dosega za drone na vodikovo gorivno celico in namignil na podobno tehnologijo za prenosnike. Če bo mogoče uspešno pomanjšati shranjevanje in varnost vodika, bomo morda končno videli komercialni polnilec na gorivne celice za splošno elektroniko, še posebej, ker se število USB naprav povečuje.
- Droni in robotika: O vodikovih dronih smo govorili v poglavju o transportu, a z vidika vira energije so to prenosne gorivne celice. Operacije z visoko vrednostjo (nadzor, kartiranje, dostava) imajo koristi od daljšega časa letenja, ki ga omogočajo gorivne celice. Paketi gorivnih celic v razponu 1–5 kW so bili vgrajeni v večrotorske in manjše letalske drone. Leta 2025 je korejski Doosan Mobility z vodikovim dronom postavil rekord v trajanju leta 13 ur (v večrotorski konfiguraciji) z uporabo gorivne celice in energijsko gostega shranjevanja vodika. To je prelomno za aplikacije, kot so inšpekcija cevovodov ali iskalno-reševalni droni, ki običajno morajo pristati vsakih 20–30 minut za zamenjavo baterij. Še en primer: Jet Propulsion Laboratory pri NASI je eksperimentiral s konceptom letala za Mars na gorivne celice, kjer bi dolga avtonomija gorivne celice omogočila UAV-ju raziskovanje velikih površin Marsa (z uporabo kemičnih hidratov za vodik, saj na Marsu ni možnosti polnjenja!). Na Zemlji pa gorivne celice napajajo tudi nekatere avtonomne robote in viličarje v notranjih prostorih, kot omenjeno – njihovo hitro polnjenje in odsotnost izpušnih plinov jih naredita primerne za skladišča, kjer lahko robot ali viličar nadaljuje delo že po 2-minutnem polnjenju z vodikom namesto večurnega polnjenja baterije.
- Naprave za nujne primere in medicinske naprave: Prenosne gorivne celice so bile preizkušene tudi za medicinsko opremo (npr. prenosni koncentratorji kisika ali ventilatorji, ki običajno delujejo na baterijske sklope). Ideja je zagotoviti vir energije z daljšo življenjsko dobo za terenske bolnišnice ali med nesrečami. Prav tako so v razvoju gorivne celice (z reformerji), ki delujejo na logistična goriva, kot sta propan ali dizel, za odziv ob nesrečah. Na primer, tovornjak H2Rescue, omenjen prej, lahko ne le zagotavlja električno energijo, temveč tudi proizvaja vodo – obe sta ključni potrebi v nujnih primerih innovationnewsnetwork.com. Podjetja, kot je GenCell, ponujajo generator z alkalno gorivno celico, ki lahko deluje na amonijak – široko dostopno kemikalijo – kot rešitev za napajanje izven omrežja v oddaljenih skupnostih ali v nujnih primerih. Razgradnja amonijaka proizvaja vodik za gorivno celico, sistem pa lahko zagotavlja neprekinjeno napajanje za ključne porabnike, ko je infrastruktura izklopljena.
Trg prenosnih gorivnih celic je še vedno razmeroma majhen, a raste. Po enem izmed poročil je bil vreden 6,2 milijarde dolarjev v letu 2024, pričakovana letna rast pa je približno 19 % do leta 2030 maximizemarketresearch.com, saj vedno več industrij sprejema te nišne rešitve. Povpraševanje je razpršeno med vojaško, rekreativno, dronsko in rezervno uporabo energije. Vendar pa vse povezuje skupna tema: gorivne celice lahko zagotovijo čisto, tiho in dolgotrajno energijo v situacijah, kjer baterije odpovejo in generatorji niso zaželeni. Tehnologija je dozorela do te mere, da je zanesljivost visoka (podjetja zdaj pogosto oglašujejo 5.000–10.000 ur življenjske dobe sklopa za svoje prenosne enote) in delovanje je poenostavljeno (zamenljive gorivne kartuše med delovanjem, samodejni zagon sistemov itd.). Na primer, novejše zasnove DMFC imajo izboljšane katalizatorje in membrane, ki povečujejo zmogljivost; raziskovalci iščejo načine za zmanjšanje znanega prehajanja metanola in povečanje učinkovitosti techxplore.com. To naredi izdelke bolj privlačne in stroškovno učinkovite. Kot je zapisal en tehnološki pregled, imajo DMFC in druge prenosne gorivne celice »boljšo zmogljivost in nižje stroške kot prej, zaradi česar so primerne za množično uporabo« v določenih nišah ts2.tech.
Za zaključek, prenosne gorivne celice morda še nekaj časa ne bodo zamenjale baterije v vašem pametnem telefonu, vendar tiho omogočajo vrsto specializiranih nalog – od tega, da vojaki ostanejo napajani na dolgih misijah, do daljših letov dronov, do kampistov, ki uživajo v tihem napajanju izven omrežja, do reševalcev, ki po neurju ohranjajo delovanje življenjsko pomembne opreme. Ko se bo izboljšala dostopnost goriv (zlasti kartuš z vodikom in metanolom) in se bodo količine povečale, bodo te prenosne in izvenomrežne aplikacije verjetno še dodatno razširile, s čimer bodo dopolnile širši ekosistem gorivnih celic.
Tehnološke inovacije, ki poganjajo gorivne celice naprej
Napredek v tehnologiji gorivnih celic v zadnjih letih je bil ključen za reševanje preteklih omejitev glede stroškov, vzdržljivosti in zmogljivosti. Raziskovalci in inženirji po vsem svetu inovirajo na področju materialov, inženirskega oblikovanja in proizvodnje, da bi gorivne celice postale učinkovitejše, cenovno dostopnejše in dolgotrajnejše. Tukaj izpostavljamo nekatere ključne tehnološke inovacije in preboje, ki pospešujejo razvoj gorivnih celic:
- Zmanjšanje katalizatorja in alternative: Glavni dejavnik stroškov pri PEM gorivnih celicah je platinasti katalizator, ki se uporablja za reakcije. Pomemben del raziskav in razvoja je bil usmerjen v zmanjšanje vsebnosti platine ali njeno zamenjavo. Leta 2025 je ekipa na SINTEF (Norveška) poročala o izjemnem dosežku: z optimizacijo razporeditve platinastih nanodelcev in zasnove membrane so dosegli 62,5-odstotno zmanjšanje vsebnosti platine v PEM gorivni celici ob ohranjanju zmogljivosti norwegianscitechnews.com. »Z zmanjšanjem količine platine v gorivni celici ne le pomagamo znižati stroške, temveč upoštevamo tudi globalne izzive glede oskrbe s pomembnimi surovinami in trajnostjo,« je pojasnil Patrick Fortin, raziskovalec SINTEF norwegianscitechnews.com. Ta »izjemno tanka« nova membranska tehnologija, ki so jo razvili, je debela le 10 mikrometrov (približno 1/10 debeline lista papirja) in je zahtevala zelo enakomerno nanašanje katalizatorja, da je izhodna moč ostala visoka norwegianscitechnews.com. Rezultat je cenejša, okolju prijaznejša membransko-elektrodna sklopka, ki še vedno zagotavlja potrebno moč. Takšni preboji znižujejo stroške in zmanjšujejo odvisnost od redke platine (ključne surovine, ki jo večinoma kopljejo v Južni Afriki/Rusiji). Vzporedno raziskovalci preučujejo katalizatorje brez kovin iz skupine platine (PGM-free), ki uporabljajo nove materiale (npr. železo-dušik dopirani ogljiki, perovskitni oksidi), da bi sčasoma popolnoma odpravili platino. Nekatere eksperimentalne PGM-free katode so v laboratorijih pokazale solidno zmogljivost, vendar je vzdržljivost izziv – a napredek je stalen.
- Nove membrane in materiali brez PFAS: PEM gorivne celice tradicionalno uporabljajo Nafion in podobne fluorirane polimerne membrane. Vendar pa te spadajo v kategorijo PFAS (“večne kemikalije”), ki predstavljajo okoljsko in zdravstveno tveganje, če se razgradijo. Potekajo prizadevanja za razvoj membran brez PFAS, ki so prav tako učinkovite. Zgornja inovacija SINTEF ni le stanjšala membrano za 33 % (izboljšala prevodnost in zmanjšala porabo materiala), temveč so te membrane vsebovale tudi manj fluora, s čimer so zmanjšali potencialno tveganje PFAS norwegianscitechnews.com. EU celo razmišlja o omejitvah za PFAS, zato je to zelo aktualno. Druga podjetja preizkušajo membrane na osnovi ogljikovodikov ali kompozitne membrane, ki v celoti izključujejo PFAS. Izboljšane membrane omogočajo tudi višje obratovalne temperature (nad 120 °C za PEM, kar pripomore k uporabi odpadne toplote in večji odpornosti na nečistoče). Ena izmed zanimivih novosti so anionske izmenjevalne membrane (AEM) za alkalne membranske gorivne celice – te lahko uporabljajo cenejše katalizatorje in morda omogočajo uporabo nečistega vodika. Izziv pri AEM je bila kemijska stabilnost, a nedavni napredek je prinesel bolj obstojne AEM polimere, ki so v testih dosegli več kot 5.000 ur življenjske dobe, s čimer se približujejo zanesljivosti PEM.
- Izboljšave vzdržljivosti: Sklopi gorivnih celic morajo zdržati dlje, da so ekonomsko upravičeni, zlasti za težke in stacionarne aplikacije. Inovacije za izboljšanje vzdržljivosti vključujejo boljše prevleke bipolarnih plošč (za preprečevanje korozije), nosilce katalizatorjev, ki so odporni na korozijo ogljika, in uporabo lastniških dodatkov v elektrolitih za zmanjšanje degradacije. Na primer, najnovejši sklop gorivne celice Mirai podjetja Toyota naj bi podvojil vzdržljivost v primerjavi s prvo generacijo, zdaj cilja na 8.000–10.000 ur (kar ustreza več kot 150.000 prevoženim milj v avtomobilu). Pri težkih celicah so podjetja, kot sta Ballard in Cummins, uvedla robustne membrane in komponente, odporne proti koroziji, zasnovane za 30.000 ur. Freudenbergova gorivna celica za težke obremenitve, omenjena prej, uporablja posebno zasnovo elektrode in sistem za vlaženje, da zmanjša degradacijo pri visokih obremenitvah sustainable-bus.com. Program ameriškega DOE Million Mile Fuel Cell Truck je postavil cilj 30.000-urnih gorivnih celic za tovornjake (približno 1 milijon milj vožnje). Leta 2023 je ta konzorcij objavil, da je razvil nov katalizator, ki zagotavlja “2,5 kW na gram platine” – trikrat večjo gostoto moči kot običajni katalizator – ob izpolnjevanju ciljev glede vzdržljivosti in stroškov innovationnewsnetwork.com. Zdaj to tehnologijo ponujajo za licenciranje, kar bi lahko bistveno povečalo vzdržljivost in znižalo stroške naslednje generacije gorivnih celic za tovornjake. Poleg tega napredna diagnostika in algoritmi za nadzor pomagajo podaljšati življenjsko dobo; sodobni sistemi lahko dinamično prilagajajo obratovalne pogoje, da zmanjšajo obremenitev gorivne celice (na primer, izogibanje hitrim zmrzovanjem ali omejevanje napetostnih sunkov, ki povzročajo degradacijo).
- PEM z višjo temperaturo in toleranca na CO: Delovanje PEM gorivnih celic pri >100°C je zaželeno (boljši izkoristek toplote, enostavnejše hlajenje in toleranca na nekatere nečistoče). Raziskovalci so razvili membrane iz polibenzimidazola, dopirane s fosforno kislino (PA-PBI), ki omogočajo delovanje PEM gorivnih celic pri 150–180°C. Več podjetij (kot je Advent Technologies) komercializira te visokotemperaturne PEM (HT-PEM) gorivne celice, ki lahko uporabljajo celo reformirani metanol ali zemeljski plin kot gorivo, saj prenašajo do 1–2 % ogljikovega monoksida, ki bi zastrupil standardni PEM energy.gov. Sistemi HT-PEM so obetavni predvsem za stacionarne in pomorske pomožne napajalne enote, čeprav njihova življenjska doba še ni tako dolga kot pri nizkotemperaturnih PEM.
- Proizvodnja in povečanje obsega: Veliko inovacij je usmerjenih v lažjo in cenejšo proizvodnjo gorivnih celic. Podjetja so izpopolnila avtomatizirano izdelavo MEA (membransko-elektrodni sklop), vključno z roll-to-roll nanosom katalizatorja in izboljšanim nadzorom kakovosti (strojni vid za pregled vsake membrane na napake). Izboljšala se je tudi izdelava bipolarnih plošč – žigosanje tankih kovinskih plošč je zdaj običajno (nadomešča dražje obdelane grafitne plošče), testirajo pa se celo plastične kompozitne plošče. Sklopi so zasnovani za množično sestavljanje. Toyotin najnovejši sklop je na primer zmanjšal število delov in uporablja oblikovane ogljikovo-polimerne bipolarne plošče, ki so lažje in enostavnejše. Ti napredki znižujejo strošek na kilovat. Leta 2020 je DOE ocenil, da bi avtomobilski PEMFC sklop lahko stal približno 80 $/kW pri večjih količinah; do leta 2025 so cilji industrije pod 60 $/kW pri 100.000 enotah/leto in pod 40 $/kW do leta 2030, kar bi FCEV naredilo stroškovno konkurenčne motorjem z notranjim zgorevanjem innovationnewsnetwork.com. Pri inovacijah v proizvodnji velja omeniti tudi 3D tiskanje: raziskovalci so začeli 3D-tiskati komponente gorivnih celic, kot so zapletene plošče za pretok in celo katalizatorske plasti, kar lahko zmanjša odpadke in omogoči nove zasnove, ki izboljšajo zmogljivost (npr. optimizirani kanali za enakomerno porazdelitev plina).
- Recikliranje in trajnost: Z rastjo uporabe gorivnih celic se pozornost usmerja v recikliranje sklopov ob koncu življenjske dobe za ponovno pridobivanje dragocenih materialov (platina, membrane). Pojavljajo se nove metode – na primer, poročilo iz leta 2025 je izpostavilo tehniko “zvočnih valov” za ločevanje in pridobivanje katalizatorskih materialov iz uporabljenih gorivnih celic fuelcellsworks.com. IEA ugotavlja, da je recikliranje platine iz gorivnih celic izvedljivo in bo pomembno za zmanjšanje potrebe po novi platini, če bo proizvedenih več milijonov FCEV. Medtem se nekatera podjetja osredotočajo na zeleno proizvodnjo: odpravo strupenih kemikalij iz proizvodnega procesa (zlasti pomembno za starejše membrane, ki vsebujejo PFAS) in zagotavljanje, da gorivne celice ohranijo svojo čisto podobo skozi celoten življenjski cikel.
- Sistemska integracija in hibridizacija: Številni gorivni članki so zdaj pametno integrirani z baterijami ali ultrakondenzatorji za obvladovanje prehodnih obremenitev. Ta hibridni pristop omogoča, da gorivni člen deluje pri stalni optimalni obremenitvi (za učinkovitost in dolgo življenjsko dobo), medtem ko baterija prevzame vrhove, s čimer se izboljša odzivnost in življenjska doba celotnega sistema. Na primer, praktično vsi avtomobili na gorivne celice so hibridi (Mirai ima majhno baterijo za zajemanje energije pri regenerativnem zaviranju in pospeševanju). Tudi avtobusi in tovornjaki na gorivne celice pogosto vključujejo litij-ionski medpomnilnik. Napredek v močnostni elektroniki in programski opremi za nadzor omogoča, da je to brezhibno. Poleg tega je integracija z elektrolizatorji in obnovljivimi viri vroče področje inovacij – ustvarjanje navidezno zaprtih zank, kjer presežek sončne energije proizvaja vodik z elektrolizo, shranjeni vodik pa ponoči napaja gorivne celice itd. Koncept obratnih gorivnih celic (trdno oksidne ali PEM, ki lahko delujejo tudi kot elektrolizatorji) je ena izmed najsodobnejših tehnologij, ki se raziskujejo za poenostavitev takšnih sistemov energy.gov. Več zagonskih podjetij že ima prototipe obratnih SOC (trdno oksidnih celic).
- Nova goriva in nosilci: Inovacije niso omejene le na vodik v plinasti obliki kot gorivo. Preučujejo se alternative, kot so gorivne celice na amonijak (razgradnja amonijaka v vodik znotraj sistema gorivnih celic ali celo neposredne gorivne celice na amonijak s posebnimi katalizatorji). Če bo to uspešno, bi lahko izkoristili infrastrukturo za amonijak za prenos energije. Druga nova ideja: tekoči organski nosilci vodika (LOHC), ki sproščajo vodik v gorivni člen na zahtevo s pomočjo katalizatorja. Leta 2023 so raziskovalci prav tako demonstrirali neposredno gorivno celico na mravljično kislino, ki bi lahko dosegla visoko gostoto moči – mravljična kislina prenaša vodik v tekoči obliki in bi lahko bila lažja za ravnanje kot H₂. Nobena od teh možnosti še ni komercialna, vendar nakazujejo na prilagodljive možnosti goriv v prihodnosti, kar bi lahko pospešilo sprejemanje z uporabo tistega nosilca vodika, ki je najprimernejši za določeno uporabo.
- Recikliranje gorivnih celic in druga življenjska doba: Na področju trajnosti, ker se sklopi gorivnih celic postopoma obrabljajo, je še ena ideja ponovna uporaba rabljenih avtomobilskih gorivnih celic v aplikacijah z nižjimi zahtevami kot druga življenjska doba (podobno kot baterije električnih vozil dobijo drugo življenje v stacionarnih hranilnikih). Na primer, gorivni člen iz avtomobila, ki je padel pod 80 % svoje začetne zmogljivosti (konec življenjske dobe za vožnjo), bi se lahko še vedno uporabljal v enoti za soproizvodnjo toplote in elektrike (CHP) za dom ali kot rezervni generator. To zahteva modularno zasnovo za enostavno obnovo ali ponovno sestavljanje celic. Nekateri proizvajalci avtomobilov so izrazili zanimanje za to, da bi izboljšali celotno ekonomiko in trajnost življenjskega cikla gorivnih celic.
Številne od teh inovacij podpirajo skupna prizadevanja. Skupno podjetje za gorivne celice in vodik v EU ter konzorciji ameriškega ministrstva za energijo (DOE) združujejo nacionalne laboratorije, akademsko sfero in industrijo za reševanje tehničnih izzivov. Na primer, DOE-jev Konzorcij za zmogljivost in vzdržljivost gorivnih celic (FC-PAD) se osredotoča na razumevanje mehanizmov degradacije za razvoj boljših materialov. V Evropi projekti, kot je CAMELOT (omenjen v primeru SINTEF), skušajo premakniti meje zmogljivosti PEMFC z inovativnimi zasnovami norwegianscitechnews.com.
Prav tako je vredno omeniti hiter napredek pri elektrolizerjih (zrcalna tehnologija za proizvodnjo vodika). Čeprav to niso gorivne celice same po sebi, izboljšave v tehnologiji elektrolizerjev (kot so cenejši katalizatorji, nove vrste membran in možnost uporabe nečiste vode ts2.tech) neposredno koristijo ekosistemu gorivnih celic, saj omogočajo cenejši in dostopnejši zeleni vodik. IEA je poročala, da se svetovna proizvodnja elektrolizerjev povečuje za 25-krat, kar bo znižalo stroške zelenega vodika in tako spodbudilo večjo uporabo gorivnih celic innovationnewsnetwork.com. Tehnike, kot sta uporaba umetne inteligence za nadzor sistemov in digitalni dvojčki za napovedovanje vzdrževanja, se prav tako uporabljajo pri sistemih gorivnih celic za maksimiranje razpoložljivosti in zmogljivosti.
Skratka, nenehne inovacije so prinesle oprijemljive izboljšave: sodobne gorivne celice imajo približno 5× daljšo življenjsko dobo in 3× večjo gostoto moči po delčku stroškov v primerjavi s tistimi izpred 20 let. Kot je prof. Gernot Stellberger, izvršni direktor EKPO Fuel Cell Technologies, povzel v pismu industriji: »Pri EKPO-ju delamo gorivne celice konkurenčne – glede zmogljivosti, stroškov in zanesljivosti.« Vendar pa opozarja, da je za uresničitev koristi potrebno, da »je vodikova mobilnost pripravljena na uvedbo, vendar zahteva odločno politično podporo za premostitev začetne stroškovne vrzeli.« hydrogen-central.com To poudarja, da je tehnologija le ena plat medalje; za povečanje proizvodnje so potrebne podporne politike, da se te inovacije resnično obrestujejo v znižanju stroškov. V nadaljevanju bomo preučili politične in ekonomske vidike, a s tehnološkega vidika je področje gorivnih celic živahno, z napredki iz materialnih laboratorijev, zagonskih garaž in korporativnih razvojnih centrov. Te inovacije vlivajo zaupanje, da je mogoče klasične izzive gorivnih celic (stroški, življenjska doba, odvisnost od katalizatorjev) premagati in tako odpreti vrata za široko uporabo.
Okoljski vpliv gorivnih celic
Gorivne celice so pogosto predstavljene kot »brez emisij« energetske naprave – in res, ko delujejo na čisti vodik, je njihov edini stranski produkt vodna para. To prinaša izjemne okoljske koristi, zlasti pri odpravi onesnaževal zraka in toplogrednih plinov na mestu uporabe. Vendar pa je za celovito oceno okoljskega vpliva treba upoštevati pot proizvodnje goriva in dejavnike življenjskega cikla. Tukaj obravnavamo okoljske prednosti in slabosti gorivnih celic ter kako se vključujejo v širšo razogljičevalno sestavljanko:
- Ničelne emisije iz izpušnih cevi/lokalne emisije: Električna vozila na gorivne celice (FCEV) in elektrarne na gorivne celice na lokaciji ne proizvajajo emisij zaradi zgorevanja. Za vozila to pomeni brez CO₂, brez NOₓ, brez ogljikovodikov, brez trdnih delcev iz izpušne cevi – le voda. V urbanih območjih, ki se soočajo s slabšo kakovostjo zraka, je to velika prednost. Vsak avtobus na gorivne celice, ki nadomesti dizelskega, odpravi ne le CO₂, temveč tudi škodljive dizelske saje in NOₓ, ki povzročajo težave z dihanjem. Enako velja za stacionarne aplikacije: gorivna celica na vodik v središču mesta zagotavlja čisto energijo brez onesnaževanja, ki ga povzroča dizelski generator ali mikro turbina. To lahko bistveno izboljša kakovost zraka in javno zdravje, zlasti v gosto poseljenih ali zaprtih okoljih (npr. viličarji v skladiščih – zamenjava viličarjev na propan z gorivnimi celicami pomeni, da v notranjih prostorih ni več kopičenja ogljikovega monoksida). Sistemi na gorivne celice so tudi tihi, kar zmanjšuje onesnaževanje s hrupom v primerjavi z motornimi generatorji ali vozili.
- Emisije toplogrednih plinov: Če je vodik (ali drugo gorivo) proizveden iz obnovljivih ali nizkoogljičnih virov, gorivne celice ponujajo pot do globoke razogljičenja rabe energije. Na primer, avtomobil na gorivne celice, ki uporablja vodik iz elektrolize na sončno energijo, ima skoraj ničelne življenjske emisije CO₂ – resnično zelena mobilnost. Scenarij Mednarodne agencije za energijo za neto ničelne emisije do leta 2050 se zanaša na vodik in gorivne celice za razogljičenje težkega prometa in industrije, kjer je neposredna elektrifikacija težka iea.org. Vendar pa je vir vodika ključen. Danes je približno 95 % vodika proizvedenega iz fosilnih goriv (reformiranje zemeljskega plina ali uplinjanje premoga) brez zajema CO₂ iea.org. Ta “sivi” vodik povzroča pomembne emisije CO₂ v predoskrbni verigi, približno 9-10 kg CO₂ na kg H₂ iz zemeljskega plina. Uporaba takega vodika v vozilu na gorivne celice bi dejansko povzročila življenjske emisije, primerljive ali celo višje kot pri hibridnem avtomobilu na bencin – emisije se tako le premaknejo iz izpušne cevi v obrat za proizvodnjo vodika. Zato je za dosego podnebnih koristi nujno, da je vodik nizkoogljičen: bodisi “zeleni vodik” preko elektrolize z obnovljivo elektriko ali “modri vodik” preko proizvodnje iz fosilnih goriv z zajemom in shranjevanjem ogljika. Trenutno ima vodik z nizkimi emisijami le obrobno vlogo (<1 Mt od ~97 Mt skupnega vodika v letu 2023) iea.org, vendar je v teku val novih projektov, ki bi to lahko drastično spremenili do leta 2030 iea.org. IEA navaja, da bi napovedani projekti, če bi bili uresničeni, do leta 2030 povzročili petkratno povečanje proizvodnje nizkoogljičnega vodika iea.org. Poleg tega politike, kot je ameriški davčni dobropis za vodik v okviru Inflation Reduction Act (do 3 $/kg za zeleni H₂) in strategija EU za vodik, tekmujejo za povečanje ponudbe čistega H₂ iea.org. Medtem nekateri projekti gorivnih celic uporabljajo “prehodna” goriva: npr. številne stacionarne gorivne celice delujejo na zemeljski plin, a dosežejo zmanjšanje CO₂ zaradi večje učinkovitosti kot termoelektrarne (in v kogeneracijskem načinu tudi z nadomeščanjem ločene proizvodnje toplote). Na primer, 60 % učinkovita gorivna celica izpusti približno polovico CO₂ na kWh v primerjavi z 33 % učinkovito elektrarno na omrežju na isto gorivo energy.gov. Če je gorivna celica povezana z bioplinom (obnovljivim zemeljskim plinom iz odpadkov), je lahko celo ogljično nevtralna ali ogljično negativna. Mnogi strežniki Bloom Energy so na primer napajani z bioplinom iz odlagališč. V Kaliforniji projekti gorivnih celic pogosto uporabljajo usmerjeni bioplin za uveljavljanje zelo nizkega ogljičnega odtisa.
- Težko razogljičljivi sektorji: Gorivne celice (in vodik) omogočajo razogljičenje tam, kjer druge metode odpovejo. Za težko industrijo (jeklo, kemikalije, transport na dolge razdalje) je neposredna elektrifikacija težavna, biogoriva pa imajo omejitve. Vodik lahko nadomesti premog pri proizvodnji jekla (prek neposredne redukcije), gorivne celice pa lahko zagotavljajo visokotemperaturno toploto ali energijo brez emisij. Pri tovornjakih baterije morda ne zmorejo 40-tonskih tovorov na 800 km brez nepraktične mase; vodik v gorivnih celicah pa zmore. IEA poudarja, da lahko vodik in na vodiku temelječa goriva “imajo pomembno vlogo v sektorjih, kjer so emisije težko zmanjšljive in druge rešitve niso na voljo ali so težavne”, kot sta težka industrija in transport na dolge razdalje iea.org. Do leta 2030 v scenariju neto ničle IEA ti sektorji predstavljajo 40 % povpraševanja po vodiku (v primerjavi z manj kot 0,1 % danes) iea.org. Gorivne celice so naprave, ki bodo ta vodik pretvorile v uporabno energijo za te sektorje na čist način.
- Energijska učinkovitost in CO₂ na km: Kar zadeva učinkovitost, so vozila na gorivne celice na splošno energetsko učinkovitejša od motorjev z notranjim zgorevanjem, a manj učinkovita od baterijskih električnih vozil. Avto s PEM gorivno celico je lahko približno 50–60 % učinkovit pri pretvorbi energije vodika v pogon na kolesa (plus nekaj izgub pri proizvodnji vodika). BEV je 70–80 % učinkovit od omrežja do koles, medtem ko je bencinski avto morda 20–25 %. Tako tudi uporaba vodika iz zemeljskega plina v avtu na gorivne celice pomeni zmanjšanje CO₂ v primerjavi s primerljivim bencinskim avtom, zaradi večje učinkovitosti, vendar ne toliko kot pri uporabi obnovljivega vodika. Z obnovljivim vodikom je CO₂ na km praktično nič. Poleg tega, ker gorivne celice ohranjajo visoko učinkovitost tudi pri delni obremenitvi, ima FCEV pri vožnji po mestu lahko manjšo kazen v učinkovitosti kot ICE vozilo v prometu s pogostim ustavljanjem in speljevanjem.
- Onesnaževala in kakovost zraka: Obravnavali smo izpušne onesnaževalce, vendar upoštevajte tudi izvorne emisije. Proizvodnja vodika iz zemeljskega plina povzroča emisije CO₂ (razen če se CO₂ zajame), vendar ne povzroča lokalnih onesnaževalcev, ki vplivajo na zdravje ljudi. Plinifikacija premoga za proizvodnjo vodika, ki se uporablja na nekaterih območjih, povzroča pomembne emisije onesnaževalcev, razen če se očisti – vendar ta metoda upada zaradi visokega ogljičnega odtisa. Po drugi strani pa ima elektroliza skoraj ničelne okoljske emisije, če jo poganjajo obnovljivi viri (lahko pride do nekaj vodne pare iz hladilnih stolpov, če gre za veliko elektrarno, vendar je to zanemarljivo). Poraba vode je še en vidik: gorivne celice same proizvajajo vodo namesto da bi jo porabljale (PEM gorivna celica proizvede približno 0,7 litra vode na kg porabljenega H₂). Elektroliza za proizvodnjo vodika zahteva vnos vode – približno 9 litrov na kg H₂. Če je vodik proizveden iz zemeljskega plina, nastane voda namesto da bi se porabljala (CH₄ + 2O₂ -> CO₂ + 2H₂O). Tako je vpliv na vodo odvisen od poti: zeleni vodik porabi vodo (vendar razmeroma malo; npr. proizvodnja 1 tone H₂ (kar je veliko energije) porabi približno 9-10 ton vode, kar je primerljivo s porabo za proizvodnjo 1 tone jekla). Nekatera podjetja iščejo načine za uporabo odpadne ali celo morske vode za elektrolizo (nedavni preboj je omogočil PEM elektrolizatorjem delovanje z nečisto vodo ts2.tech). Na splošno vodik/gorivne celice niso zelo vodno intenzivne v primerjavi z, recimo, biogorivi ali termoelektrarnami, v nekaterih primerih pa lahko gorivne celice celo zagotavljajo vodo. Toyota Tri-gen sistem na primer proizvede 1.400 galon vode na dan kot stranski produkt, ki ga uporabljajo za pranje avtomobilov pressroom.toyota.com.
- Vplivi na materiale in vire: Gorivne celice uporabljajo nekatere redke materiale (kovine iz skupine platine), vendar v majhnih količinah. Kot omenjeno, se te količine zmanjšujejo in jih je mogoče reciklirati. Z vidika virov bi prihodnost z milijoni avtomobilov na gorivne celice zahtevala nekoliko povečano dobavo platine, vendar ocene kažejo, da bi šlo za nekaj sto dodatnih ton do leta 2040, kar je izvedljivo, še posebej z recikliranjem (v primerjavi z baterijami, ki zahtevajo velike količine litija, kobalta, niklja itd., kar sproža lastna vprašanja trajnosti). Poleg tega lahko gorivne celice zmanjšajo odvisnost od določenih kritičnih mineralov: na primer, FCEV ne potrebuje litija ali kobalta v velikem obsegu (le majhno baterijo), kar bi lahko zmanjšalo povpraševanje po teh dobavnih verigah, če bi FCEV zavzeli pomemben delež. Sam vodik je mogoče proizvajati iz različnih lokalnih virov (obnovljiva energija, jedrska energija, biomasa itd.), kar povečuje energetsko varnost in zmanjšuje okoljske vplive pridobivanja/rafiniranja nafte. Regije z obilico obnovljivih virov (sončne puščave, vetrovne ravnice) lahko izvažajo energijo prek vodika brez potrebe po velikih prenosnih omrežjih.
- Primerjava z alternativami: Vredno je primerjati gorivne celice z drugimi rešitvami, kot so baterijska električna vozila ali biogoriva, z okoljskega vidika. BEV imajo večjo učinkovitost, vendar imajo vplive pri proizvodnji (rudarjenje za velike baterije itd.) in še vedno potrebujejo čisto omrežje, da so resnično nizkoogljična. Gorivne celice preusmerijo okoljsko breme na proizvodnjo vodika – ki je lahko, če je izvedena čisto, zelo nizkega vpliva. V praksi bo verjetno obstajala mešanica. Mnogi strokovnjaki vidijo gorivne celice in baterije kot komplementarne: baterije za krajše razdalje in lahka vozila, gorivne celice za težja vozila in dolge razdalje. Tak kombiniran pristop, kot je poudarilo pismo izvršnih direktorjev EU, bi lahko dejansko zmanjšal skupne stroške sistema in infrastrukture – in domnevno tudi okoljski vpliv – z uporabo vsakega tam, kjer je optimalno hydrogen-central.com.
- Uhajanje vodika: Ena izmed bolj subtilnih okoljskih tem, ki se raziskuje, je vpliv uhajanja vodika v ozračje. Sam vodik ni toplogredni plin, vendar lahko, če uide, podaljša življenjsko dobo metana in posredno prispeva k segrevanju. Študije preučujejo to tveganje; Svet za vodik poudarja, da je pomembno, da uhajanje ostane nizko (kar je mogoče doseči z dobro inženirsko prakso). Kljub temu je najslabši možni učinek uhajanega H₂ na segrevanje bistveno manjši kot pri uhajanju CO₂ ali metana z enako energijsko vsebnostjo. Industrija zato razvija senzorje in protokole za zmanjšanje izgub pri proizvodnji, transportu in uporabi vodika.
Na splošno je okoljska perspektiva za gorivne celice zelo pozitivna če vodik prihaja iz čistih virov. Zato je toliko naložb usmerjenih v povečanje proizvodnje zelenega vodika. Mednarodna agencija za energijo poudarja, da čeprav je zagon močan (60 držav ima strategije za vodik), moramo “ustvariti povpraševanje po vodiku z nizkimi emisijami in sprostiti naložbe za povečanje proizvodnje ter znižanje stroškov”, sicer vodikovo gospodarstvo ne bo doseglo svojega okoljskega potenciala iea.org. Trenutno je le 7 % napovedanih projektov za nizkoogljični vodik doseglo končno investicijsko odločitev, pogosto zaradi pomanjkanja jasnega povpraševanja ali politične podpore iea.org. To vrzel zdaj naslavljajo politike (več o tem v naslednjem poglavju).
Lahko opazimo hiter premik: na primer, v začetku leta 2025 je ameriško finančno ministrstvo dokončalo pravila za davčno olajšavo za proizvodnjo vodika v IRA, kar je vlagateljem prineslo gotovost iea.org. Evropa je začela dražbe prek svoje Vodikove banke za subvencioniranje odkupa zelenega H₂ iea.org. Ti ukrepi naj bi spodbudili več nizkoogljičnega vodika, kar neposredno izboljšuje okoljski odtis vsake nameščene gorivne celice. Že zdaj je globalna vlaganja v nizkoemisijski vodik naj bi v letu 2025 poskočila za približno 70 % na skoraj 8 milijard dolarjev, po 60-odstotnem skoku v letu 2024 ts2.tech. Skratka, čistejši kot je vodik, bolj zelena je gorivna celica – in celotna industrija hitro ukrepa, da bo zagotovila čiste zaloge vodika.
Z širše perspektive gorivne celice prispevajo k okoljski trajnosti ne le prek emisij, temveč tudi z omogočanjem energetske raznolikosti in odpornosti. Lahko izrabljajo presežke obnovljive energije (preprečujejo izgube/omejevanje), ter zagotavljajo čisto energijo na oddaljenih ali s katastrofami prizadetih območjih (podpirajo potrebe ljudi in ekosistemov). V kombinaciji z obnovljivimi viri omogočajo postopno opuščanje fosilnih goriv v sektorjih, ki so se prej zdeli nerešljivi, s čimer zmanjšujejo onesnaževanje in vpliv na podnebje. Kot je jedrnato povedal izvršni direktor Air Liquide François Jackow: “Vodik je ključno orodje za razogljičenje industrije in mobilnosti ter steber prihodnje energetske in industrijske odpornosti.” hydrogen-central.com Gorivne celice so delovni konji, ki ta vodik pretvarjajo v uporabno energijo brez onesnaževanja.
Za zaključek, tehnologija gorivnih celic ponuja pomembne okoljske prednosti: čist zrak, nižje emisije toplogrednih plinov in vključevanje obnovljivih virov. Glavna previdnost je, da se izognemo zgolj premiku emisij navzgor po verigi z uporabo fosilnega vodika – to je prehodno vprašanje, ki ga aktivno rešujejo trdni politični in tržni trendi. Z razmahom zelenega vodika bodo gorivne celice lahko zagotavljale resnično brezogljično energijo za številne namene. Kombinacija ničelnih izpustov iz izpušnih cevi in vse bolj brezogljične oskrbe z gorivom postavlja gorivne celice v središče številnih nacionalnih podnebnih strategij in korporativnih trajnostnih načrtov. Jasno je, da so gorivne celice pri zmanjševanju onesnaževanja in boju proti podnebnim spremembam bolj zaveznik kot grožnja – k takšnemu zaključku prihajajo znanstveniki in oblikovalci politik po vsem svetu.
Ekonomska izvedljivost in tržni trendi
Ekonomika gorivnih celic je že dolgo predmet preučevanja. Zgodovinsko gledano so bile gorivne celice drage, visokotehnološke zanimivosti, dostopne le za vesoljske misije ali demonstracijske projekte. Vendar so se v zadnjem desetletju stroški znatno znižali in številne uporabe gorivnih celic so blizu ekonomske izvedljivosti – še posebej ob podpornih politikah in večjih proizvodnih količinah. Tukaj ocenjujemo ekonomsko izvedljivost gorivnih celic v različnih sektorjih ter preučujemo trenutne tržne trende, vključno z naložbami, napovedmi rasti in vplivom političnih pobud na trg.Stroškovne krivulje in konkurenčnost
Stroški sistemov gorivnih celic se merijo v strošku na kilovat (za stacionarne in avtomobilske sklope) ali v skupnem strošku sistema na enoto (npr. za avtobus ali avto). Več dejavnikov je prispevalo k znižanju stroškov:
- Serijska proizvodnja: Ko se proizvodnja poveča z nekaj deset na tisoče enot, se pojavijo proizvodne učinkovitosti. Toyota je na primer z množično proizvodnjo in poenostavitvijo zasnove zmanjšala strošek sklopa gorivne celice Mirai za približno 75 % od prve do druge generacije. Kljub temu so FCEV-ji še vedno dražji v začetni investiciji kot primerljiva vozila z notranjim izgorevanjem ali celo baterijska vozila zaradi nizkih količin in dragih komponent (Mirai stane okoli 50.000 $+ pred subvencijami). Cilj ameriškega DOE je doseči stroškovno izenačenost z ICE pri visokih količinah do leta 2030 (~30 $/kW za sistem gorivne celice).
- Zmanjšanje platine: O tehničnih zmanjšanjih platine smo že govorili; ekonomsko gledano je platina velik del stroška sklopa. Zmanjšanje količine ali uporaba reciklirane platine lahko zniža strošek sklopa za tisoče dolarjev. Trenutno ima avtomobilska gorivna celica z močjo 80 kW lahko 10–20 g platine (odvisno od zasnove) – pri 30 $/gram je to 300–600 $ platine, kar ni ogromno, a je omembe vredno. Pri težkih vozilih so sklopi večji, vendar si prizadevajo, da bi količina platine na kW še naprej padala. Medtem pa stacionarne MCFC in SOFC sploh ne uporabljajo platine, kar pomaga pri stroških materiala (čeprav imajo druge drage materiale in postopke sestavljanja).
- Sistemska pomožna oprema (BoP): Nestackovne komponente, kot so kompresorji, vlažilniki, energetska elektronika, rezervoarji itd., pomembno prispevajo k stroškom. Tudi tukaj pomagata obseg in zrelost dobavne verige. Pri vozilih so rezervoarji za vodik iz ogljikovih vlaken glavni strošek (pogosto toliko kot sam sklop gorivne celice). Ti stroški padajo za približno 10–20 % ob vsakem podvajanju količine. Industrija raziskuje alternativno shranjevanje (kot so kovinske hidridi ali cenejša vlakna), a kratkoročno gre predvsem za povečanje proizvodnje kompozitov. EU in Japonska imata programe za prepolovitev stroškov rezervoarjev do leta 2030 z avtomatizacijo in novimi materiali. Pri stacionarnih sistemih BoP vključuje reformerje (če uporabljajo zemeljski plin), inverterje, toplotne izmenjevalce – tudi tukaj koristi standardizacija in obseg.
- Stroški goriva: Gospodarska upravičenost je odvisna tudi od cene vodika (ali metanola ipd.). Vodikovo gorivo je danes lahko drago na začetnih trgih. Na javnih H₂ postajah v Kaliforniji ali Evropi vodik pogosto stane 10–15 $ na kg (približno enakovredno energiji 4–6 $/gal bencina). To pomeni, da je polnjenje FCEV lahko podobno ali nekoliko dražje od bencina na prevoženo miljo (če pa primerjate s stroški elektrike za EV, je višje). Vendar pa se stroški z večjo proizvodnjo znižujejo. Cilj Hydrogen Shot ameriškega ministrstva za energijo (DOE) je 1 $ na kg vodika do leta 2031 innovationnewsnetwork.com. Čeprav je to ambiciozno, bi že 3 $/kg (z obnovljivimi viri ali SMR+CCS) pomenilo, da bi bili FCEV na vodik zelo poceni za uporabo na miljo, saj so gorivne celice 2–3× učinkovitejše od motorjev z notranjim izgorevanjem. V industrijskih pogojih so se stroški zelenega vodika v najboljših primerih (z zelo poceni obnovljivo energijo) do leta 2025 znižali na približno 4–6 $/kg, modri vodik pa lahko stane 2–3 $/kg. Nova ameriška davčna olajšava (do 3 $/kg) bi lahko dejansko naredila zeleni vodik za proizvajalce tako poceni kot 1–2 $/kg v ZDA, kar bo verjetno pomenilo maloprodajne cene pod 5 $ v prihodnjih letih. Evropski projekti zelenega vodika v okviru Hydrogen Bank prav tako ciljajo na pogodbe okoli 4–5 €/kg ali manj. Vse to pomeni: ovira stroškov goriva se rešuje, kar bo izboljšalo ekonomiko uporabe gorivnih celic v primerjavi s konvencionalnimi gorivi. Za tovornjake na dolge razdalje je vodik po 5 $/kg približno enak na miljo kot dizel po 3 $/galono, glede na prednost učinkovitosti tovornjaka na gorivne celice.
- Spodbude in določanje cene ogljika: Vladne spodbude trenutno nagibajo ekonomiko v prid gorivnim celicam. Številne države ponujajo subvencije ali davčne olajšave: npr. ZDA dajejo do 7.500 $ davčne olajšave za avtomobile na gorivne celice (tako kot za električna vozila), Kalifornija doda še dodatne spodbude, več držav EU pa nudi nepovratna sredstva za nakup FCEV (Francija ponuja 7.000 € za H₂ avto, Nemčija oprosti cestnine ipd.). Za avtobuse in tovornjake obstajajo veliki javni sofinancirni programi (EU JIVE je financiral 300+ avtobusov, kalifornijski HVIP pokrije velik del stroškov H₂ tovornjaka). Stacionarne gorivne celice imajo koristi od davčnih olajšav (30 % ITC v ZDA fuelcellenergy.com) in programov, kot so japonske subvencije za soproizvodnjo toplote in elektrike (CHP). Poleg tega, če se bo določanje cene ogljika ali okoljska zakonodaja zaostrila, se bodo stroški izpustov CO₂ zvišali – kar bo v praksi dalo prednost tehnologijam z ničelnimi emisijami, kot so gorivne celice. Na primer, v okviru evropske regulative o izpustih CO₂ za vozne parke in morebitnih prihodnjih zahtev za goriva, bi uporaba zelenega vodika lahko ustvarila kredite, ki jih je mogoče unovčiti. To politično okolje bo ključno v naslednjih 5–10 letih za prehod na samostojne tržne količine.
Trenutna konkurenčnost: Na določenih nišnih področjih so gorivne celice že ekonomsko konkurenčne ali zelo blizu temu:
- Skladiščni viličarji: Viličarji na gorivne celice premagajo baterijske viličarje glede na čas delovanja in delovno učinkovitost pri velikih voznih parkih. Podjetja, kot je Walmart, so ugotovila, da so kljub višjim začetnim stroškom dobički v pretočnosti (ni potrebe po menjavi baterij, bolj konstantna moč) in prihranki pri prostoru (ni potrebna polnilnica) naredili gorivne celice finančno privlačne innovationnewsnetwork.com. To je privedlo do več deset tisoč viličarjev, ki jih je Plug Power uvedel v najemnih modelih. Izvršni direktor Plug Power je poudaril, da imajo ti viličarji lahko prepričljiv donos naložbe na lokacijah z visoko izkoriščenostjo – zato so Amazon, Walmart, Home Depot itd. zgodaj vstopili na trg.
- Avtobusi: Avtobusi na gorivne celice so še vedno dražji od dizelskih ali baterijskih avtobusov na začetku. Vendar pa nekatere prometne agencije izračunajo, da na določenih linijah (dolge razdalje, mrzlo vreme ali velika uporaba) potrebujejo manj avtobusov na H₂ kot baterijskih avtobusov (zaradi hitrejšega polnjenja in daljšega dosega). Primer Dunaja, kjer so zamenjali 12 BEB (baterijskih električnih avtobusov) z 10 FCEB, je takšen primer sustainable-bus.com. V 12-letnem obdobju, če se stroški vodika znižajo in je vzdrževanje primerljivo, bi se lahko skupni stroški lastništva (TCO) izenačili. Prvi podatki kažejo, da imajo avtobusi na gorivne celice manj izpadov kot zgodnji baterijski avtobusi v nekaterih voznih parkih, kar lahko pomeni prihranek.
- Tovornjaki za dolge razdalje: Tu je dizel težko premagati glede stroškov. Tovornjaki na gorivne celice imajo višje začetne stroške (trenutno morda 1,5-2× več kot dizelski) in vodik še ni cenejši od dizla na prevoženi kilometer. Vendar pa bi se z pričakovano serijsko proizvodnjo proti koncu 2020-ih (Daimler, Volvo, Hyundai vsi načrtujejo serijsko proizvodnjo) in z omenjenimi spremembami cen goriva lahko ekonomika obrnila. Še posebej, če predpisi o ničelnih emisijah prisilijo prevoznike v uporabo ne-dizelskih vozil, bi lahko gorivne celice postale prednostna izbira za dolge relacije zaradi operativne ekonomike (nosilnost in izkoriščenost). Nedavna študija ACT Research je napovedala, da bi lahko tovornjaki FCEV dosegli stroškovno izenačenje s dizelskimi v določenih segmentih težkega prometa do sredine 2030-ih, če cena vodika doseže približno 4 $/kg. Kalifornija in Evropa že napovedujeta postopno ukinitev prodaje dizelskih vozil v 2030-ih, kar ustvarja poslovni primer za zgodnje vlaganje v tovornjake na gorivne celice.
- Stacionarna energija: Za osnovno napajanje imajo gorivne celice še vedno pogosto višje začetne stroške na kW kot elektrarne na omrežje ali motorji. Vendar pa so lahko konkurenčne pri zanesljivosti in emisijah, kjer se to ceni. Na primer, podatkovni centri lahko uporabljajo gorivne celice skupaj z omrežjem v konfiguraciji, ki odpravlja potrebo po rezervnih generatorjih in UPS sistemih, kar lahko potencialno izravna stroške. Microsoft je ugotovil, da so lahko skupni stroški razumni, če namesto dizelskih agregatov uporabi 3MW gorivno celico, ko se upošteva odprava dela energetske infrastrukture carboncredits.com. V regijah z visokimi stroški elektrike (npr. otoki ali oddaljena območja, ki uporabljajo dizelske generatorje po 0,30 $/kWh), bi lahko gorivne celice na lokalno proizveden vodik ali amonijak postale stroškovno učinkovita čista zamenjava. Vlade so prav tako pripravljene plačati več za okoljske koristi in odpornost omrežja, prek programov, kot je NYSERDA, ki financira zgodnje uvedbe nyserda.ny.gov. Sčasoma, če bodo na agregate uvedeni stroški ogljika ali stroge omejitve onesnaževanja (nekatera mesta razmišljajo o prepovedi novih dizelskih rezervnih sistemov za velike stavbe), bodo gorivne celice pridobile ekonomsko prednost.
- Mikro-KSP: Mikro-KSP enote z gorivnimi celicami v domovih so še vedno precej drage (več deset tisoč dolarjev), vendar so bile na Japonskem zaradi subvencij in visoke cene elektrike iz omrežja + utekočinjenega zemeljskega plina primerne za zgodnje uporabnike. Stroški so se od uvedbe prepolovili, proizvajalci pa jih nameravajo še dodatno znižati z množično proizvodnjo. Če bodo stroški goriva (zemeljski plin ali vodik) ostali razumni in če bo pomembna vrednost v rezervnem napajanju (po nesrečah ipd.), bodo nekateri lastniki domov ali podjetja pripravljeni plačati več za KSP z gorivno celico zaradi energetske varnosti in učinkovitosti.
Ključna pogosto omenjena metrika je stopnja učenja: zgodovinsko gledano so gorivne celice imele stopnjo učenja okoli 15-20 % (kar pomeni, da se z vsakim podvajanjem kumulativne proizvodnje stroški znižajo za ta odstotek). Ko se bo proizvodnja povečevala z razvojem težkih vozil in stacionarnih trgov, lahko pričakujemo nadaljnje padce stroškov.
Rast trga in trendi
Trg gorivnih celic je v fazi rasti. Nekateri pomembni trendi v letu 2025:
- Rast prihodkov in obsega: Po podatkih tržnih raziskav globalni trg gorivnih celic (za vse aplikacije) v zadnjih letih raste za približno 25 %+ letno. Segment vozil na gorivne celice naj bi do leta 2034 rasel z več kot 20 % povprečno letno stopnjo rasti (CAGR) globenewswire.com. Na primer, trg vozil na gorivne celice naj bi se povečal z ~3 milijard USD v letu 2025 na ~18 milijard USD do leta 2034 globenewswire.com. Podobno trg stacionarnih gorivnih celic in prenosni trg beležita dvomestne stopnje rasti. Leta 2022 je bilo po svetu dobavljenih več kot 200.000 enot gorivnih celic (večinoma majhni APU-ji in enote za ravnanje z materiali), to število pa narašča z uvajanjem novih modelov tovornjakov in avtomobilov.
- Geografske vroče točke: Azija (Japonska, Južna Koreja, Kitajska) vodi na področju stacionarnih naprav in je močna pri vozilih (Kitajska spodbuja avtobuse/tovornjake, Japonska osebna vozila in stacionarne naprave, Koreja elektrarne in vozila). Azijsko-pacifiška regija je v letu 2024 prevladovala na trgu FCEV z glavnimi deleži iz japonskih in korejskih programov za osebna vozila ter kitajskih gospodarskih vozil globenewswire.com. Kitajska integrirana strategija z nacionalnimi subvencijami in lokalnimi grozdi (npr. Šanghaj, Guangdong) hitro povečuje uvajanje globenewswire.com. Evropa zdaj močno vlaga v vodikovo infrastrukturo in vozila; države, kot je Nemčija, imajo že 100 H₂ postaj in želijo še več sto globenewswire.com, Evropa pa financira številna uvajanja vozil (načrti za stotine tovornjakov prek H2Accelerate, 1.200 avtobusov do sredine desetletja sustainable-bus.com itd.). Severna Amerika (zlasti Kalifornija) ima žarišča naprednega sprejemanja – Kalifornija ima približno 50 javnih H₂ postaj in cilja na 200 do leta 2025 za podporo desettisočem FCEV. Novi ameriški vodikovi centri (z 8 milijardami dolarjev sredstev, dodeljenih konec leta 2023) bodo dodatno spodbudili regionalno rast trga z zagotavljanjem vodikove infrastrukture na območjih, kot so Zalivska obala, Srednji zahod, Kalifornija itd. Medtem novi trgi, kot je Indija, raziskujejo gorivne celice (Indija je leta 2023 začela prvo preizkusno vožnjo H₂ avtobusa in leta 2025 predstavila prototip tovornjaka na gorivne celice globenewswire.com). Indijska vlada v okviru Nacionalne vodikove misije vlaga v demonstracijske projekte (npr. vodikovi avtobusi v Ladakhu globenewswire.com).
- Korporativne naložbe in partnerstva: Veliki industrijski igralci stavijo na razvoj. Proizvajalci avtomobilov: Toyota, Hyundai, Honda so že dolgo prisotni, zdaj pa so se jim pridružili BMW (ki je leta 2023 napovedal omejeno serijo vodikovih SUV-jev) in podjetja, kot je GM (razvija gorivne celice za letalstvo in vojsko ter dobavlja Hydrotec gorivne celice partnerjem, kot je Navistar za tovornjake). Proizvajalci tovornjakov: poleg skupnega podjetja Daimler in Volvo so aktivni tudi drugi, kot so Nikola, Hyundai (s programom XCIENT v Evropi in načrti za ZDA), Toyota Hino (razvija tovornjake na gorivne celice), Kenworth (v partnerstvu s Toyoto pri demonstracijskem tovornjaku za pristanišče). Železniška in letalska podjetja: Alstom (vlaki), Airbus (z MTU in tudi partnerstvom z Ballardom za demonstracijski motor) ter zagonska podjetja, kot je ZeroAvia (s podporo letalskih družb), kažejo zanimanje v različnih sektorjih.
Tudi dobavna veriga doživlja konsolidacijo in naložbe. Velik premik je bil Honeywellov prevzem Johnson Mattheyjevega posla z gorivnimi celicami in katalizatorji za elektrolizatorje za 1,8 milijarde funtov v letu 2025, kar kaže, da se uveljavljena industrijska podjetja pozicionirajo za vodikovo gospodarstvo ts2.tech. Zagonska podjetja za proizvodnjo vodika dobivajo sredstva od naftnih in plinskih velikanov (npr. BP vlaga v zagonsko podjetje za elektrolizatorje Hystar in podjetje za LOHC Hydrogenious). Pravzaprav so naftna in plinska podjetja povečala svoj delež – globalna analiza korporativnega tveganega kapitala je pokazala, da so v prvi polovici leta 2025 naftna in plinska podjetja potrojila naložbe v zagonska podjetja za vodik v primerjavi s prejšnjim letom, kar nasprotuje pripovedi o upadanju zanimanja globalventuring.com. Pripravljajo se na prihodnost, kjer bo vodik pomemben nosilec energije. Primeri vključujejo Shellove naložbe v mreže za polnjenje z vodikom, TotalEnergies v projekte proizvodnje vodika in partnerstva, kot je Chevron s Toyoto na področju vodikove infrastrukture.
- IPO in borza: Številna podjetja, ki se ukvarjajo izključno z gorivnimi celicami, kot so Plug Power, Ballard Power, Bloom Energy, FuelCell Energy, kotirajo na borzi. Njihova uspešnost na borzi je bila nestanovitna in pogosto odvisna od novic o politikah. Leta 2020 so delnice poskočile zaradi navdušenja nad vodikom, v letih 2022–2023 pa so se številna podjetja ohladila zaradi počasnejše dobičkonosnosti od pričakovane, a v letih 2024–2025 se je optimizem znova okrepil, saj so se dejanska naročila povečala in so se pojavila državna sredstva. Na primer, Ballard je leta 2025 prejel največje naročilo gorivnih celic za avtobuse doslej (več kot 90 motorjev evropskim proizvajalcem avtobusov) nz.finance.yahoo.com in se po prevzemu novega izvršnega direktorja ponovno osredotoča na ključne trge hydrogeninsight.com. Bloom Energy širi proizvodnjo in vstopa na nove trge, kot je proizvodnja vodika s povratnimi SOFC-ji. Plug Power se sicer sooča z izzivi pri doseganju finančnih ciljev, a gradi celotno mrežo za zeleni vodik in je za leto 2024 poročal o več kot milijardi dolarjev prihodkov, z ambicioznimi načrti za rast (vendar tudi z velikimi izdatki) fool.com. Skratka, sektor se je premaknil iz faze raziskav in razvoja v fazo ustvarjanja prihodkov, vendar je dobičkonosnost na splošno še vedno oddaljena nekaj let, saj podjetja povečujejo obseg poslovanja.
- Prevzemi in sodelovanja: Opazujemo čezmejna in medindustrijska sodelovanja: npr. Daimler, Shell in Volvo sodelujejo pri ekosistemih za vodikove tovornjake; Toyota sodeluje z Air Liquide in Hondo pri infrastrukturi na Japonskem/EU; Hydrogen Council (ustanovljen leta 2017) ima zdaj več kot 140 korporativnih članov, ki usklajujejo strategije. Pomembno je, da se oblikujejo mednarodna sodelovanja: leta 2023 je bilo napovedano partnerstvo za prevoz vodika (v obliki amonijaka) iz Avstralije na Japonsko za proizvodnjo električne energije – kar bi lahko povezali z gorivnimi celicami, če bodo komercializirane gorivne celice na amonijak. Evropske države sodelujejo: projekt IPCEI (Pomembni projekti skupnega evropskega interesa) Vodik združuje milijarde evrov iz držav EU za razvoj vsega od elektrolizatorjev do vozil na gorivne celice iea.org. »Belgija, Nemčija in Nizozemska pozivajo k jasni evropski strategiji za krepitev trga z vodikom,« je zapisal en novičarski prispevek, kar poudarja regionalno sodelovanje blog.ballard.com.
- Izzivi in prilagoditve trga: Ob hitri rasti prihaja tudi do nekaterih streznitvenih prilagoditev. Poročilo H2View H1 2025 je opazilo, da “realnost je začela boleti” za vodik, saj so nekateri zagonski podjetniki propadli, veliki igralci, kot je Statkraft, pa so ustavili projekte zaradi visokih stroškov ali negotovega povpraševanja h2-view.com. Vendar je poudarilo, da gre za strateško evolucijo, ne umik – vlagatelji zdaj zahtevajo jasnejše poslovne primere in kratkoročne denarne tokoveh2-view.com. To je zdravo za dolgoročno stabilnost. Na primer, videli smo, da je BP izstopil iz velikega projekta zelenega vodika na Nizozemskem leta 2025, ko se je osredotočil na osnovno dejavnost, vendar se je projekt nadaljeval pod novim vodstvom ts2.tech. Prav tako dramatična zgodba Nikola: po začetnem navdušenju se je soočil s finančnimi težavami in škandalom ustanovitelja, leta 2023 pa je njegovo podjetje za baterijske tovornjake imelo težave. Vendar je leta 2025 nov subjekt “Hyroad” po stečaju prevzel Nikoline vodikove tovornjake in intelektualno lastnino, da bi nadaljeval to vizijo h2-view.com. Ti primeri odražajo prehod iz navdušene začetne faze v bolj racionalno, na partnerstvih temelječo fazo rasti.
- Signali politike in mandatov: Tudi trgi se odzivajo na prihajajoče predpise. Kalifornijsko pravilo Advanced Clean Trucks in standardi EU za CO₂ dejansko zahtevajo, da je določen delež novih tovornjakov brez emisij – kar spodbuja naročila za vodikove tovornjake poleg baterijskih. V Kaliforniji na primer pristanišča in prevozniki vedo, da morajo že zdaj začeti nabavljati ZE tovornjake, da bodo dosegli cilje za leto 2035 (ko bo morda prodaja dizelskih prepovedana). Kitajska uporablja program Fuel Cell Vehicle City Cluster: subvencije prejmejo mestne koalicije, ki uvedejo določeno število FCEV, cilj pa je do leta 2025 doseči 50.000 FCEV, kot je bilo omenjeno. Takšne zahteve proizvajalcem zagotavljajo, da bo trg, če bodo proizvajali vozila na gorivne celice, kar spodbuja naložbe.
- Širitev vodikove infrastrukture: Tržni trend, tesno povezan z gorivnimi celicami, je izgradnja infrastrukture za polnjenje. Po vsem svetu naj bi bilo do leta 2025 pričakovanih več kot 1.000 vodikovih postaj (v primerjavi s približno 550 v letu 2021). Nemčija ima že več kot 100 postaj, ki služijo obstoječim avtomobilom globenewswire.com, do leta 2025 pa načrtuje 400 postaj; Japonska cilja na 320 do leta 2025. Kitajska je imela zanimivo že več kot 250 postaj do leta 2025 in jih hitro gradi. ZDA zaostajajo, vendar je infrastrukturni zakon namenil sredstva za H₂ koridorje in zasebne pobude (kot so počivališča za tovornjake Nikola, Plug Power, Shell v razvoju). Nove tehnologije polnjenja (kot so visokozmogljivi 700 bar razpršilniki za tovornjake ali polnjenje s tekočim vodikom) prihajajo na teren. Leta 2023 je bila v Nemčiji odprta prva visokozmogljiva postaja za polnjenje s tekočim H₂ za tovornjake, ki so jo postavili Daimler in partnerji. Prav tako nove standarde (kot so posodobitve protokola za polnjenje SAE J2601) izboljšujejo zanesljivost in hitrost polnjenja, kar povečuje sprejemanje uporabnikov in pretočnost na postajah.
- Tržni obeti: Pogled v prihodnost kaže na optimistične napovedi industrije. IDTechEx napoveduje deset tisoče tovornjakov na gorivne celice na cestah po svetu do leta 2030 in morda več kot 1 milijon FCEV vseh vrst. Do leta 2040 bi lahko gorivne celice dosegle pomemben manjšinski delež prodaje težkih vozil (nekatere ocene 20-30 % težkih tovornjakov). Stacionarne gorivne celice bi lahko presegle 20 GW kumulativno nameščene moči do leta 2030 (z le nekaj GW danes), saj jih države kot so Južna Koreja, Japonska in morda ZDA (z vodikovimi središči in cilji neto ničelne mreže) uvajajo za čisto zanesljivo energijo. Hydrogen Council si predstavlja, da bi vodik v scenariju 2°C do leta 2050 pokrival 10-12 % končne porabe energije, kar pomeni milijone gorivnih celic v vozilih, stavbah in proizvodnji elektrike. Kratkoročno so naslednjih 5 let (2025-2030) ključna leta za povečanje obsega: prehod iz demonstracij in malih serij v množično proizvodnjo v več sektorjih.
Voditelji industrije poudarjajo nujnost podpore v času tega povečevanja obsega. Skupno pismo 30 izvršnih direktorjev v Evropi je opozorilo, da bo brez hitrega ukrepanja “vodikova mobilnost v Evropi stagnirala”, in pozvalo k usklajeni izgradnji infrastrukture ter vključitvi vodika v glavne pobude hydrogeneurope.eu. Poudarili so, da lahko dvojna infrastruktura (baterije + vodik) prihrani stotine milijard z izogibanjem nadgradnji omrežja hydrogen-central.com, kar predstavlja močan ekonomski argument za vlaganje v vodik ob elektrifikaciji.
Kar zadeva naložbe, poleg korporativne porabe sredstva usmerjajo tudi vlade. EU je leta 2023 namenila 470 milijonov evrov za raziskave in razvoj ter uvajanje vodika v okviru programov Horizon in Hydrogen Europe clean-hydrogen.europa.eu. Ameriški DOE je za vodikove programe prejel povečana sredstva (več kot 500 milijonov USD/leto) ter dodatnih 8 milijard USD za vozlišča. Kitajska vlada nudi subvencije okoli 1.500 USD na kW gorivne celice za vozila v svojem programskem grozdu. Skupaj bodo ti ukrepi v tem desetletju v sektor vložili več deset milijard, kar zmanjšuje tveganje za zasebne vlagatelje.
Za ponazoritev tržnega zagona s konkretnim primerom: Hyundai je leta 2025 predstavil prenovljen SUV NEXO in napovedal uvedbo gorivnih celic v vse svoje modele gospodarskih vozil. V Evropi je Toyota začela vgrajevati module gorivnih celic (iz Mirai) v avtobuse Hino in Caetanobus ter celo v projekt tovornjaka Kenworth v ZDA. Nikola in Iveco gradita tovarno v Nemčiji za tovornjake na gorivne celice, ciljajo na stotine vozil letno do 2024-2025. S takšno proizvodno zmogljivostjo bo trg imel na voljo izdelke – nato pa je vse odvisno od kupcev in polnjenja.
Že zdaj se pojavljajo “prava naročila”: npr. leta 2025 je Talgo (proizvajalec vlakov) naročil Ballardove gorivne celice za španske vodikove vlake, Sierra Northern Railway je naročila 1,5 MW motor na gorivne celice za lokomotivo (Ballard) money.tmx.com, First Mode je naročil 60 Ballardovih gorivnih celic za predelavo rudarskih tovornjakov na pogon z vodikom blog.ballard.com. To niso znanstveni projekti, temveč komercialni posli za razogljičenje poslovanja. Takšni projekti zgodnjih uporabnikov v železnicah in rudarstvu, čeprav nišni, so pomembni za dokazovanje ekonomike v težkih sektorjih.
Na koncu še trend v tržnem razpoloženju: po vrhuncu navdušenja okoli leta 2020 in rahlem padcu v 2022, je obdobje 2023-2025 prineslo bolj preudarjen, odločen optimizem. Vodilni pogosto priznavajo izzive, a izražajo zaupanje, da jih je mogoče premagati. Na primer, Sanjiv Lamba, izvršni direktor Linde, je poudaril, da “noben samostojen pristop ne more rešiti trajnosti; vodik je ključna možnost za čistejši promet in s sodelovanjem – industrije, proizvajalcev in vlad – lahko v celoti izkoristimo njegov potencial.” hydrogen-central.com Ta duh sodelovanja med zasebnim in javnim sektorjem je zdaj očiten. Gorivne celice so v nekem smislu prešle iz laboratorija v sejno sobo: države v vodiku in gorivnih celicah prepoznavajo strateško vrednost (za energetsko varnost in industrijsko vodstvo). Evropa to celo predstavlja kot vprašanje konkurenčnosti – zato njihova nujnost po ogledu spodbud ameriškega IRA.
Povzemimo, gospodarska izvedljivost gorivnih celic se hitro izboljšuje, k čemur pripomorejo tehnološki napredek in povečanje obsega, vendar še vedno temelji na nadaljnji podpori, da bi dosegla popolno konkurenčnost. Tržni trendi kažejo na robustno rast in velike naložbe v prihodnosti, pri čemer prevladuje pragmatičen pristop, ki se najprej osredotoča na najbolj primerne aplikacije (npr. težki transport, napajanje izven omrežja), kjer imajo gorivne celice največjo prednost. V naslednjih nekaj letih bodo rešitve z gorivnimi celicami verjetno vse pogostejše na teh področjih, kar bo omogočilo pridobivanje izkušenj in povečanje obsega, potrebnega za nadaljnjo širitev.
Globalne politične pobude in razvoj v industriji
Vladne politike in mednarodna sodelovanja igrajo ključno vlogo pri pospeševanju uvajanja gorivnih celic in vodika. Vlade po vsem svetu so, ob zavedanju potenciala za gospodarsko rast, zmanjšanje emisij in energetsko varnost, uvedle celovite strategije in programe financiranja za podporo sektorju vodika in gorivnih celic. Medtem industrijski deležniki vzpostavljajo zavezništva in partnerstva, da bi zagotovili, da infrastruktura in standardi sledijo razvoju. Ta razdelek izpostavlja ključne globalne politične pobude, glavne korporativne naložbe in mednarodna sodelovanja, ki oblikujejo področje v letu 2025:
Politike in vladne strategije
- Evropska unija: Evropa je verjetno najodločneje sprejemala politike za vodik. Strategija EU za vodik (2020) je določila cilje za namestitev 6 GW obnovljivih elektrolizatorjev do leta 2024 in 40 GW do leta 2030 fchea.org. Do začetka leta 2025 je 60+ vlad, vključno z EU, sprejelo strategije za vodik iea.org. EU je uvedla program Pomembni projekti skupnega evropskega interesa (IPCEI) za vodik in odobrila več valov projektov z milijardami sredstev za razvoj celotne vrednostne verige iea.org. Prav tako je zagnala Vodikovo banko (v okviru Sklada za inovacije) za subvencioniranje prvih projektov proizvodnje zelenega vodika – na prvem razpisu leta 2024 je bilo ponujenih 800 milijonov evrov za 100.000 ton zelenega H₂ (v bistvu pogodba za razliko, da bi bil zeleni H₂ cenovno konkurenčen) iea.org. Na področju mobilnosti je EU leta 2023 sprejela Uredbo o infrastrukturi za alternativna goriva (AFIR), ki določa, da mora biti do leta 2030 vsake 200 km ob glavnih cestah vseevropskega prometnega omrežja postaja za točenje vodika. Poleg tega standardi EU za izpuste CO₂ pri vozilih dejansko silijo proizvajalce v naložbe v vozila z ničelnimi emisijami (vključno z vozili na gorivne celice). Posamezne evropske države prav tako vlagajo: Nemčija je v tem desetletju vložila več kot 1,5 milijarde evrov v polnilnice za H₂ in raziskave ter vodi čezmejne pobude (npr. načrt za plinovod “H2Med” s Španijo in Francijo za prenos vodika). Francija je napovedala 7 milijard evrov vreden načrt za vodik, osredotočen na elektrolizatorje, težka vozila in razogljičenje industrije globenewswire.com. Skandinavske države oblikujejo “Nordijski vodikov koridor” s podporo EU za uvedbo vodikovih tovornjakov in postaj od Švedske do Finske hydrogeneurope.eu. Tudi vzhodna Evropa ima projekte (Poljska in Češka načrtujeta H₂ vozlišča za tovornjake na svojih avtocestah). Omeniti velja, da evropski direktorji industrije pozivajo k še odločnejšemu ukrepanju – julija 2025 je več kot 30 generalnih direktorjev pisalo voditeljem EU, naj “odločno postavijo vodikovo mobilnost v središče evropske strategije za čisti promet” in opozorili, da mora Evropa ukrepati zdaj, da si zagotovi prednost hydrogeneurope.eu. Poudarili so, da bi Evropa lahko pridobila 500.000 delovnih mest do leta 2030 z vodilno vlogo v vodikovi tehnologiji <a href=”https://hydrogen-central.com/ceos-unite-to-call-on-eu-leadevodik-central.com, vendar le, če bo infrastruktura zgrajena in bodo vzpostavljeni podporni okviri (kot so financiranje in poenostavljeni predpisi). EU posluša: razvijajo čisto industrijsko politiko (včasih imenovano tudi »Zakon o industriji z ničelnimi emisijami«), ki bo verjetno vključevala spodbude za proizvodnjo vodikovih tehnologij, podobno kot ameriški IRA. Ena težava: konec leta 2024 osnutek podnebnega načrta EU za leto 2040 ni izrecno omenjal vodika, kar je povzročilo preplah v industriji hydrogen-central.com, vendar deležniki, kot je Hydrogen Europe, aktivno lobirajo, da bi vodik ostal osrednji del načrtov EU za razogljičenje h2-view.com.
- Združene države Amerike: Pod upravo predsednika Bidna so ZDA močno preusmerile podporo k vodiku. Zakon o naložbah v infrastrukturo in delovna mesta (IIJA) iz leta 2021 je vključeval 8 milijard dolarjev za regionalna čista vodikova središča – konec leta 2023 je DOE izbralo 7 predlogov središč po vsej državi (npr. kalifornijsko obnovljivo vodikovo središče, teksaško naftno/plinsko vodikovo središče, srednjezahodno središče za čisti amonijak), ki bodo prejeli sredstva. Ta središča si prizadevajo ustvariti lokalizirane ekosisteme proizvodnje, distribucije in končne uporabe vodika (vključno z gorivnimi celicami v mobilnosti in energetiki). Ministrstvo za energijo je prav tako začelo “Hydrogen Shot” kot del pobud Energy Earthshots, s ciljem znižati strošek zelenega vodika na 1 $/kg do leta 2031 innovationnewsnetwork.com. Najbolj prelomna pa je bila Inflacijski zakon o zmanjšanju (IRA) iz leta 2022, ki je uvedel davčno olajšavo za proizvodnjo (PTC) za vodik – do 3 $ na kg za H₂, proizveden z skoraj ničelnimi emisijami iea.org. To dejansko omogoča gospodarsko upravičenost številnih projektov zelenega vodika, kar je povzročilo val napovedi projektov po sprejetju zakona. Prav tako je podaljšal davčne olajšave za vozila na gorivne celice in za stacionarne namestitve gorivnih celic (30% ITC fuelcellenergy.com). Nacionalna strategija in načrt ZDA za vodik (osnutek izdan leta 2023) opisuje vizijo 50 milijonov ton vodika letno do leta 2050 (z današnjih ~10 Mt, večinoma iz fosilnih virov)innovationnewsnetwork.com. ZDA vidijo vodik kot ključen za energetsko varnost in industrijsko konkurenčnost. Poleg tega imajo zvezne države, kot je Kalifornija, svoje lastne pobude: Kalifornijska energetska komisija financira vodikove postaje (cilj je 100 postaj za težke tovornjake na H₂ do leta 2030), država pa ponuja spodbude za vozila z ničelnimi emisijami, vključno z gorivnimi celicami (program HVIP za tovornjake in programi bonov za avtobuse). Vključen je tudi ameriški vojaški sektor – vojska ima načrt za vodikovo polnjenje na bazah in testira vozila na gorivne celice za taktično uporabo, kot je bilo že omenjeno, pa Ministrstvo za obrambo sodeluje v projektih, kot je tovornjak H2Rescue innovationnewsnetwork.com. Na regulativni strani ZDA razvijajo kodekse in standarde (prek NREL, SAE itd.) za zagotavljanje varnega ravnanja z vodikom in enotnega protokola za polnjenje, kar olajšuje uvajanje.
- Azija: Japonska je pionir na področju vodika in si zamišlja »vodikovo družbo«. Japonska vlada je leta 2023 posodobila svojo osnovno strategijo za vodik in podvojila cilj porabe vodika na 12 milijonov ton do leta 2040 ter obljubila 113 milijard dolarjev (15 bilijonov jenov) javno-zasebnih naložb v 15 letih. Japonska je subvencionirala vozila na gorivne celice in zgradila približno 160 postaj ter financirala mikro-KSP na gorivne celice (Ene-Farm). Prav tako je olimpijske igre v Tokiu 2020 (izvedene 2021) izvedla z vodikovimi avtobusi in generatorji kot predstavitev. Zdaj Japonska vlaga v globalno oskrbo – npr. partnerstvo z Avstralijo za prevoz tekočega vodika (ladja Suiso Frontier je opravila testno plovbo s prevozom LH₂). Južna Koreja ima prav tako načrt za vodikovo gospodarstvo, ki cilja na 200.000 FCEV in 15 GW proizvodnje elektrike iz gorivnih celic do leta 2040. Do leta 2025 je Koreja ciljala na 81.000 FCEV na cestah (leta 2023 jih je imela približno 30.000, večinoma avtomobili Hyundai Nexo) in 1.200 avtobusov, poleg tega pa želi razširiti svojo trenutno >300 MW stacionarno zmogljivost gorivnih celic na raven GW. Koreja nudi velikodušne potrošniške spodbude (Nexo stane približno enako kot bencinski SUV po subvenciji) in je zgradila okoli 100 H₂ postaj. Leta 2021 je tudi določila, da morajo imeti večja mesta, kot je Seul, vsaj 1/3 novih javnih avtobusov na vodik. Kitajska je prvič vključila vodik v svoj nacionalni petletni načrt (2021–2025) in ga prepoznala kot ključno tehnologijo za razogljičenje ter kot nastajajočo industrijo payneinstitute.mines.edu. Kitajska še nima enotne nacionalne subvencije za vodikova vozila (leta 2022 je končala subvencije za NEV), je pa uvedla Program demonstracije vozil na gorivne celice: namesto subvencij na vozilo nagrajuje mestne grozde za doseganje ciljev uvajanja in tehnoloških mejnikov. V okviru tega je Kitajska postavila cilj približno 50.000 FCEV (večinoma gospodarskih) in 1.000 vodikovih postaj do leta 2030 globenewswire.com. Ključne province, kot so Šanghaj, Guangdong in Peking, veliko vlagajo – ponujajo lokalne subvencije, zahteve za vozne parke (na primer zahtevo, da določen odstotek mestnih avtobusov v določenih okrožjih uporablja gorivne celice) in gradijo industrijske parke za proizvodnjo gorivnih celic. Sinopec (veliko naftno podjetje) nekatere bencinske črpalke spreminja tako, da dodaja vodikove točilnice (cilj je dolgoročno 1.000 njihovih postaj). Na mednarodni ravni Kitajska sodeluje – izvršni direktor Ballarda je izpostavil »vodilno vlogo Kitajske pri uvajanju vodika« in Ballard ima skupna podjetja na Kitajskem blog.ballard.com. Vendar pa Kitajska še vedno v veliki meri uporablja premog za proizvodnjo vodika (ki ga imenujejo »modri«, če je z zajemom ogljika, ali »sivi« brez tega). Njihova politika vključuje tudi raziskave geološkega vodika in proizvodnje vodika z jedrsko energijo, kar kaže, da raziskujejo vse možnosti.
- Druge regije: Avstralija izkorišča svoje obnovljive vire za izvoz vodika (čeprav gre bolj za proizvodnjo vodika kot za domačo uporabo gorivnih celic). Ima strategije in velike projekte, kot je potencialni Asian Renewable Energy Hub v Zahodni Avstraliji, ki bi proizvajal zelen amonijak. Bližnji vzhod (npr. ZAE, Savdska Arabija) je napovedal mega projekte za zeleni vodik/amonijak za diverzifikacijo od nafte – npr. NEOM v Savdski Arabiji namerava izvažati zeleni amonijak in nekaj vodika uporabiti za promet (naročili so 20 vodikovih avtobusov pri Caetano/Ballard, na primer). Ti projekti posredno koristijo gorivnim celicam, saj zagotavljajo prihodnjo oskrbo. Kanada ima strategijo za vodik in je močna na področju intelektualne lastnine gorivnih celic (Ballard, Hydrogenics-Cummins itd. so kanadska podjetja). Kanada vidi priložnosti v težkem prometu in je vzpostavila H₂ vozlišča v Alberti in Quebecu. Indija je leta 2023 začela svojo Nacionalno misijo za zeleni vodik z začetnim vložkom več kot 2 milijardi USD za podporo proizvodnji elektrolizatorjev in pilotnim projektom gorivnih celic (avtobusi, tovornjaki, morda vlaki). Kot država, ki je močno odvisna od uvoza nafte in ima rastoče emisije, Indija vidi vodik kot ključen za energetsko varnost; leta 2023 je predstavila svoj prvi avtobus na vodikove gorivne celice, podjetja kot Tata in Reliance pa vlagajo v to tehnologijo globenewswire.com. Latinska Amerika: Brazilija, Čile imata obilico obnovljivih virov in načrtujeta proizvodnjo zelenega vodika za izvoz, prav tako testirata avtobuse na gorivne celice (npr. Čile je imel preizkus v rudarskih vozilih). Afrika: Južna Afrika, s svojimi zalogami platine, ima načrt za vodik in jo zanimajo rudarski tovornjaki na gorivne celice (Anglo Americanov 2MW tovornjak) ter rezervno napajanje. Okvirji mednarodnega sodelovanja, kot sta Mednarodno partnerstvo za vodik in gorivne celice v gospodarstvu (IPHE) in Hydrogen Mission pobude Mission Innovation, omogočajo izmenjavo znanja.
Povzetek: oblikuje se globalni politični konsenz, da sta vodik in gorivne celice ključna elementa prehoda na neto ničelne emisije. Od vrhunskih direktiv in financiranja EU, do tržno usmerjenih spodbud v ZDA in usklajenih prizadevanj vlad in industrije v Aziji, te pobude bistveno znižujejo ovire za tehnologijo gorivnih celic.
Industrijska zavezništva in naložbe
Na industrijski ravni podjetja združujejo moči za delitev stroškov in pospešitev izgradnje infrastrukture:
- Svet Hydrogen Council: Ustanovljen leta 2017 s 13 ustanovnimi podjetji, danes vključuje več kot 140 podjetij (energetika, avtomobilska industrija, kemija, finance), ki zagovarjajo vodik. Naroča analize (z McKinseyjem) za utemeljitev poslovnega primera in je bil ključen pri promoviranju narativa, da lahko vodik zagotovi 20 % potreb po razogljičenju z naložbami v višini bilijonov dolarjev do leta 2050. Generalni direktorji tega sveta so bili zelo glasni. Na primer, generalni direktor Toyote (kot član) redno poudarja strategijo več poti in se je srečeval z oblikovalci politik na Japonskem in v tujini, da bi gorivne celice ostale na dnevnem redu. Poročilo Sveta za leto 2025 “Closing the Cost Gap” je opredelilo, kje je potrebna politična podpora, da bi bil čisti vodik konkurenčen do leta 2030 hydrogencouncil.com.
- Global Hydrogen Mobility Alliance: Skupno pismo 30 generalnih direktorjev v Evropi leta 2025 je napovedalo ustanovitev Global Hydrogen Mobility Alliance – v bistvu gre za združitev industrije za spodbujanje vodikovih transportnih rešitev v večjem obsegu hydrogen-central.com. Priloga pisma z izjavami generalnih direktorjev, ki smo jih videli, je del njihove medijske kampanje za ozaveščanje in pritisk na vlade hydrogen-central.com. Ta zveza vključuje podjetja, ki pokrivajo celotno vrednostno verigo vodika – od dobaviteljev plina (Air Liquide, Linde), proizvajalcev vozil (BMW, Hyundai, Toyota, Daimler, Volvo, Honda), proizvajalcev gorivnih celic (Ballard, Bosch prek cellcentric, EKPO), dobaviteljev komponent (Bosch, MAHLE, Hexagon za rezervoarje) in končnih uporabnikov/upravljavcev voznih parkov. Z enotnim nastopom želijo zagotoviti, da regulatorji in vlagatelji slišijo enotno sporočilo: pripravljeni smo, potrebujemo podporo zdaj ali tvegamo zaostanek (zlasti v primerjavi s Kitajsko).
- Partnerstva avtomobilskih proizvajalcev: Razvoj gorivnih celic je drag, zato avtomobilski proizvajalci pogosto sodelujejo. Toyota in BMW sta imela dogovor o delitvi tehnologije (BMW-jev omejeni iX5 Hydrogen SUV uporablja Toyotine gorivne celice), Honda in GM sta imela skupno podjetje (vendar je GM do leta 2022 večinoma prešel na lastni razvoj za nevozila in dobavlja Hondi tehnologijo). Vidimo skupne tovarne gorivnih celic: npr. Cellcentric (Daimler-Volvo) gradi veliko tovarno v Nemčiji za tovornjaške gorivne celice do leta 2025. Hyundai in Cummins imata memorandum o soglasju za sodelovanje na področju gorivnih celic (Cummins sodeluje tudi s Tato v Indiji). Ta skupna vlaganja razpršijo stroške raziskav in razvoja ter usklajujejo standarde (na primer uporaba podobnih tlačnih ravni, vmesnikov za polnjenje itd., da je infrastruktura lahko skupna).
- Konzorciji za infrastrukturo: Pri oskrbi z gorivom se skupine podjetij združujejo, da bi rešile problem “kokoš ali jajce”. En primer je H2 Mobility Deutschland – konzorcij podjetij Air Liquide, Linde, Daimler, Total, Shell, BMW itd., ki je s skupnim financiranjem zgradil prvih 100 vodikovih postaj v Nemčiji. V Kaliforniji California Fuel Cell Partnership (zdaj preimenovan v Hydrogen Fuel Cell Partnership) združuje proizvajalce avtomobilov, energetska podjetja in vlado za usklajevanje postavitve postaj in uvajanja vozil. Evropa je zagnala H2Accelerate za tovornjake – vključuje Daimler, Volvo, Iveco, OMV, Shell in druge, ki se osredotočajo na to, kaj je potrebno, da bo na cestah v tem desetletju več deset tisoč vodikovih tovornjakov. Usklajujejo stvari, kot so zagotavljanje, da specifikacije postaj ustrezajo potrebam tovornjakov (npr. visokopretočni razpršilniki) in časovno usklajevanje odprtja postaj z dobavo tovornjakov strankam.
- Premiki v energetiki in kemijski industriji: Velika energetska podjetja vlagajo v nadaljnje faze: Shell ne gradi le H₂ postaj, ampak tudi sodeluje pri uvajanju tovornjakov (ima pobudo z Daimlerjem za pilotne vodikove transportne koridorje v Evropi). TotalEnergies na podoben način opremlja nekatere lokacije z vodikom in sodeluje pri avtobusnih projektih v Franciji. Naftna podjetja vidijo potencial za preusmeritev obstoječih sredstev (rafinerije lahko proizvajajo vodik, bencinske črpalke postanejo energetska središča z H₂ itd.). Industrijska plinska podjetja (Air Liquide, Linde) so ključni akterji – vlagajo v proizvodnjo in distribucijo vodika (tekočinski obrati, cisterni tovornjaki, cevovodi) in celo neposredno v končno uporabo (Air Liquide ima hčerinsko podjetje, ki v nekaterih državah upravlja javne H₂ postaje). Na Japonskem podjetja, kot je JXTG (Eneos), gradijo dobavne verige za H₂ in delajo na uvozu goriva (npr. iz projekta SPERA LOHC v Bruneju). Chemours (proizvajalec Nafion membrane) in druga kemijska podjetja povečujejo proizvodnjo materialov za gorivne celice zaradi naraščajočega povpraševanja, včasih tudi s pomočjo države (francoski načrt je vključeval podporo tovarnam za elektrolizatorje in gorivne celice, npr. AFCP-jev gigatovarna za sisteme gorivnih celic).
- Naložbeni in finančni trendi: Dotaknili smo se korporativnega tveganega kapitala. Omeniti velja, da so tvegan kapital in zasebni kapital vložili veliko denarja v vodikove startupe – proizvajalce elektrolizatorjev (ITM Power, Sunfire itd.), proizvajalce gorivnih celic (Plug Power je prevzel manjša podjetja za integracijo tehnologije itd.) in podjetja v dobavni verigi vodika. Prva polovica leta 2025 je kljub nekoliko manjšemu zanimanju za splošni čisti VC pokazala stalno zanimanje za vodik – korporativni VC iz naftne in plinske industrije je celo potrojil stave globalventuring.com. Poleg tega nacionalni zeleni skladi podpirajo H₂: npr. nemški program H₂Global uporablja mehanizem dražbe, ki ga podpira vlada, za subvencioniranje uvoza zelenega vodika/amonijaka, kar posredno zagotavlja uporabnikom dobavo. NEDO na Japonskem financira veliko zgodnjih raziskav in razvojnih ter demo projektov (npr. ladja na gorivne celice in projekt gradbene opreme na gorivne celice).
- Standardi in certifikati: Potekajo mednarodna prizadevanja za standardizacijo, kaj šteje kot »zeleni« ali »nizkoogljični« vodik (pomembno za čezmejno trgovino in zagotavljanje okoljskih trditev). EU je leta 2023 objavila delegirane akte, ki določajo merila za »obnovljivo gorivo nebiološkega izvora« (RFNBO) za vodik iea.org. Prav tako poteka delo na shemah jamstva o izvoru. Na tehnični strani ISO in SAE posodabljata standarde kakovosti goriva, standarde tlačnih posod (za rezervoarje s 700 bari) itd., kar olajšuje certificiranje izdelkov na različnih trgih. To pogosto spregledano delo je ključno – na primer, dogovor o protokolu polnjenja omogoča, da lahko vozila različnih znamk polnijo kjerkoli. Svet za globalni kodeks varnosti vodika usklajuje najboljše prakse, da lahko države sprejmejo usklajene varnostne predpise (tako bo lahko zasnova postaje v eni državi izpolnjevala predpise druge z minimalnimi spremembami).
Tako lahko cenimo, koliko usklajevanja in denarja se usmerja v to, da postane ekosistem vodika/gorivnih celic robusten. Posledično do leta 2025 gorivne celice niso več obrobna tehnologija, odvisna od nekaj navdušencev; za njimi stojijo velike industrije in vlade. To bi moralo zagotoviti, da bodo začetne ovire (kot sta infrastruktura in stroški) postopoma premagane.
Za ponazoritev celovitega pogleda: politika, naložbe in sodelovanje so se živo združili na podnebnem vrhu COP28 (december 2023), kjer je bil vodik v ospredju. Več držav je napovedalo agendo »Preboj vodika« z namenom doseči 50 mMt čistega H₂ do leta 2030 na svetovni ravni (to se ujema s časovnicami Hydrogen Council in IEA). Pobude, kot je Mission Innovation Hydrogen Valley Platform, povezujejo projekte vodikovih središč po svetu za izmenjavo znanja. Forumi, kot je Clean Energy Ministerial, pa imajo pobudo za vodik, ki spremlja napredek.
Vidimo tudi nove dvostranske dogovore: npr. Nemčija je podpisala partnerstva z Namibijo in Južno Afriko za razvoj zelenega vodika (z dolgoročnim ciljem uvoza), ter Japonska z ZAE in Avstralijo. Ti pogosto vključujejo pilotne projekte gorivnih celic v partnerskih državah (Namibija na primer razmišlja o vodiku za železnice in elektriko, z nemško podporo). Evropa prav tako razmišlja o uvozu goriv na osnovi vodika za letalstvo in pomorstvo kot del svojih predpisov ReFuelEU – kar bi lahko posredno ustvarilo trge za stacionarne gorivne celice (npr. uporaba amoniaka v gorivnih celicah v pristaniščih).
Za zaključek, sinergija globalnih političnih pobud in razvoja industrije ustvarja krepilni cikel: politike zmanjšujejo tveganje in spodbujajo zasebne naložbe, dosežki industrije pa dajejo oblikovalcem politik več samozavesti za postavljanje ambicioznih ciljev. Čeprav ostajajo izzivi (povečevanje proizvodnje, zagotavljanje dostopne oskrbe z gorivom, ohranjanje zaupanja vlagateljev v zgodnji, nedobičkonosni fazi), je raven mednarodne zavezanosti brez primere. Gorivne celice in vodik niso več “morda nekoč” rešitev, temveč “tukaj in zdaj” rešitev, za katero se države tekmovalno potegujejo. Kot je dejal izvršni direktor EKPO (evropskega skupnega podjetja), gre za “ukrepanje zdaj po celotni verigi vrednosti” hydrogen-central.com, da ostanemo v prednosti. S tem v mislih se posvečamo izzivom, ki še vedno zahtevajo pozornost, in nato temu, kaj bi lahko prinesla prihodnost po letu 2025.
Izzivi in ovire za sprejetje gorivnih celic
Kljub zagonu in optimizmu se industrija gorivnih celic sooča z več pomembnimi izzivi, ki jih je treba nasloviti za dosego široke uporabe. Mnogi med njimi so dobro znani in so tarča tako tehnoloških inovacij kot tudi podpornih politik, kot je bilo omenjeno prej. Tukaj povzemamo ključne ovire: izgradnja infrastrukture, stroški in ekonomika, vzdržljivost in zanesljivost, proizvodnja goriva ter drugi praktični izzivi, skupaj s strategijami za njihovo premagovanje.
- Vodikova infrastruktura in razpoložljivost goriva: Morda je najbolj neposredna ovira pomanjkanje celovite infrastrukture za točenje vodika. Potrošniki so previdni pri nakupu FCEV, če jih ne morejo enostavno napolniti. Leta 2025 so vodikove postaje skoncentrirane v nekaj regijah (Kalifornija, Japonska, Nemčija, Južna Koreja, deli Kitajske) in tudi tam je njihovo število omejeno. Gradnja postaj je kapitalsko intenzivna (1–2 milijona $ za zmogljivost 400 kg/dan) in v začetnih fazah premalo izkoriščena. Ta problem “kokoš ali jajce” rešujejo vladne subvencije (npr. sofinanciranje novih postaj v EU in Kaliforniji) ter združevanje začetnih postavitev. Kljub temu je treba tempo pospešiti. Kot je poudarila ena analiza, “omejeno število vodikovih polnilnic, kar vodi v nizko prodajo FCEV, je ovira za rast trga” globenewswire.com. Poleg tega prevoz vodika do postaj (tovornjaki ali cevovodi) in shranjevanje (visokotlačne ali kriogene posode) povečujeta zapletenost in stroške. Možne rešitve: uporaba večjih “vozliščnih” postaj, ki oskrbujejo vozne parke (npr. namenske postaje za tovornjake/avtobuse) za hitro povečanje izkoriščenosti, uvedba mobilnih polnilnic za začasno pokritost in izkoriščanje obstoječe infrastrukture (npr. predelava nekaterih plinovodov za uporabo vodika, kjer je to mogoče). Drug vidik je standardizacija: zagotoviti, da so protokoli polnjenja in standardi šob enotni, da lahko vsako vozilo uporablja katerokoli postajo. Ta izziv je bil tehnično večinoma rešen (s standardom SAE J2601 itd.), vendar mora biti operativna zanesljivost visoka – prvi uporabniki so se občasno soočali z izpadi postaj ali čakalnimi vrstami, kar lahko pokvari vtis. Pismo generalnih direktorjev v Evropi je posebej pozvalo k “ciljni politični podpori za sprostitev naložb in povečanje uvajanja vodikovih vozil in infrastrukture”, kar pomeni, da želijo, da vlade pomagajo zmanjšati tveganje pri gradnji postaj pred polnim povpraševanjem hydrogeneurope.eu. Zagotavljanje razpoložljivosti “zelenega” vodika je še en vidik; trenutne postaje pogosto točijo vodik, pridobljen iz zemeljskega plina. Za ohranitev okoljskih koristi in izpolnjevanje prihodnjih podnebnih predpisov (kot je kalifornijska zahteva po naraščajočem deležu obnovljivega vodika na postajah) mora v omrežje pritekati več obnovljivega vodika – to pomeni gradnjo elektrolizatorjev in pridobivanje bioplina, kar se mora dogajati vzporedno. Tovrstne pobude, kot so ameriška H₂ vozlišča in EU Hydrogen Bank, so usmerjene v to.
- Visoki stroški – stroški vozil in sistemov: Čeprav stroški padajo, so sistemi gorivnih celic in vodikovi rezervoarji še vedno dragi, kar ohranja visoke cene vozil. Pri težkih vozilih skupni strošek lastništva še vedno daje prednost dizlu, če ni spodbud. »Visoki začetni stroški« proizvodnje gorivnih celic so po poročilih industrije glavni izziv globenewswire.com. Avtobusi, tovornjaki in vlaki z gorivnimi celicami imajo danes večstotisočdolarjske pribitke. Premagati to pomeni nadaljevati širitev proizvodnje in doseči serijsko proizvodnjo (kar samo po sebi zahteva zaupanje, da bodo kupci – spet pomembnost predpisov/spodbud). Industrija se stroškov loteva na več načinov: z oblikovanjem enostavnejših sistemov z manj deli (npr. integrirani moduli skladov, ki zmanjšajo število cevi in povezav), uporabo cenejših materialov (nove membrane in materiali za bipolarne plošče) ter prehodom na metode množične proizvodnje (avtomatizacija, velike tovarne). Videli smo proizvodne linije za avtomobilske gorivne celice (Toyota ima namensko tovarno gorivnih celic na Japonskem, H2 Mobility načrtuje tovarne na Kitajskem) in te naj bi prinesle ekonomijo obsega do poznih 2020-ih. Podjetja za gorivne celice so prav tako zmanjšala manj obetavne proizvodne linije, da bi osredotočila vire; npr. Ballard je leta 2023 začel »strateško preusmeritev«, da bi dal prednost izdelkom z največjim povpraševanjem (gorivne celice za avtobuse/tovornjake) in znižal stroške na drugih področjih ballard.com. Pri stacionarnih sistemih so stroški na kW še vedno visoki (npr. 5 kW domači CHP lahko stane 15.000 $+, 1 MW elektrarna >3 milijone $). Serijska proizvodnja in modularna zasnova (zlaganje več enakih enot) sta pot do znižanja stroškov, in dejansko so stacionarne gorivne celice v zadnjem desetletju znižale strošek na kW za približno 60 %, vendar je potreben še en podoben padec za široko konkurenčnost. Nadaljnje raziskave in razvoj so prav tako ključne za dosego naslednjih prebojev (kot so nekatalizatorji brez platine, ki bi lahko drastično znižali stroške skladov, če bi dosegli vzdržljivost).
- Stroški vodikovega goriva in dobavna veriga: Cena vodika na črpalki ali na tovarniških vratih lahko odloča o ekonomičnosti. Trenutno je vodik pogosto dražji od obstoječih goriv glede na energijsko osnovo, še posebej zeleni vodik. Dr. Sunita Satyapal je poudarila, da »stroški ostajajo eden največjih izzivov« in ameriška prizadevanja za dosego 1 $/kg vodika innovationnewsnetwork.com. Cilj je ambiciozen, vendar bo tudi doseganje 2–3 $/kg zahtevalo povečanje obsega elektrolizatorjev, širitev obnovljivih virov energije in morda zajemanje ogljika za modri vodik. Izzivi tukaj vključujejo: povečanje surovin za elektrolizatorje (kot je iridij za PEM elektrolizatorje, čeprav so alternative v razvoju), izgradnjo dovolj obnovljivih virov energije, namenjenih proizvodnji H₂, ter izgradnjo skladišč/transporta (npr. solne jame za množično skladiščenje H₂ za uravnavanje sezonske proizvodnje). Infrastruktura za prevoz ali cevovode za vodik je v povojih. Obstajajo tudi regulativni izzivi: ponekod ni jasno, kako bodo regulirani vodikovi cevovodi ali kako hitro dovoliti gradnjo velikih novih obratov za proizvodnjo H₂. V Evropi so zamude pri pojasnjevanju definicij obnovljivega vodika upočasnile nekatere projekte iea.org. Industrija si želi »jasnost glede certificiranja in regulacije«, kot je poudaril IEA, saj lahko negotovost prepreči investicijske odločitve iea.org. Za ublažitev težav s stroški goriva v vmesnem času se nekateri demonstracijski projekti zanašajo na industrijski stranski produkt vodik ali reformirani plin, ki je lahko cenejši, vendar ni nizkoogljičen. Prehod na zeleni bo izziv, če bo zeleni H₂ ostal drag – zato se zdaj glavni vladni ukrepi osredotočajo na proizvodne spodbude, da umetno zaprejo vrzel, dokler obseg naravno ne zniža stroškov. Poleg tega bo vzpostavitev globalne trgovine z vodikom (kot je prevoz amoniaka ali tekočega vodika) pomembna za regije, ki ne morejo proizvesti dovolj lokalno; to prinaša izzive pri gradnji uvozno/izvoznih terminalov in ladij. Vendar je več projektov (Avstralija<->Japonska, Bližnji vzhod<->Evropa) že v teku za preizkus teh poti.
- Vzdržljivost in zanesljivost: Gorivne celice morajo doseči ali preseči vzdržljivost obstoječe tehnologije, da resnično prepričajo kupce. To pomeni, da bi morale avtomobilske gorivne celice idealno zdržati več kot 150.000 milj z minimalno degradacijo, tovornjakarske gorivne celice morda več kot 30.000 ur, stacionarne gorivne celice pa več kot 80.000 ur (skoraj 10 let) neprekinjenega delovanja. Še nismo povsem tam na vseh področjih. Trenutne tipične številke: PEM sklopi za osebna vozila so dosegli približno 5.000–8.000 ur z manj kot 10 % degradacije, kar je približno 150.000–240.000 milj v avtomobilu – kar dejansko dosega cilj za številne avtomobilske proizvajalce, čeprav se lahko življenjska doba v zelo vročem ali hladnem podnebju skrajša. Težka vozila se še izboljšujejo; nekatere gorivne celice v avtobusih v javnem prevozu so v preizkusih zdržale več kot 25.000 ur, a dosledno doseganje 35.000 ur je naslednji korak sustainable-bus.com. Pri stacionarnih gorivnih celicah je pogosto potrebna prenova po 5 letih zaradi težav s katalizatorjem in elektrolitom pri PAFC in MCFC; SOFC se lahko degradirajo zaradi toplotnih ciklov ali onesnaževal. Izboljšanje življenjske dobe je ključno za zmanjšanje stroškov življenjskega cikla (če je treba gorivno celico prepogosto zamenjati, to uniči ekonomsko upravičenost ali povzroči težave z vzdrževanjem). Kot omenjeno, so podjetja in konzorciji DOE napredovali pri katalizatorjih in materialih za podaljšanje življenjske dobe (na primer robustnejši katalizatorji, ki prenesejo vklop/izklop brez sintranja, premazi za preprečevanje korozije itd.). Vendar to ostaja izziv, zlasti pri doseganju mej zmogljivosti (pogosto obstaja kompromis med gostoto moči in življenjsko dobo zaradi večjih obremenitev materialov). Kakovost goriva (zagotavljanje, da ni žvepla, CO nad toleranco) je prav tako ključna za vzdržljivost; zato je nujno zgraditi zanesljivo oskrbo z vodikom s stalno čistostjo (ISO 14687 stopnja) – onesnaženje na postaji, ki zastrupi gorivne celice, bi lahko povzročilo več okvar vozil, kar je nočna mora, ki se ji je treba izogniti. Zato so potrebni strogi nadzor kakovosti in senzorji skozi celotno dobavno verigo.
- Javno dojemanje in varnost: Vodik mora premagati javne pomisleke glede varnosti (“sindrom Hindenburg”) in nepoznavanja. Medtem ko študije kažejo, da so pravilno zasnovani H₂ sistemi lahko tako varni ali varnejši od bencina (vodik se hitro razprši, novi rezervoarji pa so izjemno močni), bi lahko katerakoli odmevna nesreča industrijo zavrnila nazaj. Zato je varnost v praksi izziv: potrebni so strogi standardi, usposabljanje reševalcev in transparentna komunikacija. Leta 2019 je eksplozija vodikove postaje na Norveškem (zaradi puščanja in okvare opreme) povzročila začasno ustavitev prodaje avtomobilov na gorivne celice in nekaj javnega skepticizma. Industrija se je odzvala z izboljšanjem zasnove postaj in varnostnih protokolov. Ključno je ohraniti odlično varnostno evidenco, da ne izgubimo javne in politične podpore. Potrebno je tudi izobraževanje javnosti: številni potrošniki še vedno ne vedo, kaj je avtomobil na gorivne celice, ali pa ga zamenjujejo z “zgorevanjem vodika”. Ozaveščanje izvajajo skupine, kot sta Fuel Cell & Hydrogen Energy Association (FCHEA) v ZDA ali Hydrogen Europe v EU. Prav tako bo zagotovitev pozitivne izkušnje za zgodnje uporabnike (brez pomanjkanja goriva, enostavno vzdrževanje itd.) pomagala pri širjenju dobrega glasu.
- Konkurenca in negotovi tržni signali: Gorivne celice ne napredujejo v vakuumu – soočajo se s konkurenco elektrifikacije z baterijami in drugih tehnologij. Nekateri strokovnjaki trdijo, da se bodo baterije dovolj izboljšale, da bodo pokrile celo težke tovornjake, ali da bi lahko sintetična e-goriva poganjala letalstvo in ladijski promet, kar bi gorivnim celicam pustilo manjšo vlogo. Na primer, študija iz leta 2023, ki so jo pripravile nekatere okoljske skupine, je ugotovila, da je vodik v osebnih avtomobilih neučinkovit v primerjavi z neposredno elektrifikacijo, in nekatera mesta, kot je Zürich, so se odločila, da se bodo osredotočila le na avtobuse na baterije, ne na vodik, pri čemer so navedli stroške in učinkovitost. CleanTechnica pogosto objavlja kritike, kot je »Vodikovi avtobusi škodujejo ljudem, ki jim naj bi pomagali«, kjer trdijo, da bi visoki stroški lahko zmanjšali obseg javnega prevoza orrick.com. Takšne pripovedi lahko vplivajo na politiko – npr. če vlada verjame, da bodo baterije zadostovale, lahko zmanjša financiranje vodika (nekateri opozarjajo na to, da je EU v svojem podnebnem dokumentu za leto 2040 izpustila vodik, kar naj bi bil znak premika v fokusu, kar je v industriji povzročilo zaskrbljenost fuelcellsworks.com). Torej je izziv prepričljivo prikazati (s podatki in pilotnimi rezultati), kje so gorivne celice najboljša možnost. Industrija se osredotoča na težke in dolge razdalje, da se jasno razlikuje od BEV, in dejansko številni oblikovalci politik ter celo tradicionalno skeptične nevladne organizacije zdaj priznavajo nujnost vodika v teh nišah. Vendar pa, če bi tehnologija baterij nepričakovano močno napredovala (na primer veliko večja energijska gostota ali ultra-hitro polnjenje, ki bi rešilo težave dolgega transporta), bi se lahko tržni potencial gorivnih celic zmanjšal. Da bi ublažili tržno negotovost, so podjetja, kot je Ballard, diverzificirala v več aplikacij (avtobusi, železnica, pomorstvo), da bi zagotovila, da če ena zaostaja, druga nadomesti primanjkljaj. Druga negotovost so cene energije: če bo obnovljiva elektrika postala izjemno poceni in obilna, to koristi vodiku (poceni surovina za elektrolizo); če pa bodo fosilna goriva ostala poceni in bodo cene ogljika nizke, bo spodbuda za vodik manjša. Zato je dolgoročna podnebna politika (kot so cene ogljika ali predpisi) ključna za ohranjanje poslovnega primera gorivnih celic kot orodja za razogljičenje.
- Povečanje proizvodnje in dobavne verige: Doseganje ambicioznih ciljev uvajanja bo zahtevalo povečanje proizvodnje gorivnih celic, vodikovih rezervoarjev, elektrolizatorjev itd., in to s hitrostjo, ki jo lahko omejujejo dobavne verige. Na primer, trenutna svetovna proizvodnja ogljikovih vlaken bi lahko predstavljala ozko grlo, če bi potrebovali milijone vodikovih rezervoarjev. Industrija gorivnih celic bo tekmovala z drugimi sektorji (veter, sonce, baterije) za nekatere surovine in proizvodne zmogljivosti. Usposabljanje delovne sile prav tako ni enostavno – potrebni so usposobljeni tehniki za sestavljanje sklopov, vzdrževanje postaj itd. Vlade začenjajo vlagati v programe usposabljanja (DOE omenja razvoj delovne sile kot del svoje agende innovationnewsnetwork.com). Lokalizacija dobavnih verig je trend (EU in ZDA želita domačo proizvodnjo za ustvarjanje delovnih mest in zagotavljanje oskrbe). To je hkrati izziv in priložnost: nove tovarne stanejo denar in potrebujejo čas za izgradnjo, a ko so enkrat postavljene, bodo znižale stroške in zmanjšale odvisnost od uvoza.
- Stalnost in podpora politik: Čeprav so politike trenutno večinoma ugodne, vedno obstaja tveganje političnih sprememb. Subvencije se lahko iztečejo prezgodaj ali pa se predpisi spremenijo, če na primer druga vlada da manjši poudarek vodiku. Industrija je v določeni meri odvisna od trajne podpore v tem desetletju, da doseže samozadostnost. Zagotavljanje dvostranske ali široke podpore z izpostavljanjem delovnih mest in gospodarskih koristi lahko pomaga (zato je poudarek na tem, da bo vodik ustvaril 500.000 delovnih mest v EU do leta 2030 hydrogen-central.com in oživil industrije). Drug vidik je poenostavitev dovoljenj – velike infrastrukturne projekte lahko upočasni birokracija, zato nekatere vlade (kot Nemčija) delajo na hitrejših postopkih odobritve za vodikove projekte, kar bi lahko, če ne bo doseženo, predstavljalo oviro.
Kljub tem izzivom se nobeden ne zdi nepremostljiv glede na uskljena prizadevanja, ki so v teku. Kot je poudarila dr. Sunita Satyapal, poleg stroškov »ključni izziv predstavlja zagotavljanje povpraševanja po vodiku. Ključno je ne le povečati proizvodnjo, temveč tudi spodbuditi tržno povpraševanje v različnih sektorjih… povečati moramo obseg, da dosežemo komercialno vzdržnost.« innovationnewsnetwork.com Ta dilema med ponudbo in povpraševanjem je res v središču številnih izzivov. Pristop, ki se uporablja (vozlišča, flote, usklajeno povečanje števila vozil in postaj), je namenjen preboju tega mrtvega teka.
Poučno je videti, da so podobni izzivi obstajali za baterijska električna vozila pred desetletjem – visoki stroški, malo polnilnic, strah pred dosegom – in s stalnim naporom se ti postopoma rešujejo. Gorivne celice so morda 5–10 let za baterijami po zrelosti, a ker je podnebna nujnost zdaj še večja in se učimo iz uvajanja električnih vozil, obstaja upanje, da je mogoče te ovire premagati hitreje.
Povzemimo, glavne izzive za gorivne celice predstavljajo infrastruktura, stroški, vzdržljivost, proizvodnja goriva in zaznava/konkurenca. Vsak od teh izzivov se rešuje s kombinacijo tehnološkega raziskovanja in razvoja, političnih spodbud ter industrijske strategije. V naslednjem poglavju bomo razmislili, kako bi se ti napori lahko uresničili v prihodnosti in kakšne so obete za gorivne celice.
Prihodnji obeti
Prihodnost gorivnih celic je vse svetlejša, ko gledamo proti letu 2030 in naprej, čeprav se bo razvoj razlikoval med sektorji. Če se bodo trenutni trendi tehnološkega napredka, politične podpore in sprejemanja na trgu nadaljevali, lahko pričakujemo, da bodo gorivne celice iz današnje faze zgodnjega sprejemanja prešle v fazo množične uporabe v prihajajočem desetletju. Tukaj je pregled, kaj lahko pričakujemo:
- Obseg in množična uporaba do leta 2030: Do leta 2030 bi lahko gorivne celice postale običajen prizor v določenih segmentih. Mnogi strokovnjaki vidijo težki transport kot prebojno področje: na tisoče tovornjakov na gorivne celice na avtocestah v Evropi, Severni Ameriki in na Kitajskem, podprtih z namensko infrastrukturo za vodik. Velika logistična podjetja in upravljavci voznih parkov že izvajajo pilotne projekte in bodo verjetno razširili uporabo vodikovih tovornjakov, ko bodo vozila na voljo. Na primer, konzorcij H2Accelerate predvideva, da bodo težka vozila na gorivne celice dosegla stroškovno primerljivost z dizelskimi v tridesetih letih tega stoletja ob zadostnih količinah hydrogen-central.com. Do poznih tridesetih let bi lahko tovornjaki na gorivne celice prevladovali pri novih prodajah za dolge razdalje, če bo tehnologija izpolnila obljube – dopolnjevali pa bodo baterijske tovornjake, ki bodo prevzeli kratke in regionalne poti. Avtobusi na gorivne celice bi prav tako lahko postali stalnica v mestnih voznih parkih, zlasti na daljših linijah in v hladnejših podnebjih, kjer se doseg baterij zmanjša. Evropski cilj 1.200 avtobusov do leta 2025 je šele začetek; z dodatnim financiranjem in padcem stroškov bi se to lahko do leta 2030 v Evropi zlahka povečalo na 5.000+ avtobusov, podobno pa tudi v Aziji (Kitajska in Koreja si vsaka prizadevata za tisoče). Vlaki na gorivne celice bodo verjetno postali pogostejši na neelektrificiranih progah v Evropi (Nemčija, Francija, Italija so že napovedale širitev) in morda tudi v Severni Ameriki (za primestne ali industrijske proge), glede na uspehe v Evropi. Alstom in drugi imajo že več naročil, in do leta 2030 bi lahko bili vodikovi vlaki zrela produktna linija, ki presega zgolj novost.
- Širitev stacionarnih gorivnih celic: Pri proizvodnji električne energije bodo gorivne celice verjetno zavzele pomembno nišo. Pričakujte, da bo več podatkovnih centrov uvedlo gorivne celice kot rezervno ali celo glavno napajanje, saj podjetja kot Microsoft in Google sledijo ciljem 24/7 čiste energije. Uspeh Microsofta s 3MW gorivnimi celicami carboncredits.com nakazuje, da bi lahko do leta 2030 dizelske agregate v podatkovnih centrih množično začeli nadomeščati sistemi gorivnih celic, še posebej, če bodo stroški ogljika ali skrbi glede zanesljivosti (zaradi ekstremnih vremenskih pojavov ipd.) naredili dizel manj privlačen. Komunalna podjetja bi lahko namestila velike parke gorivnih celic za razpršeno proizvodnjo – Južna Koreja že ima elektrarne z močjo 20–80 MW in načrtuje nove. Druge države z omejenimi omrežji (npr. Japonska, deli Evrope) bi lahko uporabile gorivne celice za lokalno proizvodnjo in izboljšanje odpornosti. Mikro-KSP gorivne celice v domovih bodo verjetno ostale predvsem japonsko/korejski pojav, razen če stroški drastično ne padejo ali če plinska podjetja v Evropi ne preidejo na vodik in začnejo spodbujati kotle na gorivne celice. Vendar pa bi lahko koncept reverzibilnih gorivnih celic (elektrika <-> shranjevanje vodika) postal pomembno sredstvo za omrežja z zelo visokim deležem obnovljivih virov, saj bi dejansko služil kot dolgoročno shranjevanje energije. Do leta 2035 si nekateri analitiki predstavljajo stotine megavatov takšnih sistemov, ki uravnavajo sezonsko sončno/vetrno energijo v krajih, kot sta Kalifornija ali Nemčija.
- Zelena vodikova ekonomija: Uspeh gorivnih celic je povezan z vzponom zelenega vodika. Spodbudno je, da vse kaže na množično povečanje proizvodnje zelenega vodika. IEA napoveduje 5-kratno povečanje nizkoogljičnega vodika do leta 2030, če bodo napovedani projekti izvedeni iea.org. Z IRA in podobnimi spodbudami bomo morda priča, da bo zeleni vodik dosegel sveti gral 1 $/kg stroška v zgodnjih 2030-ih (v regijah z veliko obnovljivih virov), ali vsaj 2 $/kg v večini krajev, kar bi naredilo obratovanje gorivnih celic izjemno konkurenčno glede na stroške goriva. Ta obilica poceni zelenega vodika ne bi napajala le vozil in elektrarn, temveč bi odprla tudi nove trge za gorivne celice – na primer gorivne celice na tovornih ladjah z uporabo razcepljenega amoniaka na krovu ali napajanje oddaljenih vasi, ki trenutno delujejo na dizel (ker bi lahko zeleni H₂ prevažali ali proizvajali lokalno s sončno energijo). Če bi vodik postal tržno blago kot LNG, bi ga lahko tudi države brez obnovljivih virov uvažale in z gorivnimi celicami proizvajale čisto energijo.
- Tehnični preboji: Nenehne raziskave in razvoj bi lahko prinesli prelomne spremembe. Na primer, če bi katalizatorji iz neplemenitih kovin dosegli enako zmogljivost, bi omejitve pri dobavi platine in stroški postali nepomembni – stroški gorivnih celic bi lahko strmoglavili, nobena država pa ne bi imela nadzora nad viri (platin je močno skoncentriran v J. Afriki in Rusiji, zato ima zmanjšanje te potrebe tudi geopolitične koristi). Učinkovitost trdno oksidnih gorivnih celic bi se lahko še izboljšala, nizkotemperaturne SOFC pa bi lahko postale izvedljive in zapolnile vrzel med PEM in SOFC za določene uporabe. Na področju shranjevanja vodika bi napredki (morda v trdnem skladiščenju ali cenejših ogljikovih vlaknih) lahko omogočili lažje in gostejše shranjevanje H₂, s čimer bi se podaljšal doseg FCEV ali omogočile manjše aplikacije. Obstaja tudi potencial za nove vrste gorivnih celic – npr. protonsko keramične gorivne celice, ki delujejo pri srednjih temperaturah in združujejo nekatere prednosti PEM in SOFC – kar bi lahko razširilo možnosti uporabe.
- Povezovanje z obnovljivimi viri in baterijami: Namesto tekmovanja bodo gorivne celice, baterije in obnovljivi viri verjetno delovali skupaj v številnih sistemih. Na primer, prihodnje omrežje z ničelnimi emisijami bi lahko uporabljalo sončno/ vetrno energijo (prekinjeno), baterijsko shranjevanje (kratkoročno) in generatorje na gorivne celice, ki delujejo na shranjen vodik ali amonijak (dolgoročno, za podporo ob konicah). V vozilih bo imel vsak avtomobil na gorivne celice še vedno baterijo (hibrid), da zajame regeneracijo in poveča moč. Morda bomo videli tudi priključne FCEV: vozila, ki večinoma delujejo na vodik, lahko pa se polnijo tudi iz omrežja kot priključni hibrid. To bi lahko ponudilo operativno prilagodljivost in potencialno zmanjšalo potrebe po gorivu – nekateri konceptni avtomobili so že bili predstavljeni s to zmožnostjo.
- Tržni obeti in obseg: Do sredine 2030-ih bi lahko bilo na svetu milijone vozil na gorivne celice na cestah, če bodo ugodni pogoji vztrajali. Za primerjavo: napovedi se razlikujejo; optimistične pravijo 10 milijonov FCEV do leta 2030 po svetu (večinoma na Kitajskem, Japonskem, v Koreji), bolj zadržane pa morda 1–2 milijona. Težka vozila bodo pomemben delež – deset tisoče tovornjakov in avtobusov letno prodanih do poznih 2020-ih. Prihodki industrije gorivnih celic bi lahko dosegli več deset milijard letno, pri čemer bo veliko podjetij do takrat dobičkonosnih. Regije, kot je Evropa, si prizadevajo ustvariti domače prvake, ki bi lahko konkurirali Ballardu ali Plugu, kar se lahko zgodi (Bosch bi lahko postal velik igralec s svojo proizvodnjo gorivnih celic, na primer). Prav tako se lahko pojavijo povsem novi igralci – npr. na Kitajskem sta REFIRE in Weichai v nekaj letih postala pomembna proizvajalca sistemov gorivnih celic zaradi vladnega poudarka in bi kmalu lahko postala globalna konkurenta.
- Politike in podnebni cilji: Gorivne celice so ključnega pomena za številne načrte za neto ničelne emisije do leta 2050. Če pogledamo proti letu 2050: v scenariju neto ničelnih emisij bi lahko vodik in gorivne celice zagotovili 10–15 % končne svetovne energije commercial.allianz.com, poganjali velik delež težkega prometa, ladijskega prevoza (morda prek amonijevih gorivnih celic ali zgorevanja), letalstva (morda prek zgorevanja vodika za velika letala, a gorivne celice za regionalna letala) in del proizvodnje električne energije. Do takrat bi lahko bile gorivne celice tako razširjene, kot so nekoč bili motorji z notranjim zgorevanjem – prisotne v vsem, od gospodinjskih aparatov (kot so generatorji na gorivne celice v kleteh ali pomožne enote v domovih) do velikih elektrarn. Lahko bi postale tudi precej nevidne za uporabniško izkušnjo – na primer, potnik bi se lahko peljal z vlakom ali avtobusom na vodikov pogon in sploh ne bi opazil, da gre za gorivno celico in ne za napajanje iz električnega omrežja ali baterije, saj je izkušnja (gladka, tiha) podobna ali boljša. Pripoved se lahko spremeni: namesto »gorivna celica proti bateriji« bo morda veljalo, da električna vozila obstajajo v dveh različicah (baterijska ali na gorivne celice), odvisno od potreb po dosegu, obe pa pod okriljem električnega pogona.
- Strokovna mnenja: Vodilni v industriji ostajajo optimistični, a realistični. Na primer, Tom Linebarger (izvršni predsednik Cummins) je leta 2024 dejal: »Verjamemo, da bodo vodikove gorivne celice igrale ključno vlogo predvsem v težkih aplikacijah, a uspeh bo odvisen od zniževanja stroškov in izgradnje vodikove infrastrukture – oboje se že dogaja.« Mnogi delijo to mnenje: gorivne celice ne bodo povsod nadomestile baterij ali motorjev z notranjim zgorevanjem, bodo pa zapolnile ključne segmente in delovale skupaj z drugimi rešitvami. Znanstveniki, kot je prof. Yoshino (izumitelj litijeve baterije), so celo dejali, da morata vodik in baterije sobivati, da bi v celoti nadomestili nafto. Medtem pa so previdni glasovi, kot je Elon Musk (ki je gorivne celice slavno poimenoval »neumne celice«), vse bolj osamljeni, saj celo Tesla raziskuje uporabo vodika za proizvodnjo jekla v svojih tovarnah.
Pričakovati je mogoče neko konsolidacijo v industriji, ko bo dozorela: ne bodo preživeli vsi trenutni zagonski podjetniki na področju gorivnih celic – tisti, ki bodo imeli resničen napredek, bodo kupljeni ali bodo prehiteli druge. Na primer, leta 2025 smo videli, da je Honeywell kupil JM-jev oddelek ts2.tech – verjetno bo sledilo še več poslov, ko bodo velika podjetja prevzemala zmogljivosti. To bi lahko pospešilo razvoj, saj bi tehnologija gorivnih celic prišla pod okrilje proizvodnih velikanov z velikimi viri.
- Sprejemanje s strani potrošnikov: Da bi potrošniški FCEV-ji resnično uspeli, mora biti polnjenje z vodikom skoraj tako priročno kot točenje bencina. Do leta 2030 bodo lahko regije, kot so Kalifornija, Nemčija, Japonska, to dosegle – s stotinami postaj, tako da vozniku FCEV-ja ne bo treba skrbeti za načrtovanje poti. Če se to zgodi, lahko priporočila lastnikov (ki uživajo v hitrem polnjenju in dolgem dosegu) spodbudijo tudi druge, še posebej tiste, ki jih trenutne hitrosti polnjenja ali doseg električnih vozil ne zadovoljijo za njihovo uporabo. Prav tako bo pomagalo več modelov vozil – trenutno je izbira omejena (le nekaj modelov avtomobilov, čeprav prihajajo novi, kot je Hyundaijeva naslednja generacija in morda modeli iz Kitajske ali Lexus na gorivne celice). Če bodo do poznih 2020-ih glavni proizvajalci imeli SUV ali poltovornjak na gorivne celice v svoji ponudbi, se bo igra spremenila. Govori se, da bi Toyota lahko vgradila gorivne celice v večje SUV-je in poltovornjake, kar bi lahko to tehnologijo približalo drugačni demografiji kot okoljsko ozaveščeni kupci Mirai-a.
- Globalna pravičnost: Ko bo tehnologija gorivnih celic dozorela, jo bo mogoče prenesti in uporabljati tudi v državah v razvoju, ne le v bogatih. Še posebej za napajanje oddaljenih območij ali čisti javni prevoz v onesnaženih mestih v Indiji, Afriki, Latinski Ameriki. Stroški morajo najprej pasti, a do leta 2035 bi lahko, na primer, v afriških mestih vozili vodikovi avtobusi na lokalno proizveden zeleni vodik iz obilnega sonca. Če bo mednarodno financiranje to podprlo, lahko gorivne celice v teh krajih preskočijo stare, umazane tehnologije.
Za zaključek, prihodnost gorivnih celic je vse večja integracija v okolje čiste energije. Obstaja previden optimizem, podprt s konkretnim napredkom, da bodo gorivne celice premagale trenutne izzive in našle svoje pravo mesto. Kot je dejal Oliver Zipse (BMW), vodik ni le vprašanje podnebja, temveč tudi »odpornost in industrijska suverenost« hydrogen-central.com – kar pomeni, da države in podjetja vidijo strateško vrednost v sprejemanju tehnologije gorivnih celic in vodika (zmanjšanje odvisnosti od nafte, ustvarjanje industrij). Ta strateški zagon zagotavlja dolgoročno zavezanost.
Čeprav nihče ne more z gotovostjo napovedati prihodnosti, je pomenljivo, da ima zdaj praktično vsako večje gospodarstvo in proizvajalec vozil načrt za vodik/gorivne celice – kar pred desetletjem ni držalo. Deli se sestavljajo: tehnologija se izboljšuje, trgi nastajajo, politike se usklajujejo, naložbe pritekajo. Če so bila leta 2010 desetletje preboja baterij in zgodnjega sprejemanja, bi lahko pozna 2020-ta in 2030-ta postala obdobje, ko vodik in gorivne celice prodrejo in se razširijo. Rezultat bi lahko bil svet leta 2050, kjer sta prometni in energetski sektor v veliki meri brez emisij, tudi po zaslugi vseprisotne tehnologije gorivnih celic, ki tiho opravlja svoje delo – v avtomobilih, tovornjakih, domovih in elektrarnah – in izpolnjuje desetletja staro obljubo vodikovega gospodarstva.
Za zaključek se je vredno spomniti besed Toyotinega izvršnega direktorja, Thierry de Barros Conti, ki je na seminarju leta 2025 pozval k potrpežljivosti in vztrajnosti: “To ni bila lahka pot, a je prava pot.” pressroom.toyota.com Pot gorivnih celic je bila polna ovinkov in preobratov, a z vztrajnim trudom nas vodi proti čistejši, bolj trajnostni prihodnosti, ki jo poganja vodik.
Viri
- Fortin, P. (2025). SINTEF raziskave o zmanjšanju platine v gorivnih celicah – Norwegian SciTech News norwegianscitechnews.com
- Satyapal, S. (2025). Intervju o dosežkih in izzivih ameriškega programa za vodik – Innovation News Network innovationnewsnetwork.com
- Globe Newswire. (2025). Trendi trga električnih vozil na gorivne celice 2025 – Precedence Research globenewswire.com
- Sustainable Bus. (2025). Uvajanje avtobusov na gorivne celice in trendi v Evropi sustainable-bus.com
- Airbus Press Release. (2025). Partnerstvo Airbus in MTU na področju gorivnih celic v letalstvu, izjave strokovnjakov airbus.com
- Hydrogen Central. (2025). Izjave generalnih direktorjev Global Hydrogen Mobility Alliance (Air Liquide, BMW, Daimler itd.) hydrogen-central.com
- NYSERDA Press Release. (2025). New York financira projekte gorivnih celic na vodik, uradne izjave nyserda.ny.gov
- IEA. (2024). Ugotovitve globalnega pregleda vodika in poudarki politike iea.org
- H2 View. (2025). Pregled trga vodika sredi leta 2025 (realizem vlagateljev, novice o Nikoli) h2-view.com
- Ballard Power. (2025). Korporativna obvestila (naročila avtobusov, strateška usmeritev) money.tmx.com, cantechletter.com
