מהפכת אגירת המימן: הפתרון החסר של האנרגיה הנקייה

• בסוף 2024, המעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת (NREL) ו-GKN Hydrogen השיקו "מגה-מיכל" מתכת-מתקשר לאחסון 500 ק"ג מימן, הראשון מסוגו, בקולורדו.
• נושאת ה-LH2 של יפן, Suiso Frontier, הדגימה הובלת מימן נוזלי מאוסטרליה ליפן בשנת 2022.
• חברת Hydrogenious LOHC Technologies בונה את מפעל ה-LOHC הגדול בעולם, פרויקט הקטור, בדורמאגן, גרמניה, לאחסון כ-1,800 טון מימן בשנה במערכת LOHC מבנזיל-טולואן, עם אישור באפריל 2025 ופתיחה מתוכננת ב-2027.
• פרויקט Advanced Clean Energy Storage (ACES) ביוטה ישתמש בשני מערות מלח לאחסון מימן שמיוצר על ידי חוות אלקטרולייזרים של 220 מגה-ואט, עם תערובת התחלתית של 30% מימן המתוכננת ל-2025 ומטרה של 100% מימן עד 2045.
• פיילוט מערת המלח של Uniper בגרמניה החל להתמלא במימן בספטמבר 2024, ותוצאות ראשוניות מראות איטום ושליפה מוצלחים.
• מכוניות תא-דלק טויוטה מיראי מאחסנות מימן בלחץ של כ-700 בר במכלים, מה שמאפשר טווח נסיעה של כ-500–600 ק"מ (300+ מייל).
• מערת אחסון המימן התת-קרקעית של HYBRIT בלולאו, שבדיה, בנפח 100 מטרים מעוקבים, נחנכה ב-2022.
• האיחוד האירופי אישר את IPCEI Hy2Move במאי 2024 לקידום שרשרת הערך של המימן, כולל חדשנות באחסון.
• ניסוי של נאס"א בסוף 2024 הדגים בידוד שהפחית את אידוי המימן הנוזלי במכלים בכ-50%.
• הנזלת מימן צורכת כ-30% מתכולת האנרגיה שלו, מה שמדגיש את עלות האנרגיה של אחסון קריוגני.

מימן מוצג לעיתים קרובות כ"דלק של העתיד" בכלכלה של אנרגיה נקייה. אך כדי לקיים את ההבטחה הזו, עלינו לפתור אתגר קריטי: כיצד לאחסן מימן ביעילות, בבטחה ובקנה מידה גדול. למה זה כל כך חשוב? ניתן לייצר מימן בכמויות בלתי מוגבלות ממים וחשמל מתחדש (מה שמכונה "מימן ירוק"), וכאשר משתמשים בו הוא אינו פולט גזי חממה – רק מים. בנוסף, הוא נושא יותר אנרגיה לכל פאונד מכל דלק אחר, אך כגז הוא בעל energy.gov צפיפות נמוכה מאוד. במונחים מעשיים, המשמעות היא ש-מיכל מימן לא דחוס צריך להיות גדול יותר מבית כדי להכיל את אותה כמות אנרגיה כמו מיכל דלק לרכב. לכן, שיטות אחסון יעילות הן חיוניות כדי לדחוס מספיק מימן לנפחים סבירים לשימוש ברכבים, מערכות חשמל ותעשייה energy.gov. כפי שמנסחת זאת הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה, "מימן הוא אחת האפשרויות המובילות לאחסון אנרגיה ממקורות מתחדשים", ובפוטנציאל בעלות הנמוכה ביותר לאחסון ארוך טווח של ימים ואף חודשים iea.org.

התפקיד של מימן במעבר האנרגיה העולמי הוא רב-פנים. הוא מציע דרך להפחית פליטות פחמן במגזרים שקשה לחשמל (כמו תעשייה כבדה, ספנות או תעופה) ולאגור עודפי אנרגיה מתחדשת לזמנים שבהם השמש לא זורחת או הרוח לא נושבת iea.org. מומחים רבים רואים באחסון מימן את "החוליה החסרה" שיכולה לחבר בין ייצור מתחדש לסירוגין לבין ביקוש אנרגיה יציב מסביב לשעון. "המימן נהנה כיום מתנופה חסרת תקדים. העולם לא צריך להחמיץ את ההזדמנות הייחודית הזו להפוך את המימן לחלק חשוב בעתיד האנרגיה הנקייה והבטוחה שלנו," אמר פאתיח בירול, מנכ"ל סוכנות האנרגיה הבינלאומית (IEA) iea.org. בקצרה, שליטה באחסון מימן היא המפתח למימוש הפוטנציאל של מימן כדלק נקי וכמאגר אנרגיה בכלכלה נטולת פליטות.

איך (ולמה) אנחנו מאחסנים מימן

בניגוד לנפט או גז טבעי, מימן לא נמצא מוכן לשימוש מתחת לאדמה – צריך לייצר אותו, ואז לאחסן ולהוביל אותו לפני השימוש. אבל אחסון מימן הוא לא משימה קלה, למרות שמימן הוא היסוד הקל ביותר nrel.gov. בתנאים רגילים הוא גז דליל, ולכן מהנדסים פיתחו שיטות שונות לדחוס את המימן בצפיפות גבוהה יותר לאחסון. באופן כללי, ניתן לאחסן מימן פיזית כגז דחוס או נוזל קריוגני, או כימית בתוך חומרים אחרים.

למה להשקיע את כל המאמץ הזה? כי אחסון מימן יעיל מאפשר לנו לצבור עתודות של אנרגיה נקייה. לדוגמה, עודפי חשמל סולארי או רוח יכולים לפצל מים ליצירת מימן, שנאגר ומומר חזרה לחשמל בתא דלק או טורבינה כשצריך. היכולת הזו להזיז את אספקת האנרגיה בזמן היא קריטית לרשתות שמבוססות על אנרגיה מתחדשת. אחסון מימן גם מאפשר לרכבי תא דלק לשאת כמות דלק שימושית לנסיעות ארוכות, ומאפשר למפעלי תעשייה להחזיק מלאי גיבוי לתהליכים קריטיים. למעשה, אחסון מימן הופך אותו למטבע אנרגיה גמיש – מיוצר כשיש עודף אנרגיה ירוקה, ונצרך בכל מקום ובכל זמן שנדרש.

שיטות מפתח לאחסון מימן

כיום, חוקרים ותעשיות מפתחים מספר שיטות לאחסון מימן, שלכל אחת יתרונות ואתגרים:

• גז מימן דחוס: הדרך הפשוטה ביותר לאחסן מימן היא כגז במכלים בלחץ גבוה. גז המימן נדחס אל תוך מכלים חזקים בלחץ של 350–700 בר (5,000–10,000 psi) energy.gov, מה שמעלה מאוד את הצפיפות שלו. כך רכבי תאי דלק מימן מאחסנים H₂ – לדוגמה, המכלים בטויוטה מיראי מחזיקים מימן בלחץ של כ-700 בר, מספיק לכ-500–600 ק"מ (300+ מייל) נסיעה. אחסון גז דחוס הוא שיטה מוכחת עם תדלוק מהיר, אך המכלים מגושמים (קירות עבים מסיבי פחמן) ואפילו בלחץ של 700 בר, האנרגיה לנפח של מימן עדיין מהווה רק חלק קטן מזו של בנזין. זו שיטה אידיאלית לרכבים ולאחסון בקנה מידה קטן בשל הפשטות, אך הגדלה שלה דורשת שימוש במספר רב של מכלים גדולים או אפילו מיכלים ענקיים לאחסון בכמויות גדולות.
• מימן נוזלי (אחסון קריוגני): קירור גז המימן ל-‎-253°C (‎-423°F) הופך אותו לנוזל, מה שמאפשר צפיפות אנרגיה גבוהה בהרבה לליטר energy.gov. מימן נוזלי (LH₂) נמצא בשימוש במכלי דלק של טילים במשך עשרות שנים (למשל, ב-Saturn V ובמעבורת החלל של נאס"א). כיום בוחנים אותו להובלה בכמויות גדולות (באמצעות משאיות מכל או אפילו אוניות) ובתחנות תדלוק. היתרון הוא שמימן נוזלי צפוף פי 8 מגז בלחץ 700 בר. עם זאת, הוא דורש מכלים קריוגניים יקרים עם בידוד על, וחלק מהמימן מתאדה עם הזמן. שמירה על מימן בטמפרטורה כה נמוכה דורשת הרבה אנרגיה. אחסון נוזלי מתאים כאשר יש צורך בצפיפות מרבית – לדוגמה, אוניית המימן הנוזלי החלוצית של יפן Suiso Frontier הדגימה הובלת מימן נוזלי מאוסטרליה ליפן ב-2022. בעתיד, מימן נוזלי עשוי להניע מטוסים ואוניות או לשמש צורת הפצה, אך אובדן המימן בהתאדות ועלות הקירור נותרים אתגרים מרכזיים.
מטאל הידרידים (אחסון במצב מוצק): שיטה מסקרנת היא לאחסן מימן בתוך חומרים מוצקים. מתכות וסגסוגות מסוימות (כמו מגנזיום, טיטניום או תרכובות ניקל-לנתן) סופגות בקלות גז מימן למבנה הגבישי שלהן, ויוצרות מטאל הידרידים – למעשה ספוגי מתכת למימן. זה הופך את המימן לצורה מוצקה ויציבה nrel.gov. לדוגמה, סגסוגות מסוימות מבוססות ניקל יכולות לספוג מימן בלחץ ובטמפרטורה מתונים, ולשחרר אותו כאשר מחממים אותן. היתרון הגדול הוא בטיחות וצפיפות: המימן כלוא במטריצה מוצקה, אין צורך בלחץ גבוה או בקור קיצוני nrel.gov. זה יכול להימנע מהצורך במכלים בעלי דפנות עבות, וזה מאוד קומפקטי בנפח (מטאל הידרידים יכולים להגיע לצפיפות נפחית גבוהה יותר מנוזל H₂). החיסרון הוא משקל – מתכות כבדות – והצורך בהכנסת חום כדי לשחרר את המימן. מערכות מטאל הידריד מודגמות כיום לאחסון נייח. בסוף 2024, שותפות בראשות NREL ו-GKN Hydrogen השיקה "מגה-מיכל" מטאל הידריד למימן במשקל 500 ק"ג בקולורדו nrel.govnrel.gov. "למרות שמטאל הידרידים כטכנולוגיית אחסון מימן קיימים כבר שנים, הם יחסית חדשים בקנה מידה מסחרי," מציין אלן לאנג מ-GKN Hydrogen. הדגמות כמו של NREL מוכיחות את הכדאיות והערך הייחודי שלהן בבטיחות, שטח ונצילות לאחסון אנרגיה בקנה מידה גדול nrel.gov.
• נשאים אורגניים נוזליים למימן (LOHCs): גישה חדשנית נוספת מאחסנת מימן בכימיקלים נוזליים, בדומה לדלק נטען מחדש. נשאים אורגניים נוזליים למימן הם נוזלים יציבים דמויי שמן (למשל, טולואן או דיבנזילטולואן) שניתן "לטעון" אותם כימית במימן ואז "לפרוק" אותם כדי לשחרר אותו. למעשה, גז המימן נספג כימית בנוזל בתהליך הידרוגנציה, ויוצר נוזל עשיר במימן; מאוחר יותר תהליך דה-הידרוגנציה (עם חום וזרז) משחרר גז H₂ לפי דרישה en.wikipedia.org. היתרון הגדול של LOHCs הוא שניתן לטפל בנוזל בטמפרטורת ולחץ סביבה – אין צורך בקריוגניקה או במכלים בלחץ גבוה. נוזלי LOHC משתמשים בתשתיות הדלק הקיימות: ניתן לשאוב ולהוביל אותם במכליות כמו בנזין. הם לא נפיצים ויכולים לאחסן כמויות גדולות של מימן בצפיפות גבוהה (חלק מה-LOHCs נושאים כ-6–7% מימן לפי משקל). החיסרון הוא עלות האנרגיה של התגובות הכימיות – נדרש חימום לשחרור המימן, ויש צורך בזרזים. זה מפחית את היעילות הכוללת (בדרך כלל רק 60–70% יעילות בשחרור ללא ניצול חום) en.wikipedia.org. עם זאת, המחקר משפר זאת, והיתרונות הבטיחותיים והלוגיסטיים משכנעים עבור הובלת מימן למרחקים ארוכים. למעשה, ב-2020 יפן השיקה את שרשרת האספקה הבינלאומית הראשונה בעולם למימן, תוך שימוש ב-LOHC מבוסס טולואן להובלת מימן מברוניי לקוואסאקי en.wikipedia.org. חברות גדולות כמו Hydrogenious LOHC Technologies הגרמנית מרחיבות את היקף ה-LOHC. Hydrogenious בונה את מפעל ה-LOHC הגדול בעולם (פרויקט "Hector") בדורמאגן, גרמניה, לאחסון של כ-1,800 טון מימן בשנה במערכת LOHC של בנזיל-טולואן h2-international.com. המתקן קיבל אישור באפריל 2025 וצפוי להיפתח ב-2027 h2-international.com. מנכ"ל Hydrogenious, אנדראס להמן, מכנה זאת הוכחה "לבשלות וליכולת היישום התעשייתית של טכנולוגיית ה-LOHC שלנו" h2-international.com.
• נשאים כימיים (אמוניה ואחרים): ניתן גם לאחסן מימן בעקיפין על ידי המרתו לכימיקלים עשירים במימן כמו אמוניה (NH₃) או מתנול. אמוניה – תרכובת של מימן וחנקן – כבר מיוצרת ומובלת ברחבי העולם (כדשן), והיא מכילה יותר מימן לליטר מאשר מימן נוזלי מבלי צורך במכלים קריוגניים (אמוניה נוזלית ב-‎33- מעלות צלזיוס, הרבה יותר קל מאשר ‎253- מעלות צלזיוס עבור מימן). הרעיון הוא לייצר "אמוניה ירוקה" ממימן ירוק, להוביל או לאחסן את האמוניה (שקל יותר לטפל בה מאשר במימן טהור), ואז או להשתמש באמוניה כדלק (חלק מהטורבינות והאוניות מותאמות לשרוף אמוניה) או "לפצל" אותה חזרה למימן ביעד. היתרון הוא ניצול תשתית האמוניה הקיימת – צינורות, מכלים, אוניות – אך פיצול אמוניה למימן דורש הרבה אנרגיה ועדיין לא נפוץ. באופן דומה, מתנול או דלקים סינתטיים אחרים יכולים לשמש כנשאים נוזליים של מימן בצורה ניטרלית פחמן (אם מיוצרים מ-CO₂ + H₂). נשאים כימיים אלו מבטיחים למסחר בינלאומי של מימן: לדוגמה, פרויקטי אמוניה ירוקה ענקיים במזרח התיכון ואוסטרליה מתכננים לשלוח אמוניה ליבואני אנרגיה כתחליף למימן. הבחירה בנשא תלויה לרוב בשימוש הסופי: עבור תאי דלק ורכבים שזקוקים למימן טהור, ייתכן שיועדף LOHC או מימן דחוס, בעוד שלדלק לאוניות או תחנות כוח, ייתכן שישתמשו ישירות באמוניה.

כל אחת משיטות האחסון הללו מתמודדת עם הסוגיה המרכזית של הגדלת צפיפות האנרגיה של המימן והתמודדות עם תכונותיו המאתגרות, אך אין שיטה אחת שמתאימה לכל המצבים. בפועל, שילוב של טכנולוגיות אחסון יתקיים במקביל – ממכלים דחוסים בתחנות תדלוק, דרך משאיות LOHC, ועד אחסון במצב מוצק ליחידות גיבוי.

אתגרים טכניים והתקדמות אחרונה

אחסון מימן התקדם רבות, אך אתגרים טכניים משמעותיים עדיין קיימים. אחת הבעיות הבסיסיות היא להשיג צפיפות גבוהה מבלי שמערכות יהיו כבדות או יקרות מדי. לדוגמה, מכלי גז דחוס לרכבים חייבים להיות עשויים מחומרים מרוכבים מסיבי פחמן כדי לעמוד בלחץ של 700 בר, מה שמייקר אותם ותופס הרבה מקום ברכב. גם אז, מכל טיפוסי של 700 בר מכיל רק כ-5–6 ק"ג מימן – מספיק לכמה מאות קילומטרים של נסיעה. ביישומים כמו מטוסים או משאיות למרחקים ארוכים, המשקל והנפח של האחסון הם אתגרים גדולים לעומת דיזל או דלק סילוני עתירי אנרגיה. מימן נוזלי משפר את הצפיפות, אך אובדן אידוי והאנרגיה הנדרשת להנזלת מימן (כ-30% מתכולת האנרגיה שלו) הם חסרונות. מימן גם ידוע לשמצה בנטייתו לדלוף – מולקולת המימן קטנה מאוד ויכולה לחדור אטמים שמחזיקים גזים אחרים. הבטחת מערכות אטומות ואיתור דליפות היא מוקד בטיחותי מרכזי, שכן מימן דליק.

אתגר נוסף הוא התאמת חומרים: מימן עלול לגרום לשבירות של מתכות מסוימות לאורך זמן (תופעה הנקראת שבירות מימן), מה שעלול להחליש מיכלים או צינורות energy.ec.europa.eu. מהנדסים חייבים להשתמש בפלדות מיוחדות או חומרים מרוכבים ולבדוק את הציוד בקפידה – לדוגמה, צינורות מימן חדשים או חומרים למיכלים עוברים בדיקות מחזורי לחץ קפדניות ובדיקות שבירות כדי להבטיח בטיחות לטווח ארוך energy.ec.europa.eu. ישנה גם שאלת היעילות: כל שלב אחסון (דחיסה, קירור, ספיגה וכו') דורש אנרגיה, מה שמפחית את היעילות הכוללת של מערכת "מימן ירוק". הפחתת ההפסדים הללו באמצעות טכנולוגיה טובה יותר היא מטרה מתמשכת.

החדשות הטובות הן שמתבצע קידום מהיר במספר חזיתות. חוקרים מפתחים חומרים חדשניים כמו מסגרות מתכת-אורגניות (MOFs) – למעשה ספוגים גבישיים עם נקבוביות בגודל ננומטר – שיכולים לספוח מימן בצפיפות גבוהה. כבר התגלו מעל 95,000 חומרים מסוג MOF, ורבים מהם מראים פוטנציאל לאחסון גזים southampton.ac.uk. בשנת 2024, צוות מאוניברסיטת סאות'המפטון יצר חומר נקבובי חדש באמצעות מלחים אורגניים שיכול לאחסן מימן כמו ספוג, ובכך עשוי להציע עלות נמוכה יותר ויציבות גבוהה יותר לעומת MOFs קונבנציונליים southampton.ac.uk. במקביל, סטארט-אפים כמו H2MOF (שהוקם במשותף על ידי חתן פרס נובל סר פרייזר סטודארט) ממהרים למסחר אחסון מימן מבוסס MOF שיכול לפעול בטמפרטורה קרובה לסביבה ובלחץ נמוך, מה שיכול להיות משנה משחק gasworld.comgasworld.com. כפי שציין סר פרייזר סטודארט, "לדלק מימן יש את צפיפות האנרגיה הגבוהה ביותר מבין כל הדלקים הבערתיים; ובו בזמן, הוא בעל אפס פליטות." gasworld.com המשמעות היא שאם נפתור את בעיית האחסון באמצעות חומרים מתקדמים, מימן יוכל באמת להתחרות בדלקים פוסיליים בנוחות, תוך אספקת אנרגיה נקייה.

טכנולוגיית המכלים והתשתיות משתפרת גם היא. עבור גז דחוס, עיצובים חדשים של מכלים מרוכבים (גלילים מסוג IV ו-V) מפחיתים משקל ומגדילים קיבולת לרכבים. חברות בוחנות מימן קריודחוס – שילוב של מימן מקורר ודחוס – כדי לדחוס יותר גז למכלים מבלי לעבור להנזלה מלאה. בתחום האחסון המוצק, פרויקט NREL–GKN Hydrogen האחרון הדגים ש-חום עודף ממפעל יכול לשמש לשחרור מימן מהידרידים מתכתיים ביעילות, ובכך לשפר את יעילות המערכת nrel.govnrel.gov. הפעלת יחידת אחסון ההידרידים של 500 ק"ג ב-2024 מראה שאחסון במצב מוצק עובר מהמעבדה לקנה מידה מעשי, מחובר לרשת nrel.gov. באותו אופן, טכנולוגיית LOHC מתקדמת: מפתחים קטליזטורים ונוזלי נשא חדשים כדי להוריד את הטמפרטורה והאנרגיה הנדרשות לשחרור מימן, בעוד פיילוטים בעולם האמיתי (כמו יחידות אחסון LOHC של Hydrogenious בקיבולת 5 טון/יום) מאמתים מחזוריות וכלכלה לטווח ארוך. כל שיפור הדרגתי – מכל שמכיל יותר H₂ לליטר, חומר שמשחרר H₂ ב-10 °C פחות, משאבה שמפחיתה אובדן רתיחה – מקרב את אחסון המימן לביצועים הנדרשים לאימוץ המוני.

שיקולי תשתית ובטיחות

בניית מערכת אנרגיה מבוססת מימן אינה עוסקת רק במדיית האחסון; היא דורשת תשתיות תומכות ואמצעי בטיחות מחמירים. בצד התשתיות, דמיינו שרשרת אספקת מימן עתידית – היא מתחילה בייצור (אלקטרולייזרים או רפורמרים), לאחר מכן הפצה (צינורות, משאיות או אוניות), ואז אחסון ולבסוף שימוש קצה (תאי דלק, טורבינות וכו'). כל חוליה בשרשרת הזו מפותחת כבר היום.

צינורות: הדרך היעילה ביותר להעביר כמויות גדולות של מימן בתוך המדינה עשויה להיות באמצעות צינורות, בדומה לגז טבעי. מדינות מסוימות מתכננות צינורות ייעודיים למימן (באירופה מוצע "עמוד השדרה של המימן" שיחצה את היבשת), ובינתיים, נבחנת האפשרות לערבב מימן בצינורות הגז הטבעי הקיימים. שילוב של עד כ-20% מימן בנפח בגז הטבעי אפשרי במערכות רבות, מה שיכול להפחית את פליטות ה-CO₂ של הגז המסופק (אם כי ערבוב מעבר לכך לרוב דורש צינורות חדשים או שדרוגים בשל שבירות והתאמה למכשירי קצה). לדוגמה, חברות תשתית בבריטניה ערכו ניסויים בשכונות בהן סופק תערובת של 20% מימן ברשת הגז לבתים רגילים, ללא שינוי מורגש עבור הצרכנים מלבד פליטות מעט נמוכות יותר. בארה"ב, לחברת SoCalGas יש פרויקט "H2 Hydrogen Home" המדגים שילוב מימן בצינורות לבישול וחימום ביתי uci.edu. בטווח הארוך, המטרה היא לבנות צינורות מימן טהור לאשכולות תעשייתיים ו"מרכזי מימן". לעיתים ניתן להסב צינורות גז טבעי קיימים – אך יש להחליף קטעים שאינם מתאימים לתכונות המימן. האיחוד האירופי כבר פועל בנושא: הנחיה אירופית מ-2024 סללה את הדרך למפעילי רשת מימן (ENNOH) ותקני צינורות נפרדים מגז טבעי energy.ec.europa.eu.

מתקני אחסון בתפזורת: בדיוק כפי שאנו מאחסנים גז טבעי במערות תת-קרקעיות ענקיות כדי לאזן את הביקוש העונתי, ניתן לעשות זאת גם עבור מימן. למעשה, מערות מלח תת-קרקעיות הופכות לפתרון לאחסון מימן בקנה מידה עצום, שכן לתצורות המלח יש את התכונות המתאימות (הן אטומות לאוויר וניתן להמס אותן ליצירת חללים גדולים). דוגמה בולטת נמצאת בצפון-מזרח גרמניה: חברת השירותים Uniper פתחה בספטמבר 2024 את פיילוט “HPC Krummhörn”, מערת מלח שהוסבה לאחסון עד 500,000 מטרים מעוקבים של מימן בלחץ gasworld.com. מערה זו תשמש לבחינת תפעול אמיתי של אחסון מימן עונתי בקנה מידה גדול, תוך אחסון מימן ירוק שמיוצר בקיץ לשימוש בחורף gasworld.com. בארצות הברית, פרויקט גדול אף יותר בשם Advanced Clean Energy Storage (ACES) נמצא בבנייה ביוטה. בתמיכת ערבות הלוואה של משרד האנרגיה האמריקאי בסך 504 מיליון דולר energy.gov, ACES תשתמש ב-שתי מערות מלח ענקיות (כל אחת בגודל של כמה בנייני אמפייר סטייט) לאחסון מימן נקי שמיוצר בחוות אלקטרולייזרים בהספק 220 מגה-ואט energy.govenergy.gov. המימן המאוחסן יוזרם לטורבינות של פרויקט Intermountain Power – תחילה בתערובת של 30% מימן ב-2025, עם יעד של 100% דלק מימן עד 2045 energy.gov. פרויקטים אלה מדגישים כיצד מימן יכול לספק אחסון ארוך טווח לרשת החשמל, בדומה לסוללה ענקית שמאחסנת עודפי אנרגיה מתחדשת למשך חודשים.

הובלה ותדלוק: להפצה בקנה מידה קטן יותר, נגררי צינורות מימן דחוס (משאיות הנושאות אשכולות של בלונים בלחץ גבוה) נפוצים כיום לאספקת H₂ לתעשיות ולתחנות תדלוק. כל נגרר כזה יכול לשאת 300–400 ק"ג H₂. בעתיד, מכליות מימן נוזלי (משאיות קריוגניות מבודדות בדומה למכליות גז טבעי נוזלי) יוכלו לשאת כמויות גדולות יותר (~3,500 ק"ג למשאית) לאספקה לתחנות תדלוק. יפן אף השיקה ספינת מימן נוזלי ניסיונית, כפי שצוין, כדי לבחון הובלה ימית. הקמת רשת תחנות תדלוק מימן היא קריטית לרכבי תאי דלק – עד 2025 יש למעלה מ-1,000 תחנות ברחבי העולם (כאשר יפן, גרמניה, קליפורניה ודרום קוריאה מובילות), אך יידרשו עוד רבות אם רכבי המימן יתפסו תאוצה. ממשלות תומכות בהרחבת התחנות הללו, שלרוב מוקמות לצד תחנות דלק קיימות, ומתוכננות עם חיישני בטיחות מיוחדים, אוורור ופתרונות חירום.

מדברים על בטיחות, ובצדק זהו נושא מרכזי לאור המוניטין של המימן (מיתוס הינדנבורג עדיין מרחף בדמיון הציבורי). בפועל, ניתן לטפל במימן בבטיחות כמו בדלקים נפוצים אחרים, אך יש לו תכונות שונות הדורשות הנדסה קפדנית. המימן דליק במיוחד בטווח רחב של ריכוזים באוויר (כ-4% עד 75% H₂ באוויר עלול להתלקח). מצד שני, יש לו טמפרטורת הצתה עצמית גבוהה מאוד (כלומר נדרש מקור חום משמעותי להצתה) והמולקולות שלו קלות כל כך שאם מתרחש דלף בחוץ, גז המימן עולה ומתפזר במהירות – בניגוד לבנזין או לפרופן שיכולים להצטבר על הקרקע. הפיזור המהיר הזה עשוי להפחית את הסיכון לשריפה במקומות פתוחים. עם זאת, בחללים סגורים המימן עלול להצטבר סמוך לתקרה (כי הוא קל מהאוויר), ולכן יש צורך באוורור מתאים ובגלאי מימן. היבט ייחודי נוסף הוא שהמימן בוער בלהבה כמעט בלתי נראית באור יום; לכן, באתרים עם מימן משתמשים בגלאי להבה (חיישני UV/IR) כדי לזהות הצתות שהעין אינה רואה.

תקנים לחומרים ולרכיבים הם גם מפתח לבטיחות. הנטייה של מימן להפריך מתכות מסוימות מחייבת שמכלים, שסתומים וצינורות יהיו עשויים או מצופים בחומרים מתאימים (למשל נירוסטה, פולימרים, קומפוזיטים שהוכחו כעמידים לחדירת מימן). כל מכלי האחסון של מימן לרכבים עוברים מבחני אש, מבחני נפילה ובדיקות לחץ קיצוניות כדי להבטיח שלא יתפוצצו גם בתאונות קשות. תחנות תדלוק משתמשות במצמדים איכותיים לניתוק מהיר ובחוטי הארקה למניעת ניצוצות סטטיים. התעשייה פיתחה קודים ותקנים מקיפים (כמו תקני ISO ו-NFPA) שמסדירים את תכנון מערכות המימן, בדומה לתקנים הוותיקים של גז טבעי.

הסברה ציבורית היא גם חלק מהבטיחות – למשל, ליידע אנשים שבמכונית מימן אי אפשר להריח דליפת מימן (H₂ חסר ריח, בניגוד לגז טבעי שמוסיפים לו ריח), ולכן מתקינים גלאים אוטומטיים. בסך הכול, עשרות שנות ניסיון בטיפול במימן בתעשייה (בתי זיקוק, מפעלי דשנים, מתקני נאס"א) מעניקים ביטחון שבאמצעי זהירות נכונים, ניתן להפוך את המימן לבטוח כמו דלקים קונבנציונליים. בבניית תשתיות מימן, הרגולטורים והחברות נוקטים בגישת "בטיחות תחילה", בוחרים עיצובים שמרניים ובודקים מערכות ביסודיות כדי לזכות באמון הציבור.

שחקנים מרכזיים, פרויקטים והשקעות

הדחיפה הגלובלית למימן הניעה מגוון רחב של שחקני תעשייה והשקעות ענק, מענקיות אנרגיה ועד סטארט-אפים טכנולוגיים וממשלות. הנה תמונת מצב של מי שמוביל את בום אחסון המימן וכמה פרויקטים בולטים:

• חברות גז תעשייתי: חברות ותיקות כמו Linde, Air Liquide, ו-Air Products – שמספקות מימן לתעשייה כבר שנים – משקיעות רבות בתשתיות מימן חדשות. הן מומחיות בנושאים כמו נזילה, דחיסה והפצה בקנה מידה גדול. לדוגמה, Air Liquide הודיעה על השקעה של 850 מיליון דולר בפרויקט מימן בטקסס עם ExxonMobil ב-2024, כולל בניית יחידות הפרדת אוויר חדשות וצנרת לתמיכה במתקן מימן ואמוניה דל-פחמן ענק ב-Baytown, טקסס gasworld.com. Air Liquide ו-Linde מפעילות יחד אלפי קילומטרים של צנרת מימן (בעיקר לאורך חוף המפרץ של ארה"ב ובצפון אירופה) שמורחבת בימים אלה. חברות אלו מפתחות גם אחסון מימן בכמויות גדולות – Air Liquide בנתה מתקני נזול מימן (אחד הגדולים בעולם נמצא בנבדה, ומספק מימן נוזלי לתחנות תדלוק בחוף המערבי). Air Products משקיעה בפרויקטים עצומים של ייצור וייצוא "מימן ירוק" (כמו פרויקט של 5 מיליארד דולר בערב הסעודית לייצור אמוניה ירוקה לייצוא). החברות הוותיקות הללו מביאות עמן ידע הנדסי עמוק והן חיוניות להגדלת היקף טכנולוגיות האחסון (למשל, Linde מייצרת רבים מהמכלים בלחץ גבוה וכלי הקירור הקריוגניים המשמשים בפרויקטי מימן ברחבי העולם).
• חברות אנרגיה ונפט וגז גדולות: רבות מחברות הנפט והחשמל המסורתיות עוברות לתחום המימן. Shell, BP, TotalEnergies, ו-Chevron הקימו חטיבות מימן ופרויקטים ניסיוניים. Shell בנתה תחנות תדלוק מימן באירופה והיא שותפה בפרויקט REFHYNE (אחד האלקטרולייזרים הגדולים באיחוד האירופי, בבית זיקוק בגרמניה). BP מעורבת בהקמת מרכז מימן מתוכנן באוסטרליה. Chevron השקיעה בפרויקט ACES ביוטה ויש לה אחזקה ב-Hydrogenious LOHC. חברות נפט מהמזרח התיכון (Saudi Aramco, ADNOC מאיחוד האמירויות) משקיעות כספים רבים בתוכניות ייצוא מימן/אמוניה כדי להישאר ספקיות אנרגיה בעולם דל-פחמן. חברות חשמל גדולות כמו Uniper, RWE, Enel מפתחות אחסון מימן לאיזון רשת ומסבות תשתיות גז לשימוש במימן. Mitsubishi Power היא שחקנית מרכזית נוספת: היא מספקת את טורבינות הגז המותאמות למימן לפרויקט ACES ביוטה, והשלימה ב-2023 ניסוי פורץ דרך של תחנת כוח ביפן שפועלת על תערובת דלק עם 30% מימן. חברות גדולות אלו פועלות לעיתים קרובות כאינטגרטוריות, ומחברות בין ייצור, אחסון ושימוש קצה בפרויקטי הדגמה.
• סטארטאפים חדשניים: מצד שני, רבים מהסטארטאפים וספין-אופים מחקריים עוסקים בטכנולוגיות אחסון ייעודיות. הזכרנו את H2MOF (מתמקדים בחומרי MOF). דוגמה נוספת היא Hydrogenious LOHC (הוקמה ב-2013, כיום מובילה בתחום LOHC עם תמיכה של שברון ומיצובישי). GKN Hydrogen (נתמכת על ידי חברת הנדסה בריטית) מקדמת מערכות אחסון הידרידים מתכתיים למיקרוגרידים. Plug Power, שידועה בעיקר בתאי דלק ואלקטרולייזרים, מחדשת גם בתחום נזול ואחסון מימן כדי לתמוך ברשת אספקת המימן הארצית שלה לדלק למלגזות. סטארטאפים עובדים גם על אחסון מימן כימי כמו Powerpaste (משחה מבוססת מגנזיום-הידריד שפותחה על ידי פראונהופר לכלי רכב קטנים) וזרזים חדשים לפירוק אמוניה. האקוסיסטם נע מחברות סטארטאפ קטנות הנתמכות על ידי הון סיכון ועד לקונגלומרטים תעשייתיים גדולים, כולם מתחרים לשפר את הדרך בה אנו מאחסנים ומובילים מימן.
• פרויקטי דגל: מעבר לחברות, ישנם פרויקטים שכדאי להדגיש בשל היקפם וחשיבותם:
  • Advanced Clean Energy Storage (יוטה, ארה"ב): כפי שתואר, זה יהיה אחד מאתרי אחסון האנרגיה במימן הגדולים בעולם, עם אחסון במערות שווה ערך ליום שלם של חשמל לעיר גדולה. הפרויקט מחבר בין אנרגיה סולארית/רוח, אלקטרולייזרים ענקיים, אחסון במערות מלח ותחנת כוח המונעת במימן energy.govenergy.gov. זהו דוגמה לשימוש במימן עבור אחסון רשת עונתי.
  • Hector LOHC Plant (גרמניה): מתקן האחסון הגדול בעולם מבוסס LOHC בתכנון (1,800 טון מימן בשנה). יתחבר לפרויקט Green Hydrogen @ Blue Danube לייבוא מימן, ומדגים את השימוש ב-LOHC למסחר בין-אזורי במימן h2-international.com.
  • HyStock (הולנד): פרויקט של Gasunie לפיתוח מערת מלח לאחסון מימן וצנרת נלווית, כחלק מהאסטרטגיה ההולנדית לאחסון מימן מתחדש לאיזון אנרגיית רוח ימית.
  • H₂H Saltend (בריטניה): מרכז מימן מוצע בצפון-מזרח אנגליה, בו עודפי מימן מייצור תעשייתי יאוחסנו (בתחילה במכלים עיליים ובהמשך במערות תת-קרקעיות) לשימוש בתחנת כוח ובתעשייה סמוכות.
  • Asian Renewable Energy Hub (אוסטרליה): פרויקט ענק מתוכנן לייצור מימן ואמוניה ירוקים במערב אוסטרליה לייצוא, שידרוש אחסון ונזול באתר. למרות שהמוקד הוא בעיקר ייצור, היקפו מחייב יישום טכנולוגיות אחסון חדשות (כמו מכלי אמוניה בגודל של מכלי נפט).
  שרשרת האספקה של מימן נוזלי יפן-אוסטרליה: מיזמי ההדגמה של יפן לא רק שינעו LOHC מברוניי אלא גם מימן נוזלי מאוסטרליה. אוניית המימן Suiso Frontier בתחילת 2022 הובילה מימן נוזלי למרחק של כ-9,000 ק"מ, והוכיחה כי הובלה ימית היא אפשרית. חברת Kawasaki Heavy Industries היפנית בנתה מיכלי אחסון מיוחדים היכולים לשמור על מימן בטמפרטורה של ‎-253°C במהלך המסע.
• עמקי המימן של האיחוד האירופי: האיחוד האירופי מממן אשכולות (עמקים) שבהם ייצור, אחסון ושימוש במימן משולבים. רבים מהם כוללים אחסון חדשני – לדוגמה, פרויקט בקטלוניה שבספרד בונה עמק מימן עם אחסון תת-קרקעי במאגר גז מרוקן, ועמק שוודי משלב את אחסון המימן התת-קרקעי של פרויקט HYBRIT עבור תעשיית הפלדה.
• פרויקט הפלדה HYBRIT (שוודיה): פרויקט זה משנה את ייצור הפלדה באמצעות שימוש במימן במקום פחם. כדי להבטיח אספקת מימן רציפה למפעל הפלדה, HYBRIT בנתה מערת אחסון מימן תת-קרקעית ייחודית בלולאו, שוודיה – למעשה מערת סלע ישנה שמצופה ומדוחסת לאחסון גז מימן hybritdevelopment.se. בשנת 2022 חנכו את האחסון בנפח 100 מ"ק, שפועל בהצלחה מאז, ומאחסן מימן שמיוצר מאנרגיה מתחדשת להזנת מפעל הפלדה הניסיוני hybritdevelopment.se. זהו קנה מידה קטן יותר ממערות מלח, אך שימוש פורץ דרך באחסון מימן שמאפשר תפעול תעשייתי רציף. דוגמת תעשיית הפלדה מראה כי אחסון מימן יכול להוביל להפחתת פליטות פחמן בתהליכים תעשייתיים: הפיילוט של HYBRIT כבר ייצר פלדה איכותית עם אפס פליטות פחמן באמצעות מימן מאוחסן שמיוצר ללא דלקים פוסיליים fasken.com.

ממשלה והמגזר הציבורי: אחרון חביב, הממשלות עצמן הן שחקניות מרכזיות באמצעות מימון ומדיניות. השנתיים האחרונות חוו גל חסר תקדים של השקעות ציבוריות במימן. בארצות הברית, חוק התשתיות הדו-מפלגתי מ-2021 הקצה 8 מיליארד דולר למרכזי מימן נקי אזוריים, מה שהוביל להכרזה באוקטובר 2023 על שבעה פרויקטים של מרכזי מימן שיקבלו 7 מיליארד דולר במימון פדרלי bidenwhitehouse.archives.gov. מרכזים אלה – הפרוסים ברחבי המדינה מפנסילבניה לטקסס ועד קליפורניה – משכו מעל 40 מיליארד דולר בהשקעות פרטיות משותפות bidenwhitehouse.archives.gov. יחד, הם שואפים לייצר 3 מיליון טון מימן נקי בשנה עד 2030 (בערך שליש מהיעד האמריקאי לאותה שנה) וליצור עשרות אלפי מקומות עבודה bidenwhitehouse.archives.gov. חשוב לציין, רבים מהמרכזים כוללים תוכניות למערות אחסון מימן, צינורות ותשתיות הפצה שיחברו בין יצרני המימן למשתמשים. ממשלת ארה"ב גם הציגה תמריצים נדיבים כמו זיכוי מס לייצור מימן נקי (45V) – עד 3 דולר לקילוגרם מימן נקי שמיוצר – כדי לעודד השקעות בכל שרשרת האספקה projectfinance.law. זיכוי מס זה (חלק מחוק הפחתת האינפלציה 2022) הוביל לעלייה של 247% בפרויקטי מימן מתוכננים, כאשר יזמים מצפים לזיכויים שיהפכו את המימן הירוק לתחרותי הרבה יותר מבחינת עלות. באירופה, ה-Green Deal ותוכנית REPowerEU של האיחוד האירופי הציבו את המימן במרכז. האיחוד האירופי קבע יעד לייצר 10 מיליון טון מימן מתחדש בשנה עד 2030 ולייבא עוד 10 מיליון טון energy.ec.europa.eu. כדי לתמוך בכך, האיחוד ומדינות החברות השיקו תוכניות מימון כמו פרויקטים חשובים בעלי עניין אירופי משותף (IPCEI). בשנים 2022–2024 אושרו שלוש תוכניות IPCEI (Hy2Tech, Hy2Use, Hy2Infra), שהזרימו מיליארדים לטכנולוגיית מימן ותשתיות. Hy2Infra IPCEI (פברואר 2024) תומכת במפורש בבניית "מתקני אחסון מימן בקנה מידה גדול וצינורות" במספר מדינות energy.ec.europa.eu. בנוסף, האיחוד האירופי מקים "בנק מימן אירופי" כדי לסבסד מימן ירוקייצור מימן והבטחת רכישה, מה שעוזר בעקיפין לאחסון על ידי הבטחת ביקוש. למדינות אירופה יש אסטרטגיות משלהן: גרמניה, למשל, הכפילה את המימון למימן ל-20 מיליארד אירו ומשקיעה במימון משותף של מו"פ לאחסון מימן, בעוד שצרפת משקיעה בטכנולוגיית מכלי מימן נוזלי לתעופה. גם ממשלות אסיה-פסיפיק נכנסות לתמונה: יפן מתכננת להשתמש ב-5 מיליון טון מימן בשנה עד 2030 ויש לה אסטרטגיה המדגישה בניית מובילי LH₂ וטרמינלים לאחסון; דרום קוריאה שואפת להקים ערי מימן רבות עם ייצור חשמל מתאי דלק ובנתה מתקן אחסון מימן ותחנת כוח מתאי דלק בהיקף גדול (פרויקט "Hanam Fuel Cell"). סין, אף שכיום מתמקדת ברכבים ובשימוש תעשייתי, מגדילה במהירות את ייצור האלקטרולייזרים וסביר שתפרוס מתקני אחסון מימן גדולים ככל שתשלב מימן במערכת האנרגיה שלה.

כל השחקנים והפרויקטים הללו מדגישים נקודה מרכזית: אחסון מימן מושך הון וכישרון משמעותיים ברחבי העולם. ההתכנסות של תעשייה מבוססת, סטארטאפים חדשניים והשקעה ציבורית מאיצה את ההתקדמות. התמיכה הרחבה הזו היא הסיבה לכך שרבים מהאנליסטים מאמינים שהפעם המימן כאן כדי להישאר (בניגוד לגלי ההייפ הקודמים). כפי שאמר אחד מהמשקיפים בתעשייה, הסיפור של המימן הגיע לנקודת מפנה אמיתית – עם טכנולוגיה שמבשילה והשקעות ענק שנכנסות, המימן עומד לשחק תפקיד חשוב והולך וגובר במעבר האנרגיה העולמי fasken.com.

יישומים: תחבורה, אגירת רשת ושימושים תעשייתיים

מה בעצם נעשה עם כל המימן המאוחסן הזה? אחד הדברים הנהדרים במימן הוא הרב-שימושיות שלו – אותו מימן יכול להניע רכב, לחמם תנור במפעל או להפעיל תחנת כוח. הנה כמה מתחומי היישום המרכזיים ואיך אחסון מימן מאפשר אותם:

• תחבורה: כלי רכב עם תאי דלק מימן (FCEVs) הם עמוד תווך בחזון כלכלת המימן. אלה כוללים מכוניות נוסעים (כמו טויוטה מיראי, יונדאי נקסו), אוטובוסים, משאיות (למשל אבות-טיפוס של Nikola, טויוטה/Kenworth, יונדאי Xcient), רכבות ואפילו מלגזות. בכלי רכב, אחסון קומפקטי על גבי הרכב הוא חיוני. רוב ה-FCEVs משתמשים במכלי גז דחוס בלחץ 700 בר כפי שצוין. מכלים מתקדמים אלה מעניקים למכוניות טווחי נסיעה של 300–400 מייל, מה שהופך את ה-FCEVs לתחרותיים מול בנזין מבחינת טווח energy.gov. משאיות ואוטובוסים כבדים משתמשים לעיתים קרובות במערכות של 350 בר (מכלים גדולים יותר בלחץ נמוך יותר), אך עדיין מסתמכים על אחסון בצפיפות גבוהה כדי לקבל טווח ותדירות תדלוק סבירים. טכנולוגיית אחסון המימן משפיעה ישירות על היתכנות כלי הרכב: מכלים טובים יותר משמעותם רכבים קלים יותר או טווח ארוך יותר. היתרון של מימן על פני סוללות הוא תדלוק מהיר ומשקל נמוך יותר לאותו טווח, ולכן הוא נחשב לתחבורה למרחקים ארוכים ולשימוש אינטנסיבי. לדוגמה, ב-2023 רכבות תאי דלק מימן של Alstom החלו לפעול בגרמניה בקווים אזוריים – לכל רכבת מכלי מימן על הגג שמספיקים ל-1,000 ק"מ לכל תדלוק, ומחליפים רכבות דיזל במסילות לא-מחשמלות. בתחום התעופה, חברות בוחנות רחפנים ומטוסים קטנים המונעים במימן, ואפילו בוחנות מימן נוזלי למטוסים בגודל בינוני בשנות ה-30. ענף הספנות בוחן דלקים שמקורם במימן: יש סירות הדגמה המשתמשות בתאי דלק מימן עם אחסון על הסיפון, אך רבות נוטות לעבור לאמוניה או מתנול (שדורשים מכלי אחסון מסוג שונה). חשוב לציין, שגם תשתית אחסון מימן מחוץ לכלי הרכב נדרשת: רשת של תחנות תדלוק ומחסני מימן לשירות כלי הרכב הללו. עבור מסלולי משאיות, התעשייה שוקלת "מסדרונות מימן" עם תחנות תדלוק כל 100 מייל בערך. בנמלים ושדות תעופה, אחסון מימן (כנראה כנוזל או אמוניה) עשוי להניע ספינות ומטוסים בעתיד. תחום המלגזות והמחסנים היה הצלחה מוקדמת עבור מימן – חברות כמו אמזון ו-וולמארט כבר משתמשות באלפי מלגזות תאי דלק במרכזי הפצה. למלגזות אלו מכלי 350 בר קטנים שהמפעילים מתדלקים תוך דקות בעמדת תדלוק מימן באתר (בתמיכת אספקת אחסון של מימן נוזלי או מדחס ומכלים באתר). התדלוק המהיר והעבודה הרציפה (ללא צורך בהחלפת סוללה) הוכיחו את עצמם כמקרה שימוש מנצח. זה מראה כיצד אחסון מימן מאפשר שיפור בפרודוקטיביות בנישות מסוימות כבר עכשיו.
אחסון אנרגיה לרשת החשמל: ככל שחלקם של אנרגיה סולארית ורוח ברשתות החשמל גדל, כך גם הצורך באחסון ארוך טווח כדי להחליק את התנודתיות שלהן. סוללות מצוינות לאחסון של שעות, אבל לאחסון ימים או שבועות של חשמל, מימן הוא מועמד חזק. הרעיון הוא להשתמש בעודף אנרגיה מתחדשת (למשל, ימים סוערים או סופי שבוע שטופי שמש כאשר הביקוש נמוך) כדי לייצר מימן באמצעות אלקטרוליזה, לאחסן את המימן הזה במכלים או במערות, ואז להשתמש בו בתאי דלק או טורבינות לייצור חשמל בעת הצורך (כמו תקופה ממושכת של עננות או חורף עם מעט רוח). זה למעשה יוצר מאגר אנרגיה מתחדשת. פרויקטים ניסיוניים כבר מתבצעים: מעבר ל-ACES ביוטה, באירופה פרויקט "BigBattery" באוסטריה מאחסן מימן מתחדש במערה כדי לספק טורבינת גז בשעות שיא. פרויקט Uniper בגרמניה שציינו יבחן כיצד מערת מלח יכולה לאזן את הרשת ולספק ביטחון אנרגטי על ידי אחסון מימן ירוק שניתן לשחרר במהירות. אם זה יצליח, מדינות יוכלו להחזיק מאגרי מימן אסטרטגיים בדומה למאגרים אסטרטגיים של נפט – אבל לאנרגיה נקייה. שימוש נוסף ברשת הוא power-to-gas: המרת חשמל מתחדש למימן והזרקתו לרשת הגז (כתערובת או לאחר המרה למתאן סינתטי) כדי לאחסן אנרגיה בתשתית הגז הקיימת. חלק מחברות החשמל כבר עושות זאת בקנה מידה קטן, ומשתמשות למעשה ברשת הגז הטבעי כ"סוללה" ענקית באמצעות הזרקת מימן עונתית. מימן יכול גם לספק שירותי רשת: מתקני תאי דלק יכולים להעלות ולהוריד הספק כדי לייצב תדר, או שמחוללי תאי דלק מבוזרים יכולים לספק גיבוי לבתי חולים ומרכזי נתונים (הותקנו תאי דלק עם אחסון מימן באתר לגיבוי קריטי, שכן הם יכולים להחזיק דלק למספר ימים במקום, ולפעמים להחזיק מעמד יותר מגנרטורים דיזל).
• שימושים תעשייתיים: מימן כבר נמצא בשימוש בתעשייה (בתי זיקוק, מפעלי דשנים, מפעלי כימיקלים) – אך ברובו מדובר במימן "אפור" ממקורות דלקים פוסיליים. המטרה היא לעבור למימן נקי באותם תהליכים כדי לבטל פליטות CO₂. לדוגמה, בתי זיקוק משתמשים במימן לסילוק גופרית מדלקים; הם יכולים להשתמש במימן ירוק מאלקטרולייזר סמוך ולאחסן אותו באתר לאספקה רציפה. מפעלי דשנים אמוניה זקוקים למימן כחומר גלם; פרויקטים חדשים שואפים לייצר אמוניה ירוקה באמצעות מימן מאוחסן ממקורות מתחדשים משתנים. ייצור פלדה הוא יישום פורץ דרך: מסורתית, פלדה מיוצרת באמצעות פחם בכבשנים, אך שימוש במימן בתהליך DRI (ברזל מוקטן ישירות) יכול להפחית פליטות CO₂ ביותר מ-90%. פרויקט HYBRIT בשוודיה הוכיח ב-2021–2022 שמימן נטול פחמן יכול לייצר פלדה איכותית fasken.com. הם מאחסנים מימן באתר כך שמפעל הפלדה יכול לפעול 24/7 גם אם יש תנודות באלקטרולייזרים או באנרגיית הרוח. ארסלורמיטאל וענקיות פלדה נוספות הולכות בעקבותיהם, עם כבשני הדגמה הפועלים על מימן בגרמניה, קנדה ועוד. כאן אחסון מימן (אפילו רק מיכלי גיבוי לכמה שעות אספקה) הוא קריטי לשמירה על רציפות התהליך התעשייתי ולמניעת השבתות. שימושים תעשייתיים נוספים כוללים חום בטמפרטורה גבוהה בייצור מלט או זכוכית – ניתן לאחסן מימן ואז לשרוף אותו בכבשנים כדי לספק חום גבוה מאוד ללא CO₂. כמה מפעלי זכוכית ניסיוניים (למשל בגרמניה) הפעילו כבשנים על תערובות מימן. הזרקה לרשת לחימום: דודי מימן עשויים בעתיד לספק חימום לבניינים או קיטור תעשייתי. בבריטניה, פרויקט פיילוט "Hydrogen Homes" מציג דודים וכיריים הפועלים על 100% מימן; אם רשת הגז של עיירה תעבור למימן, יידרש ייצור ואחסון מרכזי של מימן כדי לנהל תנודות בביקוש (כמו מיכל גדול להתמודדות עם קפיצות בביקוש חימום בבוקר). יישום תעשייתי מתפתח הוא שימוש במימן לאגירת אנרגיה באתרים מרוחקים או מיקרו-רשתות – למעשה החלפת גנרטורים דיזל בפתרונות מימן. לדוגמה, מגדלי תקשורת או מעבדות מבודדות יכולים להשתמש בפאנלים סולאריים + אלקטרולייזר לייצור מימן, לאחסן אותו בגלילים או במתכת הידריד, ואז להשתמש בתא דלק כשנדרש חשמל בלילה. אפילו מרכזי נתונים מסוימים בודקים תאי דלק מימן כגיבוי במקום גנרטורי דיזל, מה שדורש אחסון מימן באתר (בדרך כלל במיכלים דחוסים).

לסיכום, אחסון מימן פותח גמישות: הוא מנתק את ייצור המימן מהשימוש בו. המשמעות היא שכלי רכב מונעי מימן יכולים לתדלק במהירות כי הדלק יוצר מראש ואוחסן; תחנות כוח יכולות לפעול באמצעות מימן מאוחסן שיוצר בזמנים זולים יותר; מפעלים יכולים לפעול ללא הפסקה כי יש להם עתודות מימן זמינות. ככל שיישומים אלה יתרחבו, הם יחזקו את הביקוש לפתרונות אחסון מימן טובים וזולים יותר, וייצרו מעגל חיובי של שיפור טכנולוגי והגדלת היקף.

חדשות, מגמות ומדיניות עדכניות (2024–2025)

תחום אחסון המימן מתפתח במהירות, עם חדשות תכופות על פרויקטים חדשים ומדיניות תומכת. הנה כמה מההתפתחויות הבולטות מהשנה האחרונה:

• מרכזי מימן ורוחות מימון: בסוף 2023, משרד האנרגיה של ארה"ב הכריז על הזוכים בתוכנית מרכזי המימן האזוריים הנקיים שלו – שבעה פרויקטים של מרכזים ברחבי המדינה, מקליפורניה ועד פנסילבניה, שיחלקו ביניהם 7 מיליארד דולר במימון פדרלי bidenwhitehouse.archives.gov. המרכזים הללו צפויים להביא יותר מ-40 מיליארד דולר נוספים בהשקעות פרטיות bidenwhitehouse.archives.gov ולהציב את ארה"ב על מסלול לייצור של למעלה מ-3 מיליון טון מימן בשנה בתוך עשור bidenwhitehouse.archives.gov. חשוב לציין, רבים מהמרכזים כוללים רכיבי אחסון מימן ייעודיים (למשל, מחסנים מתוכננים בטקסס ולואיזיאנה, חוות מכלים גדולות בקליפורניה) כדי לנהל את ההיצע והביקוש. הזרמת ההון הזו היא מהגדולות שנעשו אי פעם בתשתיות מימן בארה"ב, ומסמנת רצון פוליטי חזק. לחיזוק הביטחון, משרד האוצר האמריקאי הבהיר ב-2023 את הכללים לזיכוי מס על ייצור מימן (45V), מה שמבטיח ליצרנים עד 3 דולר לק"ג עבור מימן נקי projectfinance.law – שינוי כללי משחק כלכלי. כתוצאה מכך, חברות כמו Plug Power, Air Products ומספר מפתחים בתחום האנרגיה המתחדשת הגדילו באופן דרמטי את צבר הפרויקטים שלהן בתחום המימן בצפון אמריקה.
האצת המימן של אירופה: אירופה הגבירה את ההשקעה במימן בתגובה לחששות ביטחוניים בתחום האנרגיה (לאחר משבר הגז של 2022) ולמטרות אקלים. במאי 2024, האיחוד האירופי אישר את IPCEI Hy2Move, פרויקט רב-מדינתי המכסה את כל שרשרת הערך של המימן, כולל חדשנות באחסון energy.ec.europa.eu. האיחוד האירופי גם יישם חוקים חדשים ב-2023–2024 (באמצעות חבילת שוק המימן והגז המופחת פחמן) כדי להקל על פיתוח תשתיות מימן ומסחר energy.ec.europa.eu. יוזמה חדשה של האיחוד היא הבנק האירופי למימן, שמכין את המכרזים הראשונים שלו לסבסוד פער המחיר עבור מימן ירוק – ובכך מבטיח למעשה שוק למימן כך שפרויקטים (ומתקני אחסון) יוכלו לפעול עם הכנסה יציבה. מספר מדינות אירופיות עדכנו את אסטרטגיות המימן שלהן: גרמניה הגדילה את יעד הביקוש למימן לשנת 2030 ומממנת רשת מימן לאומית; בריטניה הכריזה על אסטרטגיה ב-2023 הכוללת ניסויים בחימום ביתי ב-100% מימן והקצתה תקציבים לתחרויות אחסון מימן (למשל, Net Zero Innovation Portfolio). איטליה ו-ספרד קידמו פרויקטי פיילוט לשילוב מימן ברשתות גז עד 10%. כדי להתמודד עם חסמים טכניים, האיחוד האירופי פרסם בסוף 2024 הנחיות להאצת מתן היתרים לאתרי אחסון מימן, תוך הכרה בהם כתשתית קריטית.
• צעדי אסיה-פסיפיק: יפן, חלוצה בתחום המימן, עדכנה את אסטרטגיית המימן הבסיסית שלה ביוני 2023, והכפילה את יעד אספקת המימן שלה ל-2030 ל-12 מיליון טון (כולל אמוניה מיובאת) והתחייבה ל-107 מיליארד דולר במימון ציבורי-פרטי ל-15 שנה לבניית שרשראות אספקה. זה כולל מימון לנשאי מימן נוזלי נוספים, מסופי אחסון, ואולי גם רשת צינורות מימן באזורים התעשייתיים של יפן. דרום קוריאה העבירה חוק כלכלת מימן המספק תמריצים לבניית מתקני ייצור ואחסון מימן ושואפת לפרוס תאי דלק בהיקף נרחב בייצור חשמל (מה שמצריך אספקה ואחסון מימן אמינים). אוסטרליה ב-2023 התחייבה למימון נוסף לתוכנית מרכזי המימן האזוריים שלה, עם פרויקטים כמו מרכז המימן של מערב סידני המתמקדים בדרכי אחסון מימן לתעשייה מקומית ולתחבורה. ו-סין, שכבר מובילה בייצור אלקטרולייזרים, הכריזה בתחילת 2025 על סדרת "פארקי תעשיית מימן" בפרובינציות שונות – למרות שהפרטים דלים, פארקים אלה צפויים לכלול מתקני אחסון גדולים למימן תעשייתי ותדלוק רכבים, בהתאם ליעד של סין להפעיל 50,000 רכבי FCEV עד 2025.
פריצות דרך טכנולוגיות והדגמות: ראינו קודם כמה פריצות דרך בחומרים (כמו MOFs והידרידים חדשים) שדווחו ב-2024. בנוסף, חברות מעלות קנה מידה לטכנולוגיות מוכחות: באפריל 2025, Hydrogenious LOHC קיבלה את ההיתר שלה למתקן האחסון Hector LOHC (הגדול בעולם) h2-international.com, מה שמסמן מעבר של LOHC משלב פיילוט להיקף מסחרי מלא. גם ב-2024, קונסורציום אירופי הדגים אחסון מימן מוצק לטעינת רכבים חשמליים באזורים מנותקים מהרשת: למעשה נגרר עם מכלי מתכת הידרידיים המאחסנים מימן להפעלת גנרטור תאי דלק, שניתן להחנותו לטעינת רכבים חשמליים במיקומים מרוחקים – יישום יצירתי נוסף. בתחום הקריוגני, נאס"א וחברות חלל פרטיות המשיכו לחדש באחסון אולטרה-קר: ניסוי של נאס"א בסוף 2024 הוכיח טכניקת בידוד חדשה שהפחיתה את אידוי המימן במכלים נוזליים ב-50%, מה שעשוי להוביל לאחסון והובלה יעילים יותר של LH₂. ובאופן בולט, פיילוט המערה המלוחה של Uniper בגרמניה החל להתמלא במימן בספטמבר 2024 gasworld.com, מה שהופך אותו לאחת ממערות המימן הפעילות הראשונות בעולם. תוצאות ראשוניות מראות איטום מוצלח ושליפה של מימן, סימן מעודד לפרויקטים דומים. כל אחד מההישגים הללו – קבלת היתרים, הדגמות, שיפורי יעילות – מחזק את הביטחון שהגדלת היקף אחסון המימן לא רק אפשרית, אלא מתרחשת כבר עכשיו.
• ציטוטים ממובילי התעשייה: הלך הרוח בתעשייה אופטימי מאוד, אם כי ריאלי לגבי האתגרים. לדוגמה, סנג'יב לאמבה, מנכ"ל Linde, הזהיר ב-2024 שטכנולוגיית האלקטרולייזרים והעלויות עדיין צריכות להשתפר כדי לאפשר פריסה מסיבית באמת של מימן ירוק gasworld.comgasworld.com. דבריו מדגישים שהוזלת עלות ייצור המימן תהפוך פרויקטי אחסון לכלכליים יותר. בנימה אופטימית יותר, בן ניילנד, מנכ"ל Loop Energy (חברת תאי דלק), אמר בסוף 2023, "אנחנו בנקודת המפנה שבה פתרונות מימן יגדלו במהירות – הטכנולוגיה מוכנה, והרצון ליישם קיים." בדומה לכך, יורגו חצימרקקיס, מנכ"ל Hydrogen Europe (איגוד התעשייה), מדגיש לעיתים קרובות שמגוון הפרויקטים באירופה "מוכיחים שכלכלת המימן הופכת למציאות" ו-שהמיקוד כעת הוא בביצוע: לבנות את המכלים, המערות, הצינורות, המשאיות והכול, לא רק לדבר עליהם. ולחזור לאזכור הקודם שלנו על תנופה, סקירת המימן העולמית של ה-IEA לשנת 2023 ציינה ש-הביקוש למימן והפרויקטים צומחים מהר מאי פעם, אך גם קראה לממשלות " להתמקד בתשתיות ואחסון " שכן אלו עלולים להפוך לצווארי בקבוק אם יוזנחו.
• אתגרי מדיניות: ראוי לציין כמה מגמות נגד. ישנם אנליסטים וארגוני סביבה שמזהירים מפני שימושים מסוימים במימן (למשל, הם טוענים שערבוב מימן בחימום ביתי אינו יעיל לעומת חשמול ישיר). יש קריאות למקד את השימוש במימן במגזרים שבאמת זקוקים לו (כמו תעשייה ותחבורה כבדה) ולא לבזבז משאבים על תחומים שיש להם חלופות. דיון זה עשוי להשפיע על התמיכה המדינית בפרויקטים מסוימים של אגירה – למשל, האם ממשלות יסבסדו מימן לחימום ביתי (מה שידרוש השקעה בהפצה ואחסון) או יתמקדו במוקדים תעשייתיים. בנוסף, תקריות בטיחות (שלמרבה המזל נדירות) מזכירות את הצורך לשמור על תקנים מחמירים – פיצוץ שאירע ב-2019 בתחנת תדלוק מימן בנורבגיה, ופיצוץ של נגרר מימן בקליפורניה ב-2022, הביאו שניהם להאטה זמנית בפריסת תחנות עד שהסיבות הובנו ותוקנו (במקרים אלו נמצאו פגמים בייצור). קובעי המדיניות ממשיכים לעדכן תקנות כדי להבטיח ש-hydrogen is deployed safely and sustainably. בסך הכול, המגמה המדינית תומכת, אך תוך שמירה על הכוונת המימן למקומות בהם תהיה לו ההשפעה הגדולה ביותר.

בהסתכלות קדימה, החצי השני של שנות ה-2020 צפוי להיות תקופה פורצת דרך לאגירת מימן. עשרות multi-megawatt or kiloton-scale storage sites צפויים להיבנות ברחבי העולם, ולספק רשת הולכת וגדלה של משתמשי מימן. עם תמיכה מדינית חזקה, שיפורים טכנולוגיים וחברות שמעוניינות להשקיע, המימן עובר בהדרגה מהייפ למציאות.

סיכום: לעבר עתיד מונע מימן

אגירת מימן, שבעבר הייתה נושא טכני נישתי, הפכה כיום לאבן יסוד בתוכניות האנרגיה הנקייה ברחבי העולם. היכולת לאגור מימן בצורה בטוחה ויעילה מאפשרת לנו reimagine our energy systems – ממכוניות ומשאיות שפולטות רק מים, דרך רשתות חשמל שיכולות לאגור רוחות חורף לחימום קיץ, ועד תעשיות כבדות כמו פלדה וכימיקלים שיכולות לפעול ללא פליטות פחמן. אתגרים עדיין קיימים, כמובן, כולל הפחתת עלויות ושיפור נוסף של צפיפויות האחסון. אך כפי שראינו, global wave of innovation and investment is tackling these challenges head-on.

כל שיטת אגירה – מכלים בלחץ גבוה, נוזלים קריוגניים, הידרידים מתכתיים, נשאים כימיים – תורמת חלק מהפאזל. בשנים הקרובות, סביר שנראה את הפתרונות הללו משתכללים ומתחברים בדרכים חכמות (דמיינו, למשל, תחנת תדלוק מימן עתידית שמשתמשת במשאבת קריוגן למילוי רכבים, במכלי הידריד מתכתי לאיזון ההיצע, ומשאית LOHC שמגיעה מדי פעם לפרוק מימן שנלכד מחוות רוח מרוחקת). מהפכת אגירת המימן אינה על טכנולוגיה אחת שמנצחת, אלא על פריסת right mix of solutions for each application.

המומנטום מאחורי המימן הוא אמיתי והולך ומתחזק. "הגיע זמנו של המימן", כפי שהכריז אחד הדו"חות בתחום האנרגיה fasken.com, והדגיש כי השילוב בין הצורך האקלימי, המוכנות הטכנולוגית והתמיכה המדינית מעולם לא היה חזק יותר. כלכלות גדולות משקיעות מיליארדים בתשתיות מימן, והמגזר הפרטי מדביק את הקצב. המשמעות היא שמה שבעבר היה תיאורטי – למשל, הפעלת מפעל פלדה שלם על מימן או אספקת חשמל לעיר שלמה במהלך הפסקת חשמל של שבוע באמצעות מימן מאוחסן – נמצא כעת כמעט בהישג יד.

עבור הציבור, ההתפתחויות בתחום אחסון המימן עשויות בקרוב להפוך לגלויות בחיי היומיום: אולי בצורת אוטובוסים נוספים המונעים בתאי דלק מימן הנעים בשקט ברחובות העיר, או שלטים חדשים של "H₂" בתחנות תדלוק, או ידיעה מקומית על פרויקט אגירת אנרגיה המשתמש במימן תת-קרקעי במקום חוות סוללות ענקית. אלה הם סימנים לשינוי פרדיגמה באופן שבו אנו חושבים על דלק. המימן, היסוד הפשוט ביותר, עומד למלא תפקיד מורכב ויקר ערך במעבר שלנו לאנרגיה נקייה. על ידי שליטה באחסונו, אנו משחררים את מלוא הפוטנציאל שלו כנשא אנרגיה נקי וגמיש.

הדרך קדימה תדרוש המשך שיתוף פעולה בין מדענים, מהנדסים, תעשיות וממשלות כדי להבטיח שמערכות אחסון המימן יהיו בטוחות, משתלמות ומשולבות ברשתות האנרגיה הרחבות שלנו. אך אם המגמה הנוכחית מעידה על משהו, המאמצים הללו ישתלמו. אחסון הגז הקל ביותר ביקום הוא לא משימה קלה, אך עם תושייה, ייתכן שהוא יאיר את הדרך לעתיד אנרגיה בר-קיימא. כפי שמובילי תעשיית המימן נוהגים לומר, הפעם זה באמת שונה – אנו עדים ללידתה של עידן מונע מימן, ואחסון מימן איתן הוא המפתח שמחזיק את הכול יחד. fasken.comiea.org

מקורות: energy.gov, iea.org, energy.gov, nrel.gov, en.wikipedia.org, en.wikipedia.org, h2-international.com, nrel.gov, southampton.ac.uk, gasworld.com, energy.gov, gasworld.com, energy.gov, energy.ec.europa.eu, gasworld.com, bidenwhitehouse.archives.gov, projectfinance.law, energy.ec.europa.eu, fasken.com, gasworld.com.