Revolucija skladištenja vodika: otključavanje nedostajuće karike čiste energije

Krajem 2024. Nacionalni laboratorij za obnovljivu energiju (NREL) i GKN Hydrogen pustili su u rad prvi ‘mega-spremnik’ metalnog hidrida za vodik od 500 kg u Coloradu.
Japanski LH2 brod Suiso Frontier demonstrirao je transport tekućeg vodika iz Australije u Japan 2022. godine.
Hydrogenious LOHC Technologies gradi najveći svjetski LOHC pogon, Projekt Hector, u Dormagenu u Njemačkoj, za pohranu oko 1.800 tona vodika godišnje u LOHC sustavu s benzil-toluenom, s odobrenjem u travnju 2025. i planiranim otvaranjem 2027.
Advanced Clean Energy Storage (ACES) u Utahu koristit će dvije slane špilje za pohranu vodika proizvedenog farmom elektrolizatora snage 220 MW, s početnom mješavinom od 30% vodika planiranom za 2025. i ciljem od 100% vodika do 2045.
Uniperov pilot projekt slane špilje u Njemačkoj počeo se puniti vodikom u rujnu 2024., a prvi rezultati pokazuju uspješno brtvljenje i povrat.
Toyota Mirai automobili s gorivnim ćelijama pohranjuju vodik pod tlakom od oko 700 bara u spremnicima, što omogućuje domet vožnje od otprilike 500–600 km (preko 300 milja).
HYBRIT-ova podzemna špilja za pohranu vodika u Luleåu, Švedska, veličine je 100 kubičnih metara i otvorena je 2022. godine.
Europska unija odobrila je IPCEI Hy2Move u svibnju 2024. za unapređenje lanca vrijednosti vodika, uključujući inovacije u pohrani.
NASA-in test krajem 2024. pokazao je izolaciju koja je smanjila isparavanje u spremnicima tekućeg vodika za oko 50%.
Ukupno oko 30% energetske vrijednosti vodika potroši se na njegovo ukapljivanje, što naglašava energetsku cijenu kriogene pohrane.

Vodik se često ističe kao “gorivo budućnosti” u gospodarstvu čiste energije. No, da bi to obećanje ispunio, moramo riješiti ključni izazov: kako pohraniti vodik učinkovito, sigurno i u velikim količinama. Zašto je to toliko važno? Vodik se može proizvoditi u neograničenim količinama iz vode i obnovljive električne energije (što ga čini “zelenim vodikom”), a pri njegovoj upotrebi ne emitira stakleničke plinove – samo vodu. Također nosi više energije po funti nego bilo koje drugo gorivo, ali kao plin ima izuzetno nisku gustoću energy.gov. U praktičnom smislu, to znači da bi nekomprimirani vodik trebao spremnik veći od kuće da bi se izjednačila energija iz spremnika benzina. Učinkovite metode pohrane stoga su ključne kako bi se dovoljno vodika smjestilo u razuman volumen za upotrebu u vozilima, energetskim sustavima i industriji energy.gov. Kako navodi Međunarodna agencija za energiju, “Vodik je jedna od vodećih opcija za pohranu energije iz obnovljivih izvora”, potencijalno uz najniže troškove za dugotrajnu pohranu tijekom dana, pa čak i mjeseci iea.org.

Uloga vodika u globalnoj energetskoj tranziciji je višestruka. On nudi način za dekarbonizaciju sektora koje je teško elektrificirati (poput teške industrije, brodarstva ili zrakoplovstva) i za pohranu viška obnovljive energije za vrijeme kada sunce ne sja ili vjetar ne puše iea.org. Mnogi stručnjaci vide skladištenje vodika kao “nedostajuću kariku” koja može povezati povremenu proizvodnju iz obnovljivih izvora s stalnom, cjelodnevnom potražnjom za energijom. “Vodik danas uživa neviđeni zamah. Svijet ne bi smio propustiti ovu jedinstvenu priliku da vodik postane važan dio naše čiste i sigurne energetske budućnosti,” rekao je Fatih Birol, izvršni direktor IEA iea.org. Ukratko, ovladavanje skladištenjem vodika ključno je za otključavanje potencijala vodika kao čistog goriva i energetskog spremnika u gospodarstvu s nultom neto emisijom.

Kako (i zašto) skladištimo vodik

Za razliku od nafte ili prirodnog plina, vodik se ne nalazi gotov pod zemljom – mora se proizvesti, zatim skladištiti i transportirati prije upotrebe. No, skladištenje vodika nije lak zadatak, unatoč tome što je vodik najlakši element nrel.gov. U normalnim uvjetima on je raspršen plin, pa su inženjeri razvili različite metode kako bi vodik gušće “upakirali” za skladištenje. Općenito, vodik se može skladištiti fizički kao stlačeni plin ili kriogena tekućina, ili kemijski unutar drugih materijala.

Zašto se truditi oko svega toga? Jer učinkovito skladištenje vodika omogućuje nam da stvaramo rezerve čiste energije. Na primjer, višak solarne ili energije vjetra može se iskoristiti za razdvajanje vode i proizvodnju vodika, koji se skladišti i kasnije pretvara natrag u električnu energiju u gorivnoj ćeliji ili turbini kada je potrebno. Ova sposobnost “pomicanja” opskrbe energijom kroz vrijeme ključna je za mreže u kojima prevladavaju obnovljivi izvori. Skladištenje vodika također omogućuje vozilima na gorivne ćelije da sa sobom nose dovoljnu količinu goriva za velike udaljenosti, a industrijskim postrojenjima da imaju pričuvnu zalihu za ključne procese. U suštini, skladištenje vodika pretvara ga u fleksibilnu energetsku valutu – proizvodi se kad ima viška zelene energije, a troši gdje god i kad god je energija potrebna.

Ključne metode skladištenja vodika

Danas istraživači i industrija razvijaju nekoliko metoda skladištenja vodika, svaka s prednostima i izazovima:

Kompresirani vodik u plinu: Najjednostavniji način skladištenja vodika je kao plin u visokotlačnim bocama. Plinoviti vodik se utiskuje u čvrste spremnike pod tlakom od 350–700 bara (5.000–10.000 psi) energy.gov, čime se njegova gustoća znatno povećava. Tako vodikove gorivne ćelije u automobilima pohranjuju H₂ – na primjer, spremnici u Toyoti Mirai drže vodik pod tlakom od ~700 bara, što je dovoljno za oko 500–600 km (300+ milja) vožnje. Skladištenje komprimiranog plina je provjereno i omogućuje brzo punjenje, ali spremnici su glomazni (debele stijenke od ugljičnih vlakana) i čak pri 700 bara, energija po volumenu vodika je još uvijek samo djelić one u benzinu. Ovo je idealna metoda za vozila i skladištenje malog opsega zbog jednostavnosti, iako povećanje razmjera znači korištenje mnogih velikih boca ili čak golemih spremnika za skladištenje u velikim količinama.
Tekući vodik (kriogeno skladištenje): Hlađenjem plinovitog vodika na -253 °C (-423 °F) on prelazi u tekuće stanje, čime se postiže znatno veća gustoća energije po litri energy.gov. Tekući vodik (LH₂) koristi se desetljećima u spremnicima za raketno gorivo (npr. NASA-in Saturn V i Space Shuttle). Sada se istražuje za prijevoz u velikim količinama (cisterne ili čak brodovi) i na punionicama. Prednost je što je tekući vodik oko 8 puta gušći od plina pod 700 bara. Međutim, zahtijeva skupe kriogene spremnike s vrhunskom izolacijom, a dio vodika s vremenom ispari. Održavanje tako niske temperature iziskuje mnogo energije. Skladištenje u tekućem stanju ima smisla kad je potrebna maksimalna gustoća – primjerice, japanski pionirski brod za prijevoz LH₂ Suiso Frontier demonstrirao je prijevoz tekućeg vodika iz Australije u Japan 2022. godine. U budućnosti, tekući vodik bi mogao pogoniti zrakoplove i brodove ili služiti kao oblik distribucije, ali gubici zbog isparavanja i troškovi hlađenja ostaju ključne prepreke.
Metalni hidridi (skladištenje u čvrstom stanju): Zanimljiva metoda je skladištenje vodika unutar čvrstih materijala. Određeni metali i legure (poput magnezija, titana ili spojeva lantana i nikla) lako apsorbiraju vodik u svoju kristalnu strukturu, stvarajući metalne hidride – zapravo metalne spužve za vodik. Ovo pretvara vodik u stabilan čvrsti oblik nrel.gov. Na primjer, neke legure na bazi nikla mogu upiti vodik pri umjerenom tlaku i temperaturi, te ga otpustiti kada se zagriju. Glavna prednost je sigurnost i gustoća: vodik je imobiliziran u čvrstoj matrici, nije potreban visoki tlak ili ekstremna hladnoća nrel.gov. Ovo može izbjeći potrebu za spremnicima debelih stijenki, a vrlo je kompaktno po volumenu (metalni hidridi mogu postići veću volumetrijsku gustoću od tekućeg H₂). Nedostatak je težina – metali su teški – i potrebna toplina za oslobađanje vodika. Sustavi metalnih hidrida demonstriraju se za stacionarno skladištenje. Krajem 2024. partnerstvo predvođeno NREL-om i GKN Hydrogen pustilo je u rad prvi takve vrste “mega-spremnik” za 500 kg vodika u obliku metalnog hidrida u Coloradu nrel.gov nrel.gov. “Iako metalni hidridi kao tehnologija skladištenja vodika postoje godinama, oni su relativno novi na komercijalnoj razini,” napominje Alan Lang iz GKN Hydrogen. Demonstracije poput NREL-ove dokazuju njihovu održivost i jedinstvenu vrijednost u pogledu sigurnosti, zauzeća prostora i učinkovitosti za skladištenje energije velikih razmjera nrel.gov.
Tekući organski nosači vodika (LOHC): Drugi inovativni pristup pohranjuje vodik u tekućim kemikalijama, slično kao punjivo gorivo. Tekući organski nosači vodika su stabilne tekućine nalik ulju (na primjer, toluen ili dibeniltoluen) koje se kemijski mogu “napuniti” vodikom i zatim “isprazniti” kako bi ga oslobodile. U suštini, vodik u plinovitom stanju se kemisorpcijom unosi u tekućinu putem reakcije hidrogenacije, stvarajući tekućinu bogatu vodikom; kasnije proces dehidrogenacije (uz toplinu i katalizator) oslobađa H₂ plin po potrebi en.wikipedia.org. Velika prednost LOHC-a je što se tekućina može rukovati na sobnoj temperaturi i tlaku – nije potrebna kriogenika niti spremnici pod visokim tlakom. LOHC tekućine koriste postojeću infrastrukturu za gorivo: mogu se pumpati i prevoziti u cisternama poput benzina. One su neeksplozivne i mogu gusto pohraniti velike količine vodika (neki LOHC-i sadrže ~6–7% vodika po masi). Nedostatak je energetski trošak kemijskih reakcija – potrebno je grijanje za oslobađanje vodika, a potrebni su i katalizatori. To smanjuje ukupnu učinkovitost ciklusa (obično samo 60–70% učinkovitosti pri oslobađanju bez povrata topline) en.wikipedia.org. Ipak, istraživanja to poboljšavaju, a sigurnosne i logističke prednosti su vrlo privlačne za transport vodika na velike udaljenosti. Zapravo, 2020. godine Japan je pokrenuo prvi svjetski međunarodni lanac opskrbe vodikom, koristeći LOHC na bazi toluena za transport vodika iz Bruneja u Kawasaki en.wikipedia.org. Velike tvrtke poput njemačkog Hydrogenious LOHC Technologies povećavaju kapacitete LOHC-a. Hydrogenious gradi najveći LOHC pogon na svijetu (projekt “Hector”) u Dormagenu, Njemačka, za pohranu oko 1.800 tona vodika godišnje u sustavu LOHC na bazi benzil-toluena h2-international.com. Postrojenje je upravo dobilo odobrenje u travnju 2025. i planirano je otvorenje 2027. godine h2-international.com. Izvršni direktor Hydrogeniousa Andreas Lehmann to naziva dokazom “zrelosti i industrijske primjenjivosti naše LOHC tehnologije” h2-international.com.
Kemijski nosači (amonijak i drugi): Vodik se također može pohranjivati neizravno pretvaranjem u druge kemikalije bogate vodikom poput amonijaka (NH₃) ili metanola. Amonijak – spoj vodika i dušika – već se široko proizvodi i transportira globalno (kao gnojivo), i sadrži više vodika po litri nego tekući H₂ bez potrebe za kriogenim spremnicima (amonijak se ukapljuje na -33 °C, što je puno lakše nego -253 °C za H₂). Ideja je proizvesti “zeleni amonijak” iz zelenog vodika, transportirati ili pohraniti amonijak (koji je lakše rukovati nego čistim vodikom), a zatim ili koristiti amonijak kao gorivo (neke elektrane i brodovi se prilagođavaju za izgaranje amonijaka) ili ga “razbiti” natrag u vodik na odredištu. Prednost je korištenje postojeće infrastrukture za amonijak – cjevovodi, spremnici, brodovi – ali razbijanje amonijaka u vodik zahtijeva puno energije i još nije široko rasprostranjeno. Slično, metanol ili druga sintetička goriva mogu služiti kao tekući nosači vodika na ugljično neutralan način (ako su proizvedeni iz CO₂ + H₂). Ovi kemijski nosači su obećavajući za međunarodnu trgovinu vodikom: na primjer, veliki projekti zelenog amonijaka na Bliskom istoku i u Australiji planiraju slati amonijak u zemlje uvoznice energije kao zamjenu za vodik. Izbor nosača često ovisi o krajnjoj upotrebi: za gorivne ćelije i vozila koja trebaju čisti H₂, LOHC ili komprimirani vodik mogu biti poželjniji, dok se za gorivo za brodove ili elektrane amonijak može koristiti izravno.

Svaka od ovih metoda pohrane rješava osnovni problem povećanja energetske gustoće vodika i upravljanja njegovim zahtjevnim svojstvima, ali nijedna metoda nije najbolja za sve situacije. U praksi će koegzistirati kombinacija tehnologija pohrane – od tlačnih spremnika na postajama za gorivo, preko LOHC cisterni, do čvrstih spremnika za rezervne izvore energije.

Tehnički izazovi i nedavni napreci

Pohrana vodika je znatno napredovala, ali značajni tehnički izazovi i dalje postoje. Jedan od temeljnih problema je postizanje visoke gustoće bez pretjerano teških ili skupih sustava. Na primjer, spremnici za komprimirani plin u vozilima moraju biti izrađeni od karbonskih vlakana kako bi izdržali 700 bara, što je skupo i zauzima puno prostora u automobilu. Čak i tada, tipičan spremnik od 700 bara drži samo oko 5–6 kg H₂ – dovoljno za nekoliko stotina kilometara vožnje. U primjenama poput zrakoplova ili kamiona na duge relacije, težina i volumen spremnika predstavljaju velike izazove u usporedbi s energijom bogatim dizelom ili mlaznim gorivom. Tekući vodik poboljšava gustoću, ali gubici isparavanja i energija potrebna za ukapljivanje vodika (oko 30% njegove energetske vrijednosti) su nedostaci. Vodik je također poznat po tome što lako curi – molekula H₂ je vrlo mala i može proći kroz brtve koje bi zadržale druge plinove. Osiguravanje nepropusnih sustava i otkrivanje curenja glavni su sigurnosni prioritet, budući da je vodik zapaljiv.

Još jedan izazov je kompatibilnost materijala: vodik može s vremenom učiniti neke metale krhkima (fenomen nazvan vodikova krhkost), što može oslabiti spremnike ili cjevovode energy.ec.europa.eu. Inženjeri moraju koristiti posebne čelike ili kompozite i pažljivo testirati opremu – na primjer, novi vodikovi cjevovodi ili materijali za spremnike prolaze rigorozna ispitivanja ciklusa tlaka i krhkosti kako bi se osigurala dugoročna sigurnost energy.ec.europa.eu. Tu je i pitanje učinkovitosti: svaki korak skladištenja (komprimiranje, hlađenje, apsorpcija itd.) troši energiju, smanjujući ukupnu učinkovitost “zelenog vodika”. Smanjenje tih gubitaka boljom tehnologijom stalna je potraga.

Dobra vijest je da brzi napredak bilježimo na mnogim poljima. Istraživači razvijaju nove materijale poput metal-organskih okvira (MOF-ova) – u biti kristalnih spužvi s porama veličine nanometra – koji mogu adsorbirati vodik u visokim gustoćama. Već je otkriveno više od 95.000 MOF materijala, a mnogi pokazuju potencijal za skladištenje plinova southampton.ac.uk. Godine 2024. tim sa Sveučilišta Southampton stvorio je novi porozni materijal koristeći organske soli koji bi mogao skladištiti vodik poput spužve, potencijalno uz niže troškove i veću stabilnost od konvencionalnih MOF-ova southampton.ac.uk. U međuvremenu, startupi poput H2MOF (koji je suosnovao nobelovac Sir Fraser Stoddart) utrkuju se u komercijalizaciji MOF-baziranog skladištenja vodika koje može raditi na gotovo sobnoj temperaturi i niskom tlaku, što bi bila prekretnica gasworld.com gasworld.com. Kako je Sir Fraser Stoddart istaknuo, “Vodikovo gorivo ima najveću energetsku gustoću među svim zapaljivim gorivima; istovremeno, ima nultu emisiju.” gasworld.com To znači da, ako riješimo problem skladištenja naprednim materijalima, vodik bi doista mogao konkurirati fosilnim gorivima po praktičnosti, a pritom isporučivati čistu energiju.

Tehnologija spremnika i infrastrukture također napreduje. Za komprimirani plin, novi dizajni kompozitnih spremnika (cilindri tipa IV i V) smanjuju težinu i povećavaju kapacitet za vozila. Tvrtke testiraju kriokomprimirani vodik – hibrid hladnog i komprimiranog vodika – kako bi se više plina pohranilo u spremnike bez potpune ukapljivanja. U području čvrstog skladištenja, nedavni projekt NREL–GKN Hydrogen pokazao je da se otpadna toplina iz postrojenja može učinkovito koristiti za oslobađanje vodika iz metalnih hidrida, poboljšavajući učinkovitost sustava nrel.gov nrel.gov. Puštanje u rad te jedinice za skladištenje hidrida od 500 kg u 2024. godini pokazuje da se skladištenje u čvrstom stanju pomiče s laboratorijske na praktičnu, na mrežu povezanu razinu nrel.gov. Isto tako, LOHC tehnologija napreduje: razvijaju se novi katalizatori i nosači tekućine kako bi se smanjila temperatura i energija potrebna za oslobađanje vodika, dok pilot-projekti u stvarnim uvjetima (poput Hydrogeniousovih LOHC jedinica za skladištenje od 5 tona/dan) potvrđuju dugoročno cikliranje i ekonomičnost. Svako inkrementalno poboljšanje – spremnik koji drži više H₂ po litri, materijal koji oslobađa H₂ na 10 °C nižoj temperaturi, pumpa koja smanjuje gubitke isparavanja – približava skladištenje vodika performansama potrebnim za široku primjenu.

Infrastrukturna i sigurnosna razmatranja

Izgradnja energetskog sustava temeljenog na vodiku nije samo pitanje medija za skladištenje; zahtijeva prateću infrastrukturu i stroge sigurnosne mjere. S infrastrukturne strane, zamislite budući lanac opskrbe vodikom – počinje proizvodnjom (elektrolizatori ili reformeri), zatim distribucijom (cijevi, kamioni ili brodovi), potom skladištenjem i na kraju krajnjom uporabom (gorivne ćelije, turbine itd.). Svaka karika tog lanca razvija se već danas.

Cjevovodi: Najučinkovitiji način za prijenos velikih količina vodika unutar zemlje vjerojatno su cjevovodi, slično kao i za prirodni plin. Neke zemlje planiraju posebne cjevovode za vodik (Europa ima predloženu “Vodikovu kralježnicu” koja bi se protezala kontinentom), a u međuvremenu se testira miješanje vodika u postojeće cjevovode za prirodni plin. Miješanje do otprilike 20% vodika po volumenu u prirodni plin izvedivo je u mnogim sustavima, što može smanjiti emisije CO₂ isporučenog plina (iako miješanje iznad te razine često zahtijeva nove cijevi ili nadogradnje zbog krhkosti materijala i kompatibilnosti uređaja). Komunalna poduzeća u Ujedinjenom Kraljevstvu, primjerice, provela su pokus u četvrtima isporučujući mješavinu od 20% vodika u plinsku mrežu običnim kućanstvima, bez primjetne razlike za potrošače osim nešto nižih emisija. U SAD-u, SoCalGas ima projekt “H2 Hydrogen Home” koji demonstrira miješanje vodika u cjevovodima za kuhanje i grijanje u kućanstvima uci.edu. Dugoročno, cilj je izgraditi čiste cjevovode za vodik za industrijske klastere i “hubove” za vodik. Postojeći cjevovodi za prirodni plin ponekad se mogu prenamijeniti – ali potrebno je zamijeniti dijelove koji ne mogu podnijeti svojstva vodika. EU već poduzima korake u tom smjeru: direktiva EU iz 2024. postavila je temelje za operatore vodikovih mreža (ENNOH) i standarde za cjevovode odvojene od prirodnog plina energy.ec.europa.eu.

Postrojenja za skladištenje u velikim količinama: Kao što prirodni plin skladištimo u ogromnim podzemnim šupljinama kako bismo ublažili sezonsku potražnju, isto možemo učiniti i s vodikom. Zapravo, podzemne slane špilje pojavljuju se kao rješenje za masovno skladištenje vodika, budući da slane formacije imaju odgovarajuća svojstva (nepropusne su za zrak i mogu se isprati kako bi se stvorile velike šupljine). Značajan primjer nalazi se na sjeveroistoku Njemačke: energetska tvrtka Uniper je u rujnu 2024. otvorila pilot-projekt “HPC Krummhörn”, slanu špilju preuređenu za pohranu do 500.000 kubičnih metara vodika pod tlakom gasworld.com. Ova špilja će se koristiti za testiranje stvarnog rada velikog sezonskog skladištenja vodika, pohranjujući zeleni vodik proizveden ljeti za korištenje zimi gasworld.com. U Sjedinjenim Državama, još veći projekt pod nazivom Advanced Clean Energy Storage (ACES) je u izgradnji u Utahu. Uz potporu jamstva za zajam DOE-a od 504 milijuna dolara energy.gov, ACES će koristiti dvije ogromne slane špilje (svaka veličine nekoliko Empire State Buildinga) za skladištenje čistog vodika proizvedenog farmom elektrolizatora snage 220 MW energy.gov energy.gov. Pohranjeni vodik će napajati turbine projekta Intermountain Power – isprva s 30% mješavinom vodika 2025. godine, s ciljem korištenja 100% vodika do 2045. godine energy.gov. Ovi projekti pokazuju kako vodik može omogućiti dugotrajno skladištenje za elektroenergetsku mrežu, slično kao golema baterija koja pohranjuje višak obnovljive energije mjesecima.

Prijevoz i opskrba gorivom: Za distribuciju manjeg opsega, prikolice s komprimiranim vodikom (kamioni koji prevoze snopove visokotlačnih cilindara) danas su uobičajeni za dostavu H₂ industriji i na postaje za punjenje. Svaka prikolica može prevoziti 300–400 kg H₂. U budućnosti, cisterne za tekući vodik (izolirani kriogeni kamioni slični LNG cisternama) mogu prevoziti veće količine (~3.500 kg po kamionu) za opskrbu postaja za punjenje. Japan je čak pokrenuo demonstracijski brod za tekući vodik, kao što je spomenuto, kako bi istražio pomorski prijevoz. Uspostava mreže postaja za punjenje vodikom ključna je za vozila na gorivne ćelije – do 2025. postoji više od 1.000 postaja diljem svijeta (prednjače Japan, Njemačka, Kalifornija i Južna Koreja), ali bit će potrebno mnogo više ako vozila na vodik postanu popularna. Vlade podupiru širenje ovih postaja, često smještenih uz postojeće benzinske postaje, dizajniranih s posebnim sigurnosnim senzorima, ventilacijom i hitnim isključivanjem.

Govoreći o sigurnosti, razumljivo je da je to velika briga s obzirom na reputaciju vodika (mit o Hindenburgu i dalje je prisutan u javnoj mašti). U stvarnosti, vodik se može rukovati jednako sigurno kao i drugim uobičajenim gorivima, ali ima različita svojstva koja zahtijevaju pažljivo inženjerstvo. Vodik je izuzetno zapaljiv u širokom rasponu koncentracija u zraku (otprilike 4% do 75% H₂ u zraku može se zapaliti). S pozitivne strane, ima vrlo visoku temperaturu samozapaljenja (što znači da je potreban značajan izvor topline za paljenje) i njegove su molekule toliko lagane da, ako dođe do curenja na otvorenom, plinoviti vodik brzo se diže i raspršuje – za razliku od benzina ili propana koji se mogu zadržavati na tlu. Ovo brzo raspršivanje može smanjiti rizik od požara na otvorenom. Međutim, u zatvorenim prostorima vodik se može akumulirati blizu stropa (jer je lakši od zraka), pa su potrebni odgovarajuća ventilacija i detektori vodika. Jedan neobičan aspekt je da vodik gori gotovo nevidljivim plamenom na dnevnom svjetlu; stoga se na lokacijama s vodikom koriste detektori plamena (ultraljubičasti/infrared senzori) kako bi se otkrila svaka zapaljenja koja ljudsko oko ne može vidjeti.

Standardi za materijale i komponente također su ključni za sigurnost. Sklonost vodika da izazove krhkost nekih metala znači da spremnici, ventili i cijevi moraju biti izrađeni od ili obloženi kompatibilnim materijalima (npr. nehrđajući čelici, polimeri, kompoziti za koje je dokazano da odolijevaju prodiranju vodika). Svi spremnici za vodik za vozila prolaze testove na vatru, padove i ekstremne pritiske kako bi se osiguralo da se neće raspasti čak ni u teškim nesrećama. Stanice za punjenje koriste visokokvalitetne spojnice za brzo odvajanje i uzemljenje kako bi se spriječile iskre od statičkog elektriciteta. Industrija je razvila opsežne kodekse i standarde (poput ISO i NFPA standarda) koji reguliraju dizajn vodikovih sustava, slično onima koji se dugo koriste za prirodni plin.

Edukacija javnosti također je dio sigurnosti – na primjer, informiranje ljudi da u vodikovom automobilu ne možete osjetiti curenje vodika (H₂ je bez mirisa, za razliku od mirisa merkaptana u prirodnom plinu), zbog čega su ugrađeni automatski detektori. Sve u svemu, desetljeća iskustva u rukovanju vodikom u industrijskim postrojenjima (rafinerije nafte, tvornice gnojiva, NASA-ini pogoni) daju povjerenje da se uz odgovarajuće mjere opreza vodik može učiniti jednako sigurnim kao i konvencionalna goriva. Kako gradimo infrastrukturu za vodik, regulatori i tvrtke primjenjuju pristup “sigurnost na prvom mjestu”, donoseći konzervativne dizajnerske odluke i temeljito testirajući sustave kako bi stekli povjerenje javnosti.

Glavni akteri, projekti i ulaganja

Globalni poticaj za vodik potaknuo je širok spektar industrijskih aktera i velikih ulaganja, od energetskih divova do tehnoloških startupa i vlada. Evo pregleda tko pokreće procvat skladištenja vodika i nekoliko najvažnijih projekata:

Industrijske plinske kompanije: Ustanjene tvrtke poput Linde, Air Liquide i Air Products – koje već dugo opskrbljuju industriju vodikom – snažno ulažu u novu infrastrukturu za vodik. Stručnjaci su za stvari poput ukapljivanja, kompresije i distribucije na velikoj skali. Na primjer, Air Liquide je najavio ulaganje od 850 milijuna dolara u projekt vodika u Teksasu s ExxonMobilom 2024. godine, uključujući izgradnju novih jedinica za odvajanje zraka i cjevovoda za podršku velikom postrojenju za proizvodnju vodika i amonijaka s niskim udjelom ugljika u Baytownu, TX gasworld.com. Air Liquide i Linde zajedno upravljaju tisućama kilometara vodikovih cjevovoda (posebno uz obalu Meksičkog zaljeva u SAD-u i u sjevernoj Europi) koji se proširuju. Ove tvrtke također razvijaju skladištenje vodika u velikim količinama – Air Liquide je izgradio postrojenja za ukapljivanje vodika (jedno od najvećih na svijetu nalazi se u Nevadi i opskrbljuje zapadnu obalu tekućim H₂ za postaje za punjenje). Air Products ulaže u masivne projekte proizvodnje i izvoza “zelenog vodika” (poput projekta vrijednog 5 milijardi dolara u Saudijskoj Arabiji za proizvodnju zelenog amonijaka za izvoz). Ovi etablirani igrači donose duboko inženjersko znanje i ključni su za povećanje kapaciteta tehnologija skladištenja (na primjer, Linde proizvodi mnoge visokotlačne spremnike i kriogene posude koje se koriste u projektima vodika diljem svijeta).
Energetske i naftne & plinske kompanije: Mnoge tradicionalne naftne kompanije i komunalna poduzeća okreću se vodiku. Shell, BP, TotalEnergies i Chevron pokrenuli su odjele i pilot-projekte za vodik. Shell je izgradio postaje za punjenje vodika u Europi i partner je u projektu REFHYNE (jedan od najvećih elektrolizatora u EU, u rafineriji u Njemačkoj). BP sudjeluje u planiranom vodikovom čvorištu u Australiji. Chevron je investirao u projekt ACES u Utahu i ima udio u Hydrogenious LOHC. Naftne kompanije s Bliskog istoka (Saudi Aramco, ADNOC iz UAE) ulažu velika sredstva u planove izvoza vodika/amonijaka kako bi ostale dobavljači energije u dekarboniziranom svijetu. Velike komunalne tvrtke poput Uniper, RWE, Enel razvijaju skladištenje vodika za balansiranje mreže i prenamjenu plinske infrastrukture za H₂. Mitsubishi Power je još jedan ključni igrač: isporučuje plinske turbine sposobne za rad na vodik za projekt ACES u Utahu, a 2023. završio je značajno testiranje elektrane u Japanu koja radi na mješavini goriva s 30% vodika. Ove velike tvrtke često djeluju kao integratori, povezujući proizvodnju, skladištenje i krajnju upotrebu u demonstracijskim projektima.
Inovativni startupovi: S druge strane, mnogi startupovi i istraživački spin-offovi bave se specifičnim tehnologijama skladištenja. Spomenuli smo H2MOF (fokusiran na MOF materijale). Drugi primjer je Hydrogenious LOHC (osnovan 2013., sada lider u LOHC-u uz podršku Chevrona i Mitsubishija). GKN Hydrogen (podržan od strane britanske inženjerske tvrtke) razvija sustave skladištenja metalnih hidrida za mikromreže. Plug Power, iako je uglavnom poznat po gorivnim ćelijama i elektrolizerima, također inovira u ukapljavanju i skladištenju vodika kako bi podržao svoju nacionalnu mrežu isporuke vodika za pogon viličara. Startupovi također rade na kemijskom skladištenju vodika poput Powerpaste (pasta na bazi magnezijevog hidrida koju je razvio Fraunhofer za mala vozila) i novih katalizatora za razgradnju amonijaka. Ekosustav obuhvaća male tvrtke s rizičnim kapitalom do velikih industrijskih konglomerata, svi u utrci za poboljšanje načina skladištenja i transporta vodika.
Vodeći projekti: Osim tvrtki, određeni projekti zaslužuju isticanje zbog svoje veličine i značaja:
- Advanced Clean Energy Storage (Utah, SAD): Kao što je opisano, ovo će biti jedno od najvećih svjetskih skladišta energije na bazi vodika, s spremištem u kavernama ekvivalentnim dnevnoj potrošnji električne energije velikog grada. Povezuje solarnu/vjetroenergiju, masivne elektrolizere, skladištenje u slanim kavernama i elektranu na vodik energy.gov energy.gov. Ovo je primjer korištenja vodika za sezonsko skladištenje energije za mrežu.
- Hector LOHC postrojenje (Njemačka): Najveće svjetsko skladište na bazi LOHC-a u planiranju (1.800 tona H₂ godišnje). Bit će povezano s projektom Green Hydrogen @ Blue Danube za uvoz vodika, prikazujući LOHC za međuregionalnu trgovinu vodikom h2-international.com.
- HyStock (Nizozemska): Projekt Gasuniea za razvoj slane kaverne za vodik i pripadajućih cjevovoda, dio nizozemske strategije za skladištenje obnovljivog vodika kao rezerve za energiju iz vjetroelektrana na moru.
- H₂H Saltend (UK): Predloženo vodikovo čvorište na sjeveroistoku Engleske gdje će se višak vodika iz industrijske proizvodnje skladištiti (u početku u nadzemnim spremnicima, kasnije u podzemnim kavernama) za pogon obližnje elektrane i industrije.
- Asian Renewable Energy Hub (Australija): Ogroman planirani projekt za proizvodnju zelenog vodika i amonijaka u Zapadnoj Australiji za izvoz, što zahtijeva skladištenje i ukapljivanje na licu mjesta. Iako je primarno usmjeren na proizvodnju, njegova veličina znači da će se koristiti nova tehnologija skladištenja (poput spremnika za amonijak veličine naftnih spremnika).
- Japan-Australia LH₂ lanac opskrbe: Japanski demonstracijski projekti nisu samo isporučivali LOHC iz Bruneja, već i tekući vodik iz Australije. Brod za LH₂ Suiso Frontier početkom 2022. prevezao je ukapljeni vodik oko 9.000 km, dokazujući da je pomorski transport izvediv. Japanski Kawasaki Heavy Industries izgradio je posebne spremnike koji mogu održavati vodik na -253 °C tijekom putovanja.
- EU vodikove doline: EU financira klastere (doline) u kojima su proizvodnja, skladištenje i upotreba vodika integrirani. Mnogi od njih uključuju inovativno skladištenje – primjerice, projekt u španjolskoj Kataloniji gradi vodikovu dolinu s podzemnim skladištem u iscrpljenom plinskom ležištu, a švedska dolina integrira podzemno skladište vodika HYBRIT projekta za proizvodnju čelika.
- HYBRIT projekt čelika (Švedska): Ovaj projekt transformira proizvodnju čelika korištenjem vodika umjesto ugljena. Kako bi se osigurala stalna opskrba vodikom za čeličanu, HYBRIT je izgradio jedinstvenu podzemnu špilju za skladištenje vodika u Luleåu, Švedska – zapravo staru stijensku špilju obloženu i pod tlakom za držanje vodika u plinovitom stanju hybritdevelopment.se. Godine 2022. inaugurirali su ovo skladište od 100 m³, koje od tada uspješno radi, skladišteći vodik proizveden iz obnovljivih izvora za opskrbu pilot postrojenja za čelik hybritdevelopment.se. To je manji opseg od solnih špilja, ali pionirska upotreba skladištenja vodika za omogućavanje kontinuiranog industrijskog rada. Primjer iz čelične industrije pokazuje da skladištenje vodika može izravno dekarbonizirati industrijske procese: HYBRIT pilot već je proizveo visokokvalitetni čelik s nultom emisijom ugljika koristeći pohranjeni vodik bez fosilnih goriva fasken.com.
Vlada i javni sektor: Na kraju, ali ne manje važno, same vlade su glavni akteri putem financiranja i politika. Posljednje dvije godine bilježe neviđen val javnih ulaganja u vodik. U Sjedinjenim Državama, Zakon o dvostranačkoj infrastrukturi iz 2021. dodijelio je 8 milijardi dolara za Regional Clean Hydrogen Hubs, što je dovelo do objave u listopadu 2023. o sedam projekata vodikovih centara koji će dobiti 7 milijardi dolara saveznih sredstava bidenwhitehouse.archives.gov. Ovi centri – raspoređeni diljem zemlje od Pennsylvanije do Teksasa i Kalifornije – privukli su više od 40 milijardi dolara privatnih suinvesticija bidenwhitehouse.archives.gov. Zajedno imaju za cilj proizvesti 3 milijuna tona čistog vodika godišnje do 2030. (otprilike trećinu američkog cilja za tu godinu) i stvoriti desetke tisuća radnih mjesta bidenwhitehouse.archives.gov. Važno je napomenuti da mnogi centri uključuju planove za skladišne špilje za vodik, cjevovode i distribucijsku infrastrukturu za povezivanje proizvođača i korisnika vodika. Američka vlada također je uvela izdašne poticaje poput Clean Hydrogen Production Tax Credit (45V) – do 3 dolara po kilogramu proizvedenog čistog vodika – kako bi potaknula ulaganja u cijeli opskrbni lanac projectfinance.law. Ovaj porezni kredit (dio Zakona o smanjenju inflacije iz 2022.) doveo je do porasta od 247% u planiranim projektima vodika jer developeri očekuju kredite koji čine zeleni vodik znatno konkurentnijim po cijeni. U Europi, EU-ov Zeleni plan i REPowerEU stavili su vodik u središte pozornosti. EU je postavila cilj proizvesti 10 milijuna tona obnovljivog vodika godišnje do 2030. i uvesti dodatnih 10 milijuna tona energy.ec.europa.eu. Kako bi to podržala, EU i države članice pokrenule su programe financiranja poput Važnih projekata od zajedničkog europskog interesa (IPCEI). U razdoblju 2022.–2024. odobrena su tri IPCEI programa (Hy2Tech, Hy2Use, Hy2Infra), usmjeravajući milijarde u tehnologiju i infrastrukturu vodika. Hy2Infra IPCEI (veljača 2024.) izričito podržava izgradnju “velikih skladišnih kapaciteta za vodik i cjevovoda” u više zemalja energy.ec.europa.eu. Dodatno, EU uspostavlja “Europsku banku za vodik” za subvencioniranje zelenogproizvodnju vodika i osigurati otkup, što neizravno pomaže skladištenju jamčenjem potražnje. Pojedine europske zemlje imaju vlastite strategije: Njemačka je, primjerice, udvostručila svoja sredstva za vodik na 20 milijardi eura i sufinancira istraživanje i razvoj skladištenja vodika, dok Francuska ulaže u tehnologiju spremnika tekućeg vodika za zrakoplovstvo. Azijsko-pacifičke vlade također sudjeluju: Japan planira koristiti 5 milijuna tona vodika godišnje do 2030. i ima strategiju koja naglašava izgradnju LH₂ brodova i skladišnih terminala; Južna Koreja cilja na brojne vodikove gradove s elektranama na gorive ćelije i izgradila je veliki pogon za skladištenje vodika i elektranu na gorive ćelije (projekt “Hanam Fuel Cell”). Kina, iako se trenutno fokusira na vozila i industrijsku upotrebu, brzo povećava proizvodnju elektrolizatora i vjerojatno će implementirati velika skladišta vodika kako bude integrirala vodik u svoj energetski sustav.

Svi ovi igrači i projekti naglašavaju ključnu točku: skladištenje vodika privlači veliki kapital i talente diljem svijeta. Konvergencija etablirane industrije, inovativnih startupa i javnih ulaganja ubrzava napredak. Ova široka podrška razlog je zašto mnogi analitičari vjeruju da je vodik ovaj put tu da ostane (za razliku od prethodnih ciklusa hypea). Kako je jedan promatrač industrije rekao, priča o vodiku dosegla je pravu točku preokreta – s tehnologijom koja sazrijeva i masivnim ulaganjima koja pristižu, vodik je spreman igrati sve važniju ulogu u globalnoj energetskoj tranziciji fasken.com.

Primjene: Prijevoz, skladištenje u mreži i industrijska upotreba

Što ćemo zapravo raditi sa svim tim pohranjenim vodikom? Sjajna stvar kod vodika je njegova svestranost – isti vodik može pokretati automobil, grijati tvorničku peć ili napajati elektranu. Evo nekih od ključnih područja primjene i kako skladištenje vodika to omogućuje:

Prijevoz: Vozila na vodikove gorivne članke (FCEV) su temelj vizije vodikove ekonomije. To uključuje osobne automobile (poput Toyota Mirai, Hyundai Nexo), autobuse, kamione (npr. prototipove Nikola, Toyota/Kenworth, Hyundai Xcient), vlakove, pa čak i viličare. U vozilima je kompaktno spremanje na vozilu ključno. Većina FCEV-a koristi spremnike za plin pod tlakom od 700 bara kao što je spomenuto. Ovi napredni spremnici omogućuju automobilima domet od 300–400 milja, čime FCEV-ovi postaju konkurentni benzinskim vozilima po pitanju dometa energy.gov. Teški kamioni i autobusi često koriste sustave od 350 bara (veći spremnici pri nižem tlaku), ali se i dalje oslanjaju na skladištenje visoke gustoće kako bi imali prihvatljiv domet/učestalost punjenja. Tehnologija skladištenja vodika izravno utječe na isplativost vozila: bolji spremnici znače lakša vozila ili veći domet. Prednost vodika u odnosu na baterije je brzo punjenje i manja masa za isti domet, zbog čega se razmatra za prijevoz na velike udaljenosti i s visokom iskorištenošću. Na primjer, 2023. godine Alstomovi vlakovi na vodikove gorivne članke počeli su prometovati u Njemačkoj na regionalnim linijama – svaki vlak ima spremnike vodika na krovu za vožnju 1.000 km po punjenju, zamjenjujući dizelske vlakove na neelektrificiranim prugama. U zrakoplovstvu, tvrtke testiraju dronove i male zrakoplove na vodik, a čak razmatraju i tekući vodik za srednje velike zrakoplove 2030-ih. Pomorstvo istražuje goriva dobivena iz vodika: neki demonstracijski brodovi koriste gorivne članke s vodikom i spremnicima na brodu, ali mnogi se okreću amonijaku ili metanolu (koji zahtijevaju spremnike, ali druge vrste). Važno je i izvanvozilo skladištenje vodika: mreža postaja za punjenje i skladišta vodika za opskrbu ovih vozila. Za kamionske rute, industrija razmatra “vodikove koridore” s postajama za punjenje svakih 100 milja. U lukama i zračnim lukama, skladištenje vodika (vjerojatno kao tekući vodik ili amonijak) moglo bi opskrbljivati buduće brodove i zrakoplove. Sektor viličara i skladišta bio je rani uspjeh za vodik – tvrtke poput Amazona i Walmarta već koriste tisuće viličara na gorivne članke u distributivnim centrima. Ti viličari imaju male spremnike od 350 bara koje operateri pune za nekoliko minuta na internoj vodikovoj stanici (koju opskrbljuje skladište tekućeg vodika ili kompresor i boce na licu mjesta). Brzo punjenje i kontinuiran rad (bez zamjene baterije) pokazali su se kao dobitna kombinacija. Ovo pokazuje kako skladištenje vodika omogućuje povećanje produktivnosti u određenim nišama već sada.
Skladištenje energije u mreži: Kako udio solarne i vjetroelektrične energije u elektroenergetskim mrežama raste, tako raste i potreba za dugotrajnim skladištenjem kako bi se ublažila njihova varijabilnost. Baterije su odlične za nekoliko sati, ali za pohranu energije na dane ili tjedne, vodik je snažan kandidat. Ideja je koristiti višak obnovljive energije (na primjer, vjetroviti dani ili sunčani vikendi kada je potražnja niska) za proizvodnju vodika elektrolizom, pohraniti taj vodik u spremnike ili špilje, a zatim ga koristiti u gorivnim ćelijama ili turbinama za proizvodnju električne energije kada je to potrebno (poput dugotrajnih oblačnih razdoblja ili zimskih zatišja s malo vjetra). Ovo zapravo stvara rezervu obnovljive energije. Pilot-projekti su u tijeku: osim ACES-a u Utahu, u Europi projekt “BigBattery” u Austriji pohranjuje obnovljivi vodik u špilji kako bi opskrbio plinsku turbinu za vršnu snagu. Njemački Uniper projekt koji smo spomenuli testirat će kako slana špilja može pomoći uravnotežiti mrežu i osigurati energetsku sigurnost pohranjivanjem zelenog vodika koji se može brzo isporučiti. Ako se to pokaže uspješnim, zemlje bi mogle održavati strateške rezerve vodika slično kao strateške rezerve nafte – ali za čistu energiju. Druga mrežna upotreba je power-to-gas: pretvaranje obnovljive električne energije u vodik i njegovo ubrizgavanje u plinsku mrežu (kao smjesu ili pretvoren u sintetički metan) kako bi se energija pohranila u postojećoj plinskoj infrastrukturi. Neki opskrbljivači sada to rade u malim razmjerima, zapravo koristeći mrežu prirodnog plina kao divovsku “bateriju” sezonskim ubrizgavanjem vodika. Vodik također može pružiti usluge mreži: postrojenja s gorivnim ćelijama mogu povećavati ili smanjivati proizvodnju radi stabilizacije frekvencije, ili distribuirani generatori s gorivnim ćelijama mogu osigurati rezervno napajanje bolnicama i podatkovnim centrima (gorivne ćelije s lokalnim skladištenjem vodika već su instalirane za kritično rezervno napajanje, budući da mogu imati višednevnu zalihu goriva na licu mjesta, što u nekim slučajevima nadmašuje dizel generatore).
Industrijska upotreba: Vodik se već koristi u industriji (rafinerije, tvornice gnojiva, kemijske tvornice) – ali uglavnom “sivi” vodik iz fosilnih goriva. Prijelaz je na korištenje čistog vodika u tim istim procesima kako bi se eliminirale emisije CO₂. Na primjer, rafinerije nafte koriste vodik za desulfurizaciju goriva; mogle bi koristiti zeleni vodik iz obližnjeg elektrolizatora i skladištiti ga na licu mjesta za stalnu opskrbu. Tvornicama amonijačnih gnojiva potreban je vodik kao sirovina; novi projekti imaju za cilj proizvodnju zelenog amonijaka koristeći pohranjeni vodik iz promjenjivih obnovljivih izvora. Proizvodnja čelika je izvanredna primjena: tradicionalno se čelik proizvodi korištenjem ugljena u visokim pećima, ali korištenje vodika u procesu izravno reduciranog željeza (DRI) može smanjiti CO₂ za više od 90%. HYBRIT projekt u Švedskoj dokazao je 2021.–2022. da čelik visoke kvalitete može biti proizveden fosilno-slobodnim vodikom fasken.com. Privremeno skladište vodika na licu mjesta omogućuje da čeličana radi 24/7 čak i ako elektrolizatori ili vjetroelektrane variraju. ArcelorMittal i drugi čeličani divovi slijede njihov primjer, s demonstracijskim pećima na vodik u Njemačkoj, Kanadi itd. Ovdje je skladištenje vodika (čak i samo spremnici za nekoliko sati opskrbe) ključno za neprekidnost industrijskog procesa i izbjegavanje zastoja. Ostale industrijske upotrebe uključuju visokotemperaturnu toplinu u proizvodnji cementa ili stakla – vodik se može skladištiti i zatim spaljivati u pećima za postizanje vrlo visokih temperatura bez CO₂. Neke eksperimentalne tvornice stakla (npr. u Njemačkoj) pokretale su peći na mješavine vodika. Ubrizgavanje u mrežu za grijanje: vodikovi kotlovi bi jednog dana mogli grijati zgrade ili proizvoditi industrijsku paru. U Ujedinjenom Kraljevstvu pilot projekt “Hydrogen Homes” prikazuje kotlove i štednjake na 100% vodik; ako bi gradska plinska mreža prešla na vodik, bila bi potrebna centralizirana proizvodnja i skladištenje vodika za upravljanje promjenama potražnje (poput velikog spremnika za jutarnje vršne potrebe grijanja). Rastuća industrijska primjena je korištenje vodika za skladištenje energije na udaljenim lokacijama ili mikromrežama – zapravo zamjena dizel generatora vodikovim rješenjima. Na primjer, telekom tornjevi ili izolirani laboratoriji mogu koristiti solarne panele + elektrolizator za proizvodnju vodika, skladištiti ga u bocama ili metalnim hidridu, a zatim koristiti gorivnu ćeliju kad je potrebna energija noću. Čak i neki podatkovni centri testiraju gorivne ćelije na vodik kao rezervno napajanje umjesto dizel agregata, što uključuje skladištenje vodika na licu mjesta (obično u tlačnim spremnicima).

U sažetku, skladištenje vodika otključava fleksibilnost: ono odvaja proizvodnju vodika od njegove upotrebe. To znači da se vozila na vodik mogu brzo puniti jer je gorivo unaprijed proizvedeno i pohranjeno; elektrane mogu povećati proizvodnju koristeći pohranjeni vodik proizveden u jeftinijim, izvanvršnim terminima; tvornice mogu raditi bez prekida jer imaju rezerve vodika pri ruci. Kako se ove primjene šire, one dodatno potiču potražnju za boljim i jeftinijim rješenjima za skladištenje vodika, stvarajući začarani krug tehnološkog napretka i povećanja razmjera.

Najnovije vijesti, trendovi i politički potezi (2024.–2025.)

Područje skladištenja vodika brzo se razvija, s čestim vijestima o novim projektima i poticajnim politikama. Evo nekih od najznačajnijih nedavnih događanja iz protekle godine:

Vodikovi centri i financijski dobitci: Krajem 2023. godine, američko Ministarstvo energetike objavilo je dobitnike svog programa Regionalnih čistih vodikovih centara – sedam projekata diljem zemlje, od Kalifornije do Pennsylvanije, koji dijele 7 milijardi dolara saveznog financiranja bidenwhitehouse.archives.gov. Očekuje se da će ovi centri privući još 40+ milijardi dolara privatnih ulaganja bidenwhitehouse.archives.gov i omogućiti SAD-u da u roku od deset godina proizvodi više od 3 milijuna tona vodika godišnje bidenwhitehouse.archives.gov. Ključno je da mnogi centri uključuju i namjenske komponente za skladištenje vodika (npr. planirane špilje u Teksasu i Louisiani, velika skladišta spremnika u Kaliforniji) kako bi upravljali ponudom i potražnjom. Ova injekcija kapitala jedna je od najvećih ikad u infrastrukturu za vodik u SAD-u, što signalizira snažnu političku volju. Dodatno jačajući povjerenje, američko Ministarstvo financija je 2023. pojasnilo pravila za porezni kredit za proizvodnju vodika (45V), osiguravajući da proizvođači mogu dobiti do 3 USD/kg za čisti vodik projectfinance.law – što je prekretnica za ekonomsku isplativost. Kao rezultat toga, tvrtke poput Plug Power, Air Products i nekoliko proizvođača obnovljivih izvora energije značajno su povećali svoje portfelje vodikovih projekata u Sjevernoj Americi.
Europsko ubrzanje vodika: Europa je udvostručila ulaganja u vodik kao odgovor na zabrinutosti za energetsku sigurnost (nakon plinske krize 2022.) i klimatske ciljeve. U svibnju 2024. EU je odobrila IPCEI Hy2Move, višedržavni projekt koji pokriva cijeli lanac vrijednosti vodika, uključujući inovacije u skladištenju energy.ec.europa.eu. EU je također uvela nova pravila 2023.–2024. (kroz Paket za tržište vodika i dekarboniziranog plina) kako bi olakšala razvoj infrastrukture i trgovinu vodikom energy.ec.europa.eu. Jedna od novih EU inicijativa je Europska banka za vodik, koja priprema prve aukcije za subvencioniranje razlike u cijeni za zeleni vodik – učinkovito jamčeći tržište za vodik kako bi projekti (i skladišni kapaciteti) mogli poslovati s stabilnim prihodima. Nekoliko europskih zemalja ažuriralo je svoje strategije za vodik: Njemačka je povećala svoj cilj potražnje za vodikom do 2030. i financira nacionalnu mrežu za vodik; Ujedinjeno Kraljevstvo je najavilo strategiju za 2023. koja uključuje pokuse za 100% grijanje domaćinstava na vodik i izdvojilo sredstva za natjecanja za skladištenje vodika (npr. Net Zero Innovation Portfolio). Italija i Španjolska pokrenule su pilot projekte za miješanje vodika u plinske mreže do 10%. Kako bi se riješile tehničke prepreke, EU je krajem 2024. objavila smjernice za ubrzavanje izdavanja dozvola za skladišta vodika, prepoznajući ih kao ključnu infrastrukturu.
Potezi Azijsko-pacifičke regije: Japan, pionir u vodiku, revidirao je svoju Osnovnu strategiju za vodik u lipnju 2023., udvostručivši svoj cilj opskrbe vodikom do 2030. na 12 milijuna tona (uključujući uvezeni amonijak) i obećao 107 milijardi dolara javno-privatnog financiranja tijekom 15 godina za izgradnju opskrbnih lanaca. To uključuje financiranje za više nosača tekućeg vodika, skladišnih terminala i moguće mreže cjevovoda za vodik u industrijskim regijama Japana. Južna Koreja donijela je Zakon o vodikovoj ekonomiji koji predviđa poticaje za izgradnju postrojenja za proizvodnju i skladištenje vodika te ima za cilj široku primjenu gorivih ćelija u proizvodnji električne energije (što zauzvrat zahtijeva robusnu opskrbu i skladištenje vodika). Australija je 2023. osigurala dodatna sredstva za svoj program regionalnih vodikovih čvorišta, s projektima poput Western Sydney Hydrogen Hub koji se fokusiraju na skladištenje vodika za lokalnu industriju i transport. A Kina, koja već prednjači u proizvodnji elektrolizatora, najavila je početkom 2025. niz “industrijskih parkova za vodik” u raznim provincijama – iako su detalji oskudni, očekuje se da će ti parkovi imati velika skladišta za industrijski vodik i punionice za vozila, u skladu s kineskim ciljem da do 2025. ima 50.000 FCEV-ova na cestama.
Tehnološki proboji i demonstracije: Ranije smo vidjeli neke proboje u materijalima (poput MOF-ova i novih hidrida) prijavljene 2024. Osim toga, tvrtke povećavaju opseg dokazane tehnologije: u travnju 2025. Hydrogenious LOHC dobio je dozvolu za Hector LOHC skladišni pogon (najveći na svijetu) h2-international.com, što označava prijelaz LOHC-a iz pilot faze u punu komercijalnu primjenu. Također, 2024. europski konzorcij demonstrirao je čvrsto skladištenje vodika za izvanmrežno punjenje električnih vozila: zapravo prikolica s metal-hidridnim spremnicima koji pohranjuju vodik za pogon gorivnog članka, a može se parkirati za punjenje električnih automobila na udaljenim lokacijama – kreativna primjena. Na kriogenom polju, NASA i privatne svemirske tvrtke nastavile su inovirati ultra-hladno skladištenje: kasni test NASA-e iz 2024. dokazao je novu tehniku izolacije koja je smanjila isparavanje u spremnicima tekućeg vodika za 50%, što bi moglo značiti učinkovitije skladištenje i transport LH₂ na zemlji. I što je značajno, Uniperov pilot projekt skladištenja u solnim kavernama u Njemačkoj počeo se puniti vodikom u rujnu 2024. gasworld.com, čime je postao jedna od prvih aktivnih vodikovih kaverni na svijetu. Prvi rezultati pokazuju uspješno brtvljenje i povrat vodika, što je ohrabrujući znak za slične projekte. Svaka od ovih prekretnica – dozvole, demonstracije, povećanje učinkovitosti – gradi povjerenje da je povećanje skladištenja vodika ne samo moguće, već se događa upravo sada.
Izjave lidera iz industrije: Sentiment u industriji je snažno optimističan, iako realan u pogledu izazova. Na primjer, Sanjiv Lamba, izvršni direktor Linde, upozorio je 2024. da tehnologija elektrolizatora i troškovi još uvijek moraju napredovati za istinski masovnu primjenu zelenog vodika gasworld.com gasworld.com. Njegova poanta naglašava da će smanjenje troškova proizvodnje vodika učiniti projekte skladištenja ekonomski isplativijima. S optimističnije strane, Ben Nyland, izvršni direktor Loop Energy (tvrtka za gorivne članke), rekao je krajem 2023. godine: “Na prekretnici smo gdje će se vodikova rješenja brzo skalirati – tehnologija je spremna, a volja za primjenu postoji.” Slično, Jorgo Chatzimarkakis, izvršni direktor Hydrogen Europe (industrijsko udruženje), često naglašava da brojni europski projekti “dokazuju da vodikova ekonomija postaje stvarnost” i da je fokus sada na provedbi: izgradnji spremnika, kaverni, cjevovoda, kamiona i svega ostalog, a ne samo na pričanju o njima. I da se vratimo na ranije spomenuti zamah, IEA-ina Globalna recenzija vodika za 2023. navodi da potražnja za vodikom i projekti rastu brže nego ikad, ali također poziva vlade da “se fokusiraju na infrastrukturu i skladištenje” jer bi to mogli postati uska grla ako se zanemare.
Izazovi politike: Vrijedi napomenuti nekoliko suprotnih struja. Neki analitičari i ekološke skupine pozivaju na oprez kod određenih upotreba vodika (na primjer, tvrde da je miješanje u grijanje kućanstava neučinkovito u usporedbi s izravnom elektrifikacijom). Postoje pozivi da se upotreba vodika usmjeri na sektore kojima je on zaista potreban (poput industrije i teškog prijevoza), a da se ne troše resursi na one koji imaju alternative. Ova rasprava može utjecati na političku podršku za određene projekte skladištenja – npr. hoće li vlade subvencionirati vodik za grijanje kućanstava (što bi značilo ulaganje u distribuciju i skladištenje) ili će se fokusirati na industrijske centre. Dodatno, sigurnosni incidenti (srećom rijetki) podsjećaju na potrebu održavanja strogih standarda – eksplozija 2019. na stanici za punjenje vodika u Norveškoj i eksplozija prikolice s vodikom u Kaliforniji 2022. godine, obje su dovele do privremenog usporavanja izgradnje stanica dok se nisu utvrdili uzroci i napravile korekcije (u tim slučajevima, utvrđeni su proizvodni nedostaci). Donositelji politika nastavljaju usavršavati propise kako bi osigurali da se vodik koristi sigurno i održivo. Općenito, trend politike je podržavajući, ali s naglaskom na usmjeravanje vodika tamo gdje ima najveći učinak.

Gledajući razvoj, druga polovica 2020-ih bit će prekretnica za skladištenje vodika. Deseci višemegavatnih ili kilotonskih skladišnih lokacija vjerojatno će biti izgrađeni diljem svijeta, opskrbljujući rastuću mrežu korisnika vodika. Uz snažnu političku podršku, tehnološka poboljšanja i tvrtke spremne na ulaganja, vodik se postojano kreće od hypea prema stvarnoj opremi.

Zaključak: Prema budućnosti pokretanoj vodikom

Skladištenje vodika, nekoć uska tehnička tema, sada je postalo temeljni dio planova za čistu energiju diljem svijeta. Mogućnost sigurnog i učinkovitog skladištenja vodika omogućuje nam da preoblikujemo naše energetske sustave – od automobila i kamiona koji ispuštaju samo vodu, do elektroenergetskih mreža koje mogu pohraniti zimski vjetar za ljetnu toplinu, do teške industrije poput čelika i kemije koja može raditi bez emisija ugljika. Izazovi, naravno, ostaju, uključujući smanjenje troškova i daljnje poboljšanje gustoće skladištenja. No, kao što smo vidjeli, globalni val inovacija i ulaganja izravno se suočava s tim izazovima.

Svaka metoda skladištenja – visokotlačni spremnici, kriogene tekućine, metalni hidridi, kemijski nosači – daje svoj doprinos u rješavanju slagalice. U nadolazećim godinama vjerojatno ćemo vidjeti kako se ta rješenja usavršavaju i kombiniraju na pametne načine (zamislite, primjerice, buduću postaju za punjenje vodika koja koristi kriopumpu za punjenje automobila, spremnike s metalnim hidrida za balansiranje opskrbe i LOHC kamion koji povremeno dovozi vodik prikupljen s udaljenog vjetroparka). Revolucija skladištenja vodika ne odnosi se na pobjedu jedne tehnologije, već na primjenu pravog spoja rješenja za svaku primjenu.

Zamah oko vodika je stvaran i raste. “Vrijeme vodika je došlo,” kako navodi jedno energetsko izvješće fasken.com, ističući da konvergencija klimatskih potreba, tehnološke spremnosti i političke podrške nikada nije bila jača. Najveća gospodarstva ulažu milijarde u infrastrukturu za vodik, a privatni sektor ih prati u korak. To znači da ono što je nekad bilo teoretsko – primjerice, pogoniti cijelu čeličanu vodikom ili napajati grad tijekom tjednog nestanka struje pohranjenim vodikom – sada je praktički na vidiku.

Za javnost, razvoj u skladištenju vodika uskoro bi mogao postati vidljiv u svakodnevnom životu: možda u obliku više autobusa na vodikove gorivne ćelije koji tiho prometuju gradskim ulicama, ili novih oznaka “H₂” na postajama za gorivo, ili lokalnih vijesti o projektu skladištenja energije koji koristi podzemni vodik umjesto golemih baterijskih farmi. Ovo su znakovi promjene paradigme u načinu na koji razmišljamo o gorivu. Vodik, najjednostavniji element, spreman je igrati složenu, neprocjenjivu ulogu u našoj tranziciji na čistu energiju. Ovladavanjem načinom njegovog skladištenja, otključavamo njegov puni potencijal kao čistog, fleksibilnog nositelja energije.

Put pred nama uključivat će daljnju suradnju znanstvenika, inženjera, industrije i vlada kako bi se osiguralo da su sustavi za skladištenje vodika sigurni, pristupačni i integrirani s našim širim energetskim mrežama. No, ako je trenutna putanja ikakav pokazatelj, ti će se napori isplatiti. Skladištenje najlakšeg plina u svemiru nije lagan zadatak, ali uz domišljatost, možda će upravo ono osvijetliti put prema održivoj energetskoj budućnosti. Kako često kažu lideri vodikove industrije, ovaj put je doista drugačije – svjedočimo rađanju ere pogonjene vodikom, a robusno skladištenje vodika ključ je koji sve to drži na okupu. fasken.com iea.org

Izvori: 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.