Revolúcia v skladovaní vodíka: Odomykanie chýbajúceho článku čistej energie

Koncom roka 2024 Národné laboratórium pre obnoviteľnú energiu (NREL) a GKN Hydrogen uviedli do prevádzky prvý svojho druhu 500 kg vodíkový „mega-tank“ na báze kovových hydridov v Colorade.
Japonská loď na prepravu skvapalneného vodíka Suiso Frontier v roku 2022 demonštrovala prepravu kvapalného vodíka z Austrálie do Japonska.
Spoločnosť Hydrogenious LOHC Technologies stavia v Dormagene v Nemecku najväčšiu LOHC továreň na svete, projekt Hector, na uskladnenie približne 1 800 ton vodíka ročne v LOHC systéme na báze benzyl-toluénu, so schválením v apríli 2025 a plánovaným otvorením v roku 2027.
Projekt Advanced Clean Energy Storage (ACES) v Utahu využije dve soľné kaverny na uskladnenie vodíka vyrobeného farmou elektrolyzérov s výkonom 220 MW, s počiatočnou 30 % zmesou vodíka plánovanou na rok 2025 a cieľom 100 % vodíka do roku 2045.
Pilotná soľná kaverna spoločnosti Uniper v Nemecku sa začala plniť vodíkom v septembri 2024 a prvé výsledky ukazujú úspešné utesnenie a odber.
Palivové články Toyota Mirai ukladajú vodík v nádržiach pri tlaku približne 700 barov, čo umožňuje dojazd približne 500–600 km (viac ako 300 míľ).
Podzemná vodíková kaverna HYBRIT v Luleå vo Švédsku má objem 100 kubických metrov a bola otvorená v roku 2022.
Európska únia schválila v máji 2024 projekt IPCEI Hy2Move na rozvoj vodíkovej hodnotovej reťazca vrátane inovácií v oblasti skladovania.
Test NASA z konca roka 2024 preukázal izoláciu, ktorá znížila odparovanie v nádržiach na kvapalný vodík približne o 50 %.
Skvapalňovanie vodíka spotrebuje približne 30 % jeho energetického obsahu, čo poukazuje na energetickú náročnosť kryogénneho skladovania.

Vodík je často označovaný za „palivo budúcnosti“ v čistej energetickej ekonomike. Aby však tento sľub splnil, musíme vyriešiť zásadnú výzvu: ako skladovať vodík efektívne, bezpečne a vo veľkom meradle. Prečo je to také dôležité? Vodík sa dá vyrábať v neobmedzenom množstve z vody a obnoviteľnej elektriny (čím vzniká „zelený vodík“) a pri jeho použití nevznikajú žiadne skleníkové plyny – iba voda. Navyše má viac energie na libru ako akékoľvek iné palivo, no ako plyn má extrémne nízku hustotu energy.gov. V praxi to znamená, že nekomprimovaný vodík by potreboval nádrž väčšiu ako dom, aby sa vyrovnal energii v nádrži na benzín. Efektívne metódy skladovania sú preto nevyhnutné na to, aby sa do rozumných objemov zmestilo dostatočné množstvo vodíka pre použitie v doprave, energetike a priemysle energy.gov. Ako uvádza Medzinárodná energetická agentúra, „Vodík je jednou z popredných možností na skladovanie energie z obnoviteľných zdrojov“, potenciálne s najnižšími nákladmi na dlhodobé skladovanie počas dní až mesiacov iea.org.

Úloha vodíka v globálnej energetickej transformácii je mnohostranná. Ponúka spôsob, ako dekarbonizovať sektory, ktoré je ťažké elektrifikovať (ako ťažký priemysel, lodná doprava alebo letectvo), a tiež ako uchovávať prebytočnú energiu z obnoviteľných zdrojov na časy, keď nesvieti slnko alebo nefúka vietor iea.org. Mnohí odborníci považujú skladovanie vodíka za „chýbajúci článok“, ktorý môže prepojiť prerušovanú výrobu z obnoviteľných zdrojov s nepretržitým, celodenným dopytom po energii. „Vodík dnes zažíva bezprecedentný rozmach. Svet by nemal premeškať túto jedinečnú príležitosť urobiť z vodíka dôležitú súčasť našej čistej a bezpečnej energetickej budúcnosti,“ povedal Fatih Birol, výkonný riaditeľ IEA iea.org. Stručne povedané, zvládnutie skladovania vodíka je kľúčom k odomknutiu jeho potenciálu ako čistého paliva a energetickej rezervy v bezemisnej ekonomike.

Ako (a prečo) skladujeme vodík

Na rozdiel od ropy alebo zemného plynu sa vodík nenachádza hotový pod zemou – musí sa najprv vyrobiť, potom uskladniť a prepraviť pred použitím. Skladovanie vodíka však nie je ľahká úloha, hoci vodík je najľahší prvok nrel.gov. Za normálnych podmienok je to riedky plyn, preto inžinieri vyvinuli rôzne metódy, ako vodík zhustiť pre skladovanie. Vo všeobecnosti možno vodík skladovať fyzikálne ako stlačený plyn alebo kryogénnu kvapalinu, alebo chemicky v iných materiáloch.

Prečo toľká námaha? Pretože efektívne skladovanie vodíka nám umožňuje vytvárať zásoby čistej energie. Napríklad prebytočná solárna alebo veterná energia môže rozštiepiť vodu na vodík, ktorý sa uskladní a neskôr podľa potreby premení späť na elektrinu v palivovom článku alebo turbíne. Táto schopnosť časovo posúvať dodávku energie je kľúčová pre siete, v ktorých dominujú obnoviteľné zdroje. Skladovanie vodíka tiež umožňuje vozidlám na palivové články niesť dostatočné množstvo paliva na dlhé jazdy a priemyselným zariadeniam udržiavať záložné zásoby pre kritické procesy. V podstate skladovanie vodíka z neho robí flexibilnú energetickú menu – vyrába sa, keď je prebytok zelenej energie, a spotrebúva sa kdekoľvek a kedykoľvek je energia potrebná.

Kľúčové metódy skladovania vodíka

Dnes sa výskumníci a priemysel zaoberajú viacerými metódami skladovania vodíka, z ktorých každá má svoje výhody a výzvy:

Stlačený vodíkový plyn: Najjednoduchší spôsob skladovania vodíka je vo forme plynu vo vysokotlakových fľašiach. Vodíkový plyn je stlačený do pevných nádrží pri tlaku 350–700 barov (5 000–10 000 psi) energy.gov, čo výrazne zvyšuje jeho hustotu. Takto skladujú vodík aj autá na vodíkové palivové články – napríklad nádrže v Toyote Mirai držia vodík pri ~700 baroch, čo stačí na približne 500–600 km (viac ako 300 míľ) jazdy. Skladovanie stlačeného plynu je osvedčené a umožňuje rýchle tankovanie, ale nádrže sú objemné (hrubé steny z uhlíkových vlákien) a aj pri 700 baroch má vodík na objem stále len zlomok energie benzínu. Je to ideálna metóda pre vozidlá a malé skladovanie vďaka jednoduchosti, no pri väčšom rozsahu to znamená použitie mnohých veľkých fliaš alebo dokonca obrovských nádrží na hromadné skladovanie.
Kvapalný vodík (kryogénne skladovanie): Ochladením vodíkového plynu na -253 °C (-423 °F) sa zmení na kvapalinu, čím sa dosiahne oveľa vyššia energetická hustota na liter energy.gov. Kvapalný vodík (LH₂) sa už desaťročia používa v nádržiach raketových palív (napríklad Saturn V a raketoplán NASA). V súčasnosti sa skúma na hromadnú prepravu (cestou cisternových vozidiel alebo dokonca lodí) a na čerpacích staniciach. Výhodou je, že kvapalný vodík je asi 8-krát hustejší ako plyn pri 700 baroch. Vyžaduje si však drahé kryogénne nádrže so špeciálnou izoláciou a časť vodíka sa časom odparí. Udržiavanie takejto nízkej teploty je energeticky náročné. Skladovanie v kvapalnej forme má zmysel, keď je potrebná maximálna hustota – napríklad japonská priekopnícka loď na prepravu LH₂ Suiso Frontier v roku 2022 prepravila kvapalný vodík z Austrálie do Japonska. Do budúcnosti kvapalný vodík môže poháňať lietadlá a lode alebo slúžiť ako distribučná forma, no straty odparovaním a náklady na chladenie zostávajú hlavnými prekážkami.
Kovové hydridy (skladovanie v pevnom stave): Zaujímavou metódou je skladovať vodík vo vnútri pevných materiálov. Niektoré kovy a zliatiny (ako horčík, titán alebo zlúčeniny lantán-nikel) ľahko absorbujú vodíkový plyn do svojej kryštalickej štruktúry, čím vznikajú kovové hydridy – v podstate kovové špongie na vodík. Toto mení vodík na stabilnú pevnú formu nrel.gov. Napríklad niektoré zliatiny na báze niklu dokážu nasať vodík pri miernom tlaku a teplote a uvoľniť ho po zahriatí. Hlavnou výhodou je bezpečnosť a hustota: vodík je imobilizovaný v pevnej matici, nie je potrebný vysoký tlak ani extrémny chlad nrel.gov. To môže odstrániť potrebu hrubostenných nádrží a je to veľmi kompaktné z hľadiska objemu (kovové hydridy môžu dosiahnuť vyššiu objemovú hustotu ako kvapalný H₂). Nevýhodou je hmotnosť – kovy sú ťažké – a potrebný prísun tepla na uvoľnenie vodíka. Systémy s kovovými hydridmi sa demonštrujú pre stacionárne skladovanie. Koncom roka 2024 partnerstvo vedené NREL a GKN Hydrogen uviedlo do prevádzky prvý svojho druhu 500 kg “mega-nádrž” na kovový hydrid vodíka v Colorade nrel.gov nrel.gov. „Aj keď kovové hydridy ako technológia skladovania vodíka existujú už roky, v komerčnom meradle sú stále relatívne nové,“ poznamenáva Alan Lang z GKN Hydrogen. Demonštrácie ako tá v NREL potvrdzujú ich životaschopnosť a jedinečnú hodnotu v oblasti bezpečnosti, priestorovej náročnosti a efektívnosti pre veľkokapacitné skladovanie energie nrel.gov.
Tekuté organické nosiče vodíka (LOHC): Ďalší nový prístup uchováva vodík v tekutých chemikáliách, podobne ako nabíjateľné palivo. Tekuté organické nosiče vodíka sú stabilné kvapaliny podobné oleju (napríklad toluén alebo dibenzyltoluén), ktoré môžu byť chemicky „nabité“ vodíkom a potom „vybité“ na jeho uvoľnenie. V podstate je vodík chemicky absorbovaný do kvapaliny pomocou hydrogenačnej reakcie, čím vzniká kvapalina bohatá na vodík; neskôr proces dehydrogenácie (za použitia tepla a katalyzátora) uvoľní plyn H₂ na požiadanie en.wikipedia.org. Veľkou výhodou LOHC je, že kvapalina sa dá manipulovať pri bežnej teplote a tlaku – nie sú potrebné kryogenika ani vysokotlakové nádrže. Kvapaliny LOHC využívajú existujúcu infraštruktúru pre palivá: môžu sa čerpať a prepravovať v cisternách ako benzín. Sú neexplozívne a dokážu husto uchovávať veľké množstvo vodíka (niektoré LOHC obsahujú ~6–7 % vodíka podľa hmotnosti). Nevýhodou je energetická náročnosť chemických reakcií – na uvoľnenie vodíka je potrebné ohrievanie a katalyzátory. To znižuje celkovú účinnosť cyklu (zvyčajne len 60–70 % účinnosť pri uvoľnení bez rekuperácie tepla) en.wikipedia.org. Výskum však tento proces zlepšuje a bezpečnostné a logistické výhody sú presvedčivé pre diaľkovú prepravu vodíka. V skutočnosti v roku 2020 Japonsko spustilo prvý medzinárodný dodávateľský reťazec vodíka na svete, pričom na prepravu vodíka z Bruneja do Kawasaki použilo LOHC na báze toluénu en.wikipedia.org. Veľké spoločnosti ako nemecká Hydrogenious LOHC Technologies rozširujú LOHC. Hydrogenious stavia najväčší LOHC závod na svete (projekt „Hector“) v Dormagene v Nemecku, na uskladnenie približne 1 800 ton vodíka ročne v systéme LOHC na báze benzyl-toluénu h2-international.com. Zariadenie získalo povolenie v apríli 2025 a otvorenie je plánované na rok 2027 h2-international.com. Generálny riaditeľ Hydrogenious Andreas Lehmann to označuje za dôkaz „zrelosti a priemyselnej použiteľnosti našej LOHC technológie“ h2-international.com.
Chemické nosiče (amoniak a iné): Vodík je možné skladovať aj nepriamo jeho premenou na iné chemikálie bohaté na vodík, ako je amoniak (NH₃) alebo metanol. Amoniak – zlúčenina vodíka a dusíka – sa už dnes vo veľkom vyrába a prepravuje po celom svete (ako hnojivo) a obsahuje viac vodíka na liter ako kvapalný H₂ bez potreby kryogénnych nádrží (amoniak sa skvapalňuje pri -33 °C, čo je oveľa jednoduchšie ako -253 °C pre H₂). Myšlienka je vyrábať „zelený amoniak“ zo zeleného vodíka, amoniak prepravovať alebo skladovať (čo je jednoduchšie ako čistý vodík), a potom buď amoniak použiť ako palivo (niektoré energetické turbíny a lode sa prispôsobujú na spaľovanie amoniaku), alebo ho „krakovať“ späť na vodík v mieste určenia. Výhodou je využitie existujúcej infraštruktúry pre amoniak – potrubia, nádrže, lode – ale krakovanie amoniaku na vodík je energeticky náročné a zatiaľ nie je rozšírené. Podobne môže metanol alebo iné syntetické palivá slúžiť ako kvapalné nosiče vodíka uhlíkovo neutrálne (ak sú vyrobené z CO₂ + H₂). Tieto chemické nosiče sú sľubné pre medzinárodný obchod s vodíkom: napríklad obrovské projekty zeleného amoniaku na Blízkom východe a v Austrálii plánujú prepravovať amoniak do krajín dovážajúcich energiu ako náhradu vodíka. Výber nosiča často závisí od konečného použitia: pre palivové články a vozidlá vyžadujúce čistý H₂ môže byť preferovaný LOHC alebo stlačený vodík, zatiaľ čo pre palivo pre lode alebo elektrárne sa môže amoniak použiť priamo.

Každá z týchto metód skladovania rieši základný problém zvyšovania energetickej hustoty vodíka a zvládania jeho náročných vlastností, ale žiadna metóda nie je najlepšia pre všetky situácie. V praxi bude koexistovať kombinácia technológií skladovania – od tlakových nádrží na čerpacích staniciach, cez LOHC cisternové vozidlá, až po pevné úložiská pre záložné zdroje energie.

Technické výzvy a nedávne pokroky

Skladovanie vodíka prešlo dlhú cestu, ale stále zostávajú významné technické výzvy. Jedným zo základných problémov je dosiahnuť vysokú hustotu bez neprimerane ťažkých alebo drahých systémov. Napríklad tlakové nádoby pre vozidlá musia byť vyrobené z uhlíkových kompozitov, aby zvládli 700 bar, čo je drahé a zaberá veľa miesta v aute. Aj tak typická 700 barová nádrž pojme len asi 5–6 kg H₂ – čo stačí na niekoľko stoviek kilometrov jazdy. Pri aplikáciách ako lietadlá alebo diaľkové kamióny sú hmotnosť a objem úložiska veľkou výzvou v porovnaní s energeticky hustou naftou alebo leteckým palivom. Kvapalný vodík zlepšuje hustotu, ale straty odparovaním (boil-off) a energia potrebná na skvapalnenie vodíka (asi 30 % jeho energetického obsahu) sú nevýhodou. Vodík je tiež známy tým, že uniká – molekula H₂ je veľmi malá a môže prenikať cez tesnenia, ktoré by iné plyny udržali. Zabezpečenie tesnosti systémov a detekcia únikov je hlavnou bezpečnostnou prioritou, keďže vodík je horľavý.

Ďalšou výzvou je kompatibilita materiálov: vodík môže časom spôsobiť, že niektoré kovy krehknú (jav nazývaný vodíková krehkosť), čo môže oslabiť nádrže alebo potrubia energy.ec.europa.eu. Inžinieri musia používať špeciálne ocele alebo kompozity a starostlivo testovať zariadenia – napríklad nové vodíkové potrubia alebo materiály nádrží prechádzajú prísnym cyklovaním tlaku a testovaním krehkosti, aby sa zabezpečila dlhodobá bezpečnosť energy.ec.europa.eu. Otázkou je aj účinnosť: každý krok skladovania (stláčanie, chladenie, absorbovanie atď.) spotrebúva energiu, čím sa znižuje celková účinnosť systému „zeleného vodíka“. Znižovanie týchto strát pomocou lepších technológií je neustálym cieľom.

Dobrou správou je, že na mnohých frontoch dochádza k rýchlemu pokroku. Vedci vyvíjajú nové materiály ako kovovo-organické štruktúry (MOF) – v podstate kryštalické hubky s nanometrovými pórmi – ktoré dokážu adsorbovať vodík vo vysokých hustotách. Už bolo objavených viac ako 95 000 MOF materiálov, pričom mnohé vykazujú sľubné vlastnosti pre skladovanie plynov southampton.ac.uk. V roku 2024 tím na University of Southampton vytvoril nový pórovitý materiál z organických solí, ktorý by mohol skladovať vodík ako špongia, potenciálne s nižšími nákladmi a väčšou stabilitou ako bežné MOF southampton.ac.uk. Medzitým startupy ako H2MOF (spoluzaložený nositeľom Nobelovej ceny Sir Fraserom Stoddartom) súťažia o komercializáciu skladovania vodíka na báze MOF, ktoré by mohlo fungovať pri takmer izbovej teplote a nízkom tlaku, čo by znamenalo zásadný prelom gasworld.com gasworld.com. Ako poznamenal Sir Fraser Stoddart, „Vodíkové palivo má najvyššiu energetickú hustotu zo všetkých spaľovacích palív; zároveň má nulové emisie.“ gasworld.com Z toho vyplýva, že ak vyriešime problém skladovania pomocou pokročilých materiálov, vodík by mohol skutočne konkurovať fosílnym palivám v pohodlí a zároveň poskytovať čistú energiu.

Technológia nádrží a infraštruktúry sa tiež zlepšuje. Pre stlačený plyn nové návrhy kompozitných nádrží (valce typu IV a V) znižujú hmotnosť a zvyšujú kapacitu pre vozidlá. Firmy testujú kryokomprimovaný vodík – hybrid studeného a stlačeného vodíka – aby sa do nádrží zmestilo viac plynu bez úplnej skvapalnenia. V oblasti pevného skladovania nedávny projekt NREL–GKN Hydrogen ukázal, že odpadové teplo zo zariadenia môže byť efektívne použité na uvoľnenie vodíka z kovových hydridov, čím sa zlepšuje účinnosť systému nrel.gov nrel.gov. Uvedenie tejto 500 kg hydridovej skladovacej jednotky do prevádzky v roku 2024 ukazuje, že skladovanie v pevnom stave sa posúva z laboratórnej úrovne na praktickú, do siete pripojenú úroveň nrel.gov. Rovnako aj technológia LOHC napreduje: vyvíjajú sa nové katalyzátory a nosné kvapaliny, ktoré znižujú teplotu a energiu potrebnú na uvoľnenie vodíka, zatiaľ čo pilotné projekty v reálnych podmienkach (ako 5-tonové LOHC skladovacie jednotky spoločnosti Hydrogenious) overujú dlhodobé cyklovanie a ekonomiku. Každé postupné zlepšenie – nádrž, ktorá pojme viac H₂ na liter, materiál, ktorý uvoľní H₂ pri o 10 °C nižšej teplote, čerpadlo, ktoré znižuje straty odparovaním – približuje skladovanie vodíka k výkonnosti potrebnej na jeho bežné využitie.

Infrastruktúra a bezpečnostné aspekty

Vybudovanie energetického systému založeného na vodíku nie je len o skladovacích médiách; vyžaduje si podpornú infraštruktúru a prísne bezpečnostné opatrenia. Z hľadiska infraštruktúry si predstavte budúci dodávateľský reťazec vodíka – začína výrobou (elektrolyzéry alebo reforméry), potom distribúciou (potrubia, nákladné autá alebo lode), potom skladovaním a nakoniec konečným využitím (palivové články, turbíny atď.). Každý článok tohto reťazca sa dnes vyvíja.

Potrubia: Najefektívnejší spôsob prepravy veľkých objemov vodíka na domácom trhu môže byť prostredníctvom potrubí, podobne ako pri zemnom plyne. Niektoré krajiny plánujú vyhradené vodíkové potrubia (Európa má navrhovaný „Vodíkový chrbticový systém“, ktorý by prepojil celý kontinent), a zatiaľ sa testuje miešanie vodíka do existujúcich plynovodov na zemný plyn. Miešanie až približne 20 % vodíka objemovo do zemného plynu je v mnohých systémoch uskutočniteľné, čo môže znížiť emisie CO₂ z dodávaného plynu (hoci miešanie nad túto hranicu často vyžaduje nové potrubia alebo úpravy kvôli krehkosti materiálu a kompatibilite spotrebičov). Napríklad v Spojenom kráľovstve uskutočnili energetické spoločnosti susedské skúšky s dodávkou zmesi 20 % vodíka v plynovej sieti do bežných domácností, bez viditeľného rozdielu pre spotrebiteľov okrem mierne nižších emisií. V USA má spoločnosť SoCalGas projekt „H2 Hydrogen Home“, ktorý demonštruje miešanie vodíka v potrubiach na varenie a vykurovanie v domácnostiach uci.edu. Dlhodobým cieľom je vybudovať čisté vodíkové potrubia pre priemyselné klastre a vodíkové „huby“. Existujúce plynovody na zemný plyn je niekedy možné prebudovať – je však potrebné vymeniť úseky, ktoré nezvládnu vlastnosti vodíka. EÚ už v tomto smere podniká kroky: smernica EÚ z roku 2024 pripravila pôdu pre prevádzkovateľov vodíkovej siete (ENNOH) a štandardy potrubí oddelené od zemného plynu energy.ec.europa.eu.

Zariadenia na hromadné skladovanie: Tak ako skladujeme zemný plyn v obrovských podzemných kavernách na vyrovnávanie sezónneho dopytu, môžeme to isté urobiť aj s vodíkom. V skutočnosti podzemné soľné kaverny sa ukazujú ako riešenie pre masívne skladovanie vodíka, keďže soľné formácie majú vhodné vlastnosti (sú vzduchotesné a dajú sa vylúhovať na vytvorenie veľkých dutín). Významným príkladom je severovýchodné Nemecko: energetická spoločnosť Uniper v septembri 2024 otvorila pilotný projekt „HPC Krummhörn“, soľnú kavernu upravenú na uskladnenie až 500 000 kubických metrov vodíka pod tlakom gasworld.com. Táto kaverna bude slúžiť na testovanie reálnej prevádzky veľkokapacitného sezónneho skladovania vodíka, pričom zelený vodík vyrobený v lete sa bude skladovať na použitie v zime gasworld.com. V Spojených štátoch sa stavia ešte väčší projekt s názvom Advanced Clean Energy Storage (ACES) v Utahu. Podporený zárukou úveru DOE vo výške 504 miliónov dolárov energy.gov, ACES využije dve obrovské soľné kaverny (každá veľká ako niekoľko Empire State Building) na skladovanie čistého vodíka vyrobeného farmou elektrolyzérov s výkonom 220 MW energy.gov energy.gov. Uskladnený vodík bude poháňať turbíny projektu Intermountain Power Project – spočiatku zmes s 30 % vodíka v roku 2025, s cieľom dosiahnuť 100 % vodíkové palivo do roku 2045 energy.gov. Tieto projekty ukazujú, ako vodík môže poskytovať dlhodobé skladovanie pre elektrickú sieť, podobne ako obrovská batéria, ktorá uchováva prebytočnú obnoviteľnú energiu na mesiace.

Preprava a tankovanie: Na menšie distribučné vzdialenosti sú dnes bežné prívesy s komprimovaným vodíkom (nákladné autá prevážajúce zväzky vysokotlakových fliaš), ktoré dodávajú H₂ priemyslu a čerpacím staniciam. Každý príves môže prevážať 300–400 kg H₂. V budúcnosti môžu cisterny na kvapalný vodík (izolované kryogénne vozidlá podobné LNG cisternám) prepravovať väčšie množstvá (~3 500 kg na vozidlo) na zásobovanie čerpacích staníc. Japonsko dokonca spustilo demonštračnú loď na kvapalný vodík, ako už bolo spomenuté, na preskúmanie námornej prepravy. Vybudovanie siete vodíkových čerpacích staníc je kľúčové pre vozidlá s palivovými článkami – do roku 2025 je na svete viac ako 1 000 staníc (vedie Japonsko, Nemecko, Kalifornia a Južná Kórea), no ak sa vodíkové vozidlá rozšíria, bude ich treba oveľa viac. Vlády podporujú rozširovanie týchto staníc, často umiestnených pri existujúcich čerpacích staniciach, navrhnutých so špeciálnymi bezpečnostnými senzormi, vetraním a núdzovým vypínaním.

Pokiaľ ide o bezpečnosť, je pochopiteľné, že ide o hlavnú obavu vzhľadom na povesť vodíka (mýtus o Hindenburgu stále pretrváva v predstavách verejnosti). V skutočnosti je možné vodík manipulovať rovnako bezpečne ako s inými bežnými palivami, avšak má odlišné vlastnosti, ktoré si vyžadujú dôkladné inžinierske riešenia. Vodík je mimoriadne horľavý v širokom rozsahu koncentrácií vo vzduchu (približne 4 % až 75 % H₂ vo vzduchu sa môže vznietiť). Na druhej strane má veľmi vysokú teplotu samovznietenia (to znamená, že na vznietenie je potrebný výrazný zdroj tepla) a jeho molekuly sú také ľahké, že ak dôjde k úniku vonku, vodíkový plyn rýchlo stúpa a rozptyľuje sa – na rozdiel od benzínu alebo propánu, ktoré sa môžu zhromažďovať pri zemi. Toto rýchle rozptýlenie môže znížiť riziko požiaru vo vonkajších priestoroch. Avšak v uzavretých priestoroch sa vodík môže hromadiť pri strope (keďže je ľahší ako vzduch), preto je potrebné zabezpečiť správne vetranie a detektory vodíka. Jedným z nezvyčajných aspektov je, že vodík horí takmer neviditeľným plameňom za denného svetla; preto sa na vodíkových pracoviskách používajú detektory plameňa (ultrafialové/infračervené senzory), ktoré zachytia akékoľvek vznietenie, ktoré oko nevidí.

Normy pre materiály a komponenty sú tiež kľúčové pre bezpečnosť. Vodík má tendenciu spôsobovať krehkosť niektorých kovov, preto musia byť nádrže, ventily a potrubia vyrobené alebo vystlané kompatibilnými materiálmi (napr. nehrdzavejúce ocele, polyméry, kompozity, ktoré preukázateľne odolávajú prenikaniu vodíka). Všetky vodíkové nádrže pre vozidlá podstupujú testy v ohni, pádom a extrémnym tlakom, aby sa zabezpečilo, že sa nepretrhnú ani pri vážnych nehodách. Čerpacie stanice používajú vysokokvalitné odpojiteľné spojky a uzemňovacie vodiče na zabránenie vzniku statických iskier. Odvetvie vyvinulo dôkladné kódy a normy (ako normy ISO a NFPA), ktoré upravujú návrh vodíkových systémov, podobne ako tie, ktoré sa už dlho používajú pre zemný plyn.

Vzdelávanie verejnosti je tiež súčasťou bezpečnosti – napríklad informovanie ľudí, že vo vodíkovom aute nie je možné únik vodíka cítiť (H₂ je bez zápachu, na rozdiel od zemného plynu s merkaptánom), a preto sú inštalované automatické detektory. Celkovo desaťročia skúseností s manipuláciou s vodíkom v priemyselných prevádzkach (ropné rafinérie, továrne na hnojivá, zariadenia NASA) dávajú istotu, že pri správnych opatreniach môže byť vodík rovnako bezpečný ako bežné palivá. Pri budovaní vodíkovej infraštruktúry pristupujú regulátori a spoločnosti s prístupom „najprv bezpečnosť“, robia konzervatívne konštrukčné rozhodnutia a dôkladne testujú systémy, aby si získali dôveru verejnosti.

Hlavní hráči, projekty a investície

Celosvetové úsilie o rozvoj vodíka podnietilo široké spektrum priemyselných hráčov a veľkých investícií, od energetických gigantov cez technologické startupy až po vlády. Tu je prehľad tých, ktorí poháňajú boom skladovania vodíka, a niektorých hlavných projektov:

Priemyselné plynárenské spoločnosti: Zavedené firmy ako Linde, Air Liquide a Air Products – ktoré už dlho dodávajú vodík pre priemysel – výrazne investujú do novej vodíkovej infraštruktúry. Sú odborníkmi na veľkokapacitnú skvapalňovanie, stláčanie a distribúciu. Napríklad, Air Liquide oznámila investíciu 850 miliónov dolárov do vodíkového projektu v Texase s ExxonMobil v roku 2024, vrátane výstavby nových jednotiek na separáciu vzduchu a potrubí na podporu obrovskej nízkouhlíkovej vodíkovej a amoniakovej prevádzky v Baytown, TX gasworld.com. Air Liquide a Linde spolu prevádzkujú tisíce kilometrov vodíkových potrubí (najmä pozdĺž pobrežia Mexického zálivu v USA a v severnej Európe), ktoré sa rozširujú. Tieto spoločnosti tiež vyvíjajú veľkokapacitné skladovanie vodíka – Air Liquide postavila zariadenia na skvapalňovanie vodíka (jedno z najväčších na svete je v Nevade, zásobuje tekutým H₂ čerpacie stanice na západnom pobreží USA). Air Products investuje do masívnych projektov výroby a exportu „zeleného vodíka“ (napríklad projekt za 5 miliárd dolárov v Saudskej Arábii na výrobu zeleného amoniaku na export). Títo tradiční hráči prinášajú hlboké inžinierske know-how a sú nevyhnutní pri rozširovaní skladovacích technológií (napríklad Linde vyrába mnohé vysokotlakové nádrže a kryogénne nádoby používané vo vodíkových projektoch po celom svete).
Energetické a ropné & plynárenské giganty: Mnohé tradičné ropné spoločnosti a utility sa presúvajú k vodíku. Shell, BP, TotalEnergies a Chevron spustili vodíkové divízie a pilotné projekty. Shell vybudoval vodíkové čerpacie stanice v Európe a je partnerom v projekte REFHYNE (jeden z najväčších elektrolyzérov EÚ v rafinérii v Nemecku). BP sa podieľa na plánovanom vodíkovom uzle v Austrálii. Chevron investoval do projektu ACES v Utahu a má podiel v Hydrogenious LOHC. Blízkovýchodné ropné spoločnosti (Saudi Aramco, ADNOC v SAE) vkladajú prostriedky do plánov na export vodíka/amoniaku, aby zostali dodávateľmi energie v dekarbonizovanom svete. Veľké utility ako Uniper, RWE, Enel vyvíjajú skladovanie vodíka na vyrovnávanie siete a prebudovávajú plynovú infraštruktúru pre H₂. Mitsubishi Power je ďalším kľúčovým hráčom: dodáva plynové turbíny schopné spaľovať vodík pre projekt ACES v Utahu a v roku 2023 dokončil prelomový test elektrárne v Japonsku bežiacej na 30% zmesi vodíka. Tieto veľké spoločnosti často pôsobia ako integrátori, ktorí spájajú výrobu, skladovanie a koncové využitie v demonštračných projektoch.
Inovatívne startupy: Na druhej strane, mnohé startupové firmy a výskumné spin-offy sa zameriavajú na špecifické technológie skladovania. Spomenuli sme H2MOF (zameraný na MOF materiály). Ďalším príkladom je Hydrogenious LOHC (založený v roku 2013, dnes líder v LOHC s podporou Chevronu a Mitsubishi). GKN Hydrogen (podporovaný britskou inžinierskou spoločnosťou) posúva vpred systémy skladovania na báze kovových hydridov pre mikrosiete. Plug Power, hoci je známy najmä palivovými článkami a elektrolýzermi, inovuje aj v oblasti skvapalňovania a skladovania vodíka na podporu svojej celoštátnej siete dodávok vodíka pre pohon vysokozdvižných vozíkov. Startupy tiež pracujú na chemickom skladovaní vodíka, ako je Powerpaste (pasta na báze hydridu horečnatého vyvinutá Fraunhoferom pre malé vozidlá) a nové katalyzátory na rozklad amoniaku. Ekosystém siaha od malých firiem podporovaných rizikovým kapitálom až po veľké priemyselné konglomeráty, všetky súťažia o to, ako zlepšiť skladovanie a prepravu vodíka.
Vlajkové projekty: Okrem firiem stoja za zmienku aj niektoré projekty, ktoré sú významné svojím rozsahom a dôležitosťou:
- Advanced Clean Energy Storage (Utah, USA): Ako už bolo opísané, pôjde o jedno z najväčších svetových úložísk energie vo forme vodíka, s úložiskom v jaskyniach zodpovedajúcim dennej spotrebe elektriny veľkého mesta. Prepája solárnu/veternú energiu, masívne elektrolýzery, skladovanie v soľných jaskyniach a elektráreň na vodíkový pohon energy.gov energy.gov. Je príkladom využitia vodíka na sezónne skladovanie energie v sieti.
- Hector LOHC Plant (Nemecko): Najväčšia plánovaná LOHC skladovacia elektráreň na svete (1 800 ton H₂ ročne). Bude napojená na projekt Green Hydrogen @ Blue Danube na dovoz vodíka, čím demonštruje LOHC pre medziregionálny obchod s vodíkom h2-international.com.
- HyStock (Holandsko): Projekt spoločnosti Gasunie na vybudovanie soľnej jaskyne pre vodík a súvisiacich plynovodov, ktorý je súčasťou holandskej stratégie obnoviteľného skladovania vodíka na vyrovnávanie výroby z veterných elektrární na mori.
- H₂H Saltend (UK): Navrhovaný vodíkový uzol v severovýchodnom Anglicku, kde sa bude prebytočný vodík z priemyselnej výroby skladovať (najprv v nadzemných nádržiach, neskôr v podzemných jaskyniach) na pohon blízkej elektrárne a priemyslu.
- Asian Renewable Energy Hub (Austrália): Obrovská plánovaná prevádzka na výrobu zeleného vodíka a amoniaku v Západnej Austrálii na export, ktorá si vyžaduje skladovanie a skvapalňovanie priamo na mieste. Hoci je zameraná najmä na výrobu, jej rozsah znamená, že budú nasadené nové technológie skladovania (napríklad amoniakové nádrže veľkosti ropných nádrží).
- Japonsko-Austrálska dodávateľská reťaz LH₂: Japonské demonštračné projekty nielenže prepravili LOHC z Bruneja, ale aj skvapalnený vodík z Austrálie. Loď Suiso Frontier na LH₂ v začiatkom roku 2022 prepravila skvapalnený vodík približne 9 000 km, čím dokázala, že námorná preprava je uskutočniteľná. Japonská spoločnosť Kawasaki Heavy Industries postavila špeciálne skladovacie nádrže, ktoré dokážu udržať vodík pri -253 °C počas plavby.
- Vodíkové údolia EÚ: EÚ financuje klastre (údolia), kde je integrovaná výroba, skladovanie a využitie vodíka. Mnohé z nich zahŕňajú inovatívne skladovanie – napríklad projekt v španielskej Katalánsku buduje vodíkové údolie s podzemným skladovaním v vyčerpanom plynovom ložisku, a švédske údolie integruje podzemné skladovanie vodíka projektu HYBRIT pre výrobu ocele.
- Projekt HYBRIT Steel (Švédsko): Tento projekt mení výrobu ocele využitím vodíka namiesto uhlia. Na zabezpečenie stabilných dodávok vodíka pre oceliareň HYBRIT vybudoval jedinečnú podzemnú vodíkovú skladovaciu kavernu v meste Luleå vo Švédsku – v podstate starú skalnú kavernu vystuženú a natlakovanú na uskladnenie vodíka hybritdevelopment.se. V roku 2022 uviedli do prevádzky toto 100 m³ skladovanie, ktoré odvtedy úspešne funguje a uskladňuje vodík vyrobený z obnoviteľných zdrojov pre pilotnú oceliareň hybritdevelopment.se. Je to menší rozsah ako soľné kaverny, ale priekopnícke využitie skladovania vodíka na umožnenie nepretržitej priemyselnej prevádzky. Príklad oceliarskeho priemyslu ukazuje, že skladovanie vodíka môže priamo dekarbonizovať priemyselné procesy: pilot HYBRIT už vyrobil vysokokvalitnú oceľ s nulovými emisiami uhlíka použitím uskladneného bezfosílneho vodíka fasken.com.
Vláda a verejný sektor: V neposlednom rade sú to samotné vlády, ktoré zohrávajú významnú úlohu prostredníctvom financovania a politík. Posledné dva roky priniesli bezprecedentnú vlnu verejných investícií do vodíka. V Spojených štátoch zákon o bipartizánskej infraštruktúre z roku 2021 vyčlenil 8 miliárd dolárov na Regionálne centrá pre čistý vodík, čo viedlo k oznámeniu v októbri 2023 o siedmich projektoch vodíkových centier, ktoré získajú 7 miliárd dolárov z federálneho financovania bidenwhitehouse.archives.gov. Tieto centrá – rozmiestnené po celej krajine od Pennsylvánie cez Texas až po Kaliforniu – prilákali viac ako 40 miliárd dolárov v súkromných spolufinancovaniach bidenwhitehouse.archives.gov. Spoločne si kladú za cieľ vyprodukovať 3 milióny ton čistého vodíka ročne do roku 2030 (približne tretina cieľa USA na tento rok) a vytvoriť desaťtisíce pracovných miest bidenwhitehouse.archives.gov. Dôležité je, že mnohé centrá zahŕňajú plány na vodíkové zásobníky, plynovody a distribučnú infraštruktúru na prepojenie výrobcov vodíka s užívateľmi. Americká vláda tiež zaviedla štedré stimuly ako daňový kredit na výrobu čistého vodíka (45V) – až do výšky 3 doláre za kilogram vyrobeného čistého vodíka – na podporu investícií do celého dodávateľského reťazca projectfinance.law. Tento daňový kredit (súčasť zákona o znížení inflácie z roku 2022) viedol k nárastu o 247 % v plánovaných vodíkových projektoch, keďže developeri očakávajú kredity, ktoré robia zelený vodík oveľa konkurencieschopnejším z hľadiska nákladov. V Európe sú vodík v centre pozornosti vďaka Zelenému dohovoru EÚ a plánu REPowerEU. EÚ si stanovila cieľ vyprodukovať 10 miliónov ton obnoviteľného vodíka ročne do roku 2030 a ďalších 10 miliónov ton importovať energy.ec.europa.eu. Na podporu tohto cieľa EÚ a členské štáty spustili programy financovania, ako sú Dôležité projekty spoločného európskeho záujmu (IPCEI). V rokoch 2022–2024 boli schválené tri programy IPCEI (Hy2Tech, Hy2Use, Hy2Infra), ktoré smerujú miliardy do vodíkovej technológie a infraštruktúry. Hy2Infra IPCEI (február 2024) výslovne podporuje výstavbu „veľkokapacitných zásobníkov vodíka a plynovodov“ naprieč viacerými krajinami energy.ec.europa.eu. Okrem toho EÚ zakladá „Európsku vodíkovú banku“ na dotovanie zelenéhovýrobu vodíka a zabezpečenie odberu, čo nepriamo pomáha skladovaniu tým, že garantuje dopyt. Jednotlivé európske krajiny majú svoje vlastné stratégie: Nemecko napríklad zdvojnásobilo svoje financovanie vodíka na 20 miliárd € a spolufinancuje výskum a vývoj skladovania vodíka, zatiaľ čo Francúzsko investuje do technológie nádrží na kvapalný vodík pre letectvo. Ázijsko-pacifické vlády sú tiež v hre: Japonsko plánuje do roku 2030 využívať 5 miliónov ton vodíka ročne a má stratégiu zdôrazňujúcu budovanie prepravcov LH₂ a skladovacích terminálov; Južná Kórea sa zameriava na mnohé vodíkové mestá s výrobou elektriny z palivových článkov a vybudovala rozsiahle skladovanie vodíka a elektráreň na palivové články (projekt „Hanam Fuel Cell“). Čína, hoci sa v súčasnosti zameriava na vozidlá a priemyselné využitie, rýchlo zvyšuje výrobu elektrolýzerov a pravdepodobne nasadí veľké skladovanie vodíka, keď integruje vodík do svojho energetického systému.

Všetci títo hráči a projekty zdôrazňujú kľúčový bod: skladovanie vodíka priťahuje veľký kapitál a talenty po celom svete. Konvergencia zavedeného priemyslu, inovatívnych startupov a verejných investícií urýchľuje pokrok. Táto široká podpora je dôvodom, prečo si mnohí analytici myslia, že tentoraz vodík zostane (na rozdiel od predchádzajúcich vĺn nadšenia). Ako to vyjadril jeden z pozorovateľov odvetvia, príbeh vodíka dosiahol skutočný bod zlomu – technológia dozrieva a prúdi do nej obrovské množstvo investícií, takže vodík je pripravený zohrávať čoraz dôležitejšiu úlohu v globálnej energetickej transformácii fasken.com.

Aplikácie: Doprava, skladovanie v sieti a priemyselné využitie

Čo vlastne budeme robiť so všetkým týmto uskladneným vodíkom? Skvelou vlastnosťou vodíka je jeho univerzálnosť – ten istý vodík môže poháňať auto, vykurovať pec v továrni alebo zásobovať elektráreň. Tu sú niektoré z kľúčových oblastí použitia a spôsob, akým ich umožňuje skladovanie vodíka:

Doprava: Vozidlá s vodíkovými palivovými článkami (FCEV) sú pilierom vízie vodíkovej ekonomiky. Patria sem osobné autá (ako Toyota Mirai, Hyundai Nexo), autobusy, nákladné vozidlá (napr. prototypy od Nikola, Toyota/Kenworth, Hyundai Xcient), vlaky a dokonca aj vysokozdvižné vozíky. Vo vozidlách je kompaktné palubné skladovanie kľúčové. Väčšina FCEV používa 700 barové tlakové plynové nádrže, ako bolo spomenuté. Tieto pokročilé nádrže poskytujú autám dojazd 300–400 míľ, vďaka čomu sú FCEV konkurencieschopné s benzínom z hľadiska dojazdu energy.gov. Ťažké nákladné vozidlá a autobusy často používajú 350 barové systémy (väčšie nádrže pri nižšom tlaku), ale stále sa spoliehajú na vysokohustotné skladovanie, aby mali prijateľný dojazd/frekvenciu tankovania. Technológia skladovania vodíka priamo ovplyvňuje životaschopnosť vozidiel: lepšie nádrže znamenajú ľahšie vozidlá alebo dlhší dojazd. Výhodou vodíka oproti batériám je rýchle tankovanie a nižšia hmotnosť pri rovnakom dojazde, preto sa zvažuje pre diaľkovú a vysoko vyťaženú dopravu. Napríklad v roku 2023 vodíkové vlaky Alstom začali premávať v Nemecku na regionálnych tratiach – každý vlak má na streche nádrže s vodíkom na 1 000 km na jedno natankovanie, čím nahrádzajú dieselové vlaky na neelektrifikovaných tratiach. V letectve firmy testujú vodíkom poháňané drony a malé lietadlá a dokonca uvažujú o kvapalnom vodíku pre stredne veľké lietadlá v 30. rokoch. Lodná doprava skúma palivá odvodené z vodíka: niektoré demonštračné lode používajú palivové články s palubným skladovaním vodíka, ale mnohé sa prikláňajú k amoniaku alebo metanolu (ktoré vyžadujú skladovacie nádrže, ale iného typu). Dôležité je, že je potrebná aj infraštruktúra skladovania vodíka mimo vozidiel: sieť čerpacích staníc a vodíkových skladov na obsluhu týchto vozidiel. Pre trasy nákladných vozidiel priemysel zvažuje „vodíkové koridory“ s čerpacími stanicami každých 100 míľ. V prístavoch a na letiskách môže skladovanie vodíka (pravdepodobne ako kvapalina alebo amoniak) poháňať budúce lode a lietadlá. Sektor vysokozdvižných vozíkov a skladov je skorým úspechom pre vodík – firmy ako Amazon a Walmart už používajú tisíce vysokozdvižných vozíkov na palivové články v distribučných centrách. Tieto vozíky majú malé 350 barové nádrže, ktoré obsluha natankuje za pár minút pri miestnom vodíkovom dávkovači (zásobovanie je zabezpečené buď kvapalným vodíkom, alebo kompresorom a fľašami na mieste). Rýchle tankovanie a nepretržitá prevádzka (nie je potrebná výmena batérie) sa ukázali ako víťazné využitie. To ukazuje, ako skladovanie vodíka umožňuje zvýšenie produktivity v určitých segmentoch už dnes.
Skladovanie energie v sieti: Ako rastie podiel solárnej a veternej energie v elektrických sieťach, zvyšuje sa aj potreba dlhodobého skladovania na vyrovnanie ich variability. Batérie sú skvelé na niekoľko hodín, ale na skladovanie energie na dni alebo týždne je vodík silným kandidátom. Myšlienka je využiť prebytočnú obnoviteľnú energiu (napríklad veterné dni alebo slnečné víkendy, keď je nízky dopyt) na výrobu vodíka elektrolýzou, uskladniť tento vodík v nádržiach alebo jaskyniach a potom ho použiť v palivových článkoch alebo turbínach na výrobu elektriny, keď je to potrebné (napríklad počas dlhého zamračeného obdobia alebo zimného bezvetria). Toto v podstate vytvára rezervu obnoviteľnej energie. Prebiehajú pilotné projekty: okrem ACES v Utahu v Európe projekt „BigBattery“ v Rakúsku skladuje obnoviteľný vodík v jaskyni na zásobovanie plynovou turbínou počas špičky. Nemecký projekt Uniper, ktorý sme spomenuli, otestuje, ako môže soľná jaskyňa pomôcť vyrovnávať sieť a zabezpečiť energetickú bezpečnosť uskladnením zeleného vodíka, ktorý je možné rýchlo uvoľniť. Ak sa tieto projekty osvedčia, krajiny by mohli udržiavať strategické zásoby vodíka podobne ako strategické zásoby ropy – ale pre čistú energiu. Ďalším využitím v sieti je power-to-gas: premena obnoviteľnej elektriny na vodík a jeho vstrekovanie do plynovej siete (ako zmes alebo premenený na syntetický metán) na skladovanie energie v existujúcej plynovej infraštruktúre. Niektoré energetické spoločnosti to už robia v malom rozsahu, v podstate využívajú sieť zemného plynu ako obrovskú „batériu“ sezónnym vstrekovaním vodíka. Vodík môže tiež poskytovať služby pre sieť: elektrárne na palivové články môžu zvyšovať alebo znižovať výkon na stabilizáciu frekvencie, alebo rozptýlené generátory na palivové články môžu poskytovať záložné napájanie nemocniciam a dátovým centrám (palivové články s miestnym skladovaním vodíka boli nainštalované ako kritická záloha, keďže môžu mať niekoľkodňovú zásobu paliva na mieste, v niektorých prípadoch prekonávajú naftové generátory).
Priemyselné využitie: Vodík sa už v priemysle používa (rafinérie, továrne na hnojivá, chemické závody) – ale väčšinou ide o „sivý“ vodík z fosílnych palív. Cieľom je prejsť na čistý vodík v tých istých procesoch a eliminovať emisie CO₂. Napríklad ropné rafinérie používajú vodík na odsírovanie palív; mohli by používať zelený vodík z blízkeho elektrolyzéra a skladovať ho na mieste pre stabilné zásobovanie. Továrne na výrobu amoniakových hnojív potrebujú vodíkovú surovinu; nové projekty sa zameriavajú na produkciu zeleného amoniaku pomocou skladovaného vodíka z premenlivých obnoviteľných zdrojov. Výroba ocele je prelomová aplikácia: tradične sa oceľ vyrába použitím uhlia vo vysokých peciach, ale použitie vodíka v procese priamej redukcie železa (DRI) môže znížiť CO₂ o viac ako 90 %. Projekt HYBRIT vo Švédsku dokázal v rokoch 2021–2022, že oceľ vysokej kvality sa dá vyrobiť aj bez fosílnych palív, len s vodíkom fasken.com. Vodík dočasne skladujú na mieste, aby mohla oceliareň bežať 24/7 aj pri výkyvoch výkonu elektrolyzérov alebo veternej energie. ArcelorMittal a ďalší oceliarski giganti ich nasledujú, s demonštračnými pecami na vodík v Nemecku, Kanade a inde. Tu je skladovanie vodíka (hoci len ako vyrovnávacie nádrže na niekoľko hodín) kľúčové na udržanie plynulosti priemyselného procesu a predchádzanie prestojom. Ďalšie priemyselné využitia zahŕňajú vysokoteplotné teplo pri výrobe cementu alebo skla – vodík sa dá skladovať a potom spaľovať v peciach na dosiahnutie veľmi vysokých teplôt bez CO₂. Niektoré experimentálne sklárne (napr. v Nemecku) už prevádzkovali pece na zmes vodíka. Vstrekovanie do siete na vykurovanie: vodíkové kotly by mohli v budúcnosti poskytovať teplo pre budovy alebo priemyselnú paru. V Spojenom kráľovstve pilotný projekt „Hydrogen Homes“ ukazuje kotly a sporáky bežiace na 100 % vodík; ak by sa plynová sieť v meste prepla na vodík, vyžadovalo by to centrálnu výrobu a skladovanie vodíka na zvládanie výkyvov dopytu (napríklad veľká nádrž na pokrytie rannej špičky vykurovania). Rastúcou priemyselnou aplikáciou je využitie vodíka na skladovanie energie na vzdialených miestach alebo v mikrosieťach – v podstate nahradenie dieselových generátorov vodíkovými riešeniami. Napríklad telekomunikačné veže alebo izolované laboratóriá môžu používať solárne panely + elektrolýzer na výrobu vodíka, skladovať ho v fľašiach alebo v kovových hydridoch a použiť palivový článok, keď je v noci potrebná energia. Dokonca aj niektoré dátové centrá testujú vodíkové palivové články ako záložný zdroj namiesto dieselových agregátov, čo zahŕňa skladovanie vodíka na mieste (zvyčajne v tlakových nádržiach).

Zhrnuté, skladovanie vodíka prináša flexibilitu: oddelí výrobu vodíka od jeho použitia. Znamená to, že vodíkové vozidlá môžu rýchlo tankovať, pretože palivo bolo predvyrobené a uskladnené; elektrárne môžu zvyšovať výkon pomocou skladovaného vodíka vyrobeného v lacnejších časoch mimo špičky; továrne môžu bežať bez prerušenia, pretože majú zásoby vodíka po ruke. Ako sa tieto aplikácie rozširujú, zvyšujú dopyt po lepších a lacnejších riešeniach skladovania vodíka, čím vytvárajú pozitívnu spätnú väzbu pre zlepšovanie technológií a ich rozšírenie.

Najnovšie správy, trendy a politické kroky (2024–2025)

Oblasť skladovania vodíka sa rýchlo vyvíja, s častými správami o nových projektoch a podporných politikách. Tu sú niektoré z najvýznamnejších nedávnych udalostí za posledný rok:

Vodíkové centrá a finančné injekcie: Koncom roka 2023 americké Ministerstvo energetiky oznámilo víťazov svojho programu Regionálnych čistých vodíkových centier – sedem projektov po celej krajine, od Kalifornie po Pennsylvániu, ktoré si rozdelia 7 miliárd dolárov z federálneho financovania bidenwhitehouse.archives.gov. Očakáva sa, že tieto centrá pritiahnu ďalších viac ako 40 miliárd dolárov zo súkromných investícií bidenwhitehouse.archives.gov a dostanú USA na cestu k produkcii viac ako 3 miliónov ton vodíka ročne v priebehu desiatich rokov bidenwhitehouse.archives.gov. Kľúčové je, že mnohé centrá zahŕňajú aj špeciálne komponenty na skladovanie vodíka (napr. plánované kaverny v Texase a Louisiane, veľké tankové farmy v Kalifornii) na riadenie ponuky a dopytu. Tento prílev kapitálu je jednou z najväčších investícií do vodíkovej infraštruktúry v USA, čo signalizuje silnú politickú vôľu. Dôveru ešte viac posilnilo, že americké ministerstvo financií v roku 2023 objasnilo pravidlá pre daňový kredit na výrobu vodíka (45V), čím zabezpečilo, že výrobcovia môžu získať až 3 doláre/kg za čistý vodík projectfinance.law – čo je zásadná zmena v ekonomike. Výsledkom je, že spoločnosti ako Plug Power, Air Products a viacerí developeri obnoviteľných zdrojov výrazne zvýšili svoje portfólio vodíkových projektov v Severnej Amerike.
Európske zrýchlenie vodíka: Európa zdvojnásobila svoje úsilie v oblasti vodíka v reakcii na obavy o energetickú bezpečnosť (po plynovej kríze v roku 2022) a klimatické ciele. V máji 2024 EÚ schválila IPCEI Hy2Move, viacštátny projekt pokrývajúci celý hodnotový reťazec vodíka vrátane inovácií v oblasti skladovania energy.ec.europa.eu. EÚ tiež zaviedla nové pravidlá v rokoch 2023–2024 (prostredníctvom balíka pre trh s vodíkom a dekarbonizovanými plynmi), aby uľahčila rozvoj infraštruktúry a obchodovanie s vodíkom energy.ec.europa.eu. Jednou z nových iniciatív EÚ je Európska vodíková banka, ktorá pripravuje svoje prvé aukcie na dotovanie cenového rozdielu pre zelený vodík – v podstate tak garantuje trh s vodíkom, aby projekty (a skladovacie zariadenia) mohli fungovať so stabilnými príjmami. Viaceré európske krajiny aktualizovali svoje vodíkové stratégie: Nemecko zvýšilo svoj cieľ dopytu po vodíku do roku 2030 a financuje národnú vodíkovú sieť; Spojené kráľovstvo oznámilo v roku 2023 stratégiu, ktorá zahŕňa pilotné projekty na 100% vykurovanie domácností vodíkom a vyčlenilo financie na súťaže v oblasti skladovania vodíka (napr. Net Zero Innovation Portfolio). Taliansko a Španielsko pokročili s pilotnými projektmi, ktoré primiešavajú vodík do plynových sietí až do 10 %. A na riešenie technických prekážok EÚ zverejnila koncom roka 2024 usmernenia na zrýchlenie povoľovania skladovacích lokalít pre vodík, pričom ich uznala za kritickú infraštruktúru.
Kroky Ázie a Pacifiku: Japonsko, priekopník v oblasti vodíka, v júni 2023 revidovalo svoju Základnú vodíkovú stratégiu, zdvojnásobilo svoj cieľ dodávok vodíka do roku 2030 na 12 miliónov ton (vrátane dovážaného amoniaku) a prisľúbilo 107 miliárd dolárov vo verejno-súkromnom financovaní počas 15 rokov na budovanie dodávateľských reťazcov. To zahŕňa financovanie ďalších nosičov kvapalného vodíka, skladovacích terminálov a prípadne aj siete vodíkových plynovodov v priemyselných regiónoch Japonska. Južná Kórea prijala zákon o vodíkovej ekonomike, ktorý poskytuje stimuly na výstavbu zariadení na výrobu a skladovanie vodíka a zameriava sa na široké nasadenie palivových článkov v energetike (čo si vyžaduje robustné dodávky a skladovanie vodíka). Austrália v roku 2023 prisľúbila ďalšie financie pre svoj program regionálnych vodíkových centier, pričom projekty ako Western Sydney Hydrogen Hub sa zameriavajú na možnosti skladovania vodíka pre miestny priemysel a dopravu. A Čína, ktorá už vedie vo výrobe elektrolýzerov, oznámila začiatkom roka 2025 sériu „vodíkových priemyselných parkov“ v rôznych provinciách – hoci podrobnosti sú zatiaľ nejasné, tieto parky budú pravdepodobne zahŕňať veľké skladovacie kapacity pre priemyselný vodík a čerpacie stanice, čo je v súlade s cieľom Číny mať do roku 2025 na cestách 50 000 FCEV vozidiel.
Prelomové technologické objavy a demonštrácie: Už skôr sme videli niektoré prelomové objavy v oblasti materiálov (ako MOF a nové hydridy) oznámené v roku 2024. Okrem toho firmy zvyšujú kapacity overených technológií: V apríli 2025 Hydrogenious LOHC získal povolenie pre skladovací závod Hector LOHC (najväčší na svete) h2-international.com, čo znamená prechod LOHC z pilotnej na plne komerčnú úroveň. Tiež v roku 2024 európske konzorcium predviedlo pevné skladovanie vodíka pre nabíjanie elektromobilov mimo siete: v podstate príves s nádržami na kovové hydridy, ktoré uchovávajú vodík na pohon palivového článku, pričom ho možno zaparkovať a nabíjať elektromobily na odľahlých miestach – kreatívna vedľajšia aplikácia. V oblasti kryogénie NASA a súkromné vesmírne spoločnosti pokračovali v inováciách ultra-studeného skladovania: koncom roka 2024 NASA otestovala novú izolačnú techniku, ktorá znížila odparovanie v nádržiach na kvapalný vodík o 50 %, čo by mohlo viesť k efektívnejšiemu pozemnému skladovaniu a preprave LH₂. A čo je pozoruhodné, pilotný projekt Uniper v soľnej jaskyni v Nemecku začal v septembri 2024 napĺňať vodíkom gasworld.com, čím sa stal jednou z prvých aktívnych vodíkových jaskýň na svete. Prvé výsledky ukazujú úspešné utesnenie a spätné získavanie vodíka, čo je povzbudivý signál pre podobné projekty. Každý z týchto míľnikov – povolenia, demonštrácie, zvyšovanie efektivity – zvyšuje dôveru, že rozširovanie skladovania vodíka je nielen možné, ale už prebieha.
Citáty od lídrov v odvetví: Nálada v odvetví je silne optimistická, hoci realistická ohľadom výziev. Napríklad Sanjiv Lamba, CEO spoločnosti Linde, v roku 2024 upozornil, že technológia a náklady na elektrolyzéry sa ešte musia zlepšiť, aby bolo možné skutočne masívne nasadenie zeleného vodíka gasworld.com gasworld.com. Jeho poznámka zdôrazňuje, že zníženie nákladov na výrobu vodíka urobí skladovacie projekty ekonomicky životaschopnejšími. Optimistickejšie Ben Nyland, CEO Loop Energy (spoločnosť na palivové články), koncom roka 2023 povedal: „Sme na bode zlomu, keď sa vodíkové riešenia rýchlo rozšíria – technológia je pripravená a vôľa nasadiť ju tu.“ Podobne Jorgo Chatzimarkakis, CEO Hydrogen Europe (odvetvové združenie), často zdôrazňuje, že množstvo európskych projektov „dokazuje, že vodíková ekonomika sa stáva realitou“ a že teraz je zameranie na realizáciu: stavať nádrže, jaskyne, potrubia, nákladné autá a všetko ostatné, nielen o tom hovoriť. A aby sme sa vrátili k našej predchádzajúcej zmienke o tempe, Globálna správa o vodíku IEA za rok 2023 poznamenala, že dopyt po vodíku a projekty rastú rýchlejšie než kedykoľvek predtým, ale zároveň vyzvala vlády, aby „sa zamerali na infraštruktúru a skladovanie“, pretože tie by sa mohli stať úzkym miestom, ak sa zanedbajú.
Výzvy v oblasti politiky: Stojí za zmienku niekoľko protismerov. Niektorí analytici a environmentálne skupiny vyzývajú na opatrnosť pri určitých spôsoboch využitia vodíka (napríklad tvrdia, že primiešavanie do domáceho vykurovania je neefektívne v porovnaní s priamou elektrifikáciou). Objavujú sa výzvy zamerať využitie vodíka na sektory, ktoré ho skutočne potrebujú (ako je priemysel a ťažká doprava), a neplytvať zdrojmi na tie, ktoré majú alternatívy. Táto debata môže ovplyvniť politickú podporu pre konkrétne projekty skladovania – napríklad, či vlády budú dotovať vodík pre rezidenčné vykurovanie (čo by znamenalo investície do distribúcie a skladovania), alebo sa zamerajú na priemyselné centrá. Okrem toho bezpečnostné incidenty (našťastie zriedkavé) slúžia ako pripomienka na dodržiavanie prísnych štandardov – výbuch na vodíkovej čerpacej stanici v Nórsku v roku 2019 a výbuch vodíkového prívesu v Kalifornii v roku 2022 viedli k dočasnému spomaleniu budovania staníc, kým sa nepochopili príčiny a nevykonali opravy (v týchto prípadoch boli identifikované výrobné chyby). Tvorcovia politík naďalej spresňujú regulácie, aby zabezpečili, že vodík je nasadzovaný bezpečne a udržateľne. Celkovo je trend v politike podporný, ale s dôrazom na nasmerovanie vodíka tam, kde má najväčší vplyv.

Pri pohľade na vývoj je druhá polovica 20. rokov 21. storočia pripravená byť prelomovým obdobím pre skladovanie vodíka. Po celom svete pravdepodobne vzniknú desiatky viacmegawattových alebo kilotonových skladovacích lokalít, ktoré budú zásobovať rastúcu sieť používateľov vodíka. Vďaka silnej politickej podpore, technologickému pokroku a ochote firiem investovať sa vodík stabilne posúva od humbuku k reálnym zariadeniam.

Záver: Smerom k budúcnosti poháňanej vodíkom

Skladovanie vodíka, kedysi okrajová technická téma, sa dnes stalo základom plánov čistej energie na celom svete. Schopnosť bezpečne a efektívne skladovať vodík nám umožňuje prehodnotiť naše energetické systémy – od áut a nákladných vozidiel, ktoré vypúšťajú len vodu, cez elektrické siete, ktoré dokážu uchovať zimný vietor na letné teplo, až po ťažký priemysel ako oceliarne a chemický priemysel, ktoré môžu fungovať bez uhlíkových emisií. Výzvy samozrejme zostávajú, vrátane znižovania nákladov a ďalšieho zlepšovania hustoty skladovania. Ako sme však videli, globálna vlna inovácií a investícií tieto výzvy rieši priamo.

Každá metóda skladovania – vysokotlakové nádrže, kryogénne kvapaliny, kovové hydridy, chemickí nosiči – prispieva k riešeniu časti skladačky. V nasledujúcich rokoch pravdepodobne uvidíme, ako sa tieto riešenia zdokonaľujú a šikovne kombinujú (predstavte si napríklad budúcu vodíkovú čerpaciu stanicu, ktorá používa kryopumpu na tankovanie áut, nádrže s kovovými hydridmi na vyrovnávanie dodávok a LOHC kamión, ktorý pravidelne priváža vodík zachytený z vzdialenej veternej farmy). Revolúcia v skladovaní vodíka nie je o tom, že vyhrá jedna technológia, ale o nasadení správnej kombinácie riešení pre každú aplikáciu.

Impulz za vodíkom je skutočný a narastá. „Nastal čas vodíka,“ ako vyhlásila jedna energetická správa fasken.com, pričom zdôraznila, že súbeh klimatických potrieb, technologickej pripravenosti a politickej podpory nikdy nebol silnejší. Hlavné ekonomiky investujú miliardy do vodíkovej infraštruktúry a súkromný sektor ich krok za krokom nasleduje. To znamená, že to, čo bolo kedysi teoretické – napríklad prevádzka celej oceliarne na vodík alebo napájanie mesta počas týždňového výpadku elektriny pomocou uskladneného vodíka – je teraz prakticky na obzore.

Pre verejnosť sa môžu čoskoro stať pokroky v skladovaní vodíka viditeľnými v každodennom živote: možno v podobe viacerých vodíkových autobusov s palivovými článkami ticho premávajúcich po mestských uliciach, nových značiek „H₂“ na čerpacích staniciach alebo správ o miestnom projekte skladovania energie, ktorý využíva podzemný vodík namiesto obrovských batériových fariem. Toto sú znaky paradigmatickej zmeny v tom, ako uvažujeme o palivách. Vodík, najjednoduchší prvok, je pripravený zohrávať zložitú a neoceniteľnú úlohu v našom prechode na čistú energiu. Ovládnutím spôsobu jeho skladovania odomykáme jeho plný potenciál ako čistého, flexibilného nosiča energie.

Cesta vpred si bude vyžadovať pokračujúcu spoluprácu vedcov, inžinierov, priemyslu a vlád, aby boli systémy skladovania vodíka bezpečné, cenovo dostupné a integrované do našich širších energetických sietí. Ak je však súčasný trend neklamným znakom, tieto úsilie sa vyplatí. Skladovanie najľahšieho plynu vo vesmíre nie je ľahká úloha, ale s vynaliezavosťou môže práve ono osvetliť cestu k udržateľnej energetickej budúcnosti. Ako často hovoria lídri vodíkového priemyslu, tentoraz je to naozaj iné – sme svedkami zrodu éry poháňanej vodíkom a robustné skladovanie vodíka je kľúčom, ktorý to všetko drží pohromade. fasken.com iea.org

Zdroje: 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.