Η Επανάσταση στην Αποθήκευση Υδρογόνου: Το Κρίσιμο Κομμάτι για την Απελευθέρωση της Καθαρής Ενέργειας

Στα τέλη του 2024, το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (NREL) και η GKN Hydrogen έθεσαν σε λειτουργία μια πρωτοποριακή «μεγα-δεξαμενή» υδρογόνου 500 κιλών με μεταλλικό υδρίδιο στο Κολοράντο.
Το 2022, το ιαπωνικό πλοίο μεταφοράς LH2 Suiso Frontier απέδειξε τη μεταφορά υγρού υδρογόνου από την Αυστραλία στην Ιαπωνία.
Η Hydrogenious LOHC Technologies κατασκευάζει το μεγαλύτερο εργοστάσιο LOHC στον κόσμο, το Project Hector, στο Dormagen της Γερμανίας, για την αποθήκευση περίπου 1.800 τόνων υδρογόνου ετησίως σε σύστημα LOHC με βενζυλο-τολουόλιο, με έγκριση τον Απρίλιο του 2025 και προγραμματισμένο άνοιγμα το 2027.
Το Advanced Clean Energy Storage (ACES) στη Γιούτα θα χρησιμοποιήσει δύο αλατούχες σπηλιές για την αποθήκευση υδρογόνου που παράγεται από φάρμα ηλεκτρολυτών 220 MW, με αρχικό μείγμα 30% υδρογόνου προγραμματισμένο για το 2025 και στόχο το 100% υδρογόνο έως το 2045.
Το πιλοτικό έργο αλατούχας σπηλιάς της Uniper στη Γερμανία άρχισε να γεμίζει με υδρογόνο τον Σεπτέμβριο του 2024, και τα πρώτα αποτελέσματα δείχνουν επιτυχή σφράγιση και ανάκτηση.
Τα αυτοκίνητα κυψελών καυσίμου Toyota Mirai αποθηκεύουν υδρογόνο σε δεξαμενές περίπου 700 bar, επιτρέποντας αυτονομία περίπου 500–600 χλμ (300+ μίλια).
Η υπόγεια σπηλιά αποθήκευσης υδρογόνου της HYBRIT στη Λουλέα της Σουηδίας έχει μέγεθος 100 κυβικών μέτρων και εγκαινιάστηκε το 2022.
Η Ευρωπαϊκή Ένωση ενέκρινε το IPCEI Hy2Move τον Μάιο του 2024 για την προώθηση της αλυσίδας αξίας του υδρογόνου, συμπεριλαμβανομένων καινοτομιών στην αποθήκευση.
Δοκιμή της NASA στα τέλη του 2024 έδειξε μόνωση που μείωσε την εξάτμιση σε δεξαμενές υγρού υδρογόνου κατά περίπου 50%.
Η υγροποίηση του υδρογόνου καταναλώνει περίπου το 30% της ενεργειακής του περιεκτικότητας, αναδεικνύοντας το ενεργειακό κόστος της κρυογονικής αποθήκευσης.

Το υδρογόνο συχνά προβάλλεται ως το «καύσιμο του μέλλοντος» σε μια οικονομία καθαρής ενέργειας. Αλλά για να εκπληρώσει αυτή την υπόσχεση, πρέπει να λύσουμε μια κρίσιμη πρόκληση: πώς να αποθηκεύσουμε το υδρογόνο αποδοτικά, με ασφάλεια και σε μεγάλη κλίμακα. Γιατί είναι τόσο σημαντικό αυτό; Το υδρογόνο μπορεί να παραχθεί σε απεριόριστες ποσότητες από νερό και ανανεώσιμη ηλεκτρική ενέργεια (δημιουργώντας «πράσινο υδρογόνο»), και όταν χρησιμοποιείται δεν εκπέμπει αέρια του θερμοκηπίου – μόνο νερό. Επίσης, μεταφέρει περισσότερη ενέργεια ανά κιλό από οποιοδήποτε άλλο καύσιμο, αλλά ως αέριο έχει εξαιρετικά χαμηλή πυκνότητα energy.gov. Πρακτικά, αυτό σημαίνει ότι το μη συμπιεσμένο υδρογόνο θα χρειαζόταν μια δεξαμενή μεγαλύτερη από ένα σπίτι για να αντιστοιχεί στην ενέργεια μιας δεξαμενής βενζίνης. Αποτελεσματικές μέθοδοι αποθήκευσης είναι επομένως απαραίτητες για να συσκευαστεί αρκετό υδρογόνο σε λογικούς όγκους για χρήση σε οχήματα, συστήματα ενέργειας και βιομηχανία energy.gov. Όπως το θέτει ο Διεθνής Οργανισμός Ενέργειας, «Το υδρογόνο είναι μία από τις κορυφαίες επιλογές για την αποθήκευση ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές», πιθανώς με το χαμηλότερο κόστος για μακροχρόνια αποθήκευση για μέρες ή και μήνες iea.org.

Ο ρόλος του υδρογόνου στην παγκόσμια ενεργειακή μετάβαση είναι πολύπλευρος. Προσφέρει έναν τρόπο απανθρακοποίησης τομέων που είναι δύσκολο να ηλεκτροδοτηθούν (όπως η βαριά βιομηχανία, η ναυτιλία ή η αεροπορία) και να αποθηκεύει πλεονάζουσα ανανεώσιμη ενέργεια για τις περιόδους που ο ήλιος δεν λάμπει ή ο άνεμος δεν φυσά iea.org. Πολλοί ειδικοί θεωρούν την αποθήκευση υδρογόνου ως τον «χαμένο κρίκο» που μπορεί να συνδέσει τη διακοπτόμενη παραγωγή από ανανεώσιμες πηγές με τη σταθερή, αδιάλειπτη ζήτηση ενέργειας. «Το υδρογόνο σήμερα απολαμβάνει πρωτοφανή δυναμική. Ο κόσμος δεν πρέπει να χάσει αυτή τη μοναδική ευκαιρία να κάνει το υδρογόνο σημαντικό μέρος του καθαρού και ασφαλούς ενεργειακού μας μέλλοντος», δήλωσε ο Fatih Birol, Εκτελεστικός Διευθυντής του IEA iea.org. Εν ολίγοις, η κατάκτηση της αποθήκευσης υδρογόνου είναι το κλειδί για την απελευθέρωση του δυναμικού του υδρογόνου ως καθαρού καυσίμου και ενεργειακού αποθέματος σε μια οικονομία μηδενικών εκπομπών.

Πώς (και γιατί) αποθηκεύουμε υδρογόνο

Σε αντίθεση με το πετρέλαιο ή το φυσικό αέριο, το υδρογόνο δεν βρίσκεται έτοιμο υπόγεια – πρέπει να παραχθεί, να αποθηκευτεί και να μεταφερθεί πριν χρησιμοποιηθεί. Όμως η αποθήκευση του υδρογόνου είναι καθόλου εύκολη υπόθεση, παρά το γεγονός ότι το υδρογόνο είναι το ελαφρύτερο στοιχείο nrel.gov. Υπό κανονικές συνθήκες είναι ένα διάχυτο αέριο, οπότε οι μηχανικοί έχουν αναπτύξει διάφορες μεθόδους για να συσκευάσουν το υδρογόνο πιο πυκνά για αποθήκευση. Σε γενικές γραμμές, το υδρογόνο μπορεί να αποθηκευτεί φυσικά ως συμπιεσμένο αέριο ή κρυογενές υγρό, ή χημικά μέσα σε άλλα υλικά.

Γιατί να καταβάλουμε όλη αυτή την προσπάθεια; Επειδή η αποτελεσματική αποθήκευση υδρογόνου μας επιτρέπει να δημιουργούμε αποθέματα καθαρής ενέργειας. Για παράδειγμα, πλεονάζουσα ηλιακή ή αιολική ενέργεια μπορεί να διασπάσει το νερό για την παραγωγή υδρογόνου, το οποίο αποθηκεύεται και αργότερα μετατρέπεται ξανά σε ηλεκτρισμό σε κυψέλη καυσίμου ή τουρμπίνα όταν χρειάζεται. Αυτή η ικανότητα χρονικής μετατόπισης της προσφοράς ενέργειας είναι κρίσιμη για δίκτυα που κυριαρχούνται από ανανεώσιμες πηγές. Η αποθήκευση υδρογόνου επιτρέπει επίσης στα οχήματα κυψελών καυσίμου να μεταφέρουν επαρκή ποσότητα καυσίμου για μεγάλες αποστάσεις, και δίνει τη δυνατότητα σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις να διατηρούν εφεδρικό απόθεμα για κρίσιμες διεργασίες. Ουσιαστικά, η αποθήκευση υδρογόνου το μετατρέπει σε ευέλικτο ενεργειακό νόμισμα – παράγεται όταν υπάρχει πλεόνασμα πράσινης ενέργειας και καταναλώνεται όπου και όποτε απαιτείται ενέργεια.

Βασικές μέθοδοι αποθήκευσης υδρογόνου

Σήμερα, ερευνητές και βιομηχανίες εξετάζουν διάφορες μεθόδους αποθήκευσης υδρογόνου, καθεμία με τα δικά της πλεονεκτήματα και προκλήσεις:

Συμπιεσμένο Αέριο Υδρογόνου: Ο απλούστερος τρόπος αποθήκευσης υδρογόνου είναι ως αέριο σε κυλίνδρους υψηλής πίεσης. Το αέριο υδρογόνο συμπιέζεται σε ανθεκτικές δεξαμενές σε πίεση 350–700 bar (5.000–10.000 psi) energy.gov, γεγονός που αυξάνει μαζικά την πυκνότητά του. Έτσι αποθηκεύουν τα αυτοκίνητα κυψελών καυσίμου υδρογόνου το H₂ – για παράδειγμα, οι δεξαμενές σε ένα Toyota Mirai κρατούν υδρογόνο σε ~700 bar, αρκετό για περίπου 500–600 χλμ (300+ μίλια) οδήγησης. Η αποθήκευση συμπιεσμένου αερίου είναι δοκιμασμένη και αξιόπιστη με γρήγορο ανεφοδιασμό, αλλά οι δεξαμενές είναι ογκώδεις (παχιά τοιχώματα από ανθρακονήματα) και ακόμα και στα 700 bar, η ενέργεια ανά όγκο του υδρογόνου είναι μόνο ένα κλάσμα της βενζίνης. Είναι ιδανική μέθοδος για οχήματα και αποθήκευση μικρής κλίμακας λόγω απλότητας, αν και η κλιμάκωσή της σημαίνει χρήση πολλών μεγάλων κυλίνδρων ή ακόμα και τεράστιων δοχείων για μαζική αποθήκευση.
Υγρό Υδρογόνο (Κρυογενική Αποθήκευση): Η ψύξη του αερίου υδρογόνου στους -253 °C (-423 °F) το μετατρέπει σε υγρό, επιτυγχάνοντας πολύ υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα ανά λίτρο energy.gov. Το υγρό υδρογόνο (LH₂) έχει χρησιμοποιηθεί σε δεξαμενές καυσίμων πυραύλων για δεκαετίες (π.χ. Saturn V και Διαστημικό Λεωφορείο της NASA). Τώρα εξετάζεται για μαζική μεταφορά (μέσω βυτιοφόρων ή ακόμα και πλοίων) και σε σταθμούς ανεφοδιασμού. Το πλεονέκτημα είναι ότι το υγρό υδρογόνο είναι περίπου 8 φορές πυκνότερο από το αέριο στα 700 bar. Ωστόσο, απαιτεί ακριβές κρυογενικές δεξαμενές με υπερμόνωση και μέρος του υδρογόνου εξατμίζεται με τον χρόνο. Η διατήρηση του υδρογόνου τόσο κρύου είναι ενεργοβόρα. Η υγρή αποθήκευση έχει νόημα όταν απαιτείται μέγιστη πυκνότητα – για παράδειγμα, το πρωτοποριακό πλοίο μεταφοράς LH₂ της Ιαπωνίας Suiso Frontier απέδειξε τη μεταφορά υγρού υδρογόνου από την Αυστραλία στην Ιαπωνία το 2022. Στο μέλλον, το υγρό υδρογόνο μπορεί να τροφοδοτεί αεροσκάφη και πλοία ή να χρησιμοποιείται ως μορφή διανομής, αλλά οι απώλειες λόγω εξάτμισης και το κόστος ψύξης παραμένουν βασικά εμπόδια.
Υδρίδια μετάλλων (Αποθήκευση σε στερεά κατάσταση): Μια ενδιαφέρουσα μέθοδος είναι η αποθήκευση υδρογόνου μέσα σε στερεά υλικά. Ορισμένα μέταλλα και κράματα (όπως ενώσεις μαγνησίου, τιτανίου ή λανθανίου-νικελίου) απορροφούν εύκολα το αέριο υδρογόνο στη κρυσταλλική τους δομή, σχηματίζοντας υδρίδια μετάλλων – ουσιαστικά μεταλλικά σφουγγάρια για υδρογόνο. Αυτό μετατρέπει το υδρογόνο σε σταθερή στερεά μορφή nrel.gov. Για παράδειγμα, ορισμένα κράματα με βάση το νικέλιο μπορούν να απορροφήσουν υδρογόνο σε μέτρια πίεση και θερμοκρασία, και να το απελευθερώσουν όταν θερμανθούν. Το μεγάλο πλεονέκτημα είναι η ασφάλεια και πυκνότητα: το υδρογόνο ακινητοποιείται σε στερεό πλέγμα, χωρίς να απαιτείται υψηλή πίεση ή ακραίο ψύχος nrel.gov. Αυτό μπορεί να αποφύγει την ανάγκη για δεξαμενές με παχιά τοιχώματα, και είναι πολύ συμπαγές ως προς τον όγκο (τα υδρίδια μετάλλων μπορούν να επιτύχουν μεγαλύτερη ογκομετρική πυκνότητα από το υγρό H₂). Το μειονέκτημα είναι το βάρος – τα μέταλλα είναι βαριά – και η απαιτούμενη θερμική ενέργεια για την απελευθέρωση του υδρογόνου. Τα συστήματα υδριδίων μετάλλων δοκιμάζονται για σταθερή αποθήκευση. Στα τέλη του 2024, μια σύμπραξη με επικεφαλής το NREL και την GKN Hydrogen εγκαινίασε μια πρωτοποριακή “μεγα-δεξαμενή” υδριδίου μετάλλου υδρογόνου 500 kg στο Κολοράντο nrel.gov nrel.gov. «Παρόλο που τα υδρίδια μετάλλων ως τεχνολογία αποθήκευσης υδρογόνου υπάρχουν εδώ και χρόνια, είναι σχετικά νέα σε εμπορική κλίμακα», σημειώνει ο Alan Lang της GKN Hydrogen. Επιδείξεις όπως αυτή του NREL αποδεικνύουν τη βιωσιμότητα και τη μοναδική τους αξία σε ασφάλεια, αποτύπωμα και απόδοση για αποθήκευση ενέργειας μεγάλης κλίμακας nrel.gov.
Υγροί Οργανικοί Φορείς Υδρογόνου (LOHCs): Μια άλλη καινοτόμος προσέγγιση αποθηκεύει το υδρογόνο σε υγρά χημικά, κάπως σαν επαναφορτιζόμενο καύσιμο. Οι Υγροί Οργανικοί Φορείς Υδρογόνου είναι σταθερά υγρά που μοιάζουν με λάδι (για παράδειγμα, τολουόλιο ή διβενζυλοτολουόλιο) τα οποία μπορούν να “φορτωθούν” χημικά με υδρογόνο και στη συνέχεια να “εκφορτωθούν” για να το απελευθερώσουν. Ουσιαστικά, το αέριο υδρογόνο χημεισορβείται στο υγρό μέσω αντίδρασης υδρογόνωσης, δημιουργώντας ένα υγρό πλούσιο σε υδρογόνο· αργότερα, μια διαδικασία αφυδρογόνωσης (με θερμότητα και καταλύτη) απελευθερώνει αέριο H₂ κατά παραγγελία en.wikipedia.org. Το μεγάλο πλεονέκτημα των LOHCs είναι ότι το υγρό μπορεί να διαχειριστεί σε θερμοκρασία και πίεση περιβάλλοντος – δεν απαιτούνται κρυογενικά ή δεξαμενές υψηλής πίεσης. Τα υγρά LOHC χρησιμοποιούν την υπάρχουσα υποδομή καυσίμων: μπορούν να αντληθούν και να μεταφερθούν σε βυτιοφόρα όπως η βενζίνη. Είναι μη εκρηκτικά και μπορούν να αποθηκεύσουν μεγάλες ποσότητες υδρογόνου με μεγάλη πυκνότητα (ορισμένα LOHCs μεταφέρουν ~6–7% υδρογόνο κατά βάρος). Το μειονέκτημα είναι το ενεργειακό κόστος των χημικών αντιδράσεων – απαιτείται θέρμανση για την απελευθέρωση του υδρογόνου και χρειάζονται καταλύτες. Αυτό μειώνει την απόδοση κύκλου (συνήθως μόνο 60–70% απόδοση για απελευθέρωση χωρίς ανάκτηση θερμότητας) en.wikipedia.org. Ωστόσο, η έρευνα το βελτιώνει αυτό, και τα οφέλη ασφάλειας και εφοδιαστικής είναι ελκυστικά για τη μεταφορά υδρογόνου σε μεγάλες αποστάσεις. Μάλιστα, το 2020 η Ιαπωνία ξεκίνησε την πρώτη διεθνή αλυσίδα εφοδιασμού υδρογόνου στον κόσμο, χρησιμοποιώντας LOHC με βάση το τολουόλιο για τη μεταφορά υδρογόνου από το Μπρουνέι στο Καβασάκι en.wikipedia.org. Μεγάλες εταιρείες όπως η γερμανική Hydrogenious LOHC Technologies επεκτείνουν τα LOHC. Η Hydrogenious κατασκευάζει το μεγαλύτερο εργοστάσιο LOHC στον κόσμο (Project “Hector”) στο Dormagen της Γερμανίας, για να αποθηκεύει περίπου 1.800 τόνους υδρογόνου ετησίως σε σύστημα LOHC με βενζυλοτολουόλιο h2-international.com. Η εγκατάσταση μόλις έλαβε έγκριση τον Απρίλιο του 2025 και αναμένεται να ανοίξει το 2027 h2-international.com. Ο CEO της Hydrogenious, Andreas Lehmann, το αποκαλεί απόδειξη “της ωριμότητας και της βιομηχανικής εφαρμοσιμότητας της τεχνολογίας LOHC μας” h2-international.com.
Χημικοί Φορείς (Αμμωνία και Άλλοι): Το υδρογόνο μπορεί επίσης να αποθηκευτεί έμμεσα μετατρέποντάς το σε άλλες χημικές ενώσεις πλούσιες σε υδρογόνο όπως η αμμωνία (NH₃) ή η μεθανόλη. Η αμμωνία – μια ένωση υδρογόνου και αζώτου – ήδη παράγεται και μεταφέρεται ευρέως παγκοσμίως (ως λίπασμα), και περιέχει περισσότερο υδρογόνο ανά λίτρο από το υγρό H₂ χωρίς να απαιτούνται κρυογενικές δεξαμενές (η αμμωνία υγροποιείται στους -33 °C, πολύ ευκολότερα από τους -253 °C για το H₂). Η ιδέα είναι να παραχθεί «πράσινη αμμωνία» από πράσινο υδρογόνο, να μεταφερθεί ή να αποθηκευτεί η αμμωνία (η οποία είναι ευκολότερη στη διαχείριση από το καθαρό υδρογόνο), και στη συνέχεια είτε να χρησιμοποιηθεί η αμμωνία ως καύσιμο (ορισμένες τουρμπίνες και πλοία προσαρμόζονται για να καίνε αμμωνία) είτε να «διασπαστεί» ξανά σε υδρογόνο στον προορισμό. Το πλεονέκτημα είναι η αξιοποίηση της υπάρχουσας υποδομής αμμωνίας – αγωγοί, δεξαμενές, πλοία – αλλά η διάσπαση της αμμωνίας σε υδρογόνο απαιτεί πολλή ενέργεια και δεν είναι ακόμη διαδεδομένη. Παρομοίως, η μεθανόλη ή άλλα συνθετικά καύσιμα μπορούν να λειτουργήσουν ως υγροί φορείς υδρογόνου με ουδέτερο ισοζύγιο άνθρακα (αν παραχθούν από CO₂ + H₂). Αυτοί οι χημικοί φορείς είναι υποσχόμενοι για το διεθνές εμπόριο υδρογόνου: για παράδειγμα, τεράστια έργα πράσινης αμμωνίας στη Μέση Ανατολή και την Αυστραλία σχεδιάζουν να μεταφέρουν αμμωνία σε χώρες-εισαγωγείς ενέργειας ως υποκατάστατο υδρογόνου. Η επιλογή του φορέα εξαρτάται συχνά από τη χρήση: για κυψέλες καυσίμου και οχήματα που χρειάζονται καθαρό H₂, μπορεί να προτιμηθεί το LOHC ή το συμπιεσμένο υδρογόνο, ενώ για καύσιμο για πλοία ή εργοστάσια παραγωγής ενέργειας, η αμμωνία μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας.

Καθεμία από αυτές τις μεθόδους αποθήκευσης αντιμετωπίζει το βασικό ζήτημα της αύξησης της ενεργειακής πυκνότητας του υδρογόνου και της διαχείρισης των δύσκολων ιδιοτήτων του, αλλά καμία μέθοδος δεν είναι η καλύτερη για όλες τις περιπτώσεις. Στην πράξη, ένας συνδυασμός τεχνολογιών αποθήκευσης θα συνυπάρχει – από δεξαμενές υπό πίεση σε σταθμούς ανεφοδιασμού, μέχρι φορτηγά LOHC, έως αποθήκευση στερεάς κατάστασης για μονάδες εφεδρικής ισχύος.

Τεχνικές Προκλήσεις και Πρόσφατες Εξελίξεις

Η αποθήκευση υδρογόνου έχει σημειώσει μεγάλη πρόοδο, αλλά παραμένουν σημαντικές τεχνικές προκλήσεις. Ένα βασικό ζήτημα είναι η επίτευξη υψηλής πυκνότητας χωρίς υπερβολικά βαριά ή ακριβά συστήματα. Για παράδειγμα, οι δεξαμενές συμπιεσμένου αερίου για οχήματα πρέπει να είναι κατασκευασμένες από σύνθετα υλικά ανθρακονημάτων για να αντέχουν τα 700 bar, τα οποία είναι ακριβά και καταλαμβάνουν πολύ χώρο στο αυτοκίνητο. Ακόμη και τότε, μια τυπική δεξαμενή 700 bar χωρά μόνο περίπου 5–6 kg H₂ – αρκετά για μερικές εκατοντάδες χιλιόμετρα οδήγησης. Σε εφαρμογές όπως αεροσκάφη ή φορτηγά μεγάλων αποστάσεων, το βάρος και ο όγκος της αποθήκευσης είναι μεγάλες προκλήσεις σε σύγκριση με το ενεργειακά πυκνό ντίζελ ή καύσιμο αεροπλάνων. Το υγρό υδρογόνο βελτιώνει την πυκνότητα, αλλά οι απώλειες λόγω εξάτμισης και η ενέργεια που απαιτείται για την υγροποίηση του υδρογόνου (περίπου 30% της ενεργειακής του περιεκτικότητας) είναι μειονεκτήματα. Το υδρογόνο είναι επίσης διαβόητο για διαρροές – το μόριο H₂ είναι πολύ μικρό και μπορεί να διαπεράσει σφραγίδες που θα συγκρατούσαν άλλα αέρια. Η διασφάλιση στεγανών συστημάτων και η ανίχνευση διαρροών αποτελεί βασικό σημείο ασφάλειας, καθώς το υδρογόνο είναι εύφλεκτο.

Μια άλλη πρόκληση είναι η συμβατότητα υλικών: το υδρογόνο μπορεί να κάνει ορισμένα μέταλλα εύθραυστα με την πάροδο του χρόνου (ένα φαινόμενο που ονομάζεται υδρογονοεμβριθρότητα), κάτι που μπορεί να αποδυναμώσει δεξαμενές ή αγωγούς energy.ec.europa.eu. Οι μηχανικοί πρέπει να χρησιμοποιούν ειδικούς χάλυβες ή σύνθετα υλικά και να δοκιμάζουν προσεκτικά τον εξοπλισμό – για παράδειγμα, νέοι αγωγοί ή υλικά δεξαμενών υδρογόνου υποβάλλονται σε αυστηρές δοκιμές κύκλων πίεσης και εμβριθρότητας για να διασφαλιστεί η μακροπρόθεσμη ασφάλεια energy.ec.europa.eu. Υπάρχει επίσης το ζήτημα της αποδοτικότητας: κάθε στάδιο αποθήκευσης (συμπίεση, ψύξη, απορρόφηση κ.λπ.) κοστίζει ενέργεια, μειώνοντας τη συνολική απόδοση ενός συστήματος «πράσινου υδρογόνου». Η μείωση αυτών των απωλειών με καλύτερη τεχνολογία αποτελεί συνεχή επιδίωξη.

Τα καλά νέα είναι ότι σημειώνονται ταχείες εξελίξεις σε πολλούς τομείς. Ερευνητές αναπτύσσουν καινοτόμα υλικά όπως τα metal-organic frameworks (MOFs) – ουσιαστικά κρυσταλλικά σφουγγάρια με πόρους σε κλίμακα νανομέτρων – που μπορούν να προσροφούν υδρογόνο σε υψηλές πυκνότητες. Ήδη έχουν ανακαλυφθεί πάνω από 95.000 υλικά MOF, πολλά από τα οποία δείχνουν ελπιδοφόρα για αποθήκευση αερίων southampton.ac.uk. Το 2024, μια ομάδα στο Πανεπιστήμιο του Σαουθάμπτον δημιούργησε ένα νέο πορώδες υλικό χρησιμοποιώντας οργανικά άλατα που θα μπορούσε να αποθηκεύει υδρογόνο σαν σφουγγάρι, ενδεχομένως με χαμηλότερο κόστος και μεγαλύτερη σταθερότητα από τα συμβατικά MOFs southampton.ac.uk. Παράλληλα, νεοφυείς επιχειρήσεις όπως η H2MOF (συνιδρυτής ο βραβευμένος με Νόμπελ Sir Fraser Stoddart) αγωνίζονται να εμπορευματοποιήσουν αποθήκευση υδρογόνου με βάση MOF που μπορεί να λειτουργεί σε σχεδόν περιβάλλοντα θερμοκρασία και χαμηλή πίεση, κάτι που θα ήταν καθοριστικό gasworld.com gasworld.com. Όπως σημείωσε ο Sir Fraser Stoddart, «Το υδρογόνο έχει τη μεγαλύτερη ενεργειακή πυκνότητα από όλα τα καύσιμα καύσης· ταυτόχρονα, έχει μηδενικές εκπομπές.» gasworld.com Η συνέπεια είναι ότι αν λύσουμε το πρόβλημα αποθήκευσης με προηγμένα υλικά, το υδρογόνο θα μπορούσε πραγματικά να ανταγωνιστεί τα ορυκτά καύσιμα σε ευκολία, προσφέροντας ταυτόχρονα καθαρή ενέργεια.

Η τεχνολογία δεξαμενών και υποδομών επίσης βελτιώνεται. Για το συμπιεσμένο αέριο, οι νέες σχεδιάσεις σύνθετων δεξαμενών (κύλινδροι Τύπου IV και V) μειώνουν το βάρος και αυξάνουν τη χωρητικότητα για οχήματα. Εταιρείες δοκιμάζουν κρυοσυμπιεσμένο υδρογόνο – ένα υβρίδιο ψυχρού και συμπιεσμένου υδρογόνου – για να συσκευάσουν περισσότερο αέριο στις δεξαμενές χωρίς πλήρη υγροποίηση. Στον τομέα της στερεάς αποθήκευσης, το πρόσφατο έργο NREL–GKN Hydrogen έδειξε ότι η απορριπτόμενη θερμότητα από μια εγκατάσταση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αποδέσμευση υδρογόνου από μεταλλικά υδρίδια αποδοτικά, βελτιώνοντας την απόδοση του συστήματος nrel.gov nrel.gov. Η θέση σε λειτουργία αυτής της μονάδας αποθήκευσης υδριδίου 500 kg το 2024 δείχνει ότι η αποθήκευση σε στερεά κατάσταση περνά από το εργαστηριακό στο πρακτικό, διασυνδεδεμένο με το δίκτυο επίπεδο nrel.gov. Ομοίως, η τεχνολογία LOHC προοδεύει: νέοι καταλύτες και φορείς υγρών αναπτύσσονται για να μειώσουν τη θερμοκρασία και την ενέργεια που απαιτείται για την αποδέσμευση υδρογόνου, ενώ πιλοτικά έργα σε πραγματικές συνθήκες (όπως οι μονάδες αποθήκευσης LOHC 5 τόνων/ημέρα της Hydrogenious) επικυρώνουν τη μακροχρόνια κυκλική λειτουργία και τα οικονομικά. Κάθε σταδιακή βελτίωση – μια δεξαμενή που χωρά περισσότερο H₂ ανά λίτρο, ένα υλικό που αποδεσμεύει H₂ σε 10 °C χαμηλότερη θερμοκρασία, μια αντλία που μειώνει τις απώλειες λόγω εξάτμισης – φέρνει την αποθήκευση υδρογόνου πιο κοντά στην απόδοση που απαιτείται για την ευρεία υιοθέτηση.

Υποδομές και ζητήματα ασφάλειας

Η δημιουργία ενός ενεργειακού συστήματος βασισμένου στο υδρογόνο δεν αφορά μόνο το μέσο αποθήκευσης· απαιτεί υποστηρικτικές υποδομές και αυστηρά μέτρα ασφαλείας. Από πλευράς υποδομών, φανταστείτε μια μελλοντική εφοδιαστική αλυσίδα υδρογόνου – ξεκινά με την παραγωγή (ηλεκτρολύτες ή αναμορφωτές), μετά διανομή (αγωγοί, φορτηγά ή πλοία), έπειτα αποθήκευση και τέλος τελική χρήση (κυψέλες καυσίμου, τουρμπίνες κ.λπ.). Κάθε κρίκος αυτής της αλυσίδας αναπτύσσεται σήμερα.

Αγωγοί: Ο πιο αποδοτικός τρόπος μεταφοράς μεγάλων ποσοτήτων υδρογόνου σε εθνικό επίπεδο μπορεί να είναι μέσω αγωγών, παρόμοια με το φυσικό αέριο. Ορισμένες χώρες σχεδιάζουν αποκλειστικούς αγωγούς υδρογόνου (η Ευρώπη έχει προτείνει το “Hydrogen Backbone” που διασχίζει την ήπειρο) και στο μεταξύ, δοκιμάζεται το ανάμειξη υδρογόνου σε υπάρχοντες αγωγούς φυσικού αερίου. Η ανάμειξη έως και περίπου 20% υδρογόνου κατ’ όγκο στο φυσικό αέριο είναι εφικτή σε πολλά συστήματα, κάτι που μπορεί να μειώσει τις εκπομπές CO₂ του παραδιδόμενου αερίου (αν και ανάμειξη πέραν αυτού συχνά απαιτεί νέους αγωγούς ή αναβαθμίσεις λόγω ευθραυστότητας και συμβατότητας συσκευών). Οι εταιρείες κοινής ωφέλειας στο Ηνωμένο Βασίλειο, για παράδειγμα, έχουν πραγματοποιήσει δοκιμές σε γειτονιές παρέχοντας ένα μείγμα 20% υδρογόνου στο δίκτυο αερίου σε συνηθισμένα σπίτια, χωρίς αισθητή διαφορά για τους καταναλωτές εκτός από ελαφρώς χαμηλότερες εκπομπές. Στις ΗΠΑ, η SoCalGas έχει το έργο “H2 Hydrogen Home” που επιδεικνύει την ανάμειξη υδρογόνου σε αγωγούς για οικιακό μαγείρεμα και θέρμανση uci.edu. Μακροπρόθεσμα, ο στόχος είναι η κατασκευή καθαρά αγωγών υδρογόνου για βιομηχανικά συμπλέγματα και “κόμβους” υδρογόνου. Υπάρχοντες αγωγοί φυσικού αερίου μπορούν μερικές φορές να επαναχρησιμοποιηθούν – αλλά πρέπει να αντικατασταθούν τμήματα που δεν αντέχουν τις ιδιότητες του υδρογόνου. Η ΕΕ ήδη προχωρά σε αυτό: μια οδηγία της ΕΕ του 2024 έθεσε το πλαίσιο για διαχειριστές δικτύου υδρογόνου (ENNOH) και πρότυπα αγωγών ξεχωριστά από το φυσικό αέριο energy.ec.europa.eu.

Εγκαταστάσεις Μαζικής Αποθήκευσης: Όπως αποθηκεύουμε το φυσικό αέριο σε τεράστιες υπόγειες σπηλιές για να εξομαλύνουμε την εποχική ζήτηση, το ίδιο μπορούμε να κάνουμε και με το υδρογόνο. Μάλιστα, οι υπόγειες αλατούχες σπηλιές αναδεικνύονται ως λύση για μαζική αποθήκευση υδρογόνου, καθώς οι αλατούχοι σχηματισμοί έχουν τα κατάλληλα χαρακτηριστικά (είναι αεροστεγείς και μπορούν να διαμορφωθούν σε μεγάλες κοιλότητες). Ένα αξιοσημείωτο παράδειγμα βρίσκεται στη βορειοανατολική Γερμανία: η εταιρεία κοινής ωφέλειας Uniper τον Σεπτέμβριο του 2024 εγκαινίασε το “HPC Krummhörn” πιλοτικό έργο, μια αλατούχα σπηλιά που μετατράπηκε για να χωράει έως και 500.000 κυβικά μέτρα υδρογόνου υπό πίεση gasworld.com. Αυτή η σπηλιά θα χρησιμοποιηθεί για τη δοκιμή της λειτουργίας μεγάλης κλίμακας εποχικής αποθήκευσης υδρογόνου, αποθηκεύοντας πράσινο υδρογόνο που παράγεται το καλοκαίρι για χρήση τον χειμώνα gasworld.com. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, ένα ακόμη μεγαλύτερο έργο με την ονομασία Advanced Clean Energy Storage (ACES) κατασκευάζεται στη Γιούτα. Με την υποστήριξη εγγύησης δανείου $504 εκατ. από το DOE energy.gov, το ACES θα χρησιμοποιεί δύο τεράστιες αλατούχες σπηλιές (η καθεμία στο μέγεθος αρκετών Empire State Buildings) για να αποθηκεύει καθαρό υδρογόνο που παράγεται από ένα πάρκο ηλεκτρολυτών 220 MW energy.gov energy.gov. Το αποθηκευμένο υδρογόνο θα τροφοδοτεί τις τουρμπίνες του Intermountain Power Project – αρχικά με μείγμα 30% υδρογόνου το 2025, με στόχο 100% καύσιμο υδρογόνου έως το 2045 energy.gov. Αυτά τα έργα αναδεικνύουν πώς το υδρογόνο μπορεί να προσφέρει αποθήκευση μεγάλης διάρκειας για το δίκτυο, παρόμοια με μια τεράστια μπαταρία που αποθηκεύει πλεονάζουσα ανανεώσιμη ενέργεια για μήνες.

Μεταφορά και Ενεφοδιασμός: Για διανομή μικρότερης κλίμακας, ρυμουλκούμενα σωληνωτών κυλίνδρων συμπιεσμένου υδρογόνου (φορτηγά που μεταφέρουν δέσμες κυλίνδρων υψηλής πίεσης) είναι σήμερα συνηθισμένα για την παράδοση H₂ σε βιομηχανίες και σταθμούς ανεφοδιασμού. Κάθε ρυμουλκούμενο μπορεί να μεταφέρει 300–400 κιλά H₂. Στο μέλλον, βυτιοφόρα υγρού υδρογόνου (μονωμένα κρυογενικά φορτηγά παρόμοια με τα βυτιοφόρα LNG) μπορούν να μεταφέρουν μεγαλύτερες ποσότητες (~3.500 κιλά ανά φορτηγό) για την τροφοδοσία σταθμών ανεφοδιασμού. Η Ιαπωνία έχει ήδη λανσάρει ένα πιλοτικό πλοίο υγρού υδρογόνου, όπως αναφέρθηκε, για να εξερευνήσει τη θαλάσσια μεταφορά. Η δημιουργία ενός δικτύου σταθμών ανεφοδιασμού υδρογόνου είναι κρίσιμη για τα οχήματα κυψελών καυσίμου – μέχρι το 2025 υπάρχουν πάνω από 1.000 σταθμοί παγκοσμίως (με Ιαπωνία, Γερμανία, Καλιφόρνια και Νότια Κορέα να ηγούνται), αλλά θα χρειαστούν πολλοί περισσότεροι αν τα οχήματα υδρογόνου επικρατήσουν. Οι κυβερνήσεις στηρίζουν την επέκταση αυτών των σταθμών, συχνά σε συνδυασμό με υπάρχοντα πρατήρια καυσίμων, σχεδιασμένα με ειδικούς αισθητήρες ασφαλείας, αερισμό και διακόπτες έκτακτης ανάγκης.

Μιλώντας για την ασφάλεια, είναι κατανοητό ότι αποτελεί μείζονα ανησυχία δεδομένης της φήμης του υδρογόνου (ο μύθος του Χίντενμπουργκ πλανάται στη δημόσια φαντασία). Στην πραγματικότητα, το υδρογόνο μπορεί να διαχειριστεί με την ίδια ασφάλεια όπως και άλλα κοινά καύσιμα, αλλά έχει διαφορετικές ιδιότητες που απαιτούν προσεκτική μηχανική. Το υδρογόνο είναι εξαιρετικά εύφλεκτο σε ένα ευρύ φάσμα συγκεντρώσεων στον αέρα (περίπου 4% έως 75% H₂ στον αέρα μπορεί να αναφλεγεί). Στα θετικά, έχει πολύ υψηλή θερμοκρασία αυτανάφλεξης (που σημαίνει ότι απαιτείται σημαντική πηγή θερμότητας για να αναφλεγεί) και τα μόριά του είναι τόσο ελαφριά που αν υπάρξει διαρροή σε εξωτερικό χώρο, το αέριο υδρογόνου ανεβαίνει και διασκορπίζεται γρήγορα – σε αντίθεση με τη βενζίνη ή το προπάνιο που μπορούν να λιμνάσουν στο έδαφος. Αυτή η ταχεία διασπορά μπορεί να μειώσει τον κίνδυνο πυρκαγιάς σε ανοιχτούς χώρους. Ωστόσο, σε κλειστούς χώρους το υδρογόνο μπορεί να συσσωρευτεί κοντά στην οροφή (καθώς είναι ελαφρύτερο από τον αέρα), οπότε οι εγκαταστάσεις χρειάζονται κατάλληλο αερισμό και ανιχνευτές υδρογόνου. Ένα ασυνήθιστο χαρακτηριστικό είναι ότι το υδρογόνο καίγεται με σχεδόν αόρατη φλόγα στο φως της ημέρας· έτσι, σε χώρους υδρογόνου χρησιμοποιούνται ανιχνευτές φλόγας (αισθητήρες υπεριώδους/υπέρυθρης ακτινοβολίας) για να εντοπίζουν τυχόν αναφλέξεις που δεν φαίνονται με το μάτι.

Τα πρότυπα υλικών και εξαρτημάτων είναι επίσης βασικά για την ασφάλεια. Η τάση του υδρογόνου να προκαλεί ευθραυστότητα σε ορισμένα μέταλλα σημαίνει ότι οι δεξαμενές, οι βαλβίδες και οι σωλήνες πρέπει να είναι κατασκευασμένα ή επενδυμένα με συμβατά υλικά (π.χ. ανοξείδωτα ατσάλια, πολυμερή, σύνθετα υλικά που έχουν αποδειχθεί ανθεκτικά στη διείσδυση υδρογόνου). Όλες οι δεξαμενές αποθήκευσης υδρογόνου για οχήματα υποβάλλονται σε δοκιμές φωτιάς, πτώσης και ακραίας πίεσης για να διασφαλιστεί ότι δεν θα σπάσουν ακόμη και σε σοβαρά ατυχήματα. Οι σταθμοί ανεφοδιασμού χρησιμοποιούν υψηλής ποιότητας αποσπώμενους συνδέσμους και καλώδια γείωσης για την αποτροπή σπινθήρων από στατικό ηλεκτρισμό. Ο κλάδος έχει αναπτύξει εκτενή κώδικες και πρότυπα (όπως τα πρότυπα ISO και NFPA) που διέπουν το σχεδιασμό συστημάτων υδρογόνου, ανάλογα με αυτά που χρησιμοποιούνται εδώ και χρόνια για το φυσικό αέριο.

Η ενημέρωση του κοινού είναι επίσης μέρος της ασφάλειας – για παράδειγμα, να γνωρίζουν οι άνθρωποι ότι σε ένα αυτοκίνητο υδρογόνου, δεν μπορείς να μυρίσεις διαρροή υδρογόνου (το H₂ είναι άοσμο σε αντίθεση με τα οσμηρά πρόσθετα του φυσικού αερίου), γι’ αυτό και εγκαθίστανται αυτόματοι ανιχνευτές. Συνολικά, οι δεκαετίες εμπειρίας στη διαχείριση υδρογόνου σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις (διυλιστήρια πετρελαίου, εργοστάσια λιπασμάτων, εγκαταστάσεις της NASA) παρέχουν εμπιστοσύνη ότι με τα σωστά μέτρα, το υδρογόνο μπορεί να γίνει εξίσου ασφαλές με τα συμβατικά καύσιμα. Καθώς αναπτύσσουμε τις υποδομές υδρογόνου, οι ρυθμιστικές αρχές και οι εταιρείες ακολουθούν μια προσέγγιση “πρώτα η ασφάλεια”, κάνοντας συντηρητικές επιλογές σχεδιασμού και δοκιμάζοντας διεξοδικά τα συστήματα για να κερδίσουν την εμπιστοσύνη του κοινού.

Κύριοι Παίκτες, Έργα και Επενδύσεις

Η παγκόσμια ώθηση για το υδρογόνο έχει κινητοποιήσει ένα ευρύ φάσμα από παίκτες της βιομηχανίας και μεγάλες επενδύσεις, από ενεργειακούς κολοσσούς μέχρι τεχνολογικά startups και κυβερνήσεις. Ακολουθεί μια σύντομη επισκόπηση για το ποιοι οδηγούν την άνθηση της αποθήκευσης υδρογόνου και μερικά σημαντικά έργα:

Βιομηχανικές Εταιρείες Αερίων: Καθιερωμένες εταιρείες όπως οι Linde, Air Liquide και Air Products – που εδώ και καιρό προμηθεύουν υδρογόνο για τη βιομηχανία – επενδύουν σημαντικά σε νέα υποδομή υδρογόνου. Είναι ειδικοί σε τομείς όπως η υγροποίηση μεγάλης κλίμακας, η συμπίεση και η διανομή. Για παράδειγμα, η Air Liquide ανακοίνωσε επένδυση 850 εκατομμυρίων δολαρίων σε ένα έργο υδρογόνου στο Τέξας με την ExxonMobil το 2024, συμπεριλαμβανομένης της κατασκευής νέων μονάδων διαχωρισμού αέρα και αγωγών για την υποστήριξη μιας τεράστιας εγκατάστασης χαμηλών εκπομπών υδρογόνου και αμμωνίας στο Baytown, TX gasworld.com. Η Air Liquide και η Linde μαζί λειτουργούν χιλιάδες χιλιόμετρα αγωγών υδρογόνου (ιδιαίτερα κατά μήκος της ακτής του Κόλπου των ΗΠΑ και στη βόρεια Ευρώπη) που επεκτείνονται. Αυτές οι εταιρείες αναπτύσσουν επίσης αποθήκευση υδρογόνου χύδην – η Air Liquide έχει κατασκευάσει υγροποιητές υδρογόνου (ένας από τους μεγαλύτερους στον κόσμο βρίσκεται στη Νεβάδα, προμηθεύοντας υγρό H₂ σε σταθμούς ανεφοδιασμού της Δυτικής Ακτής). Η Air Products επενδύει σε τεράστια έργα παραγωγής και εξαγωγής «πράσινου υδρογόνου» (όπως ένα έργο 5 δισεκατομμυρίων δολαρίων στη Σαουδική Αραβία για την παραγωγή πράσινης αμμωνίας προς εξαγωγή). Αυτοί οι καθιερωμένοι παίκτες φέρνουν βαθιά τεχνογνωσία μηχανικής και είναι απαραίτητοι για την κλιμάκωση τεχνολογιών αποθήκευσης (για παράδειγμα, η Linde παράγει πολλές από τις δεξαμενές υψηλής πίεσης και τα κρυογενικά δοχεία που χρησιμοποιούνται σε έργα υδρογόνου παγκοσμίως).
Ενεργειακοί και Πετρελαϊκοί & Αεριοί Κολοσσοί: Πολλές παραδοσιακές πετρελαϊκές εταιρείες και εταιρείες κοινής ωφέλειας στρέφονται στο υδρογόνο. Οι Shell, BP, TotalEnergies και Chevron έχουν δημιουργήσει τμήματα υδρογόνου και πιλοτικά έργα. Η Shell έχει κατασκευάσει σταθμούς ανεφοδιασμού υδρογόνου στην Ευρώπη και είναι εταίρος στο έργο REFHYNE (ένας από τους μεγαλύτερους ηλεκτρολύτες της ΕΕ σε διυλιστήριο στη Γερμανία). Η BP συμμετέχει σε έναν προγραμματισμένο κόμβο υδρογόνου στην Αυστραλία. Η Chevron επένδυσε στο έργο ACES στη Γιούτα και έχει μερίδιο στην Hydrogenious LOHC. Οι πετρελαϊκές εταιρείες της Μέσης Ανατολής (Saudi Aramco, ADNOC στα ΗΑΕ) επενδύουν τεράστια κεφάλαια σε σχέδια εξαγωγής υδρογόνου/αμμωνίας για να παραμείνουν προμηθευτές ενέργειας σε έναν απανθρακοποιημένο κόσμο. Μεγάλες εταιρείες κοινής ωφέλειας όπως οι Uniper, RWE, Enel αναπτύσσουν αποθήκευση υδρογόνου για εξισορρόπηση του δικτύου και επαναχρησιμοποιούν υποδομές φυσικού αερίου για H₂. Η Mitsubishi Power είναι επίσης βασικός παίκτης: προμηθεύει τους αεριοστρόβιλους συμβατούς με υδρογόνο για το έργο ACES στη Γιούτα και ολοκλήρωσε μια σημαντική δοκιμή το 2023 σε εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας στην Ιαπωνία που λειτουργεί με μείγμα καυσίμου 30% υδρογόνου. Αυτές οι μεγάλες εταιρείες συχνά λειτουργούν ως ολοκληρωτές, συνδυάζοντας παραγωγή, αποθήκευση και τελική χρήση σε πιλοτικά έργα.
Καινοτόμες νεοφυείς επιχειρήσεις: Από την άλλη πλευρά, πολλές νεοφυείς επιχειρήσεις και ερευνητικά spin-offs ασχολούνται με συγκεκριμένες τεχνολογίες αποθήκευσης. Αναφέραμε την H2MOF (επικεντρωμένη σε υλικά MOF). Ένα άλλο παράδειγμα είναι η Hydrogenious LOHC (ιδρύθηκε το 2013, πλέον ηγέτης στα LOHC με υποστήριξη από Chevron και Mitsubishi). Η GKN Hydrogen (με υποστήριξη από βρετανική μηχανολογική εταιρεία) προωθεί συστήματα αποθήκευσης μεταλλικών υδριδίων για μικροδίκτυα. Η Plug Power, αν και κυρίως γνωστή για κυψέλες καυσίμου και ηλεκτρολύτες, καινοτομεί επίσης στη ρευστοποίηση και αποθήκευση υδρογόνου για να υποστηρίξει το εθνικό της δίκτυο διανομής υδρογόνου για καύσιμο ανυψωτικών μηχανημάτων. Νεοφυείς επιχειρήσεις εργάζονται επίσης σε χημική αποθήκευση υδρογόνου όπως η Powerpaste (μια πάστα με βάση το υδρίδιο μαγνησίου που αναπτύχθηκε από το Fraunhofer για μικρά οχήματα) και νέους καταλύτες διάσπασης αμμωνίας. Το οικοσύστημα εκτείνεται από μικρές εταιρείες με κεφάλαια επιχειρηματικού κινδύνου έως μεγάλους βιομηχανικούς ομίλους, όλοι αγωνίζονται να βελτιώσουν τον τρόπο που αποθηκεύουμε και μετακινούμε το υδρογόνο.
Εμβληματικά έργα: Πέρα από τις εταιρείες, ορισμένα έργα αξίζει να αναφερθούν λόγω της κλίμακας και της σημασίας τους:
- Advanced Clean Energy Storage (Γιούτα, ΗΠΑ): Όπως περιγράφηκε, θα είναι ένας από τους μεγαλύτερους χώρους αποθήκευσης ενέργειας υδρογόνου στον κόσμο, με αποθήκευση σε σπηλιές ισοδύναμη με την ημερήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας μιας μεγάλης πόλης. Συνδυάζει ηλιακή/αιολική ενέργεια, τεράστιους ηλεκτρολύτες, αποθήκευση σε αλατούχες σπηλιές και εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας με καύσιμο υδρογόνο energy.gov energy.gov. Αποτελεί παράδειγμα χρήσης υδρογόνου για εποχιακή αποθήκευση ενέργειας στο δίκτυο.
- Hector LOHC Plant (Γερμανία): Το μεγαλύτερο στον κόσμο υπό σχεδιασμό εργοστάσιο αποθήκευσης με LOHC (1.800 τόνοι H₂ ετησίως). Θα συνδεθεί με το έργο εισαγωγής υδρογόνου Green Hydrogen @ Blue Danube, αναδεικνύοντας το LOHC για διαπεριφερειακό εμπόριο υδρογόνου h2-international.com.
- HyStock (Ολλανδία): Έργο της Gasunie για την ανάπτυξη αλατούχας σπηλιάς για υδρογόνο και σχετικών αγωγών, μέρος της ολλανδικής στρατηγικής για αποθήκευση ανανεώσιμου υδρογόνου ως αποθήκη για την αιολική ενέργεια ανοικτής θαλάσσης.
- H₂H Saltend (Ηνωμένο Βασίλειο): Προτεινόμενος κόμβος υδρογόνου στη βορειοανατολική Αγγλία όπου το πλεονάζον υδρογόνο από τη βιομηχανική παραγωγή θα αποθηκεύεται (αρχικά σε υπέργειες δεξαμενές, αργότερα σε υπόγειες σπηλιές) για την τροφοδοσία κοντινού εργοστασίου και βιομηχανίας.
- Asian Renewable Energy Hub (Αυστραλία): Μια τεράστια προγραμματισμένη επιχείρηση για την παραγωγή πράσινου υδρογόνου και αμμωνίας στη Δυτική Αυστραλία για εξαγωγή, που απαιτεί επιτόπια αποθήκευση και ρευστοποίηση. Αν και επικεντρώνεται κυρίως στην παραγωγή, η κλίμακά του σημαίνει ότι θα αναπτυχθούν νέες τεχνολογίες αποθήκευσης (όπως δεξαμενές αμμωνίας στο μέγεθος δεξαμενών πετρελαίου).
- Αλυσίδα Εφοδιασμού LH₂ Ιαπωνίας-Αυστραλίας: Τα πιλοτικά έργα της Ιαπωνίας δεν μετέφεραν μόνο LOHC από το Μπρουνέι αλλά και υγρό υδρογόνο από την Αυστραλία. Το πλοίο LH₂ Suiso Frontier στις αρχές του 2022 μετέφερε υγροποιημένο υδρογόνο για περίπου 9.000 χλμ, αποδεικνύοντας ότι η θαλάσσια μεταφορά είναι εφικτή. Η Kawasaki Heavy Industries της Ιαπωνίας κατασκεύασε ειδικές δεξαμενές αποθήκευσης που μπορούν να διατηρούν το υδρογόνο στους -253 °C κατά τη διάρκεια των ταξιδιών.
- Υδρογονοκοιλάδες της ΕΕ: Η ΕΕ χρηματοδοτεί συστάδες (κοιλάδες) όπου η παραγωγή, αποθήκευση και χρήση υδρογόνου είναι ολοκληρωμένες. Πολλές από αυτές περιλαμβάνουν καινοτόμες λύσεις αποθήκευσης – για παράδειγμα, ένα έργο στην Καταλονία της Ισπανίας δημιουργεί μια υδρογονοκοιλάδα με υπόγεια αποθήκευση σε εξαντλημένο ταμιευτήρα φυσικού αερίου, και μια σουηδική κοιλάδα ενσωματώνει την υπόγεια αποθήκευση υδρογόνου του έργου HYBRIT για την παραγωγή χάλυβα.
- Έργο Χάλυβα HYBRIT (Σουηδία): Αυτό το έργο μετασχηματίζει την παραγωγή χάλυβα χρησιμοποιώντας υδρογόνο αντί για άνθρακα. Για να διασφαλιστεί η σταθερή παροχή υδρογόνου στο χαλυβουργείο, το HYBRIT κατασκεύασε μια μοναδική υπόγεια σπηλιά αποθήκευσης υδρογόνου στο Luleå της Σουηδίας – ουσιαστικά μια παλιά σπηλιά σε βράχο που επενδύθηκε και πιέστηκε για να συγκρατεί αέριο υδρογόνο hybritdevelopment.se. Το 2022 εγκαινίασαν αυτή την αποθήκη των 100 m³, η οποία έκτοτε λειτουργεί με επιτυχία, αποθηκεύοντας υδρογόνο που παράγεται από ανανεώσιμες πηγές για την τροφοδοσία της πιλοτικής χαλυβουργίας hybritdevelopment.se. Είναι μικρότερης κλίμακας από τις αλατούχες σπηλιές, αλλά αποτελεί πρωτοποριακή χρήση αποθήκευσης υδρογόνου για τη διασφάλιση συνεχούς βιομηχανικής λειτουργίας. Το παράδειγμα της χαλυβουργίας δείχνει ότι η αποθήκευση υδρογόνου μπορεί να αποανθρακοποιήσει άμεσα βιομηχανικές διεργασίες: το πιλοτικό HYBRIT έχει ήδη παράγει χάλυβα υψηλής ποιότητας με μηδενικές εκπομπές άνθρακα χρησιμοποιώντας αποθηκευμένο υδρογόνο χωρίς ορυκτά καύσιμα fasken.com.
Κυβέρνηση και Δημόσιος Τομέας: Τελευταίο αλλά εξίσου σημαντικό, οι ίδιες οι κυβερνήσεις αποτελούν βασικούς παράγοντες μέσω χρηματοδότησης και πολιτικής. Τα τελευταία δύο χρόνια έχει σημειωθεί ένα άνευ προηγουμένου κύμα δημόσιων επενδύσεων στο υδρογόνο. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, ο Διμερής Νόμος για τις Υποδομές του 2021 διέθεσε 8 δισεκατομμύρια δολάρια για Περιφερειακούς Κόμβους Καθαρού Υδρογόνου, οδηγώντας σε ανακοίνωση τον Οκτώβριο του 2023 για επτά έργα κόμβων υδρογόνου που θα λάβουν 7 δισεκατομμύρια δολάρια σε ομοσπονδιακή χρηματοδότηση bidenwhitehouse.archives.gov. Αυτοί οι κόμβοι – κατανεμημένοι σε όλη τη χώρα από την Πενσυλβάνια έως το Τέξας και την Καλιφόρνια – έχουν προσελκύσει πάνω από 40 δισεκατομμύρια δολάρια σε ιδιωτικές συν-επενδύσεις bidenwhitehouse.archives.gov. Συλλογικά στοχεύουν στην παραγωγή 3 εκατομμυρίων τόνων καθαρού υδρογόνου ετησίως έως το 2030 (περίπου το ένα τρίτο του στόχου των ΗΠΑ για εκείνο το έτος) και στη δημιουργία δεκάδων χιλιάδων θέσεων εργασίας bidenwhitehouse.archives.gov. Σημαντικό είναι ότι πολλοί κόμβοι περιλαμβάνουν σχέδια για σπηλιές αποθήκευσης υδρογόνου, αγωγούς και υποδομές διανομής για τη σύνδεση παραγωγών υδρογόνου με χρήστες. Η κυβέρνηση των ΗΠΑ έχει επίσης εισαγάγει γενναιόδωρα κίνητρα όπως το Φορολογικό Κίνητρο Παραγωγής Καθαρού Υδρογόνου (45V) – έως και 3 δολάρια ανά κιλό παραγόμενου καθαρού υδρογόνου – για να ενισχύσει τις επενδύσεις σε όλη την εφοδιαστική αλυσίδα projectfinance.law. Αυτό το φορολογικό κίνητρο (μέρος του Νόμου για τη Μείωση του Πληθωρισμού του 2022) οδήγησε σε αύξηση 247% στα προγραμματισμένα έργα υδρογόνου καθώς οι αναπτυξιακοί φορείς αναμένουν πιστώσεις που καθιστούν το πράσινο υδρογόνο πολύ πιο ανταγωνιστικό ως προς το κόστος. Στην Ευρώπη, η Πράσινη Συμφωνία της ΕΕ και το σχέδιο REPowerEU έθεσαν το υδρογόνο στο επίκεντρο. Η ΕΕ έθεσε ως στόχο να παράγει 10 εκατομμύρια τόνους ανανεώσιμου υδρογόνου ετησίως έως το 2030 και να εισάγει άλλους 10 εκατομμύρια τόνους energy.ec.europa.eu. Για να το υποστηρίξει αυτό, η ΕΕ και τα κράτη μέλη έχουν θεσπίσει προγράμματα χρηματοδότησης όπως τα Σημαντικά Έργα Κοινού Ευρωπαϊκού Ενδιαφέροντος (IPCEI). Το 2022–2024, εγκρίθηκαν τρία προγράμματα IPCEI (Hy2Tech, Hy2Use, Hy2Infra), διοχετεύοντας δισεκατομμύρια στην τεχνολογία και τις υποδομές υδρογόνου. Το Hy2Infra IPCEI (Φεβ 2024) υποστηρίζει ρητά την κατασκευή «υποδομών αποθήκευσης υδρογόνου μεγάλης κλίμακας και αγωγών» σε πολλές χώρες energy.ec.europa.eu. Επιπλέον, η ΕΕ δημιουργεί μια «Ευρωπαϊκή Τράπεζα Υδρογόνου» για να επιδοτήσει το πράσινοη παραγωγή υδρογόνου και η διασφάλιση της απορρόφησης, που έμμεσα βοηθά την αποθήκευση διασφαλίζοντας τη ζήτηση. Μεμονωμένες ευρωπαϊκές χώρες έχουν τις δικές τους στρατηγικές: η Γερμανία, για παράδειγμα, διπλασίασε τη χρηματοδότηση για το υδρογόνο στα €20 δισεκατομμύρια και συγχρηματοδοτεί την έρευνα και ανάπτυξη για την αποθήκευση υδρογόνου, ενώ η Γαλλία επενδύει σε τεχνολογία δεξαμενών υγρού υδρογόνου για την αεροπορία. Οι κυβερνήσεις της Ασίας-Ειρηνικού συμμετέχουν επίσης: η Ιαπωνία σχεδιάζει να χρησιμοποιεί 5 εκατομμύρια τόνους υδρογόνου ετησίως έως το 2030 και έχει στρατηγική που δίνει έμφαση στην κατασκευή μεταφορέων LH₂ και τερματικών αποθήκευσης· η Νότια Κορέα στοχεύει σε πολλές πόλεις υδρογόνου με ηλεκτροπαραγωγή από κυψέλες καυσίμου και έχει κατασκευάσει ένα μεγάλο εργοστάσιο αποθήκευσης υδρογόνου και ηλεκτροπαραγωγής με κυψέλες καυσίμου (το έργο “Hanam Fuel Cell”). Η Κίνα, αν και προς το παρόν εστιάζει σε οχήματα και βιομηχανική χρήση, αυξάνει ραγδαία την παραγωγή ηλεκτρολυτών και πιθανότατα θα αναπτύξει μεγάλες αποθηκευτικές μονάδες υδρογόνου καθώς ενσωματώνει το υδρογόνο στο ενεργειακό της σύστημα.

Όλοι αυτοί οι παίκτες και τα έργα υπογραμμίζουν ένα βασικό σημείο: η αποθήκευση υδρογόνου προσελκύει σημαντικά κεφάλαια και ταλέντο παγκοσμίως. Η σύγκλιση της καθιερωμένης βιομηχανίας, των καινοτόμων νεοφυών επιχειρήσεων και των δημόσιων επενδύσεων επιταχύνει την πρόοδο. Αυτή η ευρεία υποστήριξη είναι ο λόγος που πολλοί αναλυτές πιστεύουν ότι το υδρογόνο ήρθε για να μείνει αυτή τη φορά (σε αντίθεση με προηγούμενους κύκλους υπερβολικής προβολής). Όπως το έθεσε ένας παρατηρητής της βιομηχανίας, η ιστορία του υδρογόνου έχει φτάσει σε ένα πραγματικό σημείο καμπής – με την τεχνολογία να ωριμάζει και τις τεράστιες επενδύσεις να ρέουν, το υδρογόνο είναι έτοιμο να διαδραματίσει έναν ολοένα και πιο σημαντικό ρόλο στην παγκόσμια ενεργειακή μετάβαση fasken.com.

Εφαρμογές: Μεταφορές, Αποθήκευση Δικτύου και Βιομηχανικές Χρήσεις

Τι θα κάνουμε στην πράξη με όλο αυτό το αποθηκευμένο υδρογόνο; Ένα σπουδαίο χαρακτηριστικό του υδρογόνου είναι η ευελιξία του – το ίδιο υδρογόνο μπορεί να κινήσει ένα αυτοκίνητο, να θερμάνει έναν βιομηχανικό φούρνο ή να τροφοδοτήσει ένα εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας. Ακολουθούν ορισμένοι βασικοί τομείς εφαρμογής και πώς η αποθήκευση υδρογόνου τους καθιστά εφικτούς:

Μεταφορές: Τα οχήματα κυψελών καυσίμου υδρογόνου (FCEVs) αποτελούν πυλώνα του οράματος της οικονομίας του υδρογόνου. Σε αυτά περιλαμβάνονται επιβατικά αυτοκίνητα (όπως τα Toyota Mirai, Hyundai Nexo), λεωφορεία, φορτηγά (π.χ. πρωτότυπα από τις Nikola, Toyota/Kenworth, Hyundai Xcient), τρένα και ακόμη και περονοφόρα ανυψωτικά. Στα οχήματα, η συμπαγής αποθήκευση επί του οχήματος είναι ζωτικής σημασίας. Τα περισσότερα FCEVs χρησιμοποιούν δεξαμενές συμπιεσμένου αερίου 700 bar όπως αναφέρθηκε. Αυτές οι προηγμένες δεξαμενές προσφέρουν στα αυτοκίνητα αυτονομία 300–400 μιλίων, καθιστώντας τα FCEVs ανταγωνιστικά με τη βενζίνη ως προς την αυτονομία energy.gov. Τα βαρέα φορτηγά και τα λεωφορεία συχνά χρησιμοποιούν συστήματα 350 bar (μεγαλύτερες δεξαμενές σε χαμηλότερη πίεση), αλλά εξακολουθούν να βασίζονται σε αποθήκευση υψηλής πυκνότητας για να έχουν αποδεκτή αυτονομία/συχνότητα ανεφοδιασμού. Η τεχνολογία αποθήκευσης υδρογόνου επηρεάζει άμεσα τη βιωσιμότητα των οχημάτων: καλύτερες δεξαμενές σημαίνουν ελαφρύτερα οχήματα ή μεγαλύτερη αυτονομία. Το πλεονέκτημα του υδρογόνου έναντι των μπαταριών είναι ο γρήγορος ανεφοδιασμός και το μικρότερο βάρος για την ίδια αυτονομία, γι’ αυτό και εξετάζεται για μεταφορές μεγάλων αποστάσεων και υψηλής χρήσης. Για παράδειγμα, το 2023 τα τρένα κυψελών καυσίμου υδρογόνου της Alstom ξεκίνησαν δρομολόγια στη Γερμανία σε περιφερειακές γραμμές – κάθε τρένο έχει δεξαμενές υδρογόνου στην οροφή για να διανύει 1.000 χλμ ανά γέμισμα, αντικαθιστώντας ντιζελοκίνητα τρένα σε μη ηλεκτροδοτούμενες γραμμές. Στην αεροπορία, εταιρείες δοκιμάζουν drones και μικρά αεροπλάνα με καύσιμο υδρογόνο, ενώ εξετάζουν ακόμη και υγρό υδρογόνο για μεσαίου μεγέθους αεροσκάφη τη δεκαετία του 2030. Η ναυτιλία εξερευνά καύσιμα που προέρχονται από υδρογόνο: ορισμένα πειραματικά σκάφη χρησιμοποιούν κυψέλες καυσίμου υδρογόνου με αποθήκευση επί του σκάφους, αλλά πολλοί στρέφονται προς την αμμωνία ή τη μεθανόλη (που απαιτούν δεξαμενές αποθήκευσης διαφορετικού τύπου). Σημαντικό είναι ότι απαιτείται και υποδομή αποθήκευσης υδρογόνου εκτός οχήματος: ένα δίκτυο από σταθμούς ανεφοδιασμού και αποθήκες υδρογόνου για την εξυπηρέτηση αυτών των οχημάτων. Για διαδρομές φορτηγών, η βιομηχανία εξετάζει «διαδρόμους υδρογόνου» με σταθμούς ανεφοδιασμού κάθε 100 μίλια περίπου. Σε λιμάνια και αεροδρόμια, η αποθήκευση υδρογόνου (πιθανότατα ως υγρό ή αμμωνία) μπορεί να τροφοδοτήσει μελλοντικά πλοία και αεροπλάνα. Ο κλάδος των περονοφόρων και των αποθηκών υπήρξε πρώιμη επιτυχία για το υδρογόνο – εταιρείες όπως η Amazon και η Walmart χρησιμοποιούν ήδη χιλιάδες περονοφόρα με κυψέλες καυσίμου σε κέντρα διανομής. Αυτά τα περονοφόρα διαθέτουν μικρές δεξαμενές 350 bar που οι χειριστές γεμίζουν σε λίγα λεπτά σε διανομέα υδρογόνου εντός της εγκατάστασης (με υποστήριξη από αποθήκευση είτε υγρού υδρογόνου είτε συμπιεστή και φιαλών επιτόπου). Ο γρήγορος ανεφοδιασμός και η συνεχής λειτουργία (χωρίς ανάγκη αλλαγής μπαταρίας) αποδείχθηκαν επιτυχημένη περίπτωση χρήσης. Αυτό δείχνει πώς η αποθήκευση υδρογόνου επιτρέπει αύξηση της παραγωγικότητας σε ορισμένες εξειδικευμένες εφαρμογές ήδη σήμερα.

ηλεκτρικής ενέργειας για ημέρες ή εβδομάδες

να αποθηκεύεται αυτό το υδρογόνο σε δεξαμενές ή σπηλιές

απόθεμα ανανεώσιμης ενέργειας

έργο “BigBattery” στην Αυστρία

ισορροπήσει το δίκτυο και να προσφέρει ενεργειακή ασφάλεια

power-to-gas

υπηρεσίες δικτύου

Βιομηχανικές Χρήσεις: Το υδρογόνο ήδη χρησιμοποιείται στη βιομηχανία (διυλιστήρια, εργοστάσια λιπασμάτων, χημικές βιομηχανίες) – αλλά κυρίως ως «γκρι» υδρογόνο από ορυκτά καύσιμα. Η μετάβαση είναι να χρησιμοποιηθεί καθαρό υδρογόνο στις ίδιες διαδικασίες για την εξάλειψη των εκπομπών CO₂. Για παράδειγμα, τα διυλιστήρια πετρελαίου χρησιμοποιούν υδρογόνο για την αποθείωση καυσίμων· θα μπορούσαν να χρησιμοποιούν πράσινο υδρογόνο από κοντινό ηλεκτρολύτη και να το αποθηκεύουν επιτόπου για σταθερή παροχή. Τα εργοστάσια λιπασμάτων αμμωνίας χρειάζονται υδρογόνο ως πρώτη ύλη· νέα έργα στοχεύουν στην παραγωγή πράσινης αμμωνίας χρησιμοποιώντας αποθηκευμένο υδρογόνο από μεταβλητές ανανεώσιμες πηγές. Η παραγωγή χάλυβα είναι μια εφαρμογή-ορόσημο: παραδοσιακά, ο χάλυβας παράγεται με χρήση άνθρακα σε υψικαμίνους, αλλά η χρήση υδρογόνου σε διαδικασία Άμεσης Αναγωγής Σιδήρου (DRI) μπορεί να μειώσει το CO₂ κατά 90%+. Το έργο HYBRIT στη Σουηδία απέδειξε το 2021–2022 ότι το υδρογόνο χωρίς ορυκτά καύσιμα μπορεί να παράγει χάλυβα υψηλής ποιότητας fasken.com. Αποθηκεύουν προσωρινά υδρογόνο επιτόπου ώστε το χαλυβουργείο να λειτουργεί 24/7 ακόμη και αν ο ηλεκτρολύτης ή η αιολική ενέργεια παρουσιάζουν διακυμάνσεις. Η ArcelorMittal και άλλοι κολοσσοί του χάλυβα ακολουθούν, με πιλοτικές υψικαμίνους που λειτουργούν με υδρογόνο στη Γερμανία, τον Καναδά κ.ά. Εδώ η αποθήκευση υδρογόνου (ακόμη και μόνο δεξαμενές-ρυθμιστές για μερικές ώρες παροχής) είναι κρίσιμη για τη συνεχή λειτουργία της βιομηχανικής διαδικασίας και την αποφυγή διακοπών. Άλλες βιομηχανικές χρήσεις περιλαμβάνουν θερμότητα υψηλής θερμοκρασίας στην παραγωγή τσιμέντου ή γυαλιού – το υδρογόνο μπορεί να αποθηκευτεί και να καεί σε κλιβάνους ή φούρνους για να παρέχει πολύ υψηλή θερμότητα χωρίς CO₂. Ορισμένα πειραματικά εργοστάσια γυαλιού (π.χ. στη Γερμανία) έχουν λειτουργήσει φούρνους με μίγματα υδρογόνου. Έγχυση στο δίκτυο για θέρμανση: λέβητες υδρογόνου θα μπορούσαν κάποια μέρα να παρέχουν θέρμανση σε κτίρια ή βιομηχανικό ατμό. Στο Ηνωμένο Βασίλειο, ένα πιλοτικό έργο “Hydrogen Homes” παρουσιάζει λέβητες και εστίες που λειτουργούν με 100% υδρογόνο· αν το δίκτυο αερίου μιας πόλης μετατραπεί σε υδρογόνο, θα απαιτείται κεντρική παραγωγή και αποθήκευση υδρογόνου για τη διαχείριση των διακυμάνσεων ζήτησης (όπως μια μεγάλη δεξαμενή για να καλύπτει τις πρωινές αιχμές θέρμανσης). Μια αυξανόμενη βιομηχανική εφαρμογή είναι η χρήση υδρογόνου για αποθήκευση ενέργειας σε απομακρυσμένες τοποθεσίες ή μικροδίκτυα – ουσιαστικά αντικαθιστώντας τις γεννήτριες ντίζελ με λύσεις υδρογόνου. Για παράδειγμα, τηλεπικοινωνιακοί πύργοι ή απομονωμένα εργαστήρια μπορούν να χρησιμοποιούν ηλιακούς συλλέκτες + ηλεκτρολύτη για παραγωγή υδρογόνου, να το αποθηκεύουν σε κυλίνδρους ή μεταλλικά υδρίδια και να χρησιμοποιούν κυψέλη καυσίμου όταν χρειάζεται ενέργεια τη νύχτα. Ακόμη και ορισμένα data centers δοκιμάζουν κυψέλες καυσίμου υδρογόνου ως εφεδρική ισχύ αντί για γεννήτριες ντίζελ, κάτι που περιλαμβάνει αποθήκευση υδρογόνου επιτόπου (συνήθως σε πιεσμένες δεξαμενές).

Συνοψίζοντας, η αποθήκευση υδρογόνου ξεκλειδώνει ευελιξία: αποσυνδέει την παραγωγή υδρογόνου από τη χρήση του. Αυτό σημαίνει ότι τα οχήματα υδρογόνου μπορούν να ανεφοδιάζονται γρήγορα επειδή το καύσιμο έχει παραχθεί και αποθηκευτεί εκ των προτέρων· οι σταθμοί παραγωγής ενέργειας μπορούν να αυξήσουν την ισχύ τους χρησιμοποιώντας αποθηκευμένο υδρογόνο που παράχθηκε σε φθηνότερες ώρες εκτός αιχμής· τα εργοστάσια μπορούν να λειτουργούν χωρίς διακοπή επειδή έχουν αποθέματα υδρογόνου στη διάθεσή τους. Καθώς αυτές οι εφαρμογές επεκτείνονται, ενισχύουν τη ζήτηση για καλύτερες και φθηνότερες λύσεις αποθήκευσης υδρογόνου, δημιουργώντας έναν ενάρετο κύκλο τεχνολογικής βελτίωσης και κλίμακας.

Τελευταία Νέα, Τάσεις και Πολιτικές Εξελίξεις (2024–2025)

Ο τομέας της αποθήκευσης υδρογόνου εξελίσσεται ραγδαία, με συχνές ειδήσεις για νέα έργα και υποστηρικτικές πολιτικές. Ακολουθούν ορισμένες από τις σημαντικότερες πρόσφατες εξελίξεις του περασμένου έτους:

Κόμβοι Υδρογόνου και Χρηματοδοτικές Ευκαιρίες: Στα τέλη του 2023, το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ ανακοίνωσε τους νικητές του προγράμματος Regional Clean Hydrogen Hubs – επτά έργα κόμβων σε όλη τη χώρα, από την Καλιφόρνια έως την Πενσυλβάνια, που θα μοιραστούν 7 δισεκατομμύρια δολάρια σε ομοσπονδιακή χρηματοδότηση bidenwhitehouse.archives.gov. Αυτοί οι κόμβοι αναμένεται να προσελκύσουν άλλα 40+ δισεκατομμύρια δολάρια σε ιδιωτικές επενδύσεις bidenwhitehouse.archives.gov και να θέσουν τις ΗΠΑ σε τροχιά για την παραγωγή άνω των 3 εκατομμυρίων τόνων υδρογόνου ετησίως μέσα σε μια δεκαετία bidenwhitehouse.archives.gov. Σημαντικό είναι ότι πολλοί κόμβοι περιλαμβάνουν ειδικά συστήματα αποθήκευσης υδρογόνου (π.χ. προγραμματισμένες σπηλιές στο Τέξας και τη Λουιζιάνα, μεγάλες δεξαμενές στην Καλιφόρνια) για τη διαχείριση προσφοράς και ζήτησης. Αυτή η εισροή κεφαλαίων αποτελεί μία από τις μεγαλύτερες που έχουν γίνει ποτέ σε υποδομές υδρογόνου στις ΗΠΑ, σηματοδοτώντας ισχυρή πολιτική βούληση. Ενισχύοντας περαιτέρω την εμπιστοσύνη, το Υπουργείο Οικονομικών των ΗΠΑ το 2023 διευκρίνισε τους κανόνες για την φορολογική πίστωση παραγωγής υδρογόνου (45V), διασφαλίζοντας ότι οι παραγωγοί μπορούν να λάβουν έως και $3/κιλό για καθαρό υδρογόνο projectfinance.law – κάτι που αλλάζει τα δεδομένα στην οικονομία του κλάδου. Ως αποτέλεσμα, εταιρείες όπως η Plug Power, η Air Products και αρκετοί ανανεώσιμοι πάροχοι αύξησαν δραματικά τα έργα υδρογόνου που σχεδιάζουν στη Βόρεια Αμερική.

IPCEI Hy2Move

energy.ec.europa.eu

European Hydrogen Bank

Γερμανία

Ηνωμένο Βασίλειο

Ιταλία

Ισπανία

Κινήσεις Ασίας-Ειρηνικού: Η Ιαπωνία, πρωτοπόρος στο υδρογόνο, αναθεώρησε τη Βασική Στρατηγική Υδρογόνου τον Ιούνιο του 2023, διπλασιάζοντας τον στόχο προσφοράς υδρογόνου για το 2030 στους 12 εκατομμύρια τόνους (συμπεριλαμβανομένης της εισαγόμενης αμμωνίας) και δεσμεύοντας 107 δισ. δολάρια σε δημόσια και ιδιωτική χρηματοδότηση για 15 χρόνια για την ανάπτυξη αλυσίδων εφοδιασμού. Αυτό περιλαμβάνει χρηματοδότηση για περισσότερους μεταφορείς υγρού υδρογόνου, τερματικούς αποθήκευσης και ενδεχομένως δίκτυο αγωγών υδρογόνου στις βιομηχανικές περιοχές της Ιαπωνίας. Η Νότια Κορέα ψήφισε Νόμο για την Οικονομία του Υδρογόνου που παρέχει κίνητρα για την κατασκευή εγκαταστάσεων παραγωγής και αποθήκευσης υδρογόνου και στοχεύει στην ευρεία ανάπτυξη κυψελών καυσίμου στην ηλεκτροπαραγωγή (που με τη σειρά της απαιτεί ισχυρή προσφορά και αποθήκευση υδρογόνου). Η Αυστραλία το 2023 διέθεσε επιπλέον κονδύλια για το πρόγραμμα περιφερειακών κόμβων υδρογόνου, με έργα όπως ο Western Sydney Hydrogen Hub να εστιάζουν στο πώς θα αποθηκεύεται το υδρογόνο για τη βιομηχανία και τις μεταφορές. Και η Κίνα, που ήδη ηγείται στην κατασκευή ηλεκτρολυτών, ανακοίνωσε στις αρχές του 2025 μια σειρά από «Πάρκα Βιομηχανίας Υδρογόνου» σε διάφορες επαρχίες – αν και οι λεπτομέρειες είναι ελλιπείς, τα πάρκα αυτά πιθανότατα θα διαθέτουν μεγάλες αποθήκες για βιομηχανικό υδρογόνο και ανεφοδιασμό οχημάτων, ευθυγραμμιζόμενα με τον στόχο της Κίνας να έχει 50.000 FCEVs στους δρόμους έως το 2025.
Τεχνολογικές Εξελίξεις και Επιδείξεις: Είδαμε νωρίτερα κάποιες σημαντικές εξελίξεις στα υλικά (όπως τα MOFs και τα νέα υδρίδια) που αναφέρθηκαν το 2024. Επιπλέον, οι εταιρείες αυξάνουν την κλίμακα αποδεδειγμένων τεχνολογιών: Τον Απρίλιο του 2025, η Hydrogenious LOHC έλαβε την άδεια για το εργοστάσιο αποθήκευσης Hector LOHC (το μεγαλύτερο στον κόσμο) h2-international.com, σηματοδοτώντας τη μετάβαση του LOHC από πιλοτικό σε πλήρη εμπορική κλίμακα. Επίσης το 2024, ένα ευρωπαϊκό κονσόρτσιουμ επέδειξε στερεά αποθήκευση υδρογόνου για φόρτιση EV εκτός δικτύου: ουσιαστικά ένα ρυμουλκούμενο με δεξαμενές μεταλλικού υδριδίου που αποθηκεύουν υδρογόνο για να τροφοδοτήσουν μια γεννήτρια κυψελών καυσίμου, η οποία μπορεί να σταθμεύσει για να φορτίσει ηλεκτρικά αυτοκίνητα σε απομακρυσμένες τοποθεσίες – μια δημιουργική παράπλευρη εφαρμογή. Στον τομέα της κρυογενικής, η NASA και ιδιωτικές διαστημικές εταιρείες συνέχισαν να καινοτομούν στην υπερ-ψυχρή αποθήκευση: μια δοκιμή στα τέλη του 2024 από τη NASA απέδειξε μια νέα τεχνική μόνωσης που μείωσε την εξάτμιση σε δεξαμενές υγρού υδρογόνου κατά 50%, κάτι που θα μπορούσε να μεταφραστεί σε πιο αποδοτική αποθήκευση και μεταφορά LH₂ στο έδαφος. Και αξιοσημείωτα, ο πιλοτικός θάλαμος αλατιού της Uniper στη Γερμανία άρχισε να γεμίζει με υδρογόνο τον Σεπτέμβριο του 2024 gasworld.com, καθιστώντας τον έναν από τους πρώτους ενεργούς θαλάμους υδρογόνου στον κόσμο. Τα πρώτα αποτελέσματα δείχνουν επιτυχή σφράγιση και ανάκτηση υδρογόνου, ένα ενθαρρυντικό σημάδι για παρόμοια έργα. Καθένα από αυτά τα ορόσημα – αδειοδότηση, επίδειξη, βελτίωση αποδοτικότητας – ενισχύει την εμπιστοσύνη ότι η κλιμάκωση της αποθήκευσης υδρογόνου δεν είναι μόνο εφικτή αλλά συμβαίνει ήδη.
Αποσπάσματα από Ηγέτες της Βιομηχανίας: Το κλίμα στη βιομηχανία είναι έντονα αισιόδοξο, αν και ρεαλιστικό ως προς τις προκλήσεις. Για παράδειγμα, ο Sanjiv Lamba, CEO της Linde, προειδοποίησε το 2024 ότι η τεχνολογία και το κόστος των ηλεκτρολυτών πρέπει ακόμα να βελτιωθούν για πραγματικά μαζική ανάπτυξη του πράσινου υδρογόνου gasworld.com gasworld.com. Το σχόλιό του υπογραμμίζει ότι η μείωση του κόστους παραγωγής υδρογόνου θα καταστήσει τα έργα αποθήκευσης πιο οικονομικά βιώσιμα. Σε πιο αισιόδοξη νότα, ο Ben Nyland, CEO της Loop Energy (εταιρεία κυψελών καυσίμου), δήλωσε στα τέλη του 2023, «Βρισκόμαστε στο σημείο καμπής όπου οι λύσεις υδρογόνου θα κλιμακωθούν γρήγορα – η τεχνολογία είναι έτοιμη και η βούληση για υλοποίηση υπάρχει.» Παρομοίως, ο Jorgo Chatzimarkakis, CEO της Hydrogen Europe (ένωση βιομηχανίας), τονίζει συχνά ότι τα πολυάριθμα ευρωπαϊκά έργα «αποδεικνύουν ότι η οικονομία του υδρογόνου γίνεται πραγματικότητα» και ότι η εστίαση τώρα είναι στην υλοποίηση: να χτιστούν οι δεξαμενές, οι θάλαμοι, οι αγωγοί, τα φορτηγά και όλα, όχι απλώς να μιλάμε γι’ αυτά. Και για να επιστρέψουμε στη νωρίτερη αναφορά μας στη δυναμική, η Παγκόσμια Ανασκόπηση Υδρογόνου του IEA για το 2023 σημείωσε ότι η ζήτηση και τα έργα υδρογόνου αυξάνονται ταχύτερα από ποτέ, αλλά προέτρεψε επίσης τις κυβερνήσεις να «επικεντρωθούν στις υποδομές και την αποθήκευση» καθώς αυτά θα μπορούσαν να γίνουν σημεία συμφόρησης αν παραμεληθούν.
Προκλήσεις Πολιτικής: Αξίζει να σημειωθούν ορισμένα αντίθετα ρεύματα. Μερικοί αναλυτές και περιβαλλοντικές ομάδες προτρέπουν για προσοχή σε ορισμένες χρήσεις του υδρογόνου (για παράδειγμα, υποστηρίζουν ότι η ανάμειξή του στη θέρμανση κατοικιών είναι αναποτελεσματική σε σύγκριση με την άμεση ηλεκτροκίνηση). Υπάρχουν εκκλήσεις να στοχεύσει η χρήση του υδρογόνου σε τομείς που το χρειάζονται πραγματικά (όπως η βιομηχανία και οι βαριές μεταφορές) και να μην σπαταληθούν πόροι σε τομείς που έχουν εναλλακτικές λύσεις. Αυτή η συζήτηση μπορεί να επηρεάσει την πολιτική στήριξη για συγκεκριμένα έργα αποθήκευσης – π.χ., αν οι κυβερνήσεις θα επιδοτήσουν το υδρογόνο για οικιακή θέρμανση (που θα σήμαινε επενδύσεις σε διανομή και αποθήκευση) ή θα επικεντρωθούν σε βιομηχανικά κέντρα. Επιπλέον, περιστατικά ασφάλειας (ευτυχώς σπάνια) υπενθυμίζουν την ανάγκη τήρησης αυστηρών προτύπων – μια έκρηξη το 2019 σε σταθμό ανεφοδιασμού υδρογόνου στη Νορβηγία και μια έκρηξη το 2022 σε ρυμουλκούμενο υδρογόνου στην Καλιφόρνια, οδήγησαν και τα δύο σε προσωρινή επιβράδυνση της ανάπτυξης σταθμών μέχρι να κατανοηθούν τα αίτια και να γίνουν διορθώσεις (σε αυτές τις περιπτώσεις, εντοπίστηκαν κατασκευαστικά ελαττώματα). Οι υπεύθυνοι χάραξης πολιτικής συνεχίζουν να βελτιώνουν τους κανονισμούς ώστε να διασφαλίσουν ότι το υδρογόνο αναπτύσσεται με ασφάλεια και βιωσιμότητα. Συνολικά, η πολιτική τάση είναι υποστηρικτική, αλλά με στόχο να καθοδηγήσει το υδρογόνο εκεί όπου έχει τη μεγαλύτερη επίδραση.

Βλέποντας την πορεία, το δεύτερο μισό της δεκαετίας του 2020 αναμένεται να είναι μια περίοδος ορόσημο για την αποθήκευση υδρογόνου. Δεκάδες πολυ-μεγαβάτ ή κιλοτονικής κλίμακας εγκαταστάσεις αποθήκευσης πιθανότατα θα κατασκευαστούν σε όλο τον κόσμο, τροφοδοτώντας ένα αυξανόμενο δίκτυο χρηστών υδρογόνου. Με ισχυρή πολιτική στήριξη, βελτιώσεις στην τεχνολογία και εταιρείες πρόθυμες να επενδύσουν, το υδρογόνο προχωρά σταθερά από τη θεωρία στην πράξη.

Συμπέρασμα: Προς ένα Μέλλον με Υδρογόνο

Η αποθήκευση υδρογόνου, που κάποτε ήταν ένα εξειδικευμένο τεχνικό θέμα, έχει πλέον γίνει θεμέλιος λίθος των σχεδίων καθαρής ενέργειας παγκοσμίως. Η ικανότητα να αποθηκεύουμε το υδρογόνο με ασφάλεια και αποδοτικότητα μας επιτρέπει να επανασχεδιάσουμε τα ενεργειακά μας συστήματα – από αυτοκίνητα και φορτηγά που εκπέμπουν μόνο νερό, σε δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας που μπορούν να αποθηκεύουν τους χειμερινούς ανέμους για τη θερινή θέρμανση, μέχρι βαριές βιομηχανίες όπως ο χάλυβας και τα χημικά που μπορούν να λειτουργούν χωρίς εκπομπές άνθρακα. Υπάρχουν βέβαια προκλήσεις, όπως η μείωση του κόστους και η περαιτέρω βελτίωση της πυκνότητας αποθήκευσης. Αλλά όπως είδαμε, ένα παγκόσμιο κύμα καινοτομίας και επενδύσεων αντιμετωπίζει αυτές τις προκλήσεις κατά μέτωπο.

Κάθε μέθοδος αποθήκευσης – δεξαμενές υψηλής πίεσης, κρυογενή υγρά, μεταλλικά υδρίδια, χημικοί φορείς – συνεισφέρει ένα κομμάτι στο παζλ. Τα επόμενα χρόνια, πιθανότατα θα δούμε αυτές τις λύσεις να βελτιώνονται και να συνδυάζονται με έξυπνους τρόπους (φανταστείτε, για παράδειγμα, ένα μελλοντικό σταθμό ανεφοδιασμού υδρογόνου που χρησιμοποιεί κρυο-αντλία για να γεμίζει αυτοκίνητα, δεξαμενές μεταλλικών υδριδίων για ρύθμιση της προσφοράς και ένα φορτηγό LOHC που φτάνει περιοδικά για να εκφορτώσει υδρογόνο που έχει συλλεχθεί από ένα απομακρυσμένο αιολικό πάρκο). Η επανάσταση στην αποθήκευση υδρογόνου δεν αφορά μια τεχνολογία που θα επικρατήσει, αλλά την εφαρμογή του κατάλληλου συνδυασμού λύσεων για κάθε χρήση.

Η δυναμική πίσω από το υδρογόνο είναι πραγματική και αυξάνεται. «Ήρθε η ώρα του υδρογόνου», όπως διακήρυξε μια ενεργειακή έκθεση fasken.com, τονίζοντας ότι η σύγκλιση της ανάγκης για το κλίμα, της τεχνολογικής ετοιμότητας και της πολιτικής υποστήριξης δεν υπήρξε ποτέ ισχυρότερη. Οι μεγάλες οικονομίες επενδύουν δισεκατομμύρια σε υποδομές υδρογόνου, και ο ιδιωτικός τομέας ακολουθεί βήμα προς βήμα. Αυτό σημαίνει ότι ό,τι κάποτε ήταν θεωρητικό – όπως το να λειτουργεί ένα ολόκληρο χαλυβουργείο με υδρογόνο ή να τροφοδοτείται μια πόλη κατά τη διάρκεια μιας εβδομαδιαίας διακοπής ρεύματος με αποθηκευμένο υδρογόνο – είναι πλέον πρακτικά στον ορίζοντα.

Για το ευρύ κοινό, οι εξελίξεις στην αποθήκευση υδρογόνου ίσως σύντομα γίνουν ορατές στην καθημερινή ζωή: ίσως με τη μορφή περισσότερων λεωφορείων κυψελών καυσίμου υδρογόνου που κινούνται αθόρυβα στους δρόμους της πόλης, ή με νέες πινακίδες “H₂” σε σταθμούς ανεφοδιασμού, ή με τοπικές ειδήσεις για ένα έργο αποθήκευσης ενέργειας που χρησιμοποιεί υπόγειο υδρογόνο αντί για μια τεράστια φάρμα μπαταριών. Αυτά είναι σημάδια μιας αλλαγής παραδείγματος στον τρόπο που σκεφτόμαστε τα καύσιμα. Το υδρογόνο, το απλούστερο στοιχείο, είναι έτοιμο να διαδραματίσει έναν σύνθετο, ανεκτίμητο ρόλο στη μετάβασή μας στην καθαρή ενέργεια. Μαθαίνοντας πώς να το αποθηκεύουμε, ξεκλειδώνουμε το πλήρες δυναμικό του ως καθαρού, ευέλικτου φορέα ενέργειας.

Ο δρόμος μπροστά απαιτεί συνεχή συνεργασία μεταξύ επιστημόνων, μηχανικών, βιομηχανιών και κυβερνήσεων ώστε τα συστήματα αποθήκευσης υδρογόνου να είναι ασφαλή, προσιτά και ενταγμένα στα ευρύτερα ενεργειακά μας δίκτυα. Αλλά αν η τρέχουσα πορεία αποτελεί ένδειξη, αυτές οι προσπάθειες θα αποδώσουν. Η αποθήκευση του ελαφρύτερου αερίου του σύμπαντος δεν είναι εύκολη υπόθεση, αλλά με ευρηματικότητα, ίσως φωτίσει το δρόμο προς ένα βιώσιμο ενεργειακό μέλλον. Όπως συχνά λένε οι ηγέτες της βιομηχανίας υδρογόνου, αυτή τη φορά τα πράγματα είναι πραγματικά διαφορετικά – είμαστε μάρτυρες της γέννησης μιας εποχής που κινείται με υδρογόνο, και η ισχυρή αποθήκευση υδρογόνου είναι το κλειδί που τα συγκρατεί όλα μαζί. fasken.com iea.org

Πηγές: 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.

“The most dumb thing" for energy storage: Hydrogen

Watch this video on YouTube.