Revolucija skladištenja vodonika: otključavanje nedostajuće karike čiste energije

Krajem 2024. godine, Nacionalna laboratorija za obnovljivu energiju (NREL) i GKN Hydrogen pustili su u rad prvi ‘mega-rezervoar’ za vodonik na svetu od 500 kg metalnog hidrida u Koloradu.
Japanski LH2 brod Suiso Frontier demonstrirao je transport tečnog vodonika iz Australije u Japan 2022. godine.
Hydrogenious LOHC Technologies gradi najveću LOHC fabriku na svetu, projekat Hector, u Dormagenu, Nemačka, za skladištenje oko 1.800 tona vodonika godišnje u LOHC sistemu na bazi benzil-toluena, sa odobrenjem u aprilu 2025. i planiranim otvaranjem 2027. godine.
Advanced Clean Energy Storage (ACES) u Juti koristiće dve slane pećine za skladištenje vodonika proizvedenog farmom elektrolizatora snage 220 MW, sa početnom mešavinom od 30% vodonika planiranom za 2025. i ciljem od 100% vodonika do 2045. godine.
Uniper-ov pilot projekat skladištenja u slanim pećinama u Nemačkoj počeo je sa punjenjem vodonikom u septembru 2024, a prvi rezultati pokazuju uspešno zaptivanje i preuzimanje.
Toyota Mirai automobili sa gorivnim ćelijama skladište vodonik pod pritiskom od oko 700 bara u rezervoarima, što omogućava domet od oko 500–600 km (preko 300 milja).
HYBRIT-ova podzemna pećina za skladištenje vodonika u Lulei, Švedska, zapremine je 100 kubnih metara i otvorena je 2022. godine.
Evropska unija je u maju 2024. odobrila IPCEI Hy2Move za unapređenje lanca vrednosti vodonika, uključujući inovacije u skladištenju.
NASA-in test iz kasne 2024. godine pokazao je da izolacija može smanjiti isparavanje u rezervoarima za tečni vodonik za oko 50%.
Tečnjenje vodonika troši oko 30% njegove energetske vrednosti, što ukazuje na energetsku cenu kriogenog skladištenja.

Vodonik se često promoviše kao „gorivo budućnosti” u ekonomiji čiste energije. Ali da bi to obećanje ispunio, moramo rešiti ključni izazov: kako efikasno, bezbedno i u velikim količinama skladištiti vodonik. Zašto je to toliko važno? Vodonik se može proizvoditi u neograničenim količinama iz vode i obnovljive električne energije (što ga čini „zelenim vodonikom”), a pri njegovoj upotrebi ne emituju se gasovi staklene bašte – samo voda. Takođe, ima više energije po funti nego bilo koje drugo gorivo, ali kao gas ima izuzetno nisku gustinu energy.gov. U praksi to znači da bi nekompresovani vodonik zahtevao rezervoar veći od kuće da bi se izjednačila energija iz rezervoara za benzin. Efikasne metode skladištenja su zato ključne da bi se dovoljno vodonika spakovalo u razumnu zapreminu za upotrebu u vozilima, energetskim sistemima i industriji energy.gov. Kako navodi Međunarodna agencija za energiju, „Vodonik je jedna od vodećih opcija za skladištenje energije iz obnovljivih izvora”, potencijalno po najnižoj ceni za dugoročno skladištenje tokom dana, pa čak i meseci iea.org.

Uloga vodonika u globalnoj energetskoj tranziciji je višestruka. On nudi način za dekarbonizaciju sektora koje je teško elektrifikovati (poput teške industrije, brodarstva ili avijacije) i za skladištenje viška obnovljive energije za vreme kada sunce ne sija ili vetar ne duva iea.org. Mnogi stručnjaci vide skladištenje vodonika kao „nedostajuću kariku“ koja može povezati povremenu proizvodnju iz obnovljivih izvora sa stalnom, neprekidnom potražnjom za energijom. „Vodonik danas uživa neviđeni zamah. Svet ne bi trebalo da propusti ovu jedinstvenu priliku da vodonik postane važan deo naše čiste i sigurne energetske budućnosti,“ rekao je Fatih Birol, izvršni direktor IEA iea.org. Ukratko, ovladavanje skladištenjem vodonika je ključno za otključavanje potencijala vodonika kao čistog goriva i energetskog bafera u ekonomiji sa neto-nultom emisijom.

Kako (i zašto) skladištimo vodonik

Za razliku od nafte ili prirodnog gasa, vodonik se ne nalazi spreman pod zemljom – mora se proizvesti, zatim skladištiti i transportovati pre upotrebe. Ali skladištenje vodonika nije lak zadatak, uprkos tome što je vodonik najlakši element nrel.gov. U normalnim uslovima to je razređeni gas, pa su inženjeri razvili različite metode da pakovanje vodonika učine gušćim za skladištenje. Uopšteno, vodonik se može skladištiti fizički kao komprimovani gas ili kriogena tečnost, ili hemijski unutar drugih materijala.

Zašto se truditi oko svega ovoga? Zato što efikasno skladištenje vodonika omogućava da stvaramo rezerve čiste energije. Na primer, višak solarne ili energije vetra može da razloži vodu i proizvede vodonik, koji se skladišti i kasnije pretvara nazad u električnu energiju u gorivnoj ćeliji ili turbini kada je potrebno. Ova sposobnost da se pomeri vreme isporuke energije je ključna za mreže u kojima dominiraju obnovljivi izvori. Skladištenje vodonika takođe omogućava vozilima na gorivne ćelije da nose dovoljnu količinu goriva za duge vožnje, i omogućava industrijskim postrojenjima da imaju rezervno snabdevanje za kritične procese. U suštini, skladištenje vodonika ga pretvara u fleksibilnu energetsku valutu – proizvodi se kada ima viška zelene energije, a koristi gde god i kad god je energija potrebna.

Ključne metode skladištenja vodonika

Danas istraživači i industrija razvijaju nekoliko metoda skladištenja vodonika, svaka sa svojim prednostima i izazovima:

Kompresovani vodonik u gasovitom stanju: Najjednostavniji način skladištenja vodonika je kao gas u bocama pod visokim pritiskom. Gasoviti vodonik se sabija u čvrste rezervoare pod pritiskom od 350–700 bara (5.000–10.000 psi) energy.gov, što značajno povećava njegovu gustinu. Ovako vodonične gorivne ćelije u automobilima skladište H₂ – na primer, rezervoari u Toyota Mirai drže vodonik pod pritiskom od ~700 bara, što je dovoljno za oko 500–600 km (preko 300 milja) vožnje. Skladištenje komprimovanog gasa je provereno i omogućava brzo punjenje, ali su rezervoari glomazni (zidovi od debelog karbonskog vlakna) i čak i na 700 bara, energetska gustina vodonika po zapremini je i dalje samo deo one koju ima benzin. Ovo je idealna metoda za vozila i skladištenje manjeg obima zbog jednostavnosti, mada povećanje obima znači korišćenje mnogo velikih boca ili čak ogromnih rezervoara za skladištenje u velikim količinama.
Tečni vodonik (kriogeno skladištenje): Hlađenjem gasovitog vodonika na -253 °C (-423 °F) on prelazi u tečno stanje, čime se postiže znatno veća energetska gustina po litru energy.gov. Tečni vodonik (LH₂) se decenijama koristi u rezervoarima za raketno gorivo (na primer, NASA Saturn V i Space Shuttle). Sada se istražuje za transport u velikim količinama (putem cisterni ili čak brodova) i na stanicama za punjenje. Prednost je što je tečni vodonik oko 8 puta gušći od gasa pod 700 bara. Međutim, zahteva skupe kriogene rezervoare sa superizolacijom, a deo vodonika isparava tokom vremena. Održavanje ovako niske temperature zahteva mnogo energije. Skladištenje u tečnom stanju ima smisla kada je potrebna maksimalna gustina – na primer, japanski pionirski brod za prevoz LH₂ Suiso Frontier demonstrirao je transport tečnog vodonika iz Australije u Japan 2022. godine. U budućnosti, tečni vodonik može pokretati avione i brodove ili služiti kao oblik distribucije, ali gubici zbog isparavanja i troškovi hlađenja ostaju ključne prepreke.
Metalni hidridi (skladištenje u čvrstom stanju): Zanimljiv metod je skladištenje vodonika unutar čvrstih materijala. Određeni metali i legure (poput magnezijuma, titanijuma ili jedinjenja lantana i nikla) lako apsorbuju vodonik u svoju kristalnu strukturu, formirajući metalne hidride – praktično metalne sunđere za vodonik. Ovo pretvara vodonik u stabilan čvrst oblik nrel.gov. Na primer, neke legure na bazi nikla mogu upiti vodonik pri umerenim pritiscima i temperaturama, i otpustiti ga kada se zagreju. Glavna prednost je bezbednost i gustina: vodonik je imobilisan u čvrstoj matrici, nije potreban visok pritisak niti ekstremna hladnoća nrel.gov. Ovo može izbeći potrebu za rezervoarima sa debelim zidovima, i veoma je kompaktno po zapremini (metalni hidridi mogu postići veću zapreminsku gustinu od tečnog H₂). Mana je težina – metali su teški – i potrebna toplota za oslobađanje vodonika. Sistemi sa metalnim hidridima se demonstriraju za stacionarno skladištenje. Krajem 2024. godine, partnerstvo koje predvode NREL i GKN Hydrogen pustilo je u rad prvi “mega-rezervoar” za 500 kg vodonika u obliku metalnog hidrida u Koloradu nrel.gov nrel.gov. “Iako metalni hidridi kao tehnologija skladištenja vodonika postoje godinama, oni su relativno novi na komercijalnom nivou,” napominje Alan Lang iz GKN Hydrogen. Demonstracije poput NREL-ove dokazuju njihovu održivost i jedinstvenu vrednost u pogledu bezbednosti, zauzeća prostora i efikasnosti za skladištenje energije velikih razmera nrel.gov.
Tečni organski nosači vodonika (LOHCs): Još jedan nov pristup skladišti vodonik u tečnim hemikalijama, slično kao punjivo gorivo. Tečni organski nosači vodonika su stabilne tečnosti nalik ulju (na primer, toluen ili dibenzioltoluen) koje se hemijski mogu „napuniti“ vodonikom i zatim „isprazniti“ da ga oslobode. Suštinski, gasoviti vodonik se hemisorbuje u tečnost putem reakcije hidrogenacije, stvarajući tečnost bogatu vodonikom; kasnije proces dehidrogenacije (uz toplotu i katalizator) oslobađa H₂ gas po potrebi en.wikipedia.org. Velika prednost LOHC-ova je što se tečnost može rukovati na sobnoj temperaturi i pritisku – nisu potrebni kriogenika ni rezervoari pod visokim pritiskom. LOHC tečnosti koriste postojeću infrastrukturu za gorivo: mogu se pumpati i transportovati u cisternama kao benzin. One su neeksplozivne i mogu gusto skladištiti velike količine vodonika (neki LOHC-ovi nose oko 6–7% vodonika po masi). Nedostatak je energetski trošak hemijskih reakcija – potrebno je grejanje da bi se oslobodio vodonik, a potrebni su i katalizatori. Ovo smanjuje ukupnu efikasnost ciklusa (tipično samo 60–70% efikasnosti oslobađanja bez povrata toplote) en.wikipedia.org. Ipak, istraživanja ovo unapređuju, a bezbednosne i logističke prednosti su privlačne za transport vodonika na velike udaljenosti. Zapravo, 2020. godine Japan je pokrenuo prvi svetski međunarodni lanac snabdevanja vodonikom, koristeći LOHC na bazi toluena za transport vodonika iz Bruneja u Kawasaki en.wikipedia.org. Velike kompanije poput nemačkog Hydrogenious LOHC Technologies povećavaju obim LOHC-a. Hydrogenious gradi najveću LOHC fabriku na svetu (projekat „Hector“) u Dormagenu, Nemačka, za skladištenje oko 1.800 tona vodonika godišnje u sistemu sa benzil-toluen LOHC-om h2-international.com. Postrojenje je upravo dobilo odobrenje u aprilu 2025. i planirano je da se otvori 2027. godine h2-international.com. Generalni direktor Hydrogenious-a Andreas Lehmann to naziva dokazom „zrelosti i primenljivosti naše LOHC tehnologije u industrijskim razmerama“ h2-international.com.
Hemijski nosači (amonijak i drugi): Vodonik se takođe može skladištiti indirektno pretvaranjem u druge hemikalije bogate vodonikom kao što su amonijak (NH₃) ili metanol. Amonijak – jedinjenje vodonika i azota – već se široko proizvodi i transportuje globalno (kao đubrivo), i sadrži više vodonika po litru nego tečni H₂ bez potrebe za kriogenim rezervoarima (amonijak se ukapljuje na -33 °C, što je mnogo lakše nego -253 °C za H₂). Ideja je da se proizvodi „zeleni amonijak“ od zelenog vodonika, transportuje ili skladišti amonijak (koji je lakši za rukovanje od čistog vodonika), a zatim se amonijak ili koristi kao gorivo (neke elektrane i brodovi se prilagođavaju da sagorevaju amonijak) ili se „razlaže“ nazad u vodonik na odredištu. Prednost je korišćenje postojeće infrastrukture za amonijak – cevovodi, rezervoari, brodovi – ali razlaganje amonijaka u vodonik je energetski zahtevno i još uvek nije široko rasprostranjeno. Slično, metanol ili druga sintetička goriva mogu služiti kao tečni nosači vodonika na ugljenično neutralan način (ako su napravljeni od CO₂ + H₂). Ovi hemijski nosači su obećavajući za međunarodnu trgovinu vodonikom: na primer, veliki projekti zelenog amonijaka na Bliskom istoku i u Australiji planiraju da šalju amonijak energetskim uvoznicima kao zamenu za vodonik. Izbor nosača često zavisi od krajnje upotrebe: za gorivne ćelije i vozila kojima je potreban čist H₂, LOHC ili komprimovani vodonik mogu biti poželjniji, dok se za gorivo za brodove ili elektrane amonijak može direktno koristiti.

Svaka od ovih metoda skladištenja rešava osnovni problem povećanja energetske gustine vodonika i upravljanja njegovim zahtevnim svojstvima, ali nijedna metoda nije najbolja za sve situacije. U praksi će koegzistirati kombinacija tehnologija skladištenja – od rezervoara pod pritiskom na stanicama za punjenje, preko LOHC cisterni, do čvrstog skladištenja za rezervne izvore energije.

Tehnički izazovi i najnovija dostignuća

Skladištenje vodonika je mnogo napredovalo, ali značajni tehnički izazovi i dalje postoje. Jedan od osnovnih problema je postizanje visoke gustine bez preterano teških ili skupih sistema. Na primer, rezervoari za komprimovani gas za vozila moraju biti napravljeni od kompozita sa ugljeničnim vlaknima da bi izdržali 700 bara, što je skupo i zauzima mnogo prostora u automobilu. Čak i tada, tipičan rezervoar od 700 bara sadrži samo oko 5–6 kg H₂ – dovoljno za nekoliko stotina kilometara vožnje. U primenama kao što su avioni ili kamioni na duge relacije, težina i zapremina skladišta predstavljaju velike izazove u poređenju sa energijom gustim dizelom ili mlaznim gorivom. Tečni vodonik poboljšava gustinu, ali gubici isparavanjem i energija potrebna za ukapljivanje vodonika (oko 30% njegove energetske vrednosti) su nedostaci. Vodonik je takođe poznat po tome što lako curi – molekul H₂ je veoma mali i može proći kroz zaptivke koje bi zadržale druge gasove. Obezbeđivanje sistema bez curenja i detekcija curenja su glavni bezbednosni prioritet, jer je vodonik zapaljiv.

Još jedan izazov je kompatibilnost materijala: vodonik može tokom vremena da učini neke metale krtim (fenomen poznat kao vodonična krtost), što može oslabiti rezervoare ili cevovode energy.ec.europa.eu. Inženjeri moraju koristiti specijalne čelike ili kompozite i pažljivo testirati opremu – na primer, novi vodonični cevovodi ili materijali za rezervoare prolaze kroz rigorozna ispitivanja ciklusa pritiska i krtosti kako bi se obezbedila dugoročna bezbednost energy.ec.europa.eu. Tu je i pitanje efikasnosti: svaki korak skladištenja (kompresija, hlađenje, apsorpcija itd.) troši energiju, smanjujući ukupnu efikasnost “zelenog vodonika”. Smanjenje ovih gubitaka boljom tehnologijom je stalna potraga.

Dobra vest je da se brzi napredak ostvaruje na više frontova. Istraživači razvijaju nove materijale kao što su metal-organski okviri (MOF) – u suštini kristalne sunđere sa porama veličine nanometra – koji mogu adsorbovati vodonik u velikim gustinama. Već je otkriveno preko 95.000 MOF materijala, a mnogi pokazuju potencijal za skladištenje gasa southampton.ac.uk. Godine 2024, tim sa Univerziteta u Sautemptonu stvorio je novi porozni materijal koristeći organske soli koji bi mogao da skladišti vodonik kao sunđer, potencijalno po nižoj ceni i sa većom stabilnošću od konvencionalnih MOF-ova southampton.ac.uk. U međuvremenu, startapi kao što je H2MOF (koji je suosnovao nobelovac ser Frejzer Stodart) utrkuju se da komercijalizuju skladištenje vodonika zasnovano na MOF-u koje može da radi na gotovo sobnoj temperaturi i niskom pritisku, što bi bilo revolucionarno gasworld.com gasworld.com. Kako je ser Frejzer Stodart primetio, “Vodonik kao gorivo ima najveću energetsku gustinu među svim zapaljivim gorivima; istovremeno, ima nultu emisiju.” gasworld.com Implicira se da, ako rešimo problem skladištenja naprednim materijalima, vodonik bi zaista mogao da se takmiči sa fosilnim gorivima po praktičnosti, a da pritom obezbedi čistu energiju.

Tehnologija rezervoara i infrastrukture takođe napreduje. Za komprimovani gas, novi dizajni kompozitnih rezervoara (cilindri tipa IV i V) smanjuju težinu i povećavaju kapacitet za vozila. Kompanije testiraju kriokomprimovani vodonik – hibrid hladnog i komprimovanog vodonika – kako bi upakovale više gasa u rezervoare bez potpune likvefakcije. U oblasti čvrstog skladištenja, nedavni projekat NREL–GKN Hydrogen pokazao je da otpadna toplota iz postrojenja može efikasno da se koristi za oslobađanje vodonika iz metalnih hidrida, poboljšavajući efikasnost sistema nrel.gov nrel.gov. Puštanje u rad te jedinice za skladištenje hidrida od 500 kg 2024. godine pokazuje da skladištenje u čvrstom stanju prelazi sa laboratorijskog na praktičan, na mrežu povezan nivo nrel.gov. Takođe, LOHC tehnologija napreduje: novi katalizatori i nosači tečnosti se razvijaju kako bi se smanjila temperatura i energija potrebna za oslobađanje vodonika, dok pilot-projekti u realnim uslovima (kao što su Hydrogenious-ove LOHC jedinice za skladištenje od 5 tona/dan) potvrđuju dugoročni ciklus i ekonomičnost. Svako inkrementalno poboljšanje – rezervoar koji drži više H₂ po litru, materijal koji oslobađa H₂ na 10 °C nižoj temperaturi, pumpa koja smanjuje gubitak isparavanja – približava skladištenje vodonika performansama potrebnim za široku upotrebu.

Infrastrukturna i bezbednosna razmatranja

Izgradnja energetskog sistema zasnovanog na vodoniku nije samo pitanje medijuma za skladištenje; zahteva prateću infrastrukturu i stroge mere bezbednosti. Sa infrastrukturne strane, zamislite budući lanac snabdevanja vodonikom – počinje proizvodnjom (elektrolizeri ili reformeri), zatim distribucijom (cevovodi, kamioni ili brodovi), zatim skladištenjem i na kraju krajnjom upotrebom (gorivne ćelije, turbine itd.). Svaka karika tog lanca se danas razvija.

Cevovodi: Najefikasniji način za transport velikih količina vodonika unutar zemlje može biti putem cevovoda, slično kao prirodni gas. Neke zemlje planiraju posebne cevovode za vodonik (Evropa ima predlog „Vodonikove kičme” koja bi se prostirala kontinentom), a u međuvremenu, mešanje vodonika u postojeće cevovode za prirodni gas se testira. Mešanje do oko 20% vodonika po zapremini u prirodni gas je izvodljivo u mnogim sistemima, što može smanjiti emisiju CO₂ isporučenog gasa (iako mešanje iznad tog nivoa često zahteva nove cevi ili nadogradnje zbog krhkosti materijala i kompatibilnosti uređaja). Komunalna preduzeća u Velikoj Britaniji, na primer, sprovela su probna isporučivanja mešavine od 20% vodonika u gasnoj mreži do običnih domaćinstava, bez primetne razlike za potrošače osim nešto nižih emisija. U SAD, SoCalGas ima projekat „H2 Hydrogen Home” koji demonstrira mešanje vodonika u cevovodima za kuvanje i grejanje u domaćinstvima uci.edu. Dugoročno, cilj je izgradnja cevovoda za čist vodonik za industrijske klastere i „centre” za vodonik. Postojeći cevovodi za prirodni gas ponekad mogu biti prenamenjeni – ali morate zameniti delove koji ne mogu da podnesu svojstva vodonika. EU već preduzima korake: direktiva EU iz 2024. godine postavila je temelje za operatere vodoničke mreže (ENNOH) i standarde za cevovode odvojene od prirodnog gasa energy.ec.europa.eu.

Objekti za skladištenje na veliko: Kao što prirodni gas skladištimo u ogromnim podzemnim pećinama kako bismo ublažili sezonsku potražnju, isto možemo učiniti i sa vodonikom. Zapravo, podzemne slane pećine se pojavljuju kao rešenje za masovno skladištenje vodonika, jer slane formacije imaju odgovarajuća svojstva (nepropusne su za vazduh i mogu se isprati da bi se formirale velike šupljine). Značajan primer je na severoistoku Nemačke: komunalno preduzeće Uniper je u septembru 2024. otvorilo pilot projekat “HPC Krummhörn”, slanu pećinu pretvorenu za skladištenje do 500.000 kubnih metara vodonika pod pritiskom gasworld.com. Ova pećina će se koristiti za testiranje realnog rada velikog sezonskog skladištenja vodonika, skladišteći zeleni vodonik proizveden leti za upotrebu zimi gasworld.com. U Sjedinjenim Državama, još veći projekat pod nazivom Advanced Clean Energy Storage (ACES) je u izgradnji u Juti. Podržan garancijom zajma DOE od 504 miliona dolara energy.gov, ACES će koristiti dve ogromne slane pećine (svaka veličine nekoliko Empire State Building-a) za skladištenje čistog vodonika proizvedenog farmom elektrolizera snage 220 MW energy.gov energy.gov. Skladišteni vodonik će napajati turbine Intermountain Power Project-a – početno sa 30% mešavinom vodonika 2025. godine, sa ciljem 100% vodoničnog goriva do 2045. godine energy.gov. Ovi projekti ističu kako vodonik može obezbediti dugotrajno skladištenje za elektroenergetsku mrežu, slično ogromnoj bateriji koja skladišti višak obnovljive energije mesecima.

Transport i punjenje goriva: Za distribuciju manjeg obima, prikolice sa cevima za komprimovani vodonik (kamioni koji prevoze snopove visokopritisnih cilindara) su danas uobičajeni za isporuku H₂ industriji i stanicama za punjenje. Svaka prikolica može prevoziti 300–400 kg H₂. U budućnosti, cisterne za tečni vodonik (izolovani kriogeni kamioni slični LNG cisternama) mogu prevoziti veće količine (~3.500 kg po kamionu) za snabdevanje stanica za punjenje. Japan je čak lansirao i demonstracioni brod za tečni vodonik, kao što je pomenuto, kako bi istražio transport morem. Uspostavljanje mreže stanica za punjenje vodonika je ključno za vozila na gorivne ćelije – do 2025. godine postoji preko 1.000 stanica širom sveta (sa Japanom, Nemačkom, Kalifornijom i Južnom Korejom kao liderima), ali biće potrebno mnogo više ako vozila na vodonik postanu masovna. Vlade podržavaju širenje ovih stanica, često postavljenih uz postojeće benzinske pumpe, dizajnirane sa posebnim sigurnosnim senzorima, ventilacijom i hitnim isključivanjem.

Govoreći o bezbednosti, razumljivo je da je to velika briga s obzirom na reputaciju vodonika (mit o Hindenburgu i dalje je prisutan u javnoj svesti). U stvarnosti, vodonik se može rukovati jednako bezbedno kao i drugim uobičajenim gorivima, ali ima različita svojstva koja zahtevaju pažljivo inženjering. Vodonik je izuzetno zapaljiv u širokom rasponu koncentracija u vazduhu (otprilike 4% do 75% H₂ u vazduhu može da se zapali). S pozitivne strane, ima veoma visoku temperaturu samozapaljenja (što znači da je potreban značajan izvor toplote da bi se zapalio) i njegove molekule su toliko lagane da, ako dođe do curenja na otvorenom, gas vodonika brzo raste i raspršuje se – za razliku od benzina ili propana koji mogu da se zadrže na tlu. Ovo brzo raspršivanje može smanjiti rizik od požara na otvorenom. Međutim, u zatvorenim prostorima vodonik može da se akumulira blizu plafona (jer je lakši od vazduha), pa su objektima potrebna odgovarajuća ventilacija i detektori vodonika. Jedan neobičan aspekt je da vodonik gori gotovo nevidljivim plamenom na dnevnom svetlu; zato se na lokacijama sa vodonikom koriste detektori plamena (ultraljubičasti/infracrveni senzori) kako bi se otkrila svaka paljenja koja oko ne može da vidi.

Standardi za materijale i komponente su takođe ključni za bezbednost. Sklonost vodonika da izazove krhkost kod nekih metala znači da rezervoari, ventili i cevi moraju biti napravljeni od ili obloženi kompatibilnim materijalima (npr. prohrom, polimeri, kompoziti za koje je dokazano da odolevaju prodiranju vodonika). Svi rezervoari za skladištenje vodonika za vozila prolaze testove na otvorenom plamenu, testove pada i testove na ekstremni pritisak kako bi se osiguralo da se neće raspasti čak ni u teškim nesrećama. Stanice za punjenje koriste visokokvalitetne spojnice koje se lako odvajaju i uzemljenja kako bi se sprečile varnice od statičkog elektriciteta. Industrija je razvila detaljne kodekse i standarde (kao što su ISO i NFPA standardi) koji regulišu dizajn vodoničkih sistema, slično kao što se to dugo radi za prirodni gas.

Edukacija javnosti je takođe deo bezbednosti – na primer, obaveštavanje ljudi da u vodoničnom automobilu ne možete osetiti curenje vodonika (H₂ je bez mirisa, za razliku od mirisa merkaptana u prirodnom gasu), zbog čega su instalirani automatski detektori. Sve u svemu, decenije iskustva u rukovanju vodonikom u industrijskim okruženjima (rafinerije nafte, fabrike đubriva, NASA objekti) ulivaju poverenje da se uz prave mere opreza vodonik može učiniti bezbednim kao i konvencionalna goriva. Kako razvijamo infrastrukturu za vodonik, regulatori i kompanije primenjuju pristup “bezbednost na prvom mestu”, praveći konzervativne inženjerske izbore i temeljno testirajući sisteme kako bi zadobili poverenje javnosti.

Glavni akteri, projekti i investicije

Globalni napor za razvoj vodonika pokrenuo je širok spektar industrijskih aktera i velikih investicija, od energetskih giganata do tehnoloških startapa i vlada. Evo pregleda ko pokreće bum skladištenja vodonika i nekoliko najvažnijih projekata:

Kompanije za industrijski gas: Ustanovljene firme kao što su Linde, Air Liquide i Air Products – koje već dugo snabdevaju industriju vodonikom – snažno ulažu u novu infrastrukturu za vodonik. Oni su eksperti za stvari kao što su ukapljivanje, kompresija i distribucija u velikim razmerama. Na primer, Air Liquide je najavio investiciju od 850 miliona dolara u projekat vodonika u Teksasu sa ExxonMobil-om 2024. godine, uključujući izgradnju novih jedinica za razdvajanje vazduha i gasovoda za podršku ogromnom postrojenju za niskougljenični vodonik i amonijak u Baytown-u, Teksas gasworld.com. Air Liquide i Linde zajedno upravljaju hiljadama kilometara gasovoda za vodonik (posebno duž američke obale Zaliva i u severnoj Evropi) koji se proširuju. Ove kompanije takođe razvijaju skladištenje vodonika u velikim količinama – Air Liquide je izgradio postrojenja za ukapljivanje vodonika (jedno od najvećih na svetu nalazi se u Nevadi i snabdeva tečnim H₂ stanice za punjenje na Zapadnoj obali). Air Products ulaže u masovne projekte proizvodnje i izvoza „zelenog vodonika“ (kao što je projekat od 5 milijardi dolara u Saudijskoj Arabiji za proizvodnju zelenog amonijaka za izvoz). Ovi etablirani akteri donose duboko inženjersko znanje i ključni su za širenje tehnologija skladištenja (na primer, Linde proizvodi mnoge visokopritisne rezervoare i kriogene posude koje se koriste u projektima vodonika širom sveta).
Energetski i naftno-gasni giganti: Mnoge tradicionalne naftne kompanije i elektroprivrede prelaze na vodonik. Shell, BP, TotalEnergies i Chevron su pokrenuli odeljenja i pilot projekte za vodonik. Shell je izgradio stanice za punjenje vodonika u Evropi i partner je u REFHYNE projektu (jedan od najvećih elektrolizatora u EU, u rafineriji u Nemačkoj). BP je uključen u planirani centar za vodonik u Australiji. Chevron je investirao u ACES projekat u Juti i ima udeo u Hydrogenious LOHC. Naftne kompanije sa Bliskog istoka (Saudi Aramco, ADNOC iz UAE) ulažu sredstva u planove za izvoz vodonika/amoniaka kako bi ostale dobavljači energije u dekarbonizovanom svetu. Velike elektroprivrede kao što su Uniper, RWE, Enel razvijaju skladištenje vodonika za balansiranje mreže i prenamenu gasne infrastrukture za H₂. Mitsubishi Power je još jedan ključni igrač: isporučuje gasne turbine sposobne za rad na vodonik za ACES projekat u Juti i završio je značajan test 2023. godine elektrane u Japanu koja radi na mešavinu goriva sa 30% vodonika. Ove velike kompanije često deluju kao integratori, povezujući proizvodnju, skladištenje i krajnju upotrebu u demonstracionim projektima.
Inovativni startapi: S druge strane, mnogi startapi i istraživački spin-off-ovi bave se specifičnim tehnologijama skladištenja. Pomenuli smo H2MOF (fokusiran na MOF materijale). Drugi primer je Hydrogenious LOHC (osnovan 2013, sada lider u LOHC uz podršku Chevron-a i Mitsubishi-ja). GKN Hydrogen (podržan od strane britanske inženjerske firme) razvija sisteme skladištenja na bazi metalnih hidrida za mikromreže. Plug Power, iako je uglavnom poznat po gorivnim ćelijama i elektrolizerima, takođe inovira u oblasti ukapljavanja i skladištenja vodonika kako bi podržao svoju nacionalnu mrežu isporuke vodonika za pogon viljuškara. Startapi takođe rade na hemijskom skladištenju vodonika kao što je Powerpaste (pasta na bazi magnezijum hidrida koju je razvio Fraunhofer za mala vozila) i novi katalizatori za razlaganje amonijaka. Ekosistem obuhvata male kompanije podržane rizičnim kapitalom do velikih industrijskih konglomerata, svi se utrkuju da unaprede način na koji skladištimo i transportujemo vodonik.
Vodeći projekti: Pored kompanija, određeni projekti zaslužuju isticanje zbog svoje veličine i značaja:
- Napredno skladištenje čiste energije (Juta, SAD): Kao što je opisano, ovo će biti jedno od najvećih svetskih skladišta energije na bazi vodonika, sa skladištenjem u pećinama ekvivalentnim dnevnoj potrošnji električne energije za veliki grad. Povezuje solarnu/vetrogenerisanu energiju, masivne elektrolizere, skladištenje u slanim pećinama i elektranu na vodonik energy.gov energy.gov. Ovo je primer korišćenja vodonika za sezonsko skladištenje energije u mreži.
- Hector LOHC postrojenje (Nemačka): Najveće svetsko postrojenje za skladištenje na bazi LOHC u planiranju (1.800 tona H₂ godišnje). Biće povezano sa projektom Green Hydrogen @ Blue Danube za uvoz vodonika, prikazujući LOHC za međuregionalnu trgovinu vodonikom h2-international.com.
- HyStock (Holandija): Projekat kompanije Gasunie za razvoj slane pećine za vodonik i pratećih cevovoda, deo holandske strategije za skladištenje obnovljivog vodonika kao bafer za energiju sa vetroparkova na moru.
- H₂H Saltend (UK): Predloženi vodonični hab na severoistoku Engleske gde će se višak vodonika iz industrijske proizvodnje skladištiti (prvobitno u nadzemnim rezervoarima, kasnije u podzemnim pećinama) za napajanje obližnje elektrane i industrije.
- Azijski hab za obnovljivu energiju (Australija): Ogromna planirana operacija za proizvodnju zelenog vodonika i amonijaka u Zapadnoj Australiji za izvoz, što zahteva skladištenje i ukapljavanje na licu mesta. Iako je primarno fokusiran na proizvodnju, njegova veličina znači da će biti primenjene nove tehnologije skladištenja (kao što su rezervoari za amonijak veličine naftnih rezervoara).
- Japan-Australia LH₂ lanac snabdevanja: Japanski demonstracioni projekti nisu samo isporučivali LOHC iz Bruneja, već i tečni vodonik iz Australije. Brod za LH₂ Suiso Frontier je početkom 2022. prevezao tečni vodonik oko 9.000 km, dokazujući da je transport morem izvodljiv. Japanska kompanija Kawasaki Heavy Industries izgradila je specijalne rezervoare koji mogu da održavaju vodonik na -253 °C tokom putovanja.
- EU doline vodonika: EU finansira klastere (doline) u kojima su proizvodnja, skladištenje i upotreba vodonika integrisani. Mnogi od ovih projekata uključuju inovativno skladištenje – na primer, projekat u španskoj Kataloniji gradi dolinu vodonika sa podzemnim skladištem u iscrpljenom gasnom rezervoaru, a švedska dolina integriše podzemno skladište vodonika HYBRIT projekta za proizvodnju čelika.
- HYBRIT projekat čelika (Švedska): Ovaj projekat transformiše proizvodnju čelika korišćenjem vodonika umesto uglja. Da bi se obezbedilo stabilno snabdevanje čeličane vodonikom, HYBRIT je izgradio jedinstvenu podzemnu komoru za skladištenje vodonika u Lulei, Švedska – u suštini staru kamenu komoru obloženu i pod pritiskom za skladištenje vodonika u gasovitom stanju hybritdevelopment.se. Godine 2022. su otvorili ovo skladište od 100 m³, koje od tada uspešno radi, skladišteći vodonik proizveden iz obnovljivih izvora za potrebe pilot postrojenja za čelik hybritdevelopment.se. Ovo je manji obim od skladišta u slanim kaverna, ali predstavlja pionirsku upotrebu skladištenja vodonika za omogućavanje kontinuiranog industrijskog rada. Primer iz čelične industrije pokazuje da skladištenje vodonika može direktno dekarbonizovati industrijske procese: HYBRIT pilot je već proizveo visokokvalitetni čelik sa nultom emisijom ugljenika koristeći skladišteni vodonik bez fosilnih goriva fasken.com.
Vlada i javni sektor: Na kraju, ali ne manje važno, same vlade su glavni akteri putem finansiranja i politike. Poslednje dve godine donele su neviđen talas javnih ulaganja u vodonik. U Sjedinjenim Državama, Zakon o dvostranačkoj infrastrukturi iz 2021. godine izdvojio je 8 milijardi dolara za Regionalne centre za čisti vodonik, što je dovelo do objave u oktobru 2023. o sedam projekata centara za vodonik koji će dobiti 7 milijardi dolara iz saveznih fondova bidenwhitehouse.archives.gov. Ovi centri – raspoređeni širom zemlje, od Pensilvanije do Teksasa i Kalifornije – privukli su više od 40 milijardi dolara privatnih ulaganja bidenwhitehouse.archives.gov. Zajedno imaju za cilj da proizvedu 3 miliona tona čistog vodonika godišnje do 2030. godine (otprilike trećinu američkog cilja za tu godinu) i otvore desetine hiljada radnih mesta bidenwhitehouse.archives.gov. Važno je napomenuti da mnogi centri uključuju planove za skladišne pećine za vodonik, gasovode i distributivnu infrastrukturu kako bi povezali proizvođače vodonika sa korisnicima. Vlada SAD je takođe uvela izdašne podsticaje kao što je Poreski kredit za proizvodnju čistog vodonika (45V) – do 3 dolara po kilogramu proizvedenog čistog vodonika – kako bi podstakla ulaganja u čitav lanac snabdevanja projectfinance.law. Ovaj poreski kredit (deo Zakona o smanjenju inflacije iz 2022. godine) doveo je do povećanja od 247% u planiranim projektima za vodonik, jer investitori očekuju kredite koji čine zeleni vodonik znatno konkurentnijim po ceni. U Evropi, Zeleni dogovor EU i plan REPowerEU stavili su vodonik u prvi plan. EU je postavila cilj da proizvede 10 miliona tona obnovljivog vodonika godišnje do 2030. i uveze još 10 miliona tona energy.ec.europa.eu. Da bi to podržala, EU i države članice pokrenule su programe finansiranja kao što su Važni projekti od zajedničkog evropskog interesa (IPCEI). U periodu 2022–2024. odobrena su tri IPCEI programa (Hy2Tech, Hy2Use, Hy2Infra), usmeravajući milijarde u tehnologiju i infrastrukturu za vodonik. Hy2Infra IPCEI (februar 2024) eksplicitno podržava izgradnju „velikih skladišnih kapaciteta za vodonik i gasovoda” u više zemalja energy.ec.europa.eu. Dodatno, EU uspostavlja „Evropsku banku za vodonik” radi subvencionisanja zelenogproizvodnju vodonika i obezbeđivanje otkupa, što indirektno pomaže skladištenju garantovanjem potražnje. Pojedinačne evropske zemlje imaju sopstvene strategije: Nemačka je, na primer, udvostručila svoja sredstva za vodonik na 20 milijardi evra i sufinansira istraživanje i razvoj skladištenja vodonika, dok Francuska ulaže u tehnologiju rezervoara za tečni vodonik za avio-industriju. Azijsko-pacifičke vlade su takođe uključene: Japan planira da koristi 5 miliona tona vodonika godišnje do 2030. i ima strategiju koja naglašava izgradnju LH₂ brodova i skladišnih terminala; Južna Koreja teži ka brojnim „vodoničnim gradovima“ sa napajanjem iz gorivih ćelija i izgradila je veliki pogon za skladištenje vodonika i elektranu na gorive ćelije (projekat „Hanam Fuel Cell“). Kina, iako se trenutno fokusira na vozila i industrijsku upotrebu, brzo povećava proizvodnju elektrolizatora i verovatno će uvesti veliko skladištenje vodonika kako bude integrisala vodonik u svoj energetski sistem.

Svi ovi igrači i projekti naglašavaju ključnu tačku: skladištenje vodonika privlači veliki kapital i talente širom sveta. Konvergencija etablirane industrije, inovativnih startapa i javnih investicija ubrzava napredak. Ova široka podrška je razlog zašto mnogi analitičari veruju da je vodonik ovog puta zaista tu da ostane (za razliku od prethodnih talasanja). Kako je jedan posmatrač industrije rekao, priča o vodoniku je dostigla pravu tačku preokreta – sa sazrevanjem tehnologije i ogromnim investicijama koje pristižu, vodonik je spreman da igra sve važniju ulogu u globalnoj energetskoj tranziciji fasken.com.

Primene: transport, skladištenje za mrežu i industrijske upotrebe

Šta ćemo zapravo raditi sa svim tim uskladištenim vodonikom? Sjajna stvar kod vodonika je njegova svestranost – isti vodonik može pokretati automobil, zagrevati fabričku peć ili napajati elektranu. Evo nekih od ključnih oblasti primene i kako skladištenje vodonika to omogućava:

Transport: Vozila na vodonične gorivne ćelije (FCEV) su stub vizije vodonične ekonomije. To uključuje putničke automobile (kao što su Toyota Mirai, Hyundai Nexo), autobuse, kamione (npr. prototipove kompanija Nikola, Toyota/Kenworth, Hyundai Xcient), vozove, pa čak i viljuškare. Kod vozila, kompaktno skladištenje na vozilu je od ključnog značaja. Većina FCEV koristi rezervoare za komprimovani gas pod pritiskom od 700 bara kao što je pomenuto. Ovi napredni rezervoari omogućavaju automobilima domet od 300–400 milja, čime FCEV postaju konkurentni benzinskim vozilima po dometu energy.gov. Kamioni i autobusi za teške terete često koriste sisteme od 350 bara (veći rezervoari pod nižim pritiskom), ali se i dalje oslanjaju na skladištenje visoke gustine kako bi imali prihvatljiv domet/frekvenciju punjenja. Tehnologija skladištenja vodonika direktno utiče na održivost vozila: bolji rezervoari znače lakša vozila ili veći domet. Prednost vodonika u odnosu na baterije je brzo punjenje i manja težina za isti domet, zbog čega se razmatra za transport na duge relacije i sa velikom iskorišćenošću. Na primer, 2023. godine Alstom-ovi vozovi na vodonične gorivne ćelije počeli su sa radom u Nemačkoj na regionalnim linijama – svaki voz ima rezervoare vodonika na krovu i može da pređe 1.000 km po jednom punjenju, zamenjujući dizel vozove na neelektrifikovanim prugama. U avijaciji, kompanije testiraju dronove i male avione na vodonik, a čak se razmatra i tečni vodonik za avione srednje veličine tokom 2030-ih. Pomorstvo istražuje goriva dobijena iz vodonika: neki demonstracioni brodovi koriste gorivne ćelije na vodonik sa skladištenjem na brodu, ali se mnogi okreću amonijaku ili metanolu (koji zahtevaju rezervoare, ali drugačije vrste). Važno je napomenuti da je potrebna i infrastruktura za skladištenje vodonika van vozila: mreža stanica za punjenje i vodoničnih depoa za opsluživanje ovih vozila. Za kamionske rute, industrija razmatra „vodonične koridore“ sa stanicama za punjenje na svakih 100 milja. U lukama i na aerodromima, skladištenje vodonika (verovatno kao tečni vodonik ili amonijak) može snabdevati buduće brodove i avione. Sektor viljuškara i skladišta je rano postigao uspeh sa vodonikom – kompanije poput Amazona i Walmarta već koriste hiljade viljuškara na gorivne ćelije u distributivnim centrima. Ovi viljuškari imaju male rezervoare od 350 bara koje operateri pune za nekoliko minuta na internim dispenzerima za vodonik (koje podržava skladište tečnog vodonika ili kompresor i cilindri na licu mesta). Brzo punjenje i neprekidan rad (nema zamene baterija) pokazali su se kao dobitna kombinacija. Ovo pokazuje kako skladištenje vodonika omogućava povećanje produktivnosti u određenim nišama već sada.
Skladištenje energije u mreži: Kako udeo solarne i vetroenergije u elektroenergetskim mrežama raste, tako raste i potreba za dugotrajnim skladištenjem kako bi se izravnala njihova varijabilnost. Baterije su odlične za nekoliko sati, ali za skladištenje dana ili nedelja energije, vodonik je snažan kandidat. Ideja je da se višak obnovljive energije (na primer, vetroviti dani ili sunčani vikendi kada je potražnja niska) iskoristi za proizvodnju vodonika putem elektrolize, da se taj vodonik skladišti u rezervoarima ili pećinama, a zatim koristi u gorivnim ćelijama ili turbinama za proizvodnju električne energije kada je to potrebno (na primer, tokom produženih oblačnih perioda ili zimskih zatišja sa malo vetra). Ovo u suštini stvara rezervu obnovljive energije. Pilot projekti su u toku: osim ACES-a u Juti, u Evropi projekat “BigBattery” u Austriji skladišti obnovljivi vodonik u pećini kako bi snabdevao gasnu turbinu za vršnu snagu. Nemački Uniper projekat koji smo pomenuli testiraće kako slana pećina može pomoći da se izbalansira mreža i obezbedi energetska sigurnost skladištenjem zelenog vodonika koji može brzo biti upotrebljen. Ako se ovo pokaže uspešnim, zemlje bi mogle održavati strateške rezerve vodonika slično kao što postoje strateške rezerve nafte – ali za čistu energiju. Još jedna upotreba u mreži je power-to-gas: pretvaranje obnovljive energije u vodonik i njegovo ubrizgavanje u gasnu mrežu (kao smeša ili konvertovan u sintetički metan) radi skladištenja energije u postojećoj gasnoj infrastrukturi. Neke elektroprivrede to sada rade u malim razmerama, praktično koristeći mrežu prirodnog gasa kao ogromnu “bateriju” sezonskim ubrizgavanjem vodonika. Vodonik takođe može pružiti usluge mreži: postrojenja sa gorivnim ćelijama mogu brzo povećavati ili smanjivati proizvodnju radi stabilizacije frekvencije, ili distribuirani generatori sa gorivnim ćelijama mogu obezbediti rezervno napajanje bolnicama i data centrima (gorivne ćelije sa skladištenjem vodonika na licu mesta su instalirane za kritično rezervno napajanje, jer mogu imati višednevnu zalihu goriva na licu mesta, što u nekim slučajevima nadmašuje dizel generatore).
Industrijska upotreba: Vodonik se već koristi u industriji (rafinerije, fabrike đubriva, hemijske fabrike) – ali uglavnom kao “sivi” vodonik iz fosilnih goriva. Cilj je prelazak na čisti vodonik u tim istim procesima kako bi se eliminisale emisije CO₂. Na primer, rafinerije nafte koriste vodonik za desulfurizaciju goriva; mogle bi koristiti zeleni vodonik iz obližnjeg elektrolizera i skladištiti ga na licu mesta za stabilno snabdevanje. Fabrikama đubriva na bazi amonijaka potreban je vodonik kao sirovina; novi projekti imaju za cilj proizvodnju zelenog amonijaka koristeći skladišteni vodonik iz promenljivih obnovljivih izvora. Proizvodnja čelika je revolucionarna primena: tradicionalno se čelik pravi korišćenjem uglja u visokim pećima, ali upotreba vodonika u procesu direktno redukovanog gvožđa (DRI) može smanjiti CO₂ za više od 90%. Projekat HYBRIT u Švedskoj je 2021–2022. dokazao da čelik visokog kvaliteta može biti proizveden pomoću vodonika bez fosilnih goriva fasken.com. Oni privremeno skladište vodonik na licu mesta kako bi čeličana mogla da radi 24/7 čak i ako elektrolizeri ili vetroparkovi variraju u proizvodnji. ArcelorMittal i drugi čeličani giganti slede ovaj primer, sa demonstracionim pećima na vodonik u Nemačkoj, Kanadi itd. Ovde je skladištenje vodonika (čak i samo rezervoari za nekoliko sati snabdevanja) ključno za neprekidan industrijski proces i izbegavanje zastoja. Druge industrijske upotrebe uključuju visokotemperaturnu toplotu u proizvodnji cementa ili stakla – vodonik se može skladištiti i zatim sagorevati u pećima ili furunama za obezbeđivanje veoma visoke temperature bez CO₂. Neke eksperimentalne fabrike stakla (npr. u Nemačkoj) su radile peći na mešavinu vodonika. Ubrizgavanje u mrežu za grejanje: vodonični kotlovi bi jednog dana mogli obezbediti toplotu za zgrade ili industrijsku paru. U Velikoj Britaniji, pilot projekat “Hydrogen Homes” prikazuje kotlove i šporete koji rade na 100% vodonik; ako bi gradska gasna mreža prešla na vodonik, bila bi potrebna centralizovana proizvodnja i skladištenje vodonika za upravljanje promenama potražnje (kao veliki rezervoar za jutarnje skokove u potrošnji za grejanje). Rastuća industrijska primena je korišćenje vodonika za skladištenje energije na udaljenim lokacijama ili mikromrežama – praktično zamena dizel generatora vodoničnim rešenjima. Na primer, telekom tornjevi ili izolovane laboratorije mogu koristiti solarne panele + elektrolizer za proizvodnju vodonika, skladištiti ga u bocama ili metalnim hidridu, a zatim koristiti gorivnu ćeliju kada je potrebna energija noću. Čak i neki data centri testiraju gorivne ćelije na vodonik kao rezervno napajanje umesto dizel agregata, što podrazumeva skladištenje vodonika na licu mesta (obično u rezervoarima pod pritiskom).

Ukratko, skladištenje vodonika otključava fleksibilnost: ono razdvaja proizvodnju vodonika od njegove upotrebe. To znači da vozila na vodonik mogu brzo da se dopune jer je gorivo unapred proizvedeno i skladišteno; elektrane mogu da povećaju proizvodnju koristeći skladišteni vodonik napravljen u jeftinijim, vanrednim terminima; fabrike mogu raditi bez prekida jer imaju rezerve vodonika pri ruci. Kako se ove primene šire, one dodatno podstiču potražnju za boljim i jeftinijim rešenjima za skladištenje vodonika, stvarajući pozitivan ciklus tehnološkog napretka i povećanja obima.

Najnovije vesti, trendovi i politički potezi (2024–2025)

Oblast skladištenja vodonika se brzo razvija, sa čestim vestima o novim projektima i podržavajućim politikama. Evo nekih od najznačajnijih nedavnih dešavanja iz protekle godine:

Vodonikovi centri i iznenadni prilivi sredstava: Krajem 2023. godine, Ministarstvo energetike SAD-a objavilo je pobednike svog programa Regionalnih čistih vodoničnih centara – sedam projekata širom zemlje, od Kalifornije do Pensilvanije, koji dele 7 milijardi dolara saveznih sredstava bidenwhitehouse.archives.gov. Očekuje se da će ovi centri privući još preko 40 milijardi dolara privatnih investicija bidenwhitehouse.archives.gov i postaviti SAD na put da proizvodi više od 3 miliona tona vodonika godišnje u roku od decenije bidenwhitehouse.archives.gov. Ključno je da mnogi centri uključuju posebne komponente za skladištenje vodonika (npr. planirane pećine u Teksasu i Luizijani, velike farme rezervoara u Kaliforniji) radi upravljanja ponudom i potražnjom. Ova infuzija kapitala je jedna od najvećih ikada u infrastrukturu za vodonik u SAD-u, što ukazuje na snažnu političku volju. Dodatno jačajući poverenje, Ministarstvo finansija SAD-a je 2023. godine pojasnilo pravila za poreski kredit za proizvodnju vodonika (45V), čime je omogućeno proizvođačima da dobiju do 3 dolara po kilogramu za čisti vodonik projectfinance.law – što je prekretnica za ekonomiju. Kao rezultat toga, kompanije kao što su Plug Power, Air Products i nekoliko proizvođača obnovljive energije značajno su povećali svoje portfolije vodoničnih projekata u Severnoj Americi.
Evropsko ubrzanje vodonika: Evropa je udvostručila napore u oblasti vodonika kao odgovor na zabrinutost za energetsku bezbednost (nakon gasne krize 2022) i klimatske ciljeve. U maju 2024, EU je odobrila IPCEI Hy2Move, višedržavni projekat koji pokriva čitav lanac vrednosti vodonika uključujući inovacije u skladištenju energy.ec.europa.eu. EU je takođe uvela nova pravila 2023–2024 (kroz Paket za tržište vodonika i dekarbonizovanog gasa) kako bi olakšala razvoj infrastrukture i trgovinu vodonikom energy.ec.europa.eu. Jedna od novih inicijativa EU je Evropska banka za vodonik, koja priprema prve aukcije za subvencionisanje razlike u ceni za zeleni vodonik – praktično garantujući tržište za vodonik kako bi projekti (i skladišni kapaciteti) mogli da posluju sa stabilnim prihodima. Nekoliko evropskih zemalja je ažuriralo svoje strategije za vodonik: Nemačka je povećala cilj potražnje za vodonikom do 2030. i finansira nacionalnu mrežu za vodonik; Ujedinjeno Kraljevstvo je najavilo strategiju za 2023. koja uključuje probe za 100% grejanje domaćinstava na vodonik i izdvojilo sredstva za takmičenja u skladištenju vodonika (npr. Net Zero Innovation Portfolio). Italija i Španija su nastavile sa pilot projektima mešanja vodonika u gasne mreže do 10%. I da bi se prevazišle tehničke prepreke, EU je krajem 2024. objavila smernice za ubrzanje izdavanja dozvola za lokacije za skladištenje vodonika, prepoznajući ih kao ključnu infrastrukturu.
Potezi Azijsko-pacifičkog regiona: Japan, pionir u oblasti vodonika, revidirao je svoju Osnovnu strategiju za vodonik u junu 2023, udvostručivši cilj snabdevanja vodonikom do 2030. na 12 miliona tona (uključujući uvezeni amonijak) i obećao 107 milijardi dolara javno-privatnog finansiranja tokom 15 godina za izgradnju lanaca snabdevanja. Ovo uključuje finansiranje za više nosača tečnog vodonika, skladišnih terminala i moguće mreže cevovoda za vodonik u industrijskim regionima Japana. Južna Koreja je usvojila Zakon o vodoničnoj ekonomiji koji predviđa podsticaje za izgradnju postrojenja za proizvodnju i skladištenje vodonika i ima za cilj široku primenu gorivih ćelija u proizvodnji električne energije (što zahteva pouzdano snabdevanje i skladištenje vodonika). Australija je 2023. obezbedila dodatna sredstva za svoj program regionalnih vodoničnih centara, sa projektima kao što je Western Sydney Hydrogen Hub koji se fokusira na skladištenje vodonika za lokalnu industriju i transport. A Kina, koja već prednjači u proizvodnji elektrolizera, najavila je početkom 2025. seriju „Parkova vodonične industrije“ u raznim provincijama – iako su detalji oskudni, očekuje se da će ovi parkovi imati velika skladišta za industrijski vodonik i punjenje vozila, u skladu sa ciljem Kine da do 2025. ima 50.000 FCEV vozila na putevima.
Tehnološki proboji i demonstracije: Ranije smo videli neke proboje u materijalima (poput MOF-ova i novih hidrida) prijavljene 2024. godine. Pored toga, kompanije povećavaju obim dokazane tehnologije: U aprilu 2025, Hydrogenious LOHC je dobio dozvolu za Hector LOHC skladište (najveće na svetu) h2-international.com, što označava prelazak LOHC-a iz pilot faze u punu komercijalnu upotrebu. Takođe, 2024. godine, evropski konzorcijum je demonstrirao čvrsto skladištenje vodonika za punjenje električnih vozila van mreže: u suštini, prikolica sa rezervoarima metalnih hidrida koji skladište vodonik za napajanje generatora sa gorivnim ćelijama, koja se može parkirati i puniti električne automobile na udaljenim lokacijama – kreativna primena ove tehnologije. Na kriogenom polju, NASA i privatne svemirske kompanije nastavile su da inoviraju ultra-hladno skladištenje: kasni test NASA-e iz 2024. godine dokazao je novu tehniku izolacije koja je smanjila isparavanje u rezervoarima tečnog vodonika za 50%, što bi moglo dovesti do efikasnijeg skladištenja i transporta LH₂ na zemlji. I što je posebno značajno, Uniper-ov pilot projekat u slanim pećinama u Nemačkoj počeo je da se puni vodonikom u septembru 2024. godine gasworld.com, čime je postao jedan od prvih aktivnih vodoničnih pećina na svetu. Prvi rezultati pokazuju uspešno zaptivanje i preuzimanje vodonika, što je ohrabrujući znak za slične projekte. Svaka od ovih prekretnica – dobijanje dozvola, demonstracije, povećanje efikasnosti – uliva poverenje da je povećanje obima skladištenja vodonika ne samo moguće, već se dešava upravo sada.
Izjave lidera iz industrije: Stav industrije je snažno optimističan, ali i realističan u pogledu izazova. Na primer, Sanjiv Lamba, izvršni direktor kompanije Linde, upozorio je 2024. godine da tehnologija elektrolizera i troškovi još uvek moraju da se poboljšaju za zaista masovnu primenu zelenog vodonika gasworld.com gasworld.com. Njegova poenta naglašava da će smanjenje troškova proizvodnje vodonika učiniti projekte skladištenja ekonomski isplativijim. Sa optimističnije strane, Ben Nyland, izvršni direktor Loop Energy (kompanije za gorivne ćelije), izjavio je krajem 2023. godine: „Na prekretnici smo gde će se vodonična rešenja brzo proširiti – tehnologija je spremna, a volja za primenu postoji.” Slično tome, Jorgo Chatzimarkakis, izvršni direktor Hydrogen Europe (industrijsko udruženje), često naglašava da brojni evropski projekti „dokazuju da vodonična ekonomija postaje stvarnost” i da je fokus sada na realizaciji: izgradnji rezervoara, pećina, cevovoda, kamiona i svega ostalog, a ne samo na pričama o njima. I da se vratimo na ranije pomenuti zamah, IEA-ov Globalni pregled vodonika za 2023. godinu naveo je da potražnja za vodonikom i projekti rastu brže nego ikada, ali je takođe pozvao vlade da „fokus stave na infrastrukturu i skladištenje” jer bi to mogla postati uska grla ako se zanemare.
Izazovi politike: Vredi napomenuti nekoliko kontra-tokova. Neki analitičari i ekološke grupe pozivaju na oprez kada je reč o određenim upotrebama vodonika (na primer, tvrde da je mešanje u grejanje domaćinstava neefikasno u poređenju sa direktnom elektrifikacijom). Postoje zahtevi da se upotreba vodonika usmeri na sektore kojima je zaista potreban (kao što su industrija i teški transport), a da se ne troše resursi na one koji imaju alternative. Ova debata može uticati na političku podršku za određene projekte skladištenja – npr. da li vlade subvencionišu vodonik za grejanje domaćinstava (što bi značilo ulaganje u distribuciju i skladištenje) ili se fokusiraju na industrijske centre. Dodatno, incidenti vezani za bezbednost (srećom retki) služe kao podsetnik da se moraju poštovati strogi standardi – eksplozija na stanici za punjenje vodonika u Norveškoj 2019. godine i eksplozija prikolice sa vodonikom u Kaliforniji 2022. godine, obe su dovele do privremenog usporavanja izgradnje stanica dok se nisu utvrdili uzroci i izvršile popravke (u tim slučajevima, identifikovani su proizvodni defekti). Donosioci odluka nastavljaju da usavršavaju regulative kako bi osigurali da se vodonik koristi bezbedno i održivo. Sve u svemu, trend u politici je podržavajući, ali sa ciljem da se vodonik usmeri tamo gde ima najveći uticaj.

Gledajući razvoj, druga polovina 2020-ih biće prelomni period za skladištenje vodonika. Desetine skladišta na nivou više megavata ili kilotona verovatno će biti izgrađene širom sveta, snabdevajući rastuću mrežu korisnika vodonika. Uz snažnu političku podršku, tehnološka poboljšanja i kompanije spremne za ulaganja, vodonik se postepeno pomera iz sfere hype-a u realnu primenu.

Zaključak: Ka budućnosti pokretanoj vodonikom

Skladištenje vodonika, nekada usko tehničko pitanje, sada je postalo kamen temeljac planova za čistu energiju širom sveta. Sposobnost da se vodonik bezbedno i efikasno skladišti omogućava nam da preoblikujemo naše energetske sisteme – od automobila i kamiona koji ispuštaju samo vodu, preko elektroenergetskih mreža koje mogu sačuvati zimski vetar za letnju toplotu, do teške industrije poput čelika i hemije koja može raditi bez emisija ugljenika. Izazovi, naravno, ostaju, uključujući smanjenje troškova i dalje poboljšanje gustine skladištenja. Ali, kao što smo videli, globalni talas inovacija i investicija direktno se suočava sa ovim izazovima.

Svaka metoda skladištenja – rezervoari pod visokim pritiskom, kriogene tečnosti, metalni hidridi, hemijski nosači – daje svoj doprinos u rešavanju slagalice. U narednim godinama, verovatno ćemo videti kako se ova rešenja usavršavaju i kombinuju na pametne načine (zamislite, na primer, buduću stanicu za punjenje vodonika koja koristi krio-pumpu za punjenje automobila, rezervoare sa metalnim hidridima za balansiranje snabdevanja i LOHC kamion koji povremeno dovozi vodonik uhvaćen sa udaljene vetroelektrane). Revolucija skladištenja vodonika ne podrazumeva da će jedna tehnologija pobediti, već da će se primenjivati prava kombinacija rešenja za svaku primenu.

Zamah vodonika je stvaran i raste. „Vreme vodonika je došlo“, kako je naveo jedan energetski izveštaj fasken.com, ističući da konfluencija klimatskih potreba, tehnološke spremnosti i podrške politika nikada nije bila jača. Najveće ekonomije ulažu milijarde u infrastrukturu za vodonik, a privatni sektor ih prati u stopu. To znači da ono što je nekada bilo teorijsko – na primer, pokretanje čitave železare na vodonik ili napajanje grada tokom nedeljnog nestanka struje pomoću uskladištenog vodonika – sada je praktično na vidiku.

Za javnost, razvoj skladištenja vodonika uskoro bi mogao postati vidljiv u svakodnevnom životu: možda u obliku više autobusa na vodonične gorivne ćelije koji tiho saobraćaju gradskim ulicama, ili novih oznaka „H₂“ na stanicama za punjenje goriva, ili lokalnih vesti o projektu skladištenja energije koji koristi podzemni vodonik umesto ogromnih baterijskih farmi. Ovo su znaci promene paradigme u načinu na koji razmišljamo o gorivu. Vodonik, najjednostavniji element, spreman je da odigra složenu, neprocenjivu ulogu u našoj tranziciji ka čistoj energiji. Ovladavanjem načinima njegovog skladištenja, otključavamo njegov puni potencijal kao čistog, fleksibilnog nosača energije.

Put pred nama podrazumevaće nastavak saradnje između naučnika, inženjera, industrije i vlada kako bi sistemi za skladištenje vodonika bili bezbedni, pristupačni i integrisani sa našim širim energetskim mrežama. Ali ako trenutna putanja nešto pokazuje, ti napori će se isplatiti. Skladištenje najlakšeg gasa u svemiru nije lak zadatak, ali uz domišljatost, možda će baš ono osvetliti put ka održivoj energetskoj budućnosti. Kako lideri industrije vodonika često kažu, ovog puta je zaista drugačije – svedoci smo rađanja ere pokretane vodonikom, a robusno skladištenje vodonika je ključ koji sve to drži na okupu. fasken.com iea.org

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

“The most dumb thing" for energy storage: Hydrogen

Gledajte ovaj video na YouTube-u.