Революція паливних елементів: як воднева енергія змінює транспорт, енергетику та технології у 2025 році

Водневі паливні елементи вийшли з лабораторій на передній план у революції чистої енергії. У 2025 році енергетика на водні набирає безпрецедентних обертів у різних галузях. Ці пристрої генерують електроенергію електрохімічним шляхом — часто використовуючи водень — із нульовими викидами (лише водяна пара) та високою ефективністю. Усі провідні економіки світу нині розглядають паливні елементи як ключ до декарбонізації секторів, до яких батареї та електромережа мають обмежений доступ. Уряди впроваджують водневі стратегії, компанії інвестують мільярди в НДДКР та інфраструктуру, а транспортні засоби та енергосистеми на паливних елементах виходять на ринок у дедалі більших масштабах. У цьому звіті подано детальний огляд сучасного стану паливних елементів, з висвітленням основних типів паливних елементів та їх застосування у транспорті, стаціонарній генерації електроенергії та портативних пристроях. Ми розглядаємо останні технологічні інновації, які підвищують ефективність і знижують вартість, оцінюємо екологічний вплив і економічну доцільність паливних елементів, а також аналізуємо новітні ринкові тенденції, політику та розвиток галузі у світі. Думки науковців, інженерів і лідерів індустрії включені, щоб підкреслити як ентузіазм, так і виклики на шляху вперед.

Паливні елементи — не нова ідея: перші лужні елементи допомагали живити космічні апарати «Аполлон», але лише зараз вони готові до масового впровадження. Як зазначила доктор Суніта Сатьяпал, багаторічна керівниця водневої програми Міністерства енергетики США, в інтерв’ю 2025 року: державна підтримка НДДКР забезпечила понад «1000 патентів США… включаючи каталізатори, мембрани та електролізери», і призвела до реальних успіхів, таких як «близько 70 000 комерційних водневих навантажувачів на паливних елементах, що працюють у великих компаніях, таких як Amazon і Walmart», доводячи, що цільове фінансування «може сприяти проривам на ринку». innovationnewsnetwork.com Сучасні паливні елементи ефективніші, довговічніші та доступніші, ніж будь-коли, але залишаються й перешкоди. Вартість, воднева інфраструктура та довговічність досі є «одними з найбільших викликів», за словами Сатьяпал innovationnewsnetwork.com, а скептики зазначають, що прогрес іноді відстає від очікувань. Проте завдяки потужній підтримці та інноваціям індустрія паливних елементів демонструє значне зростання та оптимізм, закладаючи основу для водневого майбутнього. Як сказав головний інженер з водню Toyota, «Це був нелегкий шлях, але це правильний шлях». pressroom.toyota.com

(У розділах нижче ми розглянемо всі аспекти революції паливних елементів, з актуальними даними та цитатами експертів з усього світу.)

Основні типи паливних елементів

Паливні елементи бувають кількох типів, кожен з унікальними електролітами, робочими температурами та найкращими сферами застосування energy.gov. Основні категорії включають:

Паливні елементи з протонно-обмінною мембраною (PEMFC) – Також називаються паливними елементами з полімерною електролітною мембраною, PEMFC використовують тверду полімерну мембрану як електроліт і каталізатор на основі платини. Вони працюють при відносно низьких температурах (~80°C), що дозволяє швидкий запуск і високу щільність потужності energy.gov. Паливні елементи PEM вимагають чистого водню (та кисню з повітря) і чутливі до домішок, таких як чадний газ energy.gov. Їх компактна, легка конструкція робить їх ідеальними для транспортних засобів – насправді, більшість водневих автомобілів, автобусів і вантажівок сьогодні працюють на PEMFC energy.gov. Автовиробники витратили десятиліття на вдосконалення технології PEM, зменшуючи кількість платини та підвищуючи довговічність.
Твердооксидні паливні елементи (SOFC) – SOFC використовують твердий керамічний електроліт і працюють при дуже високих температурах (600–1 000°C) energy.gov. Це дозволяє внутрішню риформінг палива – вони можуть працювати на водні, біогазі, природному газі або навіть чадному газі, перетворюючи ці палива на водень всередині системи energy.gov. SOFC можуть досягати ~60% електричної ефективності (і >85% у режимі комбінованого виробництва тепла та електроенергії) energy.gov. Вони не потребують дорогоцінних металевих каталізаторів завдяки високій робочій температурі energy.gov. Однак екстремальне тепло означає повільний запуск і проблеми з матеріалами (термічний стрес і корозія) energy.gov. SOFC в основному використовуються для стаціонарного енергопостачання (від установок на 1 кВт до багатомегаватних електростанцій), де їхня гнучкість щодо палива та ефективність є величезними перевагами. Такі компанії, як Bloom Energy, впровадили системи SOFC для дата-центрів і енергетичних компаній, а в Японії десятки тисяч малих SOFC використовуються в будинках для комбінованого виробництва тепла та електроенергії.
Фосфорнокислотні паливні елементи (PAFC) – PAFC використовують рідку фосфорну кислоту як електроліт і зазвичай платиновий каталізатор. Це старіша, «перше покоління» технологія паливних елементів, яка стала першою, що отримала комерційне стаціонарне застосування energy.gov. PAFC працюють при температурі ~150–200°C і більш стійкі до неочищеного водню (наприклад, отриманого з природного газу), ніж PEMFC energy.gov. Вони використовувалися у стаціонарних застосуваннях, таких як генератори на місці для лікарень і офісних будівель, а також навіть у деяких ранніх випробуваннях автобусів energy.gov. PAFC можуть досягати ~40% електричної ефективності (до 85% у когенерації) energy.gov. Недоліками є їх великий розмір, велика вага та високе навантаження платини, що робить їх дорогими energy.gov. Сьогодні PAFC все ще виробляються такими компаніями, як Doosan, для стаціонарного енергопостачання, хоча вони стикаються з конкуренцією з боку новіших типів.
Лужні паливні елементи (AFC) – Одні з перших розроблених паливних елементів (використовувалися NASA у 1960-х роках), AFC використовують лужний електроліт, наприклад гідроксид калію. Вони мають високу продуктивність та ефективність (понад 60% у космічних застосуваннях) energy.gov. Однак традиційні AFC з рідким електролітом надзвичайно чутливі до вуглекислого газу – навіть CO₂ у повітрі може погіршувати їхню роботу через утворення карбонатів energy.gov. Це історично обмежувало використання AFC закритими середовищами (наприклад, космічними апаратами) або вимагало очищеного кисню. Сучасні розробки включають лужні мембранні паливні елементи (AMFC), які використовують полімерну мембрану, зменшуючи чутливість до CO₂ energy.gov. AFC можуть використовувати недорогі каталізатори без дорогоцінних металів, що потенційно робить їх дешевшими. Компанії знову звертають увагу на лужні технології для певних застосувань (наприклад, британська AFC Energy впроваджує лужні системи для автономного живлення та заряджання електромобілів). Проблеми залишаються щодо стійкості до CO₂, довговічності мембрани та коротшого терміну служби порівняно з PEM energy.gov. Сьогодні AFC знаходять нішеві застосування, але постійні НДДКР можуть зробити їх життєздатними у діапазоні малої та середньої потужності (від ват до кіловат).
Паливні елементи з розплавленим карбонатом (MCFC) – MCFC є високотемпературними паливними елементами (працюють при ~650°C), які використовують електроліт із розплавленої карбонатної солі, підвішений у керамічній матриці energy.gov. Вони призначені для великих стаціонарних електростанцій, що працюють на природному газі або біогазі – наприклад, для виробництва електроенергії для комунальних потреб або промислової когенерації. MCFC можуть використовувати нікелеві каталізатори (без платини) і внутрішньо реформувати вуглеводні у водень при робочій температурі energy.gov. Це означає, що системи MCFC можуть безпосередньо працювати на таких видах палива, як природний газ, генеруючи водень на місці, що спрощує систему (не потрібен зовнішній реформер) energy.gov. Їх електрична ефективність може досягати 60–65%, а при комбінованому використанні відпрацьованого тепла – перевищувати 85% ефективності energy.gov. Найбільший недолік – довговічність: гарячий, корозійний карбонатний електроліт і висока температура прискорюють деградацію компонентів, обмежуючи термін служби приблизно до 5 років (~40 000 годин) у сучасних конструкціях energy.gov. Дослідники шукають більш корозійностійкі матеріали та конструкції для продовження терміну служби. MCFC були впроваджені на об’єктах потужністю сотні мегават у Південній Кореї (один із світових лідерів у сфері стаціонарних паливних елементів, з понад 1 ГВт встановленої потужності паливних елементів станом на середину 2020-х років) fuelcellsworks.com. У США компанії, такі як FuelCell Energy, пропонують електростанції на базі MCFC для комунальних підприємств і великих об’єктів, часто у партнерстві з постачальниками природного газу.
Прямі метанольні паливні елементи (DMFC) – підвид технології паливних елементів з протон-обмінною мембраною (PEM), DMFC окиснюють рідкий метанол (зазвичай змішаний з водою) безпосередньо на аноді паливного елемента energy.gov. Вони виробляють CO₂ як побічний продукт (оскільки метанол містить вуглець), але пропонують зручне рідке паливо, яке легше у використанні, ніж водень. Енергетична щільність метанолу вища, ніж у стисненого водню (але нижча, ніж у бензину), і він може використовувати існуючу паливну логістику energy.gov. DMFC зазвичай є малопотужними пристроями (десятки ват до кількох кВт), які використовуються в портативних і віддалених застосуваннях: наприклад, автономні зарядні пристрої для акумуляторів, портативні енергетичні блоки для військових або невеликі мобільні пристрої. На відміну від водневих PEMFC, DMFC не потребують балонів високого тиску – паливо можна переносити в легких пляшках. Однак системи DMFC мають нижчу ефективність і щільність потужності, а каталізатор може отруюватися проміжними продуктами реакції. Вони також досі використовують каталізатори з дорогоцінних металів. У 2000-х роках DMFC викликали інтерес для споживчої електроніки (прототипи паливних мобільних телефонів і ноутбуків), але сучасні літієві акумулятори переважно витіснили їх у цій сфері. Сьогодні DMFC та подібні портативні паливні елементи використовуються там, де потрібна довготривала автономна енергія без використання важких акумуляторів чи генераторів – наприклад, у військових і для віддалених екологічних сенсорів. Ринок DMFC залишається відносно невеликим (сотні мільйонів доларів США у світі imarcgroup.com), але постійно ведуться розробки для покращення продуктивності та довговічності метанольних паливних елементів techxplore.com.

Кожен тип паливного елемента має переваги, які підходять для певних сфер застосування – від двигунів автомобілів із швидким запуском (PEMFC) до електростанцій мегаватного класу (MCFC та SOFC). Таблиця 1 нижче підсумовує основні характеристики та типові сфери використання:

(Таблиця 1: Порівняння основних типів паливних елементів – PEMFC, SOFC, PAFC, AFC, MCFC, DMFC) energy.gov

Тип паливного елемента	Електроліт і температура	Ключові застосування	Переваги	Недоліки
PEMFC	Полімерна мембрана; ~80°C	Транспорт (автомобілі, автобуси, навантажувачі); деякі стаціонарні та портативні застосування	Висока щільність потужності; швидкий запуск; компактність energy.gov	Потребує чистого H₂ та платинового каталізатора; чутливий до домішок energy.gov.
SOFC	Керамічний оксид; 600–1000°C	Стаціонарна енергетика (мікро-ТЕП, великі електростанції); потенціал для суден, подовжувачів ходу	Гнучкість щодо палива (може використовувати природний газ, біогаз); дуже висока ефективність (60%+); не потребує дорогоцінних металів energy.gov.	Повільний запуск; проблеми з матеріалами для високих температур; потребує ізоляції та управління термоциклуванням energy.gov.
PAFC	Рідка фосфорна кислота; ~200°C	Стаціонарні ТЕП-установки (клас 200 кВт); ранні демонстрації автобусів	Зріла технологія; стійкий до риформованого палива (допускає певну кількість CO) energy.gov; висока ефективність ТЕП (85% з використанням тепла).	Великі та важкі; високе навантаження платиною (дорого) energy.gov; ~40% електр. ефективність; поступове зниження використання.
AFC	Лужний (KOH або мембрана); ~70°C	Космічні застосування; нішеві портативні та резервні системи	Висока ефективність і продуктивність (у середовищах без CO₂) energy.gov; можна використовувати недорогоцінні каталізатори.	Не переносить CO₂ (крім покращених версій AMFC) energy.gov; традиційні конструкції потребують чистого O₂; нові типи мембран ще вдосконалюють довговічність energy.gov.
MCFC	Розплавлений карбонат; ~650°C	Електростанції великої потужності; промислові ТЕП (сотні кВт до кількох МВт)	Гнучкість щодо палива (внутрішня риформація CH₄); висока ефективність (~65% електр.) energy.gov; використовує дешеві каталізатори (нікель).	Короткий термін служби (~5 років) через корозію <a href=”https://www.energy.gov/eere/fuelcells/types-fuel-cells#:~:text=itself%20by%20a%20process%20called,reformingenergy.gov; дуже висока робоча температура; лише для великого стаціонарного використання (не підходить для транспортних засобів).
DMFC	Полімерна мембрана (живлення метанолом); ~60–120°C	Портативні генератори; заміна військових батарей; малі мобільні пристрої	Використовує рідке метанольне паливо (легке транспортування, висока енергетична щільність у порівнянні з H₂) energy.gov; просте заправлення.	Низька потужність і ефективність; виділяє певну кількість CO₂; проблеми з проникненням метанолу та отруєнням каталізатора.

(Примітка: Існують й інші спеціалізовані типи паливних елементів, такі як регенеративні/зворотні паливні елементи, які можуть працювати у зворотному режимі як електролізери, або мікробіологічні паливні елементи, що використовують бактерії для генерації енергії, але вони виходять за межі цього звіту. Ми зосереджуємося на основних комерційних/дослідницьких категоріях, зазначених вище.)

Паливні елементи в транспорті

Мабуть, найпомітніше використання паливних елементів — у транспорті. Водневі електромобілі на паливних елементах (FCEV) доповнюють акумуляторні електромобілі, забезпечуючи швидке заправлення та великий запас ходу з нульовими викидами з вихлопної труби. У 2025 році автобуси, вантажівки, легкові автомобілі та навіть потяги на паливних елементах впроваджуються у все більших масштабах, особливо там, де вага акумуляторів або час заряджання є проблемою. Як зазначила коаліція з понад 30 генеральних директорів галузі у спільному листі до лідерів ЄС, «водневі технології є життєво важливими для забезпечення диверсифікованої, стійкої та економічно ефективної декарбонізації автомобільного транспорту», стверджуючи, що підхід із двома технологіями — акумуляторами та паливними елементами — «буде дешевшим для Європи, ніж покладатися лише на електрифікацію». hydrogen-central.com

Легкові автомобілі та позашляховики на паливних елементах

Пасажирські FCEV, такі як Toyota Mirai та Hyundai Nexo, вже кілька років представлені на ринку. Вони використовують стек паливних елементів PEM для живлення електродвигунів, подібно до акумуляторних електромобілів, але заправляються воднем за 3-5 хвилин. Toyota, Hyundai та Honda разом випустили на дороги десятки тисяч автомобілів на паливних елементах по всьому світу (хоча це все ще нішевий сегмент порівняно з акумуляторними електромобілями). Станом на 2025 рік світовий ринок FCEV оцінюється приблизно у 3 мільярди доларів і, за прогнозами, зростатиме більш ніж на 20% щорічно globenewswire.com. Найбільше споживачі купують такі авто у регіонах із розвиненою водневою інфраструктурою: Каліфорнія (США), Японія, Південна Корея та кілька країн Європи (Німеччина, Велика Британія тощо). Наприклад, у Німеччині вже працює понад 100 водневих заправних станцій по всій країні globenewswire.com, а в Японії — близько 160 станцій, що робить ці країни основними ринками для FCEV. Франція запустила національний водневий план на суму 7 млрд євро, який передбачає впровадження водневих автобусів та легких комерційних автомобілів для державних і муніципальних потреб globenewswire.com.

Виробники автомобілів залишаються відданими технології паливних елементів як частині багатосторонньої стратегії. Toyota у 2025 році окреслила широку дорожню карту для «водневої енергетичної спільноти», розширюючи використання паливних елементів за межі седана Mirai на важкі вантажівки, автобуси та навіть стаціонарні генератори pressroom.toyota.com. «Багато зусиль Toyota щодо декарбонізації були зосереджені на електромобілях з акумуляторами, але водневі паливні елементи залишаються важливою частиною нашої багатосторонньої стратегії», підтвердила компанія pressroom.toyota.com. Підхід Toyota включає спільну розробку стандартів: «Ми співпрацюємо з компаніями, які традиційно були нашими конкурентами, щоб розробити стандарти для заправки воднем… визнаючи, що галузевий стандарт має більшу користь, ніж наша власна конкурентна перевага», сказав Джей Sackett, головний інженер Toyota з передових мобільних технологій pressroom.toyota.com. Така співпраця в галузі має на меті забезпечити єдині протоколи заправки та практики безпеки, що, у свою чергу, може прискорити впровадження.

Щодо продуктивності, новітні автомобілі на паливних елементах не поступаються звичайним транспортним засобам. Позашляховик Hyundai NEXO (модель 2025 року) заявляє про запас ходу понад 700 км на одній заправці воднем globenewswire.com. Ці транспортні засоби не викидають забруднювачів, а їх єдиний побічний продукт — вода: Mirai навіть спеціально капала водою на дорогу, щоб це продемонструвати. Виробники працюють над зниженням вартості: друга генерація Mirai стала дешевшою, а китайські виробники також виходять на ринок із дешевшими моделями (часто за підтримки державних субсидій). Проте інфраструктура для заправки залишається проблемою «курки й яйця» для споживчих FCEV — станом на 2025 рік у світі налічується близько 1 000 водневих заправок, що мізерно мало порівняно з бензиновими станціями чи пунктами зарядки електромобілів. Багато країн фінансують розбудову станцій; наприклад, німецька ініціатива H2 Mobility має на меті створити національну мережу водневих автомагістралей, а державні програми Каліфорнії субсидують десятки станцій для підтримки понад 10 000 FCEV.

Автобуси та громадський транспорт

Транзитні автобуси стали одним із перших основних напрямків для паливних елементів. Автобуси повертаються в депо (що спрощує заправку) і працюють довгі години, що підходить для швидкої заправки та великого запасу ходу паливних елементів. У Європі на січень 2023 року експлуатувалося 370 автобусів на паливних елементах, а до 2025 року планується понад 1 200 sustainable-bus.com. Таке масштабування підтримується програмами фінансування ЄС (наприклад, проєкти JIVE та Clean Hydrogen Partnership), які допомагають містам закуповувати водневі автобуси. Прогрес очевидний: у Європі спостерігалося 426% річне зростання реєстрацій водневих автобусів у першій половині 2025 року (279 одиниць у першому півріччі 2025 проти 53 у першому півріччі 2024) sustainable-bus.com. Такі автобуси зазвичай використовують системи паливних елементів PEM (від таких постачальників, як Ballard Power Systems, Toyota або Cummins) у поєднанні з гібридними батареями. Вони забезпечують запас ходу 300–400 км на одній заправці та уникають обмежень по вазі й дальності, з якими стикаються електробуси на довших маршрутах або в холодному кліматі.

Такі міста, як Лондон, Токіо, Сеул і Лос-Анджелес, вже запустили водневі автобуси. Наприклад, Відень обрала водневі автобуси для певних маршрутів у центрі міста, щоб уникнути встановлення зарядної інфраструктури в центрі; використовуючи водневі автобуси, вони «більше не потребують зарядної інфраструктури в центрі міста і можуть зменшити розмір автопарку (водневі автобуси обслуговують маршрути з меншою кількістю транспортних засобів завдяки швидкій заправці та більшому запасу ходу)», зазначив оператор транспорту sustainable-bus.com. Реальні результати обнадійливі – транспортні агентства повідомляють, що автобуси на паливних елементах мають доступність і час заправки, порівнянні з дизельними, а вихлоп у вигляді водяної пари покращує якість повітря. Основним недоліком залишається вартість: автобус на паливних елементах може коштувати у 1,5–2 рази дорожче за дизельний. Однак великі замовлення та нові моделі знижують ціни. У 2023 році Болонья (Італія) замовила 130 водневих автобусів (моделі Solaris Urbino) – це найбільший на сьогодні тендер на водневі автобуси sustainable-bus.com, що свідчить про впевненість у масштабуванні. Китай, зокрема, вже має тисячі автобусів на паливних елементах на дорогах (Шанхай та інші міста запустили їх на міських маршрутах і для зимових Олімпійських ігор 2022 року). Насправді, на Китай припадає понад 90% світового парку автобусів FCEV і він швидко впроваджує водневий транспорт і логістичні автомобілі за активної державної підтримки globenewswire.com.

Експерти галузі вважають, що паливні елементи домінуватимуть у міжміських автобусах і важкому транспорті. «Технологія водневих паливних елементів набирає обертів як пріоритетний варіант для “післядизельного” майбутнього в далекомагістральних перевезеннях», пише журнал Sustainable Bus, посилаючись на численні проєкти з розробки міжміських автобусів на паливних елементах sustainable-bus.com. Наприклад, FlixBus (великий європейський оператор автобусних перевезень) тестує автобус на паливних елементах із цільовим запасом ходу понад 450 км sustainable-bus.com. Виробники, такі як Van Hool і Caetano, також розробляють автобуси на водні (H₂). Важкі умови експлуатації вимагають підвищеної довговічності: нинішні паливні елементи з легкових авто працюють ~5 000–8 000 годин, але автобусу чи вантажівці потрібно ~30 000+ годин. Freudenberg, який розробляє паливні елементи для автобусів, має «спеціалізовану конструкцію для важких умов із мінімальним терміном служби 35 000 годин», що відображає стрибок довговічності на порядок, необхідний для комерційних автопарків sustainable-bus.com. Це одна з інженерних задач, яку долають, щоб паливні елементи відповідали суворим робочим циклам громадського транспорту та вантажоперевезень.

Вантажівки та важкий транспорт

Вантажівки великої вантажопідйомності розглядаються як одне з найперспективніших і найнеобхідніших застосувань для паливних елементів. Ці транспортні засоби потребують великого запасу ходу, швидкого заправлення та високої вантажопідйомності – у цих сферах акумулятори мають труднощі через вагу та час заряджання. Вантажівки на паливних елементах можна заправити за 10–20 хвилин і вони перевозять достатньо водню для пробігу понад 500 км, при цьому зберігаючи вантажопідйомність (оскільки водневі баки легші за масивні акумуляторні батареї з еквівалентною енергією). Провідні виробники вантажівок мають відповідні програми: Daimler Truck і Volvo створили спільне підприємство (cellcentric) для виробництва систем паливних елементів для вантажівок, з метою масового виробництва пізніше цього десятиліття. Nikola, Hyundai, Toyota, Hyzon та інші мають прототипи або перші комерційні вантажівки на паливних елементах, які з’являться на дорогах у 2025 році. Європейський альянс Hydrogen Mobility однозначно заявив, що «Вантажоперевезення на далекі відстані є основним напрямком використання водню в автомобільній галузі, а системи паливних елементів для важких транспортних засобів – ключова технологія», необхідна hydrogen-central.com. Цю думку поділяє і генеральна директорка Daimler Truck, Karin Rådström, яка сказала: «Водневі вантажівки – ідеальне доповнення до акумуляторних: вони забезпечують великі пробіги, швидке заправлення і величезні можливості для Європи. Ми лідируємо у водневих технологіях і залишимося попереду, якщо діятимемо зараз – по всьому ланцюжку створення вартості». hydrogen-central.com Її слова підкреслюють, що європейські виробники вже значно інвестували у знання про паливні елементи (Daimler почав дослідження і розробки у цій сфері ще у 1990-х) і не мають наміру поступатися лідерством, але закликають політиків будувати інфраструктуру для водневих вантажівок зараз, щоб скористатися цією перевагою.Реальні випробування підтверджують цю концепцію. Hyundai розгорнула флот із 47 важких вантажівок на водневих паливних елементах у Швейцарії, починаючи з 2020 року (модель XCIENT), і до 2025 року ці вантажівки разом подолали понад 4 мільйони км експлуатації. Спираючись на це, віце-голова Hyundai Jaehoon Chang оголосив, що їхні водневі вантажівки в Європі «разом проїхали понад 15 мільйонів кілометрів… демонструючи як надійність, так і масштабованість водню в комерційній логістиці» hydrogen-central.com. Це потужний доказ того, що вантажівки на паливних елементах здатні витримувати інтенсивну щоденну експлуатацію. У Північній Америці стартап Nikola поставив перші водневі сідельні тягачі клієнтам (хоча компанія зіткнулася з фінансовими труднощами та реструктуризацією у 2023 році h2-view.com). Toyota побудувала водневі вантажівки класу 8 (на основі паливних елементів Mirai) для перевезень у портах Лос-Анджелеса, де флот близько 30 водневих вантажівок перевозить вантажі, а заправку забезпечує спеціальний водневий завод “Tri-Gen” у Лонг-Біч pressroom.toyota.com. Цей завод, побудований разом із FuelCell Energy, перетворює відновлюваний біогаз на водень, електроенергію та воду на місці – виробляючи 2,3 МВт електроенергії та до 1200 кг водню на добу pressroom.toyota.com. Водень використовується як для вантажівок Toyota, так і для легкових FCEV, а електроенергія забезпечує роботу порту, і навіть побічна вода використовується для миття автомобілів, які розвантажують із суден pressroom.toyota.com. Toyota підкреслила, що лише ця система «компенсує 9 000 тонн викидів CO₂ на рік» у порту, замінюючи те, що викидали б дизельні вантажівки pressroom.toyota.com. «Щодня є до 20 000 можливостей очистити повітря за допомогою вантажівок на водневих паливних елементах», зазначив Джей Сакетт із Toyota, маючи на увазі щоденні рейси дизельних вантажівок у портах Лос-Анджелеса/Лонг-Біч, які можна було б замінити pressroom.toyota.com.

Заправка воднем для вантажівок отримує поштовх завдяки партнерствам. У ЄС компанії запустили ініціативу H2Accelerate, щоб синхронізувати розгортання водневих вантажних коридорів і заправних станцій для вантажівок далекого прямування наприкінці 2020-х років. Енергетична комісія Каліфорнії фінансує кілька водневих станцій великої потужності для вантажівок (здатних заправляти десятки вантажівок на день) для підтримки перевезень у портах і, зрештою, маршрутів далекого прямування до внутрішніх логістичних хабів. Уряд Китаю активно просуває вантажівки на паливних елементах у вибраних провінціях за допомогою субсидій і мандатів, маючи на меті 50 000 транспортних засобів на паливних елементах на дорогах до 2025 року і 100 000–200 000 до 2030 року, а також 1 000 водневих станцій globenewswire.com. Уже зараз Китай запровадив важкі вантажівки на паливних елементах у роботу на сталеливарних заводах і в гірничодобувній промисловості, використовуючи вітчизняні технології (такі компанії, як Weichai і REFIRE, постачають системи паливних елементів).

Потяги, судна та літаки

Окрім дорожніх транспортних засобів, паливні елементи знаходять застосування й в інших видах транспорту:

Потяги: Декілька пасажирських потягів на водневих паливних елементах уже працюють, що є важливою віхою для декарбонізації залізниць. Зокрема, водневий потяг Coradia iLint компанії Alstom почав комерційну експлуатацію в Німеччині у 2018 році, а до 2022 року курсував на регіональних лініях Нижньої Саксонії, замінюючи дизельні потяги. У 2022 році флот із 14 потягів Alstom на паливних елементах почав працювати в регіоні Франкфурта, а пілотні проєкти реалізуються в Італії, Франції та Великій Британії. Ці потяги перевозять водень у баках на борту й можуть долати понад 1000 км на одній заправці, що підходить для неелектрифікованих ліній (близько половини залізничної мережі Європи не електрифіковано). Потяги на паливних елементах усувають потребу у дорогих повітряних електролініях на малозавантажених маршрутах. Станом на 2025 рік Європа взяла курс на розширення використання водневих потягів: наприклад, Італія замовила 6 потягів на паливних елементах для Ломбардії, Франція тестує потяги Alstom, а Велика Британія випробувала потяг HydroFLEX. У США розвиток відбувається повільніше, але такі компанії, як Stadler, постачають водневий потяг для Каліфорнії. Китай також представив прототип водневого локомотива у 2021 році. Для вантажних перевезень гірничодобувна компанія Anglo American у 2022 році представила 2-мегаватний гібридний локомотив на паливних елементах. Загалом, паливні елементи доводять свою ефективність на залізничних лініях, де батареї були б надто важкими або мали б недостатню дальність ходу.
Морський транспорт (кораблі та човни): Морський сектор досліджує використання паливних елементів як для допоміжного, так і для основного живлення. Маленькі пасажирські пороми та судна стали першими користувачами цієї технології. У 2021 році MF Hydra у Норвегії став першим у світі поромом на рідкому водні з паливними елементами, який перевозить автомобілі та пасажирів із системою паливних елементів Ballard потужністю 1,36 МВт. Японія випробувала пором на паливних елементах (HydroBingo) і розглядає водень для прибережного судноплавства. Європейський Союз фінансує проєкти, такі як H2Ports і FLAGSHIPS, для демонстрації суден на водні та водневої бункерівки в портах. Для більших суден нинішній консенсус полягає у використанні паливних елементів із похідними водню паливами, такими як аміак або метанол (які можна «розщеплювати» або використовувати в паливних елементах за відповідної конструкції). Наприклад, норвезький круїзний оператор Hurtigruten розробляє круїзний лайнер із твердотільними оксидними паливними елементами (SOFC), що працюватимуть на зеленому аміаку до 2026 року. Ще одна ніша — це підводні апарати та підводні човни: паливні елементи (особливо PEM) можуть забезпечити безшумне, незалежне від повітря живлення — німецькі підводні човни типу 212A використовують водневі паливні елементи для прихованої роботи. Хоча далекомагістральні контейнеровози, ймовірно, у найближчій перспективі покладатимуться на двигуни внутрішнього згоряння, що працюють на аміаку або метанолі, паливні елементи можуть доповнювати їх для маневрування в портах або зрештою масштабуватися, коли будуть розроблені потужні паливні елементи (кілька МВт). У міру вирішення питань безпеки та зберігання паливні елементи дають судам обіцянку безвикидної тяги без шуму та вібрації дизельних двигунів.
Авіація: Авіація є найскладнішим сектором для декарбонізації, і водневі паливні елементи активно досліджуються для певних ніш. Малоймовірно, що паливні елементи коли-небудь безпосередньо забезпечуватимуть енергією далекомагістральний літак (для цього можуть підійти водневе згоряння або інші види пального), але вони мають потенціал у менших літаках або як частина гібридних систем. Декілька стартапів (ZeroAvia, Universal Hydrogen, H2Fly) вже підняли у повітря невеликі літаки, переобладнані на водневі паливні елементи, що обертають гвинти. У 2023 році ZeroAvia здійснила політ 19-місного тестового літака (Dornier 228), в якому один із двох двигунів було замінено на електроенергетичну установку на паливних елементах. Їхня наступна мета — регіональні літаки на 40-80 місць на водні до 2027 року. Airbus, найбільший у світі виробник авіалайнерів, спочатку вивчав водневі турбіни згоряння, але у 2023 році оголосив про зміну фокусу на «повністю електричний літак на водневих паливних елементах» як основний напрямок для своєї програми ZEROe airbus.com. У червні 2025 року Airbus підписав велике партнерство з виробником двигунів MTU Aero Engines для розробки та вдосконалення водневої тяги на паливних елементах для авіації. «Наш фокус на повністю електричній тязі на паливних елементах для майбутніх водневих літаків підкреслює нашу впевненість і прогрес у цій сфері», — сказав Брюно Фішефе, керівник напрямку майбутніх програм Airbus airbus.com. «Співпраця з MTU… дозволить нам об’єднати наші знання, прискорити розвиток критичних технологій і зрештою створити революційну водневу силову установку для майбутніх комерційних літаків. Разом ми активно прокладаємо цей шлях.» airbus.com Аналогічно, доктор Штефан Вебер з MTU підкреслив їхнє «бачення революційної концепції тяги, що дозволяє практично безвикидні польоти», назвавши спільні зусилля ключовим кроком до втілення літаків на паливних елементах у реальність airbus.com. Це партнерство окреслює багаторічну дорожню карту: спочатку вдосконалення компонентів (високопотужні стеки паливних елементів, кріогенне зберігання H₂ тощо), потім наземні випробування повномасштабної силової установки на паливних елементах, з метою отримання сертифікованого авіаційного двигуна на паливних елементах у 2030-х роках airbus.com. Цільове застосування, ймовірно, спочатку — невеликий регіональний літак, але кінцева мета — масштабування до вузькофюзеляжних літаків для коротких маршрутів. Паливні елементи виробляють лише воду і мають перевагу високої ефективності на крейсерських висотах. Серед викликів — вага (паливні елементи та електродвигуни проти турбовентиляторних двигунів) і зберігання достатньої кількості водню (ймовірно, у вигляді рідкого водню) на борту літака. Публічне зобов’язання Airbus свідчить про сильну віру в те, що ці виклики можна подолати. Тим часом, паливні елементиВодневі елементи також використовуються на літаках іншими способами: як допоміжні енергетичні установки (APU) для тихого забезпечення електроенергією на борту, а також навіть для отримання води для екіпажу (регенеративні паливні елементи). NASA та інші організації вивчали використання регенеративних паливних елементів як засобу зберігання енергії для електричних літаків. Загалом, хоча водневі літаки перебувають на ранній стадії, наприкінці 2020-х років, ймовірно, з’являться перші комерційні маршрути, які обслуговуватимуть літаки на паливних елементах, особливо у зв’язку з тим, що такі компанії, як Airbus, MTU, Boeing та Universal Hydrogen, активізують НДДКР та випробування прототипів.
Дрони та спеціалізовані транспортні засоби: Менша, але така, що зростає, категорія — це дрони на водневих паливних елементах та спеціалізовані транспортні засоби. Компанії, такі як Intelligent Energy та Doosan Mobility, розробили силові установки на основі ПЕМ-паливних елементів для дронів, що дозволяє їм літати значно довше, ніж на літієвих батареях. Водневі комплекти для дронів можуть утримувати БПЛА в повітрі 2–3 години проти 20–30 хвилин на батареях, що цінно для спостереження, картографування чи доставки. У 2025 році Південна Корея навіть продемонструвала дрон-мультикоптер на водневих паливних елементах з вантажопідйомністю 5 кг, який літав понад годину. На землі паливні елементи також живлять навантажувачі (як згадувалося раніше) та обладнання аеропортів (тягачі, рефрижераторні вантажівки), де заміна батарей є незручною. Сектор матеріального оброблення тихо став історією успіху паливних елементів: понад 70 000 навантажувачів на паливних елементах зараз щодня використовуються на складах innovationnewsnetwork.com, приносячи компаніям користь завдяки “нульовим викидам у складських приміщеннях” і вищій продуктивності (немає простою на зарядку батарей). Великі ритейлери, такі як Walmart і Amazon, значно інвестували в це через постачальників, таких як Plug Power. Це раннє впровадження підкреслює, що паливні елементи можуть знаходити ніші, де їхні унікальні переваги (швидка заправка, безперервна потужність) перевершують батареї чи двигуни.

Підсумовуючи, паливні елементи поступово впроваджуються у транспорт: від легкових автомобілів до найбільших транспортних засобів і навіть у повітря. Важкий транспорт — очевидна сильна сторона: експерти широко погоджуються, що водневі паливні елементи відіграватимуть “важливу роль у декарбонізації транспорту, особливо в секторах, де акумуляторно-електричні варіанти можуть бути недостатніми” hydrogen-central.com. Наступні роки визначать масштаб; багато залежить від створення достатньої інфраструктури для заправки воднем і досягнення економії на масштабі для зниження вартості транспортних засобів. Але присутність транспортних засобів на паливних елементах у державних автопарках, вантажних операціях і нішевих застосуваннях вже допомагає стимулювати попит на водень і нормалізувати цю технологію. Як сказав Олівер Ціпсе, генеральний директор BMW: “У сучасних умовах водень — це не лише кліматичне рішення, а й засіб підвищення стійкості. … У BMW ми знаємо, що повна декарбонізація або конкурентоспроможний європейський сектор мобільності неможливі без водню.” hydrogen-central.com

Стаціонарна генерація електроенергії з використанням паливних елементів

Поки водневі автомобілі привертають увагу, стаціонарні системи на паливних елементах тихо змінюють спосіб виробництва та використання електроенергії. Паливні елементи можуть забезпечувати чисту, ефективну електроенергію та тепло для будинків, будівель, дата-центрів і навіть подавати енергію в мережу. Вони є альтернативою генераторам на основі згоряння (і пов’язаним з ними викидам/шуму), а також можуть підсилювати енергосистеми з великою часткою ВДЕ завдяки електроенергії на вимогу. Основні стаціонарні застосування включають:

Резервне живлення та віддалене енергопостачання – Телекомунікаційні вежі, дата-центри, лікарні та військові об’єкти потребують надійного резервного живлення. Традиційно цю роль виконують дизель-генератори, але паливні елементи (на водні або рідкому паливі) стають дедалі популярнішими як резервне живлення з нульовими викидами. Наприклад, Verizon та AT&T встановили резервні водневі паливні елементи на стільникових вежах, щоб продовжити час роботи понад системи UPS на батареях. У 2024 році Microsoft оголосила, що успішно протестувала генератор на паливних елементах потужністю 3 МВт для заміни дизельних генераторів як резервного живлення дата-центрів, який працює на водні, виробленому на місці carboncredits.com. Паливні елементи запускаються миттєво і потребують мінімального обслуговування порівняно з двигунами. До того ж, у закритих приміщеннях (або міських районах) робота без викидів є величезною перевагою – жодного CO₂, NOx чи твердих часток. Телекомунікаційні галузі США та Європи почали впроваджувати паливні елементи, особливо там, де шумові чи екологічні норми обмежують використання дизеля. Навіть портативні генератори на паливних елементах меншого масштабу (наприклад, від SFC Energy або GenCell) можуть забезпечувати віддалене живлення для військових постів або операцій з ліквідації наслідків стихійних лих. Наприклад, проєкт армії США використовує вантажівку “H2Rescue” з генератором на паливних елементах для зон лиха – вона може постачати 25 кВт електроенергії протягом 72 годин безперервно та нещодавно встановила світовий рекорд, проїхавши 1 806 миль на одному заправленні воднем innovationnewsnetwork.com. Такі можливості приваблюють аварійні служби розглядати паливні елементи для надійного резервного живлення.
Побутові та комерційні мікро-CHP – У Японії та Південній Кореї десятки тисяч будинків оснащені мікроустановками комбінованого виробництва тепла й електроенергії (CHP) на паливних елементах. Японська довгострокова програма Ene-Farm (за підтримки Panasonic, Toshiba тощо) з 2009 року впровадила понад 400 000 домашніх установок PEMFC та SOFC. Ці установки (~0,5–1 кВт електричної потужності) виробляють електроенергію для дому, а їхнє відпрацьоване тепло використовується для гарячої води або опалення, досягаючи загальної ефективності 80–90%. Зазвичай вони працюють на водні, отриманому з природного газу за допомогою невеликого риформера. Генеруючи електроенергію на місці, вони зменшують навантаження на мережу та вуглецевий слід (особливо якщо використовують газ із відновлюваних джерел). У Південній Кореї також діють стимули для побутових паливних елементів. У Європі та США є пілотні проєкти (наприклад, мікро-CHP на паливних елементах у Німеччині за програмою KfW), але впровадження йде повільніше через високі початкові витрати та історично низькі ціни на природний газ. Однак, у міру відмови від опалення на природному газі з кліматичних міркувань, CHP на паливних елементах може зайняти нішу для ефективного енергозабезпечення будинків, особливо якщо працюватиме на зеленому водні чи біогазі.
Основні електростанції та паливні елементи промислового масштабу – Паливні елементи можна об’єднувати в електростанції мегаватного масштабу, які подають електроенергію в мережу або живлять заводи/лікарні/університетські кампуси. Переваги включають високу ефективність, надзвичайно низькі викиди (особливо при використанні водню або біогазу) та малу площу у порівнянні з іншими електростанціями. Наприклад, 59 МВт парк паливних елементів у Хвасунзі, Південна Корея (на основі MCFC-модулів POSCO Energy) вже багато років постачає електроенергію в мережу researchgate.net. Південна Корея є світовим лідером у цій сфері: тут встановлено понад 1 ГВт стаціонарних паливних елементів, які забезпечують розподілене електропостачання у містах та на промислових об’єктах fuelcellsworks.com. Одним із стимулів є цілі Кореї щодо відновлюваної енергетики – паливні елементи за певних регуляцій вважаються чистою енергією, а також покращують якість повітря, замінюючи вугільні/дизельні генератори. У США компанії, такі як Bloom Energy (з SOFC-системами) та FuelCell Energy (з MCFC-системами), реалізували проєкти від 1 МВт до ~20 МВт для енергокомпаній та великих корпоративних кампусів. У 2022 році Bloom та SK E&S відкрили 80 МВт установку Bloom SOFC у Південній Кореї – найбільший у світі масив паливних елементів bloomenergy.com. Важливо, що ці системи можуть слідувати за навантаженням, а деякі забезпечують також комбіноване тепло (корисне для централізованого опалення чи промислової пари). У Європі електростанцій на паливних елементах поки менше, але їх кількість зростає – у Німеччині, Італії та Великій Британії встановлено установки потужністю у кілька мегават, часто на основі PEM або SOFC, які працюють на біогазі. У 2025 році норвезька Statkraft планувала побудувати 40 МВт електростанцію на водневих паливних елементах (для балансування відновлюваної енергетики), хоча деякі нові H₂-проєкти були призупинені через вартість ts2.tech. Тенденція така, що паливні елементи стають частиною міксу розподілених енергоресурсів, забезпечуючи надійне електропостачання з меншим забрудненням. Вони також доповнюють нестабільні відновлювані джерела: наприклад, паливний елемент може використовувати водень, вироблений із надлишкової сонячної/вітрової енергії (безпосередньо або через підключений електролізер), і працювати, коли виробіток ВДЕ низький, фактично виконуючи роль накопичувача енергії. Ця концепція «Power-to-Hydrogen-to-Power» тестується у мікромережах. Національна лабораторія відновлюваної енергетики США встановила 1 МВт PEM-систему паливних елементів (від Toyota) на своєму кампусі в Колорадо у 2024 році для досліджень щодо підвищення енергетичної стійкості та інтеграції із сонячною енергетикою/накопичувачами pressroom.toyota.com.
Промислові та комерційні ТЕЦ на паливних елементах – Окрім житлових будинків, більші системи ТЕЦ на паливних елементах використовуються в лікарнях, університетах і корпоративних об’єктах. Наприклад, установка PAFC потужністю 1,4 МВт може забезпечувати електроенергією лікарню, а її відпрацьоване тепло – подавати пар, досягаючи загальної ефективності понад 80%. Такі університети, як Єль і Каліфорнійський державний університет, експлуатують багатомегаватні установки на паливних елементах (MCFC від FuelCell Energy) на кампусах, зменшуючи споживання електроенергії з мережі та викиди. Компанії, такі як IBM, Apple та eBay, встановили ферми паливних елементів у дата-центрах (наприклад, Apple мала ферму паливних елементів Bloom Energy потужністю 10 МВт у Північній Кароліні, що працювала переважно на біогазі). Вони не лише забезпечують чисту енергію на місці, а й слугують резервом і підтримкою мережі. Уряди стимулюють такі проекти за допомогою пільг; у США федеральний інвестиційний податковий кредит (ITC) для паливних елементів (30% кредиту) був продовжений щонайменше до 2025 року fuelcellenergy.com, а такі штати, як Каліфорнія, надають додаткові кредити через SGIP. У Європі деякі країни дозволяють когенераційним установкам на паливних елементах отримувати фід-ін тарифи або гранти. У результаті, стаціонарні установки на паливних елементах прямують до рекордного року у 2023–2024 із додаванням близько 400 МВт щорічно і прогнозами понад 1 ГВт на рік у світі до 2030-х років fuelcellsworks.com. Це все ще невелика частка в енергетичному секторі, але зростання прискорюється.
Балансування мережі та зберігання електроенергії – Нове застосування паливних елементів – балансування мереж із великою часткою ВДЕ. Регіони з великою кількістю сонячної/вітрової енергії досліджують зберігання енергії у вигляді водню: коли є надлишок електроенергії, її використовують для електролізу води з утворенням водню; потім водень зберігають і подають у паливні елементи для відновлення електроенергії у періоди пікового попиту або низької генерації з ВДЕ. У такому режимі паливні елементи фактично виконують роль дуже швидкодіючих, безвикидних пікових електростанцій. Наприклад, проєкт у Юті, США (Intermountain Power) планує до 2030 року встановити сотні мегаватів реверсивних твердотільних паливних елементів, які можуть перемикатися між електролізом і генерацією електроенергії, допомагаючи Лос-Анджелесу досягти 100% чистої енергії шляхом зберігання енергії у водневих кавернах. Європейські енергетичні компанії також тестують менші пілотні системи. Хоча акумуляторні системи зазвичай забезпечують балансування короткої тривалості (години), водень + паливні елементи можуть покривати багатоденні або сезонні розриви, що є критично важливим для повної декарбонізації мережі. Програма Hydrogen Earthshot Міністерства енергетики США має на меті зробити таке довготривале зберігання економічно вигідним, знизивши вартість водню. Докторка Суніта Сатьяпал зазначила, що «водень може бути одним із небагатьох варіантів зберігання енергії на тижні або місяці», що дозволяє глибшу інтеграцію ВДЕ iea.org iea.org.

Підтримка політики також стимулює розвиток стаціонарних паливних елементів. Наприклад, штат Нью-Йорк у 2025 році оголосив про 3,7 мільйона доларів фінансування інноваційних проєктів з водневих паливних елементів для підвищення надійності мережі та декарбонізації промисловості nyserda.ny.gov. «Під керівництвом губернаторки Гочул штат Нью-Йорк розглядає всі ресурси, включаючи передові види палива, для забезпечення чистої енергії», сказала Дорін Гарріс, генеральна директорка NYSERDA, назвавши інвестиції у водневі паливні елементи «цінною пропозицією, яка має потенціал зменшити залежність від викопного палива, сприяти надійності мережі та зробити наші громади здоровішими». nyserda.ny.gov Програма приймає проєктні пропозиції для систем паливних елементів, які можуть служити «сталою потужністю для збалансованої електромережі» або декарбонізувати промислові процеси nyserda.ny.gov. Це підкреслює визнання того, що паливні елементи можуть забезпечувати електроенергію на вимогу (потужність) без викидів, що стає дедалі важливішим із закриттям вугільних електростанцій. Аналогічно, United States Hydrogen Alliance зазначає, що такі штати, як Нью-Йорк, «демонструють, як цілеспрямовані дії на рівні штату можуть прискорити національний прогрес до стійкої, низьковуглецевої енергетичної економіки», просуваючи масштабовані технології паливних елементів для потреб мережі та промисловості nyserda.ny.gov. В Азії нова воднева стратегія Японії (2023) передбачає ширше використання паливних елементів як у виробництві електроенергії, так і в мобільності, а 14-й п’ятирічний план Китаю прямо включає водень як ключовий елемент для декарбонізації промисловості та підтримки енергетичної безпеки payneinstitute.mines.edu.

Підсумовуючи, стаціонарні паливні елементи впевнено переходять від пілотної фази до практичного впровадження. Вони виконують важливі функції: забезпечують чисте резервне живлення, дають змогу генерувати енергію на місці з утилізацією тепла (підвищуючи ефективність) і потенційно можуть стати містком між нестабільними відновлюваними джерелами та надійними мережами. Вони також децентралізують виробництво електроенергії, підвищуючи стійкість — це стало особливо актуальним після таких подій, як відключення електроенергії в Техасі у 2021 році. Із зниженням вартості та покращенням доступності палива (особливо зеленого водню чи біогазу) можна очікувати, що паливні елементи забезпечуватимуть енергією дедалі більше будівель і критично важливих об’єктів. Дійсно, прогнозується, що до 2030-х років паливні елементи можуть забезпечувати багато гігават розподіленої генеруючої потужності у світі, формуючи тиху, але ключову опору чистої енергетичної інфраструктури.

Портативні та автономні застосування паливних елементів

Не всі паливні елементи є великими або встановленими на транспортних засобах; значною сферою розвитку є портативні паливні елементи для автономного, споживчого або військового використання. Вони варіюються від зарядних пристроїв, що поміщаються в кишені, до генераторів потужністю 1–5 кВт, які можна переносити. Їхня привабливість полягає у забезпеченні електроенергією у віддалених місцях або для пристроїв без необхідності використовувати важкі акумулятори чи забруднюючі навколишнє середовище малі двигуни.

Військове та тактичне використання: Солдати в польових умовах несуть важкі батареї для живлення рацій, GPS, приладів нічного бачення та іншої електроніки. Паливні елементи, що працюють на рідкому паливі, можуть зменшити цю вагу, виробляючи електроенергію на вимогу з невеликого картриджа. Армія США тестувала метанольні та пропанові паливні елементи як портативні зарядні пристрої для батарей – замість того, щоб нести 9 кг запасних батарей, солдат може нести 1,4 кг паливний елемент і кілька каністр з паливом. Такі компанії, як UltraCell (ADVENT) та SFC Energy, постачають пристрої потужністю 50–250 Вт для військових користувачів. У 2025 році SFC Energy представила паливний елемент нового покоління портативний тактичний паливний елемент з потужністю до 100 Вт (ємність 2 400 Вт·год) – приблизно вдвічі потужніший за попередні моделі fuelcellsworks.com. Ці системи на метанолі можуть безшумно забезпечувати живлення протягом декількох днів, що є безцінним для прихованих операцій або сенсорних постів. Наприклад, Бундесвер Німеччини широко використовує паливні елементи SFC “Jenny” для підзарядки батарей військових у полі, відзначаючи значне зменшення логістики батарей. Аналогічно, США, Велика Британія та інші країни мають програми з розробки “портативних для людини” паливних елементів. Основним паливом є метанол або мурашина кислота (як зручний носій водню), хоча деякі експериментальні конструкції використовують хімічні гідридні пакети для генерації водню на місці. У міру того, як ці пристрої стають більш надійними та енергоємними, вони можуть замінити багато малих бензинових генераторів і великих акумуляторних батарей, які зараз використовуються військовими та рятувальниками.
Відпочинок і кемпінг: Виник нішевий споживчий ринок для кемпінгових генераторів на паливних елементах. Це, по суті, DMFC або PEM системи, які можуть забезпечити живлення для автодому або дачі тихо і без вихлопних газів, на відміну від бензинового генератора. Наприклад, Efoy (від SFC Energy) пропонує метанольні паливні елементи (45–150 Вт постійної потужності), орієнтовані на власників автодомів, човнів і дач. Вони автоматично підтримують заряд акумуляторної батареї, споживаючи кілька літрів метанолу за тиждень для забезпечення освітлення та живлення побутових приладів автономно. Зручність у тому, що потрібно лише час від часу міняти картридж з метанолом (замість того, щоб запускати гучний генератор або тягати сонячні панелі), привабила невелику, але стабільну клієнтуру, особливо в Європі. Такі пристрої також популярні для вітрильників, де вони можуть безшумно підзаряджати акумулятори під час тривалих подорожей.
Зарядні пристрої для персональної електроніки: Протягом років компанії демонстрували малі паливні елементи для зарядки або живлення ноутбуків, телефонів та інших гаджетів. Наприклад, Brunton і Point Source Power мали водневі та пропанові зарядні пристрої на паливних елементах для кемпінгу, а Toshiba у 2005 році відома демонстрацією прототипу ноутбука на DMFC. Поширення було обмеженим – літієві батареї настільки вдосконалилися, що зарядний пристрій на паливних елементах не був привабливим для більшості споживачів. Однак концепція все ще з’являється, особливо для підготовки до надзвичайних ситуацій (невеликий ліхтар/USB-зарядка на паливному елементі, що працює на пальному для туристичних плит тощо). Наприклад, Lilliputian Systems розробила зарядний пристрій для телефону на бутановому паливному елементі (Nectar), який навіть отримав схвалення FCC, але не вийшов на широкий ринок. Потенціал залишається для портативних паливних елементів забезпечувати довший час роботи пристроїв для окремих користувачів (наприклад, журналістів у полі, експедицій тощо). Можливо, більш перспективний напрямок – використання водневих картриджів: компанії розглядають невеликі металогідридні або хімічні водневі картриджі (приблизно розміром із банку коли), які можуть живити ноутбук десятки годин за допомогою крихітного ПЕМ-паливного елемента. У 2024 році Intelligent Energy представила прототип водневого паливного елемента-розширювача для дронів і натякнула на подібні технології для ноутбуків. Якщо зберігання та безпеку водню вдасться успішно мініатюризувати, ми нарешті можемо побачити комерційний зарядний пристрій на паливних елементах для масової електроніки, особливо з поширенням USB-пристроїв.
Дрони та робототехніка: Ми вже згадували водневі дрони в розділі про транспорт, але з точки зору джерела живлення це портативні паливні елементи. Операції з дронами високої цінності (спостереження, картографування, доставка) виграють від тривалішого часу польоту, який забезпечують паливні елементи. Паливні елементи потужністю 1–5 кВт інтегрували у мультикоптери та малі безпілотні літальні апарати. У 2025 році водневий дрон Doosan Mobility з Кореї встановив рекорд польоту – 13 годин (у багатороторній конфігурації), використовуючи паливний елемент і енергоємне зберігання водню. Це змінює правила гри для таких застосувань, як інспекція трубопроводів або пошуково-рятувальні дрони, які зазвичай повинні сідати кожні 20-30 хвилин для заміни батарей. Ще один приклад: Лабораторія реактивного руху NASA експериментувала з концепцією літака на паливних елементах для Марса, де тривала робота паливного елемента дозволила б БПЛА обстежувати великі площі поверхні Марса (використовуючи хімічні гідриди для водню, оскільки на Марсі немає можливості дозаправки!). На Землі паливні елементи також живлять деякі автономні роботи та навантажувачі у приміщеннях, як уже згадувалося – їхня швидка дозаправка і відсутність вихлопу роблять їх придатними для складів, де робот або навантажувач може працювати далі після двох хвилин дозаправки воднем замість годин заряджання.
Аварійні та медичні пристрої: Портативні паливні елементи також випробовувалися для медичного обладнання (наприклад, портативних кисневих концентраторів або апаратів штучної вентиляції легень, які зазвичай працюють від акумуляторних батарей). Ідея полягає у створенні джерела живлення з подовженим терміном служби для польових госпіталів або під час катастроф. Також розробляються паливні елементи (з реформерами), які працюють на логістичних видах пального, таких як пропан або дизель, для реагування на надзвичайні ситуації. Наприклад, згаданий раніше вантажівка H2Rescue може не лише забезпечувати електроенергією, а й виробляти воду – обидві ці потреби є критичними під час надзвичайних ситуацій innovationnewsnetwork.com. Такі компанії, як GenCell, пропонують генератор на основі лужного паливного елемента, який може працювати на аміаку – широко доступній хімічній речовині – як автономне джерело живлення для віддалених громад або в екстрених ситуаціях. Розщеплення аміаку виробляє водень для паливного елемента, і система може забезпечувати безперервне живлення для критичних навантажень, коли інфраструктура не працює.

Ринок портативних паливних елементів все ще відносно невеликий, але зростає. За одним із звітів, його вартість у 2024 році становила 6,2 мільярда доларів із прогнозованим щорічним зростанням близько 19% до 2030 року maximizemarketresearch.com, оскільки все більше галузей впроваджують ці нішеві рішення. Попит розподілений між військовою, рекреаційною, дроновою та резервною енергетикою. Але всі вони мають спільну рису: паливні елементи можуть забезпечити чисту, тиху, довготривалу енергію у ситуаціях, коли акумулятори не справляються, а генератори небажані. Технологія досягла такого рівня, що надійність висока (компанії часто рекламують термін служби стеку 5 000–10 000 годин для своїх портативних пристроїв) і експлуатація спрощена (гаряча заміна паливних картриджів, самозапуск систем тощо). Наприклад, нові конструкції DMFC мають вдосконалені каталізатори та мембрани, які підвищують продуктивність; дослідники знаходять способи зменшити відомий перехід метанолу та підвищити ефективність techxplore.com. Це робить продукти більш привабливими та економічно вигідними. Як зазначено в одному з технічних оглядів, DMFC та інші портативні паливні елементи мають «кращу продуктивність і нижчу вартість, ніж раніше, що робить їх придатними для широкомасштабного використання» у певних нішах ts2.tech.

Підсумовуючи, портативні паливні елементи навряд чи замінять акумулятор у вашому смартфоні найближчим часом, але вони тихо забезпечують виконання низки спеціалізованих завдань – від забезпечення енергією солдатів на тривалих місіях, до збільшення дальності польоту дронів, до забезпечення кемперів безшумною автономною енергією, до підтримки роботи рятувального обладнання після бурі. У міру покращення доступності пального (особливо водневих і метанольних картриджів) і збільшення обсягів виробництва, ці портативні та автономні застосування, ймовірно, ще більше розширяться, доповнюючи ширшу екосистему паливних елементів.

Технологічні інновації, що рухають паливні елементи вперед

Досягнення в технології паливних елементів останніх років стали вирішальними у подоланні попередніх обмежень щодо вартості, довговічності та продуктивності. Дослідники та інженери по всьому світу впроваджують інновації у галузі матеріалознавства, інженерного проєктування та виробництва, щоб зробити паливні елементи ефективнішими, доступнішими та довговічнішими. Тут ми висвітлюємо деякі ключові технологічні інновації та прориви, які прискорюють розвиток паливних елементів:

Зменшення використання каталізатора та альтернативи: Основним чинником вартості ПЕМ-паливних елементів є платиновий каталізатор, що використовується для реакцій. Значні дослідження та розробки були спрямовані на зменшення вмісту платини або її заміну. У 2025 році команда з SINTEF (Норвегія) повідомила про видатне досягнення: оптимізувавши розташування платинових наночастинок і конструкцію мембрани, вони досягли зменшення завантаження платини на 62,5% у ПЕМ-паливному елементі при збереженні продуктивності norwegianscitechnews.com. «Зменшуючи кількість платини в паливному елементі, ми не лише допомагаємо знизити витрати, а й враховуємо глобальні виклики щодо постачання важливих сировинних матеріалів і сталого розвитку», пояснив Патрік Фортен, дослідник SINTEF norwegianscitechnews.com. Ця нова «надтонка» мембранна технологія, яку вони розробили, має товщину лише 10 мікрометрів (приблизно 1/10 товщини аркуша паперу) і вимагала дуже рівномірного нанесення каталізатора, щоб забезпечити високу продуктивність norwegianscitechnews.com. Результатом стала дешевша, більш екологічна мембранно-електродна збірка, яка все ще забезпечує необхідну потужність. Такі прориви знижують витрати та зменшують залежність від дефіцитної платини (критичної сировини, яку переважно видобувають у Південній Африці/Росії). Паралельно дослідники вивчають каталізатори без платинової групи металів (PGM-free), використовуючи нові матеріали (наприклад, вуглеці, леговані залізом і азотом, перовськітні оксиди), щоб у майбутньому повністю відмовитися від платини. Деякі експериментальні катоди без ПГМ показали непогану продуктивність у лабораторіях, але довговічність залишається викликом – однак прогрес є стабільним.
Нові мембрани та матеріали без PFAS: Традиційно у ПЕМ-паливних елементах використовують мембрани з нафіону та подібних фторованих полімерів. Однак вони належать до категорії PFAS (“вічні хімікати”), які становлять екологічну та здоров’яну загрозу у разі розкладу. Ведуться роботи над створенням мембран без PFAS, які були б такими ж ефективними. Згадане вище нововведення SINTEF не лише зменшило товщину мембрани на 33% (покращуючи провідність і зменшуючи витрати матеріалу), але й ці мембрани містили менше фтору, тим самим знижуючи потенційний ризик PFAS norwegianscitechnews.com. ЄС навіть розглядає можливість обмеження PFAS, тож це дуже актуально. Інші компанії випробовують мембрани на основі вуглеводнів або композитні мембрани, які повністю уникають PFAS. Покращені мембрани також дозволяють працювати при вищих температурах (понад 120°C для ПЕМ, що сприяє використанню відпрацьованого тепла та стійкості до домішок). Одним із захопливих напрямків є аніон-обмінні мембрани (AEM) для лужних мембранних паливних елементів – вони можуть використовувати дешевші каталізатори та потенційно дозволяють використовувати неочищений водень. Проблемою AEM була хімічна стабільність, але нещодавній прогрес дозволив створити більш довговічні полімери AEM, які вже перевищили 5 000 годин роботи у тестах, наближаючись до надійності ПЕМ.
Підвищення довговічності: Паливні елементи повинні працювати довше, щоб бути економічно вигідними, особливо для важкої техніки та стаціонарних застосувань. Інновації для підвищення довговічності включають кращі покриття біполярних пластин (для запобігання корозії), підкладки каталізаторів, стійкі до корозії вуглецю, та використання пропрієтарних добавок в електролітах для мінімізації деградації. Наприклад, у новітньому паливному елементі Toyota Mirai, за повідомленнями, довговічність подвоїлася порівняно з першим поколінням і тепер становить 8 000–10 000 годин (еквівалент понад 150 тис. миль у авто). У важких паливних елементах компанії Ballard і Cummins впровадили міцні мембрани та корозійностійкі компоненти, розраховані на 30 000 годин. Важкий паливний елемент Freudenberg, згаданий раніше, використовує спеціальну конструкцію електрода та систему зволоження для зменшення деградації при високих навантаженнях sustainable-bus.com. Програма Міністерства енергетики США Million Mile Fuel Cell Truck поставила за мету паливні елементи для вантажівок на 30 000 годин (приблизно 1 мільйон миль пробігу). У 2023 році цей консорціум оголосив, що розробив новий каталізатор, який забезпечує “2,5 кВт на грам платини” – утричі більшу потужність на одиницю платини, ніж звичайний каталізатор, – при цьому відповідаючи вимогам довговічності та вартості innovationnewsnetwork.com. Тепер цю технологію пропонують для ліцензування, що може суттєво підвищити довговічність і знизити вартість паливних елементів наступного покоління для вантажівок. Крім того, сучасна діагностика та алгоритми керування допомагають продовжити термін служби; сучасні системи можуть динамічно регулювати робочі умови, щоб мінімізувати навантаження на паливний елемент (наприклад, уникати швидкого замерзання або обмежувати стрибки напруги, які спричиняють деградацію).
Високотемпературні ПЕМ та толерантність до CO: Робота ПЕМ-паливних елементів при температурі понад 100°C є бажаною (краще відновлення тепла, простіше охолодження та стійкість до деяких домішок). Дослідники розробили мембрани з полібензімідазолу, допованого фосфорною кислотою (PA-PBI), які дозволяють ПЕМ-паливним елементам працювати при 150–180°C. Декілька компаній (наприклад, Advent Technologies) комерціалізують ці високотемпературні ПЕМ (HT-PEM) паливні елементи, які можуть навіть використовувати риформований метанол або природний газ як паливо, оскільки вони витримують до 1–2% чадного газу, який би отруїв стандартний ПЕМ energy.gov. HT-PEM системи демонструють перспективність, особливо для стаціонарних і морських допоміжних енергетичних установок, хоча їхній термін служби поки що не такий довгий, як у низькотемпературних ПЕМ.
Виробництво та масштабування: Багато інновацій стосуються спрощення та здешевлення виробництва паливних елементів. Компанії вдосконалили автоматизоване виготовлення МЕА (мембранно-електродного блока), включаючи рулонне нанесення каталізатора та покращений контроль якості (машинне зір бачить кожну мембрану на наявність дефектів). Виробництво біполярних пластин також покращилося – штампування тонких металевих пластин тепер є звичним (замість дорожчих графітових пластин, що обробляються), а також тестуються навіть пластикові композитні пластини. Стекові конструкції розробляються для масового складання. Наприклад, новітній стек Toyota зменшив кількість деталей і використовує формовані біполярні пластини з вуглецевого полімеру, які легші та простіші. Ці досягнення знижують вартість за кіловат. У 2020 році DOE оцінив, що стек автомобільного ПЕМПЕ може коштувати близько $80/кВт при масовому виробництві; до 2025 року галузеві цілі – менше $60/кВт при 100 тис. одиниць на рік і менше $40/кВт до 2030 року, що зробить FCEV конкурентоспроможними з двигунами внутрішнього згоряння innovationnewsnetwork.com. Серед виробничих інновацій варто також відзначити 3D-друк: дослідники почали друкувати на 3D-принтерах компоненти паливних елементів, такі як складні пластини розподілу потоків і навіть каталізаторні шари, що потенційно зменшує відходи та дозволяє створювати нові конструкції для підвищення ефективності (наприклад, оптимізовані канали для рівномірного розподілу газу).
Рециклінг і сталість: Зі зростанням впровадження паливних елементів увага переключається на рециклінг стеків після закінчення терміну служби для повернення цінних матеріалів (платина, мембрани). З’являються нові методи – наприклад, у звіті за 2025 рік було висвітлено технологію “звукової хвилі” для відділення та відновлення каталізаторних матеріалів із використаних паливних елементів fuelcellsworks.com. МЕА зазначає, що рециклінг платини з паливних елементів є можливим і буде важливим для мінімізації потреби у первинній платині, якщо буде вироблено мільйони FCEV. Тим часом деякі компанії зосереджуються на зеленому виробництві: усуненні токсичних хімікатів із виробничого процесу (особливо це стосується старих мембран, що містять PFAS) і забезпеченні відповідності паливних елементів їхньому “чистому” іміджу протягом усього життєвого циклу.
Інтеграція систем і гібридизація: Багато паливних елементів зараз розумно інтегруються з акумуляторами або ультраконденсаторами для обробки пікових навантажень. Такий гібридний підхід дозволяє паливному елементу працювати на стабільному оптимальному навантаженні (для ефективності та довговічності), а акумулятор бере на себе піки, тим самим покращуючи загальну реакцію системи та її ресурс. Наприклад, практично всі автомобілі на паливних елементах є гібридами (у Mirai є невеликий акумулятор для рекуперації енергії гальмування та підвищення прискорення). Навіть автобуси та вантажівки на паливних елементах часто мають буфер на основі літій-іонних акумуляторів. Прогрес у силовій електроніці та програмному забезпеченні для керування робить це безшовним. Додатково, інтеграція з електролізерами та відновлюваними джерелами енергії — гаряча сфера інновацій: створюються віртуальні замкнені цикли, де надлишок сонячної енергії виробляє водень шляхом електролізу, а накопичений водень живить паливні елементи вночі тощо. Концепція зворотних паливних елементів (твердотільних оксидних або PEM, які можуть працювати у зворотному напрямку як електролізери) — це одна з передових технологій, яку досліджують для спрощення таких систем energy.gov. Декілька стартапів вже мають прототипи зворотних SOC (твердотільних оксидних елементів).
Нові види палива та носії: Інновації не обмежуються лише воднем у газоподібному стані. Досліджуються альтернативи, такі як паливні елементи на аміаку (розщеплення аміаку на водень у системі паливного елемента або навіть прямі паливні елементи на аміаку зі спеціальними каталізаторами). Якщо це вдасться, можна буде використати інфраструктуру аміаку для транспортування енергії. Ще одна нова ідея: рідкі органічні носії водню (LOHC), які вивільняють водень для паливного елемента за потреби за допомогою каталізатора. У 2023 році дослідники також продемонстрували прямий паливний елемент на мурашиній кислоті, який може досягати високої щільності потужності — мурашина кислота переносить водень у рідкому вигляді й може бути простішою у використанні, ніж H₂. Жодна з цих технологій ще не є комерційною, але вони вказують на гнучкі варіанти палива в майбутньому, що може прискорити впровадження завдяки використанню найбільш зручного носія водню для конкретного застосування.
Рециклінг паливних елементів і друге життя: З точки зору сталого розвитку, оскільки паливні елементи поступово деградують, ще одна ідея — повторне використання автомобільних паливних елементів у менш енергоємних сферах як друге життя (аналогічно до того, як акумулятори з електромобілів отримують друге життя у стаціонарних системах зберігання). Наприклад, паливний елемент автомобіля, який втратив понад 20% початкової продуктивності (кінець терміну служби для їзди), все ще може використовуватися у домашній когенераційній установці або резервному генераторі. Для цього потрібен модульний дизайн, щоб легко ремонтувати або перезбирати елементи. Деякі автовиробники вже виявили інтерес до цього для покращення економіки та сталості життєвого циклу паливних елементів.

Багато з цих інновацій підтримуються спільними зусиллями. Спільне підприємство з паливних елементів і водню в ЄС та консорціуми Міністерства енергетики США об’єднують національні лабораторії, академічні установи та промисловість для вирішення цих технічних викликів. Наприклад, Консорціум паливних елементів DOE з продуктивності та довговічності (FC-PAD) зосереджений на вивченні механізмів деградації для розробки кращих матеріалів. У Європі проєкти на кшталт CAMELOT (згаданий у кейсі SINTEF) мають на меті підвищити межі продуктивності PEMFC завдяки новим конструкціям norwegianscitechnews.com.

Варто також відзначити стрімкий прогрес у сфері електролізерів (дзеркальна технологія для виробництва водню). Хоча це не паливні елементи як такі, удосконалення технологій електролізерів (наприклад, дешевші каталізатори, нові типи мембран і можливість використання неочищеної води ts2.tech) безпосередньо сприяють розвитку екосистеми паливних елементів, роблячи зелений водень дешевшим і доступнішим. МЕА повідомляє, що світове виробництво електролізерів зростає у 25 разів, що знизить вартість зеленого водню і, відповідно, стимулюватиме ширше впровадження паливних елементів innovationnewsnetwork.com. Такі методи, як використання ШІ для керування системою та цифрові двійники для прогнозування обслуговування, також застосовуються до систем паливних елементів для максимізації часу безвідмовної роботи та продуктивності.

У підсумку, постійні інновації призвели до відчутних покращень: сучасні паливні елементи мають приблизно у 5 разів більший термін служби та в 3 рази більшу щільність потужності при значно нижчій вартості порівняно з тими, що були 20 років тому. Як професор Гернот Штелльбергер, генеральний директор EKPO Fuel Cell Technologies, підсумував у листі для галузі: «В EKPO ми робимо паливний елемент конкурентоспроможним – за показниками продуктивності, вартості та надійності». Але він зазначає, що для отримання переваг «воднева мобільність готова до впровадження, але для подолання початкового розриву у вартості потрібна рішуча політична підтримка». hydrogen-central.com Це підкреслює, що технологія – лише одна сторона медалі; для масштабування виробництва потрібна підтримка політики, щоб ці інновації дійсно призвели до зниження вартості. Далі ми розглянемо політичні та економічні аспекти, але з точки зору технологій галузь паливних елементів є динамічною, прориви відбуваються як у матеріалознавчих лабораторіях, так і в гаражах стартапів та корпоративних R&D-центрах. Ці інновації дають впевненість, що класичні проблеми паливних елементів (вартість, довговічність, залежність від каталізаторів) можна подолати, відкриваючи шлях до широкого використання.

Екологічний вплив паливних елементів

Паливні елементи часто називають «нульовими викидами» енергетичними пристроями – і справді, при роботі на чистому водні їх єдиним побічним продуктом є водяна пара. Це дає величезні екологічні переваги, особливо у ліквідації забруднювачів повітря та парникових газів у місці використання. Однак для повної оцінки екологічного впливу необхідно враховувати шлях виробництва палива та фактори життєвого циклу. Тут ми обговорюємо екологічні переваги та недоліки паливних елементів і те, як вони вписуються у ширшу декарбонізаційну стратегію:

Нульові викиди з вихлопної труби/локальні викиди: Воднево-паливні електромобілі (FCEV) та паливні елементи на електростанціях не виробляють викидів від згоряння на місці. Для транспортних засобів це означає жодного CO₂, жодного NOₓ, жодних вуглеводнів, жодних твердих часток з вихлопної труби – лише вода. У міських районах, які борються з якістю повітря, це величезна перевага. Кожен автобус на паливних елементах, що замінює дизельний, усуває не лише CO₂, а й шкідливу дизельну сажу та NOₓ, які викликають респіраторні захворювання. Те саме стосується і стаціонарних застосувань: паливний елемент на водні в центрі міста забезпечує чисту енергію без забруднення, яке створює дизельний генератор чи мікротурбіна. Це може суттєво покращити якість повітря та громадське здоров’я, особливо в густонаселених або закритих приміщеннях (наприклад, навантажувачі на складах – заміна пропанових навантажувачів на паливні елементи означає відсутність накопичення чадного газу всередині приміщень). Системи на паливних елементах також тихі, що зменшує шумове забруднення порівняно з двигунами-генераторами чи транспортними засобами.
Викиди парникових газів: Якщо водень (або інше паливо) виробляється з відновлюваних чи низьковуглецевих джерел, паливні елементи пропонують шлях до глибокої декарбонізації енергоспоживання. Наприклад, автомобіль на паливних елементах, що працює на водні, отриманому шляхом електролізу на сонячній енергії, має майже нульові викиди CO₂ за весь життєвий цикл – справді зелена мобільність. У сценарії Міжнародного енергетичного агентства для досягнення нульових викидів до 2050 року розраховують на водень і паливні елементи для декарбонізації важкого транспорту та промисловості, де пряма електрифікація є складною iea.org. Однак, джерело водню є вирішальним. Сьогодні близько 95% водню виробляється з викопного палива (рекформінг природного газу або газифікація вугілля) без уловлювання CO₂ iea.org. Такий “сірий” водень створює значні викиди CO₂ на етапі виробництва — приблизно 9-10 кг CO₂ на 1 кг H₂ з природного газу. Використання такого водню в автомобілі на паливних елементах фактично призведе до викидів за життєвий цикл, які можна порівняти або навіть перевищують викиди гібридного бензинового авто – тобто відбувається перенесення викидів з вихлопної труби на водневий завод. Тому, щоб досягти кліматичних переваг, водень має бути низьковуглецевим: або “зеленим воднем” через електроліз з використанням відновлюваної електроенергії, або “блакитним воднем” через виробництво з викопного палива з уловлюванням і зберіганням вуглецю. Наразі низьковикидний водень відіграє лише незначну роль (<1 млн тонн із ~97 млн тонн загального виробництва водню у 2023 році) iea.org, але хвиля нових проєктів вже розпочата і може докорінно змінити ситуацію до 2030 року iea.org. МЕА зазначає, що у разі реалізації оголошених проєктів виробництво низьковуглецевого водню зросте у п’ять разів до 2030 року iea.org. Крім того, політики, як-от податковий кредит на водень у Законі США про зниження інфляції (до $3/кг для зеленого H₂) та воднева стратегія ЄС, змагаються за збільшення пропозиції чистого H₂ iea.org. Тим часом деякі проєкти паливних елементів використовують “перехідні” види палива: наприклад, багато стаціонарних паливних елементів працюють на природному газі, але досягають скорочення CO₂ завдяки більшій ефективності порівняно з установками на спалюванні (а в режимі когенерації – ще й за рахунок заміщення окремого виробництва тепла). Наприклад, паливний елемент з ефективністю 60% викидає приблизно вдвічі менше CO₂ на 1 кВт·год, ніж електростанція з ефективністю 33% на тому ж паливі energy.gov. Якщо ж використовувати біогаз (відновлюваний природний газ із відходів), то паливний елемент може бути навіть вуглецево-нейтральним або вуглецево-негативним. Наприклад, багато серверів Bloom Energy працюють на біогазі зі сміттєзвалищ. У Каліфорнії проєкти паливних елементів часто використовують спрямований біогаз, щоб заявити про дуже низький вуглецевий слід.
Сектори, які важко декарбонізувати: Паливні елементи (та водень) дають змогу декарбонізувати ті сфери, де інші засоби неефективні. Для важкої промисловості (металургія, хімія, далекі перевезення) пряма електрифікація є складною, а біопаливо має обмеження. Водень може замінити вугілля у виробництві сталі (через пряме відновлення), а паливні елементи можуть забезпечити високотемпературне тепло або електроенергію без викидів. У вантажних перевезеннях батареї можуть не впоратися з вантажем у 40 тонн на відстані 800 км без непрактичної ваги; водень у паливних елементах може. МЕА підкреслює, що водень і водневе паливо «можуть відігравати важливу роль у секторах, де викиди важко скоротити, а інші рішення недоступні або складні», таких як важка промисловість і далекі перевезення iea.org. До 2030 року у сценарії МЕА з нульовими викидами ці сектори становитимуть 40% попиту на водень (проти <0,1% сьогодні) iea.org. Саме паливні елементи перетворюватимуть цей водень на корисну енергію для цих секторів екологічно чисто.
Енергоефективність і CO₂ на км: Щодо ефективності, транспортні засоби на паливних елементах загалом енергоефективніші за двигуни внутрішнього згоряння, але менш ефективні, ніж акумуляторні електромобілі. Автомобіль із ПЕМ-паливним елементом може мати ~50–60% ефективності перетворення енергії водню у потужність на колесах (плюс певні втрати при виробництві водню). BEV має 70-80% ефективності від мережі до коліс, тоді як бензиновий автомобіль — можливо, 20-25%. Тож навіть використання водню з природного газу в автомобілі на паливних елементах дає зниження CO₂ порівняно з аналогічним бензиновим авто завдяки вищій ефективності, але не таке значне, як при використанні відновлюваного водню. З відновлюваним воднем, власне, CO₂ на км майже нульовий. Також, оскільки паливні елементи зберігають високу ефективність навіть при частковому навантаженні, FCEV у міському русі може мати менше зниження ефективності, ніж ДВЗ у режимі «старт-стоп».
Забруднювачі та якість повітря: Ми розглянули забруднювачі з вихлопних труб, але варто враховувати і викиди на попередніх етапах. Виробництво водню з природного газу супроводжується викидами CO₂ (якщо його не уловлюють), але не створює локальних забруднювачів, що впливають на здоров’я людей. Газифікація вугілля для отримання водню, яка використовується в деяких регіонах, має значні викиди забруднювачів, якщо їх не очищати, але цей метод поступово зникає через великий вуглецевий слід. З іншого боку, електроліз майже не має екологічних викидів, якщо живиться від відновлюваних джерел енергії (може бути трохи водяної пари від охолоджувальних башт, якщо це велике підприємство, але це незначно). Використання води — ще один аспект: самі паливні елементи виробляють воду, а не споживають її (ПЕМ-паливний елемент виробляє близько 0,7 літра води на 1 кг використаного H₂). Для електролізу водню потрібна вода — приблизно 9 літрів на 1 кг H₂. Якщо водень виробляють із природного газу, то утворюється вода, а не споживається (CH₄ + 2O₂ -> CO₂ + 2H₂O). Тож вплив на водні ресурси залежить від шляху: зелений водень споживає воду (але відносно небагато; наприклад, виробництво 1 тонни H₂ (а це дуже багато енергії) потребує близько 9-10 тонн води, що еквівалентно виробництву 1 тонни сталі, для порівняння). Деякі компанії знаходять способи використовувати стічні води або навіть морську воду для електролізу (нещодавній прорив дозволив ПЕМ-електролізерам працювати на неочищеній воді ts2.tech). Загалом, водень/паливні елементи не є дуже водоємними порівняно, наприклад, з біопаливом чи тепловими електростанціями, а в деяких випадках паливні елементи навіть можуть забезпечувати воду. Наприклад, система Toyota Tri-gen виробляє 1 400 галонів води на добу як побічний продукт, яку використовують для миття автомобілів pressroom.toyota.com.
Вплив на матеріали та ресурси: Паливні елементи дійсно використовують деякі рідкісні матеріали (метали платинової групи), але в невеликих кількостях. Як уже згадувалося, їх кількість зменшується і вони можуть бути перероблені. З точки зору ресурсів, майбутнє з мільйонами автомобілів на паливних елементах вимагатиме певного збільшення постачання платини, але оцінки показують, що це може бути на рівні кількох сотень додаткових тонн до 2040 року, що цілком реально, особливо з урахуванням переробки (на відміну від батарей, для яких потрібні великі обсяги літію, кобальту, нікелю тощо, що викликає питання щодо їхньої сталості). Крім того, паливні елементи можуть зменшити залежність від певних критичних мінералів: наприклад, FCEV не потребує літію чи кобальту у великих масштабах (лише невелика батарея), що потенційно знижує навантаження на ці ланцюги постачання, якщо FCEV займуть значну частку ринку. Сам водень може вироблятися з різних місцевих ресурсів (відновлювана енергія, атомна енергія, біомаса тощо), що підвищує енергетичну безпеку та зменшує екологічний вплив видобутку/переробки нафти. Регіони з великим потенціалом відновлюваної енергії (сонячні пустелі, вітряні рівнини) можуть експортувати енергію у вигляді водню без необхідності прокладати масштабні лінії електропередач.
Порівняння з альтернативами: Варто порівняти паливні елементи з іншими рішеннями, такими як електромобілі на акумуляторах або біопаливо, з екологічної точки зору. BEV мають вищу ефективність, але стикаються з впливом виробництва (видобуток для великих акумуляторів тощо) і все одно потребують чистої енергомережі, щоб дійсно бути низьковуглецевими. Паливні елементи переносять екологічне навантаження на виробництво водню – яке, якщо здійснюється чисто, може мати дуже низький вплив. На практиці, ймовірно, існуватиме мікс. Багато експертів вважають, що паливні елементи та акумулятори є взаємодоповнюючими: акумулятори для коротших відстаней і легких транспортних засобів, паливні елементи – для важчих і далеких перевезень. Такий комбінований підхід, як підкреслювалося в листі керівників ЄС, може насправді мінімізувати загальні системні витрати та інфраструктуру – і, ймовірно, екологічний вплив – використовуючи кожен там, де це оптимально hydrogen-central.com.
Витік водню: Тонкий екологічний аспект, який досліджується, – це вплив витоку водню на атмосферу. Сам водень не є парниковим газом, але при витоку може подовжувати життя метану і опосередковано сприяти потеплінню. Дослідження вивчають цей ризик; Hydrogen Council зазначає, що важливо тримати витік на низькому рівні (що досяжно за допомогою якісної інженерії). Навіть у найгіршому випадку ефект потепління від витоку H₂ значно менший, ніж від витоку CO₂ або метану з еквівалентним енергетичним вмістом. Тим не менш, галузь розробляє датчики та протоколи для мінімізації будь-яких втрат під час виробництва, транспортування та використання водню.

У сукупності, екологічні перспективи для паливних елементів дуже позитивні за умови, що водень надходить із чистих джерел. Саме тому так багато інвестицій спрямовується на масштабування зеленого водню. Міжнародне енергетичне агентство підкреслює, що, хоча динаміка сильна (60 країн мають стратегії щодо водню), ми повинні “створити попит на водень із низькими викидами та розблокувати інвестиції для масштабування виробництва й зниження витрат”, інакше воднева економіка не досягне своєї екологічної обіцянки iea.org. Наразі лише 7% оголошених проєктів із низьковуглецевим воднем досягли остаточних інвестиційних рішень, часто через відсутність чіткого попиту або політичної підтримки iea.org. Цей розрив зараз усувається політиками (докладніше про це в наступному розділі).

Можна побачити стрімкі зміни: наприклад, на початку 2025 року Міністерство фінансів США затвердило правила податкового кредиту на виробництво водню в рамках IRA, надавши інвесторам визначеність iea.org. Європа запустила аукціони Hydrogen Bank для субсидування закупівлі зеленого H₂ iea.org. Ці дії мають стимулювати виробництво більшої кількості низьковуглецевого водню, що безпосередньо покращує екологічний слід кожного впровадженого паливного елемента. Вже зараз, глобальні інвестиції в низьковикидний водень мають зрости приблизно на 70% у 2025 році — майже до $8 мільярдів, після стрибка на 60% у 2024 році ts2.tech. Коротко кажучи, чим чистіший водень, тим екологічніший паливний елемент – і вся галузь швидко рухається до того, щоб забезпечити чистоту водневих поставок.

З ширшої перспективи, паливні елементи сприяють екологічній стійкості не лише через зменшення викидів, а й завдяки забезпеченню диверсифікації енергетики та стійкості. Вони можуть використовувати надлишкову відновлювану енергію (запобігаючи її втратам/обмеженням), а також забезпечувати чисту енергію у віддалених або постраждалих від стихійних лих районах (підтримуючи потреби людей та екосистем). У поєднанні з відновлюваними джерелами енергії вони роблять можливим відмову від викопного палива в секторах, які раніше вважалися непіддатливими для декарбонізації, скорочуючи як забруднення, так і вплив на клімат. Як лаконічно висловився генеральний директор Air Liquide Франсуа Жаков: «Водень — це ключовий інструмент декарбонізації для промисловості та мобільності, а також основа майбутньої енергетичної та промислової стійкості». hydrogen-central.com Паливні елементи — це робочі коні, які перетворюють цей водень на практичну енергію без забруднення.

Підсумовуючи, технологія паливних елементів пропонує значні екологічні переваги: чисте повітря, менше парникових викидів і інтеграцію відновлюваних джерел енергії. Основне застереження — уникати простого перенесення викидів на етап виробництва водню з викопного палива, що є тимчасовою проблемою, яку активно вирішують політика та ринкові тенденції. Із масштабуванням виробництва зеленого водню паливні елементи можуть забезпечити справді нульововуглецеву енергію для багатьох сфер застосування. Поєднання відсутності вихлопних викидів і дедалі чистішого джерела палива робить паливні елементи наріжним каменем багатьох національних кліматичних стратегій і корпоративних планів сталого розвитку. Очевидно, що у боротьбі із забрудненням і зміною клімату паливні елементи є скоріше союзником, ніж загрозою — до такого висновку приходять науковці та політики по всьому світу.

Економічна доцільність і ринкові тенденції

Економіка паливних елементів давно є предметом ретельного вивчення. Історично паливні елементи були дорогими, високотехнологічними курйозами, доступними лише для космічних місій або демонстраційних проєктів. Але за останнє десятиліття витрати значно знизилися, і багато застосувань паливних елементів наближаються до економічної доцільності – особливо за підтримки політики та при зростанні обсягів виробництва. Тут ми оцінюємо економічну доцільність паливних елементів у різних секторах і розглядаємо поточні ринкові тенденції, включаючи інвестиції, прогнози зростання та те, як політичні ініціативи формують ринок.

Динаміка витрат і конкурентоспроможність

Витрати на системи паливних елементів вимірюються у вартості за кіловат (для стаціонарних і автомобільних стеків) або загальній вартості системи за одиницю (наприклад, для автобуса чи автомобіля). Кілька факторів сприяли зниженню витрат:

Серійне виробництво: зі збільшенням виробництва з десятків до тисяч одиниць з’являється ефект масштабу. Наприклад, Toyota знизила вартість стеку паливного елемента Mirai приблизно на 75% від першого до другого покоління завдяки масовому виробництву та спрощенню конструкції. Проте FCEV все ще залишаються дорожчими на старті, ніж порівняні автомобілі з ДВЗ чи навіть акумуляторні, через низькі обсяги та дорогі компоненти (Mirai коштує близько $50 тис. до врахування стимулів). Міністерство енергетики США ставить за мету досягти паритету вартості з ДВЗ при великих обсягах до 2030 року (~$30/кВт для системи паливних елементів).
Зменшення платини: Ми вже обговорювали технічне скорочення платини; з економічної точки зору, платина становить значну частину вартості стеку. Зменшення її кількості або використання переробленої платини може знизити вартість стеку на тисячі доларів. Наразі 80-кіловатний автомобільний паливний елемент може містити 10-20 г платини (залежно від конструкції) – при $30/г це $300-600 платини, що не є величезною сумою, але помітною. Для важкої техніки стек більший, але також ведеться робота над зменшенням платини на кВт. Тим часом стаціонарні MCFC та SOFC взагалі не використовують платину, що допомагає знизити матеріальні витрати (хоча вони мають інші дорогі матеріали та процеси складання).
Баланс системи (BoP): Компоненти, що не входять до складу стеку, такі як компресори, зволожувачі, силова електроніка, баки тощо, також суттєво впливають на вартість. І тут допомагають обсяги виробництва та зрілість ланцюга постачання. В автомобілях вуглецево-волоконні водневі баки є основною статтею витрат (часто такою ж, як і сам стек паливного елемента). Ці витрати знижуються на ~10-20% при кожному подвоєнні обсягу. Галузь досліджує альтернативні способи зберігання (наприклад, металеві гідриди або дешевше волокно), але в короткостроковій перспективі йдеться про масштабування виробництва композитів. ЄС і Японія мають програми, спрямовані на зниження вартості баків удвічі до 2030 року за рахунок автоматизації та нових матеріалів. У стаціонарних системах BoP включає риформери (якщо використовується природний газ), інвертори, теплообмінники – і тут допомагають стандартизація та масштабування.
Вартість пального: Економічна доцільність також залежить від ціни на водень (або метанол тощо). Сьогодні водневе паливо може бути дорогим на ранніх ринках. На громадських H₂-станціях у Каліфорнії чи Європі водень часто коштує $10-15 за кг (приблизно еквівалентно за енергією $4-6/гал бензину). Це означає, що заправка FCEV може бути схожою або трохи дорожчою за бензин на милю (хоча якщо порівнювати з вартістю електроенергії для електромобілів, це дорожче). Однак витрати знижуються зі збільшенням виробництва. Hydrogen Shot Міністерства енергетики США має на меті $1 за кг водню до 2031 року innovationnewsnetwork.com. Хоча це амбітно, навіть $3/кг (з відновлюваних джерел або SMR+CCS) зробили б експлуатацію водневих FCEV дуже дешевою на милю, враховуючи, що паливні елементи у 2-3 рази ефективніші за ДВЗ. У промисловості вартість зеленого водню у найкращих випадках впала до близько $4-6/кг у 2025 році (за дуже дешевої відновлюваної енергії), а синій водень може коштувати $2-3/кг. Новий податковий кредит у США (до $3/кг) фактично може зробити зелений водень дешевим як $1-2/кг для виробників, що, ймовірно, призведе до роздрібних цін нижче $5 у найближчі роки. Європейські проєкти зеленого водню в рамках Hydrogen Bank також мають на меті контракти на рівні близько €4-5/кг або менше. Усе це означає: бар’єр вартості пального долається, що покращить економіку використання паливних елементів порівняно з традиційним паливом. Для вантажівок далекого прямування водень по $5/кг приблизно дорівнює за милю дизелю по $3/галон, враховуючи перевагу ефективності паливних елементів.
Стимули та ціноутворення на вуглець: Державні стимули наразі схиляють економіку на користь паливних елементів. Багато країн пропонують субсидії або податкові кредити: наприклад, США надають до $7 500 податкового кредиту на водневі авто (як і для електромобілів), Каліфорнія додає додаткові стимули, а кілька країн ЄС надають гранти на купівлю FCEV (Франція пропонує €7 000 на H₂-авто, Німеччина звільняє від дорожнього податку тощо). Для автобусів і вантажівок існують великі державні програми співфінансування (JIVE в ЄС профінансував 300+ автобусів, HVIP у Каліфорнії покриває значну частину вартості H₂-вантажівки). Стаціонарні паливні елементи отримують податкові кредити (30% ITC у США fuelcellenergy.com) і підтримку, як-от субсидії на ТЕЦ у Японії. Крім того, якщо ціноутворення на вуглець або регулювання викидів посиляться, вартість викидів CO₂ зросте – що фактично сприятиме безвикидним технологіям, таким як паливні елементи. Наприклад, згідно з європейськими нормами щодо викидів CO₂ для автопарків і потенційними майбутніми вимогами до пального, використання зеленого водню може генерувати кредити, які можна монетизувати. Така політика буде критично важливою у найближчі 5-10 років для переходу до самодостатніх ринкових обсягів.

Поточна конкурентоспроможність: У певних нішах паливні елементи вже економічно конкурентоспроможні або близькі до цього:

Складські навантажувачі: Навантажувачі на паливних елементах перевершують акумуляторні за часом безперервної роботи та ефективністю праці у великих автопарках. Такі компанії, як Walmart, з’ясували, що попри вищі капітальні витрати, зростання пропускної здатності (немає потреби у заміні акумуляторів, стабільна потужність) і економія простору (не потрібне приміщення для зарядки) роблять паливні елементи фінансово привабливими innovationnewsnetwork.com. Це призвело до впровадження десятків тисяч навантажувачів за лізинговими моделями компанією Plug Power. Генеральний директор Plug Power зазначав, що такі навантажувачі можуть мати переконливу окупність на об’єктах з високою інтенсивністю використання – саме тому Amazon, Walmart, Home Depot тощо приєдналися до цього на ранньому етапі.
Автобуси: Автобуси на паливних елементах залишаються дорожчими за дизельні чи акумуляторні на старті. Однак деякі транспортні агентства підрахували, що на певних маршрутах (далекі відстані, холодна погода або інтенсивне використання) їм потрібно менше водневих автобусів, ніж акумуляторних (завдяки швидшому заправленню та більшому запасу ходу). Прикладом є випадок у Відні, де 12 акумуляторних автобусів замінили на 10 водневих sustainable-bus.com. За 12 років експлуатації, якщо вартість водню знизиться, а обслуговування буде порівнянним, загальна вартість володіння (TCO) може зрівнятися. Перші дані показують, що автобуси на паливних елементах мають менше простоїв, ніж перші акумуляторні автобуси в деяких автопарках, що може заощадити кошти.
Вантажівки для далеких перевезень: Тут дизель залишається складним конкурентом за вартістю. Вантажівки на паливних елементах мають вищу початкову ціну (можливо, у 1,5-2 рази дорожчі за дизельні наразі), а водень поки що не дешевший за дизель на милю. Однак із очікуваним масовим виробництвом наприкінці 2020-х (Daimler, Volvo, Hyundai планують серійне виробництво) та згаданими змінами у цінах на паливо, економіка може змінитися. Особливо якщо регулювання нульових викидів змусить транспортні компанії відмовитися від дизеля, паливні елементи можуть стати кращим вибором для далеких маршрутів через операційну економіку (вантажопідйомність і використання). Недавнє дослідження ACT Research прогнозує, що вантажівки на паливних елементах можуть досягти паритету TCO з дизельними у певних важких сегментах до середини 2030-х, якщо вартість водню становитиме близько $4/кг. Каліфорнія та Європа вже сигналізують про поступову відмову від продажу дизельних вантажівок у 2030-х, що створює бізнес-аргументи для ранніх інвестицій у водневі вантажівки.
Стаціонарна енергетика: Для основного енергопостачання паливні елементи все ще часто мають вищу капітальну вартість на кВт, ніж електростанції, підключені до мережі, або двигуни. Але вони можуть конкурувати за надійністю та рівнем викидів, якщо ці параметри мають цінність. Наприклад, дата-центри можуть використовувати паливні елементи разом із мережею в конфігурації, яка усуває потребу в резервних генераторах і системах безперебійного живлення, що потенційно компенсує витрати. Microsoft з’ясувала, що використовуючи паливний елемент потужністю 3 МВт замість дизельних генераторів, загальні витрати можуть бути прийнятними, якщо врахувати усунення частини енергетичної інфраструктури carboncredits.com. У регіонах із високою вартістю електроенергії (наприклад, острови або віддалені райони, де дизельні генератори працюють за $0,30/кВт·год), паливні елементи на місцево виробленому водні або аміаку можуть стати економічно вигідною чистою заміною. Уряди також готові платити більше за екологічні переваги та стійкість мережі через такі програми, як NYSERDA, які фінансують раннє впровадження nyserda.ny.gov. З часом, якщо для генераторів буде введено вартість викидів вуглецю або суворі обмеження на забруднення (деякі міста розглядають заборону нових дизельних резервних систем для великих будівель), паливні елементи отримають економічну перевагу.
Мікро-ТЕП: Мікро-ТЕП на паливних елементах для будинків все ще досить дорогі (десятки тисяч доларів), але в Японії субсидії та висока ціна електроенергії з мережі + зрідженого природного газу зробили їх життєздатними для перших користувачів. Вартість зменшилася вдвічі з моменту впровадження, і виробники прагнуть ще більше її знизити завдяки масовому виробництву. Якщо ціни на паливо (природний газ або водень) залишаться прийнятними і якщо є цінність у резервному живленні (після катастроф тощо), деякі власники будинків або бізнесу можуть заплатити більше за ТЕП на паливних елементах заради енергетичної безпеки та ефективності.

Ключовий показник, який часто згадується, — це коефіцієнт навчання: історично для паливних елементів він становив близько 15-20% (тобто кожне подвоєння накопиченого виробництва знижує вартість на цей відсоток). У міру масштабування виробництва для важкого транспорту та стаціонарних ринків можна очікувати подальшого зниження вартості.

Зростання ринку та тенденції

Ринок паливних елементів перебуває на етапі зростання. Деякі помітні тенденції станом на 2025 рік:

Зростання доходів і обсягів: Згідно з ринковими дослідженнями, світовий ринок паливних елементів (у всіх сферах застосування) зростав приблизно на 25%+ щорічно в останні роки. Сегмент електромобілів на паливних елементах зокрема, очікується, що зростатиме з середньорічним темпом понад 20% до 2034 року globenewswire.com. Наприклад, ринок автомобілів на паливних елементах, за прогнозами, зросте з приблизно $3 мільярдів у 2025 році до приблизно $18 мільярдів до 2034 року globenewswire.com. Аналогічно, ринки стаціонарних і портативних паливних елементів демонструють двозначні темпи зростання. У 2022 році світові поставки паливних елементів перевищили 200 000 одиниць (переважно невеликі допоміжні енергетичні установки та пристрої для обробки матеріалів), і ця кількість зростає з появою нових моделей вантажівок і легкових автомобілів.
Географічні гарячі точки: Азія (Японія, Південна Корея, Китай) лідирує у стаціонарних рішеннях і займає значну частку у транспортних засобах (Китай просуває автобуси/вантажівки, Японія — особисті автомобілі та стаціонарні рішення, Корея — електростанції та транспорт). Азіатсько-Тихоокеанський регіон домінував на ринку FCEV у 2024 році завдяки основним програмам легкових автомобілів у Японії та Кореї, а також комерційним транспортним засобам у Китаї globenewswire.com. Інтегрована стратегія Китаю з національними субсидіями та локальними кластерами (наприклад, Шанхай, Гуандун) швидко масштабує впровадження globenewswire.com. Європа зараз активно інвестує в водневу інфраструктуру та транспорт; такі країни, як Німеччина, вже мають 100 H₂-станцій і планують ще сотні globenewswire.com, а Європа фінансує численні впровадження транспортних засобів (плани на сотні вантажівок через H2Accelerate, 1200 автобусів до середини десятиліття sustainable-bus.com тощо). Північна Америка (особливо Каліфорнія) має осередки передового впровадження — у Каліфорнії близько 50 громадських H₂-станцій, і до 2025 року планується 200 для підтримки десятків тисяч FCEV. Нові водневі хаби США (з виділеним фінансуванням $8 млрд наприкінці 2023 року) ще більше стимулюватимуть регіональний ріст ринку, забезпечуючи водневу інфраструктуру в таких місцях, як узбережжя Мексиканської затоки, Середній Захід, Каліфорнія тощо. Тим часом, нові ринки, такі як Індія, досліджують паливні елементи (Індія запустила перше випробування H₂-автобуса у 2023 році та представила прототип вантажівки на паливних елементах у 2025 році globenewswire.com). Уряд Індії в рамках Національної водневої місії інвестує у демонстраційні проєкти (наприклад, водневі автобуси в Ладакху globenewswire.com).
Корпоративні інвестиції та партнерства: Великі гравці галузі роблять ставки. Автовиробники: Toyota, Hyundai, Honda вже давно присутні, до них приєдналися BMW (яка оголосила про випуск обмеженої серії водневих SUV у 2023 році) та такі компанії, як GM (розробляє паливні елементи для аерокосмічної та військової галузей, а також постачає паливні елементи Hydrotec партнерам, таким як Navistar для вантажівок). Виробники вантажівок: окрім спільного підприємства Daimler і Volvo, активні й інші, такі як Nikola, Hyundai (з програмою XCIENT у Європі та планами для США), Toyota Hino (розробляє водневі вантажівки), Kenworth (партнерство з Toyota для демонстрації портової вантажівки). Залізничні та авіаційні компанії: Alstom (поїзди), Airbus (з MTU, а також партнерство з Ballard для демонстраційного двигуна) і стартапи, такі як ZeroAvia (за підтримки авіакомпаній), свідчать про міжсекторний інтерес.

Ланцюжок постачання також зазнає консолідації та інвестицій. Важливою подією стало придбання Honeywell паливно-елементного та електролізерного каталізаторного бізнесу Johnson Matthey за 1,8 мільярда фунтів у 2025 році, що демонструє, як усталені промислові гравці готуються до водневої економіки ts2.tech. Стартапи з виробництва водню отримують фінансування від нафтогазових гігантів (наприклад, BP інвестує у стартап-електролізер Hystar і компанію LOHC Hydrogenious). Насправді, нафтогазові компанії значно збільшили свою частку – глобальний аналіз корпоративного венчурного інвестування показав, що у першій половині 2025 року нафтогазові компанії потроїли інвестиції у водневі стартапи порівняно з попереднім роком, що суперечить наративу про зниження інтересу globalventuring.com. Вони страхуються на майбутнє, де водень стане важливим енергоносієм. Прикладами є інвестиції Shell у мережі H₂-заправок, TotalEnergies у проєкти з виробництва водню та партнерства, такі як Chevron з Toyota щодо водневої інфраструктури.

IPO та фондовий ринок: Багато компаній, що спеціалізуються виключно на паливних елементах, є публічними (Plug Power, Ballard Power, Bloom Energy, FuelCell Energy). Їхні акції демонструють волатильність, часто реагуючи на новини щодо політики. У 2020 році вони зросли на хвилі ажіотажу навколо водню, у 2022–2023 роках багато з них охололи через повільніше, ніж очікувалося, зростання прибутковості, але у 2024–2025 роках знову з’явився оптимізм, оскільки реальні замовлення зросли, а державне фінансування стало реальністю. Наприклад, Ballard у 2025 році отримала найбільші на сьогодні замовлення на автобусні паливні елементи (понад 90 двигунів для європейських виробників автобусів) nz.finance.yahoo.com, і переорієнтовується на основні ринки після зміни генерального директора hydrogeninsight.com. Bloom Energy розширює виробництво та виходить на нові ринки, такі як виробництво водню за допомогою оборотних SOFC. Plug Power, попри труднощі з досягненням фінансових цілей, будує повноцінну мережу зеленого водню та повідомила про понад $1 млрд доходу за 2024 рік, маючи амбітні плани зростання (хоча й значні витрати) fool.com. Коротко кажучи, сектор перейшов від суто R&D до отримання доходу, але прибутковість у всіх компаній очікується лише через кілька років, коли вони масштабуються.
Злиття та співпраця: Ми спостерігаємо транскордонну та міжгалузеву співпрацю: наприклад, Daimler, Shell та Volvo співпрацюють у створенні водневих екосистем для вантажівок; Toyota співпрацює з Air Liquide та Honda щодо інфраструктури в Японії/ЄС; Hydrogen Council (створена у 2017 році) зараз налічує понад 140 корпоративних учасників, які узгоджують стратегії. Важливо, що міжнародні співпраці формуються: у 2023 році було оголошено про партнерство для транспортування водню (у вигляді аміаку) з Австралії до Японії для виробництва електроенергії – що може бути використано у паливних елементах, якщо аміачні паливні елементи вийдуть на ринок. Європейські країни працюють разом: проєкт IPCEI (Important Projects of Common European Interest) Hydrogen об’єднує мільярди євро від країн ЄС для розвитку всього – від електролізерів до транспортних засобів на паливних елементах iea.org. «Бельгія, Німеччина та Нідерланди закликають до чіткої європейської стратегії для зміцнення ринку водню», – зазначає одна з новин, підкреслюючи регіональну співпрацю blog.ballard.com.
Виклики ринку та коригування: Разом із стрімким зростанням відбуваються й певні тверезі коригування. У звiтi H2View H1 2025 зазначено, що «реальність почала даватися взнаки» для водню: деякі стартапи зазнають невдачі, а великі гравці, такі як Statkraft, призупиняють проєкти через високі витрати або невизначений попит h2-view.com. Але підкреслюється, що це стратегічна еволюція, а не відступ — інвестори тепер вимагають чіткіших бізнес-кейсів і грошових потоків у найближчій перспективіh2-view.com. Це корисно для довгострокової стабільності. Наприклад, ми бачили, як BP вийшла з великого проєкту зеленого водню в Нідерландах у 2025 році, переорієнтувавшись на основний бізнес, але проєкт продовжився під новим керівництвом ts2.tech. Також драматична історія Nikola: після початкового ажіотажу компанія зіткнулася з фінансовими труднощами та скандалом засновника, а до 2023 року її бізнес із батарейними вантажівками зазнавав труднощів. Однак у 2025 році нова компанія “Hyroad” придбала водневі активи та інтелектуальну власність Nikola після банкрутства, щоб продовжити цю ідею h2-view.com. Ці епізоди відображають перехід від захопленої початкової фази до більш раціональної, орієнтованої на партнерство фази зростання.
Сигнали політики та мандатів: Ринки також реагують на майбутні регуляції. Каліфорнійське правило Advanced Clean Trucks та стандарти ЄС щодо CO₂ фактично вимагають, щоб частина нових вантажівок була з нульовими викидами — це стимулює замовлення на водневі вантажівки поряд із батарейними. У Каліфорнії, наприклад, порти та транспортні компанії розуміють, що вже зараз мають почати закуповувати ZE-вантажівки, щоб досягти цілей на 2035 рік (коли продаж дизельних може бути заборонено). Китай використовує програму Fuel Cell Vehicle City Cluster: субсидії надаються міським коаліціям, які впроваджують визначену кількість FCEV, з метою досягти 50 000 FCEV до 2025 року, як зазначено вище. Такі мандати дають виробникам впевненість, що ринок буде, якщо вони вироблятимуть паливні елементи, і стимулюють інвестиції.
Розширення водневої інфраструктури: Ринкова тенденція, тісно пов’язана з паливними елементами, — це розбудова інфраструктури для заправки. Очікується, що до 2025 року у світі буде понад 1 000 водневих станцій (з ~550 у 2021 році). У Німеччині вже понад 100 станцій обслуговують наявні автомобілі globenewswire.com, і планується 400 до 2025 року; Японія ставить за мету 320 до 2025 року. Китай, що цікаво, мав понад 250 станцій до 2025 року і швидко будує нові. США відстають, але Закон про інфраструктуру виділив кошти на водневі коридори та приватні ініціативи (такі як заправки для вантажівок від Nikola, Plug Power, Shell, що розробляються). Нові технології заправки (наприклад, високопродуктивні диспенсери на 700 бар для вантажівок або заправка рідким воднем) виходять на ринок. У 2023 році перша високопродуктивна станція заправки рідким воднем для вантажівок відкрилася в Німеччині компанією Daimler та партнерами. Також нові стандарти (наприклад, оновлення протоколу заправки SAE J2601) підвищують надійність і швидкість заправки, що сприяє прийняттю користувачами та пропускній здатності станцій.
Прогноз ринку: Дивлячись уперед, галузеві прогнози є оптимістичними. IDTechEx прогнозує десятки тисяч вантажівок на паливних елементах на дорогах світу до 2030 року, а також, можливо, понад 1 мільйон FCEV усіх типів. До 2040 року паливні елементи можуть зайняти значну частку продажів важких транспортних засобів (деякі оцінки — 20-30% важких вантажівок). Стаціонарні паливні елементи можуть перевищити 20 ГВт сукупно встановленої потужності до 2030 року (зараз лише кілька ГВт), оскільки такі країни, як Південна Корея, Японія і, можливо, США (з водневими хабами та цілями щодо безвуглецевої енергомережі) впроваджують їх для чистої гарантованої енергії. Hydrogen Council передбачає, що водень забезпечуватиме 10-12% кінцевого енергоспоживання до 2050 року у сценарії 2°C, що передбачає мільйони паливних елементів у транспорті, будівлях та енергетиці. У короткостроковій перспективі наступні 5 років (2025-2030) є критичними для масштабування: перехід від демонстрацій і малих серій до масового виробництва у кількох секторах.

Лідери галузі наголошують на необхідності підтримки під час цього масштабування. Спільний лист 30 генеральних директорів у Європі попередив, що без швидких дій “воднева мобільність у Європі буде стагнувати”, і закликав до скоординованого розгортання інфраструктури та включення водню до основних ініціатив hydrogeneurope.eu. Вони зазначили, що подвійна інфраструктура (акумуляторна + воднева) може заощадити сотні мільярдів на уникненні модернізації мережі hydrogen-central.com, що створює потужний економічний аргумент для урядів інвестувати у водень разом з електрифікацією.

Щодо інвестицій, окрім корпоративних витрат, уряди мобілізують кошти. ЄС виділив 470 мільйонів євро у 2023 році на дослідження та розробки водню і впровадження в рамках програм Horizon та Hydrogen Europe clean-hydrogen.europa.eu. Програми з водню Міністерства енергетики США отримали збільшене фінансування (понад $500 млн/рік) плюс $8 млрд на водневі хаби. Китайський уряд надає субсидії близько $1 500 за кВт паливного елемента для транспортних засобів у своїй кластерній програмі. Сукупно ці кошти вкладуть десятки мільярдів у сектор цього десятиліття, знижуючи ризики для приватних інвесторів.

Щоб проілюструвати динаміку ринку на конкретному прикладі: у 2025 році Hyundai випустила оновлений позашляховик NEXO та оголосила про плани впровадити версії з паливними елементами для всіх своїх моделей комерційних автомобілів. У Європі Toyota почала встановлювати паливні модулі (з Mirai) у автобуси Hino та Caetanobus, а також у проєкт вантажівки Kenworth у США. Nikola та Iveco будують завод у Німеччині для виробництва вантажівок на паливних елементах, плануючи сотні одиниць на рік до 2024-2025. З появою такої виробничої потужності на ринку буде доступна продукція – далі все залежить від клієнтів і заправної інфраструктури.

Вже зараз з’являються “реальні замовлення”: наприклад, у 2025 році Talgo (виробник поїздів) замовив паливні елементи Ballard для іспанських водневих поїздів, Sierra Northern Railway замовила 1,5 МВт паливний двигун для локомотива (Ballard) money.tmx.com, First Mode замовила 60 паливних елементів Ballard для переобладнання гірничих самоскидів на водневу тягу blog.ballard.com. Це не наукові проєкти, а комерційні угоди, спрямовані на декарбонізацію операцій. Такі проєкти ранніх користувачів у поїздах і гірничій промисловості, хоч і нішеві, важливі для доведення економічної доцільності у важких секторах.

Нарешті, тенденція у ринкових настроях: після піку ажіотажу близько 2020 року і певного спаду у 2022-му, 2023-2025 роки відзначаються більш виваженим, цілеспрямованим оптимізмом. Керівники часто визнають виклики, але висловлюють впевненість, що їх можна подолати. Наприклад, Санджив Ламба, генеральний директор Linde, наголосив, що “жоден окремий підхід не вирішить питання сталого розвитку; водень – ключовий варіант для чистішого транспорту, і працюючи разом – індустрія, виробники та уряди – ми зможемо повністю розкрити його потенціал.” hydrogen-central.com Такий дух співпраці між приватним і державним секторами зараз очевидний. У певному сенсі, паливні елементи перейшли з лабораторії до залу засідань: країни бачать стратегічну цінність у володінні технологіями водню та паливних елементів (для енергетичної безпеки та промислового лідерства). Європа навіть розглядає це як питання конкурентоспроможності – звідси й їхня терміновість після появи стимулів США IRA.

Підсумовуючи, економічна доцільність паливних елементів швидко зростає завдяки технологічним досягненням і масштабуванню, але все ще залежить від подальшої підтримки для досягнення повної конкурентоспроможності. Ринкові тенденції свідчать про стійке зростання та значні інвестиції в майбутньому, стримувані прагматичним підходом із фокусом спочатку на найбільш придатних сферах застосування (наприклад, важкий транспорт, автономне енергопостачання), де паливні елементи мають найбільшу перевагу. У найближчі кілька років рішення на основі паливних елементів, ймовірно, стануть дедалі поширенішими саме в цих сферах, що дозволить накопичити досвід і обсяги, необхідні для подальшого розширення.

Глобальні політичні ініціативи та розвиток галузі

Державна політика та міжнародна співпраця відіграють ключову роль у прискоренні впровадження паливних елементів і водню. Усвідомлюючи потенціал для економічного зростання, скорочення викидів і енергетичної безпеки, уряди по всьому світу запровадили комплексні стратегії та програми фінансування для підтримки сектору водню та паливних елементів. Тим часом учасники галузі створюють альянси та партнерства, щоб інфраструктура та стандарти розвивалися відповідно до потреб. У цьому розділі висвітлюються ключові глобальні політичні ініціативи, основні корпоративні інвестиції та міжнародна співпраця, які формують ландшафт станом на 2025 рік:

Політика та державні стратегії

Європейський Союз: Європа, мабуть, була найактивнішою у формуванні політики щодо водню. Стратегія ЄС щодо водню (2020) встановила цілі встановити 6 ГВт відновлюваних електролізерів до 2024 року та 40 ГВт до 2030 року fchea.org. На початку 2025 року понад 60 урядів, включаючи ЄС, прийняли стратегії щодо водню iea.org. ЄС впровадив програму Important Projects of Common European Interest (IPCEI) для водню, схваливши кілька хвиль проєктів із мільярдами фінансування для розвитку всього ланцюга створення вартості iea.org. Також було запущено Hydrogen Bank (у межах Innovation Fund) для субсидування перших проєктів із виробництва зеленого водню – перший аукціон у 2024 році запропонував 800 млн євро за 100 000 тонн зеленого H₂ (фактично контракт на різницю для забезпечення конкурентоспроможності ціни зеленого H₂) iea.org. У сфері мобільності ЄС у 2023 році ухвалив Alternative Fuels Infrastructure Regulation (AFIR), згідно з яким до 2030 року кожні 200 км на основних дорогах Транс’європейської транспортної мережі має бути воднева заправна станція. Крім того, стандарти ЄС щодо CO₂ для транспортних засобів фактично змушують виробників інвестувати у транспорт із нульовими викидами (включаючи FCEV). Окремі європейські країни також інвестують: Німеччина інвестувала понад 1,5 млрд євро у водневі заправки та НДДКР цього десятиліття й очолює транскордонні ініціативи (наприклад, план “H2Med” із Іспанією та Францією щодо транспортування водню). Франція оголосила про 7-мільярдний водневий план, зосереджений на електролізерах, важких транспортних засобах і декарбонізації промисловості globenewswire.com. Скандинавські країни формують “Nordic Hydrogen Corridor” за підтримки ЄС для впровадження водневих вантажівок і станцій від Швеції до Фінляндії hydrogeneurope.eu. У Східній Європі також є проєкти (Польща та Чехія планують водневі хаби для вантажівок на своїх автомагістралях). Примітно, що керівники європейських компаній закликають до ще рішучіших дій – у липні 2025 року понад 30 генеральних директорів звернулися до лідерів ЄС із закликом “рішуче поставити водневу мобільність у центр стратегії чистого транспорту Європи” і попередили, що Європа має діяти зараз, щоб зберегти своє лідерство hydrogeneurope.eu. Вони зазначили, що Європа може отримати 500 000 робочих місць до 2030 року завдяки лідерству у водневих технологіях <a href=”https://hydrogen-central.com/ceos-unite-to-call-on-eu-leadeводень-central.com, але лише за умови, що буде розвинена інфраструктура та створені підтримуючі рамки (такі як фінансування та спрощене регулювання). ЄС дослухається: вони розробляють Політику чистої промисловості (іноді її називають “Актом про промисловість з нульовим рівнем викидів”), яка, ймовірно, включатиме стимули для виробництва водневих технологій, подібно до американського IRA. Одна проблема: наприкінці 2024 року у проєкті кліматичного плану ЄС на 2040 рік водень прямо не згадувався, що викликало занепокоєння в галузі hydrogen-central.com, але такі зацікавлені сторони, як Hydrogen Europe, активно лобіюють, щоб водень залишався центральним елементом планів декарбонізації ЄС h2-view.com.
Сполучені Штати: За адміністрації Байдена США рішуче переорієнтувалися на підтримку водню. Закон про інвестиції в інфраструктуру та робочі місця (IIJA) 2021 року передбачав 8 мільярдів доларів на регіональні центри чистого водню – наприкінці 2023 року Міністерство енергетики обрало 7 пропозицій щодо створення таких центрів по всій країні (наприклад, центр відновлюваного водню в Каліфорнії, центр водню з нафти/газу в Техасі, центр чистого аміаку на Середньому Заході) для отримання фінансування. Ці центри мають на меті створити локалізовані екосистеми виробництва, розподілу та кінцевого використання водню (включаючи паливні елементи у сфері мобільності та енергетики). Міністерство енергетики також запустило “Hydrogen Shot” у рамках ініціативи Energy Earthshots, поставивши за мету знизити вартість зеленого водню до $1/кг до 2031 року innovationnewsnetwork.com. Однак найбільш революційним став Закон про зниження інфляції (IRA) 2022 року, який запровадив податковий кредит на виробництво (PTC) для водню – до $3 за кг для H₂, виробленого з майже нульовими викидами iea.org. Це фактично робить багато проектів із зеленого водню економічно життєздатними, і після його ухвалення було оголошено про безліч нових проектів. Також було продовжено податкові пільги для транспортних засобів на паливних елементах і для стаціонарних установок паливних елементів (30% ITC fuelcellenergy.com). Національна стратегія та дорожня карта США щодо водню (опублікована у вигляді проєкту у 2023 році) окреслює бачення виробництва 50 мільйонів тонн водню на рік до 2050 року (зараз ~10 млн тонн, переважно на основі викопного палива)innovationnewsnetwork.com. США розглядають водень як ключ до енергетичної безпеки та промислової конкурентоспроможності. Крім того, окремі штати, такі як Каліфорнія, мають власні ініціативи: Енергетична комісія Каліфорнії фінансує водневі заправки (з метою створення 100 водневих станцій для вантажівок до 2030 року), а штат пропонує стимули для нульових викидів транспортних засобів, включаючи паливні елементи (програма HVIP для вантажівок і програми ваучерів для автобусів). Також залучені збройні сили США – Армія має план щодо водневої заправки на базах і тестування транспортних засобів на паливних елементах для тактичного використання, а як зазначалося раніше, Міністерство оборони бере участь у проектах, таких як вантажівка H2Rescue innovationnewsnetwork.com. У регуляторній сфері США розробляють кодекси та стандарти (через NREL, SAE тощо) для забезпечення безпечного поводження з воднем і уніфікованого протоколу заправки, що спрощує впровадження.
Азія: Японія була піонером у сфері водню, уявляючи собі «Водневе суспільство». У 2023 році уряд Японії оновив свою Базову водневу стратегію, подвоївши цільове споживання водню до 12 мільйонів тонн до 2040 року та пообіцявши 113 мільярдів доларів (15 трильйонів ієн) у вигляді державно-приватних інвестицій протягом 15 років. Японія субсидувала водневі автомобілі з паливними елементами та побудувала близько 160 станцій, а також фінансувала мікро-ТЕЦ на паливних елементах (Ene-Farm). Вона також провела Олімпійські ігри в Токіо 2020 (які відбулися у 2021 році) на водневих автобусах і генераторах як демонстрацію. Зараз Японія інвестує у глобальні поставки – наприклад, партнерство з Австралією щодо транспортування рідкого водню (судно Suiso Frontier здійснило тестовий рейс з LH₂). Південна Корея також має Дорожню карту водневої економіки, яка передбачає 200 000 FCEV і 15 ГВт електрогенерації на паливних елементах до 2040 року. До 2025 року Корея планувала мати 81 000 FCEV на дорогах (було близько 30 000 до 2023 року, переважно автомобілі Hyundai Nexo) і 1 200 автобусів, а також розширити свою поточну стаціонарну потужність паливних елементів понад 300 МВт до гігаватного масштабу. Корея надає щедрі споживчі стимули (Nexo коштує приблизно стільки ж, скільки бензиновий позашляховик після субсидії) і побудувала близько 100 водневих станцій. Також у 2021 році було запроваджено вимогу, щоб у великих містах, таких як Сеул, щонайменше 1/3 нових громадських автобусів були водневими. Китай вперше включив водень у свою національну П’ятирічку (2021-2025), визнавши його ключовою технологією для декарбонізації та новою галуззю payneinstitute.mines.edu. У Китаї поки що немає єдиної загальнонаціональної водневої субсидії для транспорту (субсидії на NEV були скасовані у 2022 році), але було запроваджено Демонстраційну програму транспортних засобів на паливних елементах: замість субсидій на кожен автомобіль, вона винагороджує міські кластери за досягнення цільових показників впровадження та технологічних рубежів. У рамках цієї програми Китай поставив мету – близько 50 000 FCEV (переважно комерційних) та 1 000 водневих станцій до 2030 року globenewswire.com. Ключові провінції, такі як Шанхай, Гуандун і Пекін, активно інвестують – пропонують місцеві субсидії, встановлюють вимоги до автопарків (наприклад, зобов’язання певного відсотка міських автобусів бути на паливних елементах у певних районах) і будують індустріальні парки для виробництва паливних елементів. Sinopec (велика нафтова компанія) переобладнує деякі АЗС для додавання водневих заправок (довгострокова мета – 1 000 таких станцій). На міжнародному рівні Китай співпрацює – генеральний директор Ballard відзначив «лідерство Китаю у впровадженні водню», і Ballard має спільні підприємства в Китаї blog.ballard.com. Однак Китай все ще значною мірою покладається на вугілля для виробництва водню (який вони називають «блакитним» за наявності уловлювання вуглецю або «сірим» без нього). Їхня політика також включає дослідження геологічного водню та ядерного виробництва водню, що свідчить про всебічний підхід.
Інші регіони: Австралія використовує свої відновлювані ресурси, щоб стати експортером водню (хоча це більше виробництво водню, ніж використання паливних елементів у країні). Вона має стратегії та великі проєкти, такі як потенційний Азійський хаб відновлюваної енергії у Західній Австралії, який вироблятиме зелений аміак. Країни Близького Сходу (наприклад, ОАЕ, Саудівська Аравія) оголосили про мегапроєкти з виробництва зеленого водню/аміаку для диверсифікації від нафти – наприклад, NEOM у Саудівській Аравії планує експортувати зелений аміак, а також використовувати частину водню для транспорту (наприклад, вони замовили 20 водневих автобусів у Caetano/Ballard). Ці проєкти опосередковано сприяють розвитку паливних елементів, забезпечуючи майбутнє постачання. Канада має Водневу стратегію та сильні позиції у сфері інтелектуальної власності на паливні елементи (Ballard, Hydrogenics-Cummins тощо — канадські компанії). Канада бачить можливості у важкому транспорті та створила водневі хаби в Альберті та Квебеку. Індія запустила свою Національну місію зеленого водню у 2023 році з початковим бюджетом понад 2 млрд доларів США для підтримки виробництва електролізерів і пілотних проєктів паливних елементів (автобуси, вантажівки, можливо, потяги). Як країна, що сильно залежить від імпорту нафти та має зростаючі викиди, Індія зацікавлена у водні для енергетичної безпеки; у 2023 році вона запустила свій перший автобус на водневих паливних елементах, а такі компанії, як Tata і Reliance, інвестують у цю технологію globenewswire.com. Латинська Америка: Бразилія, Чилі мають багаті відновлювані ресурси та планують виробляти зелений водень на експорт, а також тестують автобуси на паливних елементах (наприклад, у Чилі був пілотний проєкт у гірничій промисловості). Африка: Південна Африка, маючи ресурси платини, має Водневу дорожню карту та зацікавлена у водневих гірничих вантажівках (2 МВт вантажівка Anglo American) і резервному живленні. Міжнародні рамки співпраці, такі як Міжнародне партнерство з водню та паливних елементів в економіці (IPHE) і Воднева місія Mission Innovation, сприяють обміну знаннями.

Підсумовуючи, формується глобальний політичний консенсус, що водень і паливні елементи є критично важливими для переходу до нульових викидів. Від директив і фінансування ЄС, до ринкових стимулів у США, до скоординованих урядово-індустріальних ініціатив в Азії — ці заходи суттєво знижують бар’єри для технологій паливних елементів.

Альянси та інвестиції в індустрії

З боку індустрії компанії об’єднують зусилля, щоб розділити витрати та прискорити розбудову інфраструктури:

Hydrogen Council: Заснована у 2017 році 13 компаніями-засновниками, зараз включає понад 140 компаній (енергетика, автомобільна промисловість, хімія, фінанси), які виступають за водень. Рада замовляє аналітику (разом із McKinsey) для обґрунтування бізнес-кейсу і відіграла ключову роль у просуванні наративу, що водень може забезпечити 20% потреб у декарбонізації за умови інвестицій у трильйони доларів до 2050 року. Генеральні директори цієї ради були дуже активними. Наприклад, генеральний директор Toyota (як член) регулярно підкреслює багатовекторну стратегію і взаємодіє з політиками в Японії та за кордоном, щоб зберегти паливні елементи у порядку денному. У звіті Ради за 2025 рік “Closing the Cost Gap” визначено, де потрібна політична підтримка, щоб зробити чистий водень конкурентоспроможним до 2030 року hydrogencouncil.com.
Global Hydrogen Mobility Alliance: Спільний лист 30 генеральних директорів у Європі у 2025 році оголосив про створення Global Hydrogen Mobility Alliance – по суті, об’єднання галузі для просування масштабних водневих транспортних рішень hydrogen-central.com. Додаток до листа з цитатами генеральних директорів, який ми бачили, є частиною їхньої медіа-кампанії для підвищення обізнаності та тиску на уряди hydrogen-central.com. До альянсу входять компанії, що охоплюють увесь ланцюг створення вартості водню – від постачальників газу (Air Liquide, Linde), виробників автомобілів (BMW, Hyundai, Toyota, Daimler, Volvo, Honda), виробників паливних елементів (Ballard, Bosch через cellcentric, EKPO), постачальників компонентів (Bosch, MAHLE, Hexagon для балонів) до кінцевих споживачів/операторів автопарків. Виступаючи єдиним голосом, вони прагнуть донести до регуляторів та інвесторів єдине послання: ми готові, нам потрібна підтримка зараз, інакше ризикуємо відстати (особливо від таких країн, як Китай).
Партнерства автовиробників: Розробка паливних елементів коштовна, тому автовиробники часто співпрацюють. Toyota і BMW мали угоду про обмін технологіями (обмежений iX5 Hydrogen SUV від BMW використовує паливні елементи Toyota), Honda і GM створили спільне підприємство (хоча до 2022 року GM переважно перейшла на власні розробки для неавтомобільних застосувань і постачає Honda технології). Ми бачимо спільні заводи паливних елементів: наприклад, Cellcentric (Daimler-Volvo) будує великий завод у Німеччині для паливних елементів вантажівок до 2025 року. Hyundai і Cummins мають меморандуми про співпрацю у сфері паливних елементів (Cummins також співпрацює з Tata в Індії). Такі спільні інвестиції дозволяють розподілити витрати на R&D і узгодити стандарти (наприклад, використання однакових рівнів тиску, заправних інтерфейсів тощо, щоб інфраструктура була спільною).
Інфраструктурні консорціуми: У сфері заправки групи компаній об’єднуються, щоб вирішити проблему «курки й яйця». Один із прикладів — H2 Mobility Deutschland – консорціум Air Liquide, Linde, Daimler, Total, Shell, BMW тощо, який спільно профінансував і побудував перші 100 водневих заправок у Німеччині. У Каліфорнії California Fuel Cell Partnership (тепер перейменований на Hydrogen Fuel Cell Partnership) об’єднує автовиробників, енергетичні компанії та уряд для координації розгортання станцій і впровадження транспортних засобів. У Європі запущено H2Accelerate для вантажівок – до нього входять Daimler, Volvo, Iveco, OMV, Shell та інші, які зосереджені на тому, що потрібно для виведення на дороги десятків тисяч водневих вантажівок у цьому десятилітті. Вони координують такі речі, як забезпечення відповідності специфікацій станцій потребам вантажівок (наприклад, високопродуктивні дозатори) і синхронізацію відкриття станцій із постачанням вантажівок клієнтам.
Кроки енергетичної та хімічної промисловості: Великі енергетичні компанії інвестують у downstream: Shell не лише будує H₂-станції, а й співпрацює для впровадження вантажівок (має ініціативу з Daimler щодо пілотних водневих транспортних коридорів у Європі). TotalEnergies так само обладнує деякі об’єкти воднем і бере участь у проєктах автобусів у Франції. Нафтогазові компанії бачать потенціал у перепрофілюванні активів (нафтопереробні заводи можуть виробляти водень, АЗС стають енергетичними хабами з H₂ тощо). Промислові газові компанії (Air Liquide, Linde) є ключовими гравцями – вони інвестують у виробництво та дистрибуцію водню (зріджувачі, автоцистерни, трубопроводи) і навіть безпосередньо в кінцеве використання (Air Liquide має дочірню компанію, яка керує громадськими H₂-станціями в деяких країнах). У Японії такі компанії, як JXTG (Eneos), будують ланцюги постачання H₂ і працюють над імпортом пального (наприклад, із проєкту SPERA LOHC у Брунеї). Chemours (виробник мембрани Nafion) та інші хімічні компанії нарощують виробництво матеріалів для паливних елементів через зростання попиту, іноді за підтримки держави (план Франції включав підтримку заводів з виробництва електролізерів і паливних елементів, наприклад, гігафабрика AFCP для систем паливних елементів).
Тенденції інвестицій та фінансування: Ми вже згадували корпоративний венчурний капітал. Зокрема, венчурний капітал і приватний капітал вклали значні кошти у водневі стартапи – виробників електролізерів (ITM Power, Sunfire тощо), виробників паливних елементів (Plug Power придбав менші компанії для інтеграції технологій тощо) і компанії ланцюга постачання водню. Перша половина 2025 року, попри певне охолодження загального cleantech-VC, показала стійкий інтерес до водню – корпоративний венчурний капітал нафтогазових компаній, зокрема, збільшив інвестиції втричі globalventuring.com. Крім того, національні зелені фонди підтримують H₂: наприклад, програма H₂Global у Німеччині використовує державний аукціонний механізм для субсидування імпорту зеленого водню/аміаку, що опосередковано гарантує користувачам постачання. NEDO в Японії фінансує багато ранніх досліджень і демонстраційних проєктів (наприклад, судно на паливних елементах і проєкт будівельної техніки на паливних елементах).
Стандарти та сертифікації: На міжнародному рівні ведеться робота зі стандартизації того, що вважається «зеленим» або «низьковуглецевим» воднем (важливо для транскордонної торгівлі та для підтвердження екологічних заяв). ЄС опублікував делеговані акти у 2023 році, які визначають критерії «Відновлюваного палива не біологічного походження» (RFNBO) для водню iea.org. Також ведеться робота над схемами Гарантії походження. З технічного боку ISO та SAE оновлюють стандарти якості палива, стандарти для посудин під тиском (для балонів на 700 бар) тощо, що спрощує сертифікацію продукції на різних ринках. Ця часто непомітна робота є критично важливою – наприклад, погодження протоколу заправки дозволяє транспортним засобам різних брендів заправлятися будь-де. Глобальна рада з кодексу безпеки водню координує найкращі практики, щоб країни могли впроваджувати гармонізовані норми безпеки (щоб проєкт станції в одній країні відповідав нормам іншої з мінімальними змінами).

Можна оцінити, скільки координації та коштів спрямовується на те, щоб зробити екосистему водню/паливних елементів стійкою. У результаті вже до 2025 року паливні елементи перестають бути маргінальною технологією, що залежить від кількох ентузіастів; за ними стоять великі промислові гравці та уряди. Це має забезпечити поступове подолання початкових бар’єрів (таких як інфраструктура та вартість).

Щоб проілюструвати цілісну картину: політика, інвестиції та співпраця яскраво поєдналися на кліматичному саміті COP28 (грудень 2023), де водень був у центрі уваги. Кілька країн оголосили про порядок денний «Hydrogen Breakthrough», спрямований на досягнення 50 млн тонн чистого H₂ до 2030 року у світі (що узгоджується з графіками Hydrogen Council та IEA). Такі ініціативи, як Mission Innovation Hydrogen Valley Platform, об’єднують водневі хаби по всьому світу для обміну знаннями. А на таких форумах, як Clean Energy Ministerial, є напрям Hydrogen Initiative, який відстежує прогрес.

Ми також бачимо нові двосторонні угоди: наприклад, Німеччина підписала партнерства з Намібією та Південною Африкою для розвитку зеленого водню (з перспективою імпорту в майбутньому), а Японія – з ОАЕ та Австралією. Вони часто включають пілотні проєкти паливних елементів у цих країнах-партнерах (наприклад, Намібія розглядає використання водню для залізниці та енергетики за підтримки Німеччини). Європа також розглядає імпорт водневих палив для авіації та судноплавства у рамках регулювання ReFuelEU – що опосередковано може створити ринки для стаціонарних паливних елементів (наприклад, використання аміаку у паливних елементах у портах).

На завершення, синергія глобальних політичних ініціатив та розвитку галузі створює підсилюючий цикл: політики знижують ризики та стимулюють приватні інвестиції, досягнення індустрії роблять політиків більш впевненими у встановленні амбітних цілей. Хоча залишаються виклики (масштабування виробництва, забезпечення доступного постачання пального, підтримка довіри інвесторів у початковій збитковій фазі), рівень міжнародної відданості є безпрецедентним. Паливні елементи та водень перейшли з категорії «колись, можливо» у категорію «тут і зараз», яку країни активно впроваджують у конкурентній боротьбі. Як сказав генеральний директор EKPO (європейське СП), йдеться про «діяти зараз по всьому ланцюгу створення вартості» hydrogen-central.com, щоб залишатися попереду. З огляду на це, ми переходимо до викликів, які ще потребують уваги, а також до того, що може чекати у майбутньому після 2025 року.

Виклики та бар’єри для впровадження паливних елементів

Попри динаміку та оптимізм, галузь паливних елементів стикається з кількома значними викликами, які необхідно подолати для досягнення широкого впровадження. Багато з них добре відомі й є об’єктом як технологічних інновацій, так і підтримуючої політики, як було розглянуто раніше. Тут ми підсумовуємо основні бар’єри: розбудова інфраструктури, вартість і економіка, довговічність і надійність, виробництво пального та інші практичні виклики, а також стратегії їх подолання.

Воднева інфраструктура та доступність пального: Можливо, найнагальнішим вузьким місцем є відсутність розвиненої інфраструктури для заправки воднем. Споживачі неохоче купують FCEV, якщо вони не можуть легко заправити авто. Станом на 2025 рік водневі заправки зосереджені в кількох регіонах (Каліфорнія, Японія, Німеччина, Південна Корея, частини Китаю), і навіть там їх кількість обмежена. Будівництво станцій вимагає значних капіталовкладень (1-2 мільйони доларів за станцію з потужністю 400 кг/день) і на початкових етапах вони недозавантажені. Цю проблему «курки й яйця» вирішують за допомогою державних грантів (наприклад, співфінансування нових станцій ЄС і Каліфорнією) та кластеризації перших впроваджень. Однак темпи потрібно прискорити. Як зазначено в одному з аналізів, «обмежена кількість водневих заправних станцій, що призводить до низьких продажів FCEV, є бар’єром для зростання ринку» globenewswire.com. Крім того, транспортування водню до станцій (вантажівками або трубопроводами) і його зберігання (у балонах високого тиску чи кріогенних резервуарах) додає складності й вартості. Можливі рішення: використання більших «хабових» станцій для обслуговування автопарків (наприклад, спеціалізовані депо для вантажівок/автобусів) для швидкого підвищення завантаженості, розгортання мобільних заправників для тимчасового покриття та використання наявної інфраструктури (наприклад, переобладнання частини газопроводів для транспортування водню, де це можливо). Ще один аспект — стандартизація: забезпечення уніфікованих протоколів заправки та стандартів насадок, щоб будь-який транспортний засіб міг заправитися на будь-якій станції. Цю проблему здебільшого вже вирішено технічно (завдяки SAE J2601 тощо), але експлуатаційна надійність має бути високою — перші користувачі стикалися з періодичними відмовами станцій чи чергами, що може зіпсувати враження. Лист CEO в Європі прямо закликав до «цільової політичної підтримки для розблокування інвестицій і масштабного впровадження водневих транспортних засобів та інфраструктури», тобто вони хочуть, щоб уряди допомогли знизити ризики будівництва станцій до появи повного попиту hydrogeneurope.eu. Забезпечення доступності «зеленого» водню — ще один аспект; нинішні станції часто відпускають водень, отриманий з природного газу. Щоб зберегти екологічні переваги й у майбутньому відповідати кліматичним вимогам (наприклад, вимога Каліфорнії щодо збільшення частки відновлюваного водню на станціях), у мережу має надходити більше відновлюваного водню — це означає будівництво електролізерів і використання біогазу, що має відбуватися паралельно. На це спрямовані такі ініціативи, як американські H₂-хаби та Європейський водневий банк.
Високі витрати – вартість транспортних засобів і систем: Хоча витрати знижуються, паливні елементи та водневі баки залишаються дорогими, що підтримує високі ціни на транспортні засоби. Для важкої техніки загальна вартість володіння все ще на користь дизеля за відсутності стимулів. «Високі початкові витрати» на виробництво паливних елементів називаються основною перешкодою в галузевих звітах globenewswire.com. Автобуси, вантажівки та потяги з паливними елементами сьогодні мають надбавку в сотні тисяч доларів. Подолати це означає продовжувати масштабування виробництва та досягати серійного випуску (що само по собі вимагає впевненості у наявності покупців – знову ж таки важливість мандатів/стимулів). Галузь вирішує питання вартості кількома способами: проектуванням простіших систем з меншою кількістю деталей (наприклад, інтегровані модулі стеків, які зменшують кількість шлангів і з’єднань), використанням дешевших матеріалів (нові мембрани та матеріали біполярних пластин) і переходом до масових методів виробництва (автоматизація, великі заводи). Ми вже бачили виробничі лінії паливних елементів для автомобілів (спеціалізований завод Toyota з виробництва паливних елементів у Японії, заплановані заводи H2 Mobility у Китаї), і вони повинні забезпечити економію на масштабі до кінця 2020-х років. Компанії з виробництва паливних елементів також скорочують менш перспективні продуктові лінійки, щоб зосередити ресурси; наприклад, Ballard у 2023 році ініціювала «стратегічне переорієнтування», щоб віддати пріоритет продуктам із найбільшим попитом (паливні елементи для автобусів/вантажівок) і скоротити витрати в інших сферах ballard.com. Для стаціонарних систем вартість за кВт все ще висока (наприклад, домашня ТЕЦ на 5 кВт може коштувати понад $15 тис., а установка на 1 МВт – понад $3 млн). Серійне виробництво та модульні конструкції (складання кількох ідентичних блоків) – шлях до зниження вартості, і справді, у стаціонарних паливних елементів вартість за кВт знизилася приблизно на 60% за останнє десятиліття, але потрібне ще одне подібне зниження для широкої конкуренції. Продовження НДДКР також є вирішальним для досягнення наступних проривів (наприклад, каталізатори без платини, які можуть суттєво знизити вартість стеків, якщо буде досягнута довговічність).
Вартість водневого палива та ланцюг постачання: Ціна водню на заправці або на заводі може визначити економічну доцільність. Наразі водень часто дорожчий за традиційні види палива з розрахунку на енергію, особливо зелений водень. Докторка Суніта Сатьяпал підкреслила, що «вартість залишається одним із найбільших викликів», а США прагнуть досягти ціни $1/кг на водень innovationnewsnetwork.com. Це амбітна мета, але навіть досягнення $2-3/кг вимагатиме масштабування електролізерів, розширення відновлюваної енергетики та, можливо, уловлювання вуглецю для синього водню. Серед викликів: масштабування сировини для електролізерів (наприклад, іридій для ПЕМ-електролізерів, хоча розробляються альтернативи), будівництво достатньої кількості відновлюваних потужностей, присвячених виробництву H₂, а також створення сховищ/транспорту (наприклад, соляні каверни для масового зберігання H₂ для балансування сезонного виробництва). Інфраструктура для транспортування водню автоцистернами чи трубопроводами перебуває на початковій стадії. Є й регуляторні виклики: у деяких регіонах незрозуміло, як регулюватимуться водневі трубопроводи або як швидко отримати дозвіл на великі нові виробничі об’єкти H₂. У Європі затримки з визначенням поняття відновлюваного водню сповільнили деякі проєкти iea.org. Галузь прагне бачити «чіткість щодо сертифікації та регулювання», як зазначає IEA, оскільки невизначеність може стримувати інвестиційні рішення iea.org. Щоб тимчасово зменшити проблему вартості палива, деякі демонстраційні проєкти використовують водень як побічний продукт промисловості або реформований газ, які можуть бути дешевшими, але не низьковуглецевими. Перехід до зеленого водню буде складним, якщо зелений H₂ залишиться дорогим — саме тому зараз основні державні стимули зосереджені на виробничих кредитах, щоб штучно скоротити розрив, доки масштабування природно не знизить вартість. Крім того, створення глобальної торгівлі воднем (наприклад, транспортування аміаку чи рідкого водню) буде важливим для регіонів, які не можуть виробляти достатньо локально; це створює виклики щодо будівництва імпортно-експортних терміналів і суден. Але вже реалізується кілька проєктів (Австралія<->Японія, Близький Схід<->Європа) для випробування цих маршрутів.
Довговічність і надійність: Паливні елементи повинні відповідати або перевищувати довговічність існуючих технологій, щоб дійсно завоювати довіру клієнтів. Це означає, що паливні елементи для автомобілів ідеально мають служити понад 150 000 миль із мінімальною деградацією, для вантажівок — можливо, понад 30 000 годин, а для стаціонарних систем — 80 000+ годин (майже 10 років) безперервної роботи. Ми ще не досягли цього рівня у всіх сферах. Типові поточні показники: легкі PEM-стеки продемонстрували ~5 000–8 000 годин із <10% деградації, що становить близько 150–240 тис. миль у автомобілі — фактично досягаючи цілі для багатьох автовиробників, хоча в дуже спекотному або холодному кліматі термін служби може скорочуватися. Важка техніка ще вдосконалюється; деякі паливні елементи автобусів для громадського транспорту пропрацювали понад 25 000 годин у випробуваннях, але наступний крок — стабільно досягати 35 тис. годин sustainable-bus.com. Для стаціонарних систем PAFC і MCFC часто потребують капітального ремонту через 5 років через проблеми з каталізатором і електролітом; SOFC можуть деградувати через термічні цикли або забруднювачі. Поліпшення довговічності є критичним для зниження вартості життєвого циклу (якщо стек паливних елементів потрібно часто замінювати, це вбиває економічну доцільність або ускладнює обслуговування). Як згадувалося, компанії та консорціуми DOE досягли прогресу в каталізаторах і матеріалах для продовження терміну служби (наприклад, більш стійкі каталізатори, які витримують запуск/зупинку без спікання, покриття для запобігання корозії тощо). Але це залишається викликом, особливо при підвищенні продуктивності (часто існує компроміс між щільністю потужності та довговічністю через більш напружені умови для матеріалів). Якість палива (відсутність сірки, CO понад допустимий рівень) також має вирішальне значення для довговічності; тому необхідно створити надійне постачання водню з постійною чистотою (стандарт ISO 14687) — забруднення на станції, яке отруює паливні елементи, може призвести до масових відмов транспортних засобів, що є кошмарним сценарієм, якого слід уникати. Тому суворий контроль якості та датчики необхідні на всьому ланцюжку постачання.
Сприйняття суспільством і безпека: Водню потрібно подолати суспільні побоювання щодо безпеки (“синдром Гінденбурга”) і незнайомість. Хоча дослідження показують, що правильно спроєктовані системи H₂ можуть бути такими ж безпечними або навіть безпечнішими за бензин (водень швидко розсіюється, а нові баки надзвичайно міцні), будь-яка гучна аварія може відкинути галузь назад. Тому безпека — це виклик на практиці: потрібні суворі стандарти, навчання рятувальників і прозора комунікація. У 2019 році вибух водневої станції в Норвегії (через витік і відмову обладнання) призвів до тимчасового призупинення продажів автомобілів на паливних елементах і певного скептицизму в суспільстві. Галузь відреагувала вдосконаленням конструкцій станцій і протоколів безпеки. Вкрай важливо підтримувати відмінну репутацію безпеки, щоб не втратити суспільну та політичну підтримку. Також потрібна просвітницька робота: багато споживачів досі не знають, що таке автомобіль на паливних елементах, або плутають його з “водневим згорянням”. Інформаційну роботу ведуть такі організації, як Fuel Cell & Hydrogen Energy Association (FCHEA) у США чи Hydrogen Europe в ЄС. Також важливо, щоб перші користувачі мали позитивний досвід (відсутність дефіциту пального, легке обслуговування тощо) — це допоможе поширенню через “сарафанне радіо”.
Конкуренція та невизначені ринкові сигнали: Паливні елементи не розвиваються у вакуумі – вони стикаються з конкуренцією з боку акумуляторної електрифікації та інших технологій. Деякі експерти стверджують, що акумулятори вдосконаляться настільки, що зможуть забезпечити навіть важкі вантажівки, або що синтетичні е-палива можуть забезпечити енергопостачання авіації та судноплавства, залишаючи меншу роль для паливних елементів. Наприклад, дослідження 2023 року деяких екологічних організацій стверджувало, що водень у легкових автомобілях є неефективним порівняно з прямою електрифікацією, а деякі міста, такі як Цюрих, вирішили зосередитися лише на акумуляторних автобусах, а не на водневих, посилаючись на вартість і ефективність. CleanTechnica часто публікує критичні матеріали, такі як «Водневі автобуси шкодять тим, кому мають допомагати», стверджуючи, що високі витрати можуть зменшити обсяги транспортних послуг orrick.com. Такі наративи можуть впливати на політику – наприклад, якщо уряд вважає, що акумулятори впораються із завданням, він може скоротити фінансування водню (деякі вказують на те, як у кліматичному документі ЄС на 2040 рік водень був опущений, як на ознаку зміни фокусу, що занепокоїло галузь fuelcellsworks.com). Тож виклик полягає у доведенні (через дані та результати пілотних проєктів), де паливні елементи є найкращим варіантом. Галузь зосереджується на важкій техніці та далеких відстанях, щоб чітко відрізнятися від BEV, і справді багато політиків та навіть традиційно скептичних НУО тепер визнають необхідність водню в цих нішах. Однак, якщо технологія акумуляторів зробить неочікуваний стрибок (наприклад, значно вища енергетична щільність або ультра-швидка зарядка, що вирішить проблеми далекомагістральних перевезень), ринковий потенціал паливних елементів може скоротитися. Щоб зменшити ринкову невизначеність, такі компанії, як Ballard, диверсифікувалися у кілька напрямків (автобуси, залізниця, морський транспорт), щоб у разі відставання одного напрямку інший міг компенсувати. Ще одна невизначеність – ціни на енергію: якщо відновлювана електроенергія стане надзвичайно дешевою та доступною, це сприятиме водню (дешевий вихідний матеріал для електролізу); якщо ж викопне паливо залишиться дешевим, а ціни на вуглець низькими, стимул для водню буде меншим. Саме тому довгострокова кліматична політика (наприклад, ціноутворення на вуглець або обов’язкові вимоги) є вирішальною для підтримки бізнес-кейсу паливних елементів як інструменту декарбонізації.
Масштабування виробництва та ланцюгів постачання: Досягнення амбітних цілей щодо впровадження вимагатиме масштабування виробництва паливних елементів, водневих балонів, електролізерів тощо, з темпами, які потенційно можуть бути обмежені ланцюгами постачання. Наприклад, нинішнє світове виробництво вуглецевого волокна може стати вузьким місцем, якщо знадобляться мільйони водневих балонів. Галузь паливних елементів конкуруватиме з іншими секторами (вітрова, сонячна енергетика, акумулятори) за деякі сировинні матеріали та виробничі потужності. Також не є тривіальним питання підготовки кадрів – потрібні кваліфіковані техніки для складання стеків, обслуговування станцій тощо. Уряди починають інвестувати в програми навчання (Міністерство енергетики США згадує розвиток робочої сили як частину своєї програми innovationnewsnetwork.com). Локалізація ланцюгів постачання є трендом (ЄС і США прагнуть до внутрішнього виробництва, щоб створювати робочі місця та забезпечити постачання). Це і виклик, і можливість: нові заводи потребують грошей і часу на будівництво, але після запуску вони знизять витрати та зменшать залежність від імпорту.
Безперервність політики та підтримка: Хоча політика наразі здебільшого сприятлива, завжди існує ризик політичних змін. Субсидії можуть завершитися занадто рано або регулювання може змінитися, якщо, наприклад, інша адміністрація знизить пріоритет водню. Галузь певною мірою залежить від стабільної підтримки цього десятиліття, щоб досягти самодостатності. Забезпечення двопартійної або широкої підтримки шляхом акценту на робочих місцях та економічних вигодах може допомогти (тому й акцент на створенні 500 тис. робочих місць у ЄС до 2030 року завдяки водню hydrogen-central.com і відродженню промисловості). Ще один аспект – спрощення дозвільних процедур: великі інфраструктурні проєкти можуть гальмуватися через бюрократію, тому деякі уряди (наприклад, Німеччина) працюють над пришвидшенням погоджень для водневих проєктів, і якщо цього не досягти, це може стати бар’єром.

Попри ці виклики, жоден із них не виглядає непереборним з огляду на скоординовані зусилля, що вже тривають. Як зазначила д-р Суніта Сатьяпал, окрім вартості, «ключовий виклик полягає у забезпеченні попиту на водень. Важливо не лише нарощувати виробництво, а й стимулювати ринковий попит у різних секторах… ми маємо масштабуватися, щоб досягти комерційної життєздатності». innovationnewsnetwork.com Це питання взаємозалежності пропозиції та попиту дійсно лежить в основі багатьох викликів. Поточний підхід (хаби, автопарки, скоординоване масштабування транспорту та станцій) має на меті розірвати це замкнене коло.

Показово, що подібні виклики існували для акумуляторних електромобілів десять років тому – висока вартість, мало зарядних станцій, «страх запасу ходу» – і завдяки наполегливим зусиллям ці проблеми поступово вирішуються. Паливні елементи, можливо, відстають від акумуляторів на 5-10 років за рівнем зрілості, але з огляду на ще більшу кліматичну терміновість і врахування досвіду впровадження електромобілів, є надія, що ці бар’єри вдасться подолати швидше.

Підсумовуючи, основними викликами для паливних елементів є інфраструктура, вартість, довговічність, виробництво пального та сприйняття/конкуренція. Кожен із них вирішується за допомогою поєднання науково-дослідних і дослідно-конструкторських робіт, політичних стимулів і стратегії галузі. У наступному розділі буде розглянуто, як ці зусилля можуть реалізуватися в майбутньому і якими є перспективи для паливних елементів.

Майбутні перспективи

Майбутнє для паливних елементів стає дедалі світлішим, якщо дивитися на 2030 рік і далі, хоча воно розвиватиметься по-різному в різних секторах. Якщо нинішні тенденції вдосконалення технологій, політичної підтримки та впровадження на ринку збережуться, можна очікувати, що паливні елементи перейдуть від нинішньої фази раннього впровадження до більш масового ринку в наступному десятилітті. Ось чого варто очікувати:

Масштабування та масове впровадження до 2030 року: До 2030 року паливні елементи можуть стати звичним явищем у певних сегментах. Багато експертів вважають, що важкий транспорт стане проривною сферою: тисячі вантажівок на водневих паливних елементах на автомагістралях Європи, Північної Америки та Китаю, які підтримуються спеціальними водневими коридорами. Великі логістичні компанії та оператори автопарків вже проводять пілотні проекти і, ймовірно, розширять використання водневих вантажівок у міру появи транспортних засобів. Наприклад, консорціум H2Accelerate передбачає, що важкі FCEV досягнуть паритету вартості з дизелем у 2030-х роках за умови достатніх обсягів hydrogen-central.com. Можливо, ми побачимо, як паливні вантажівки домінують у нових продажах для далеких перевезень до кінця 2030-х років, якщо технологія виправдає свої обіцянки – доповнюючи акумуляторні вантажівки, які займуть короткі та регіональні маршрути. Автобуси на паливних елементах також можуть стати основою міських автопарків, особливо на довших маршрутах і в холоднішому кліматі, де акумулятори втрачають запас ходу. Європейська ціль у 1 200 автобусів до 2025 року – лише початок; за наявності фінансування та зниження вартості ця цифра може легко зрости до 5 000+ до 2030 року в Європі, а також до подібних показників в Азії (Китай і Корея також планують тисячі). Потяги на паливних елементах ймовірно поширяться на неелектрифікованих лініях у Європі (Німеччина, Франція, Італія вже оголосили про розширення) і потенційно в Північній Америці (для приміських або промислових маршрутів) з огляду на успіхи в Європі. Alstom та інші мають більше замовлень, і до 2030 року водневі потяги можуть стати зрілою продуктовою лінійкою, що виходить за межі новинки.
Розширення стаціонарних паливних елементів: У сфері виробництва електроенергії паливні елементи готові зайняти значну нішу. Очікуйте, що все більше дата-центрів впроваджуватимуть паливні елементи як резервне або навіть основне джерело живлення, оскільки такі компанії, як Microsoft, Google, прагнуть досягти цілей 24/7 чистої енергії. Успіх Microsoft із 3 МВт паливними елементами carboncredits.com свідчить про те, що до 2030 року дизельні генератори в дата-центрах можуть масово замінюватися системами на паливних елементах, особливо якщо вартість викидів вуглецю або питання надійності (через екстремальні погодні умови тощо) зроблять дизель менш привабливим. Енергетичні компанії можуть встановлювати великі парки паливних елементів для розподіленої генерації – Південна Корея вже має електростанції потужністю 20-80 МВт і планує ще більше. Інші країни з обмеженими електромережами (наприклад, Японія, частини Європи) можуть використовувати паливні елементи для локальної генерації та підвищення стійкості. Мікро-ТЕЦ паливні елементи у домогосподарствах, ймовірно, залишаться переважно явищем Японії/Кореї, якщо тільки витрати не знизяться кардинально або газові компанії Європи не перейдуть на водень і не почнуть просувати котли на паливних елементах. Однак концепція зворотних паливних елементів (електроенергія <-> зберігання водню) може стати важливим активом для мереж із дуже високою часткою відновлюваної енергії, фактично виконуючи роль довгострокового зберігання енергії. До 2035 року деякі аналітики прогнозують сотні мегават таких систем, які балансуватимуть сезонну сонячну/вітрову генерацію в таких місцях, як Каліфорнія чи Німеччина.
Економіка зеленого водню: Успіх паливних елементів пов’язаний із зростанням виробництва зеленого водню. Обнадійливо, що всі ознаки вказують на масове нарощування виробництва зеленого водню. МЕА прогнозує п’ятикратне зростання до 2030 року виробництва низьковуглецевого водню, якщо оголошені проєкти будуть реалізовані iea.org. Завдяки IRA та подібним стимулам ми можемо стати свідками досягнення зеленою водневою енергетикою заповітної ціни $1/кг вже на початку 2030-х (у регіонах із багатими відновлюваними ресурсами) або принаймні $2/кг у більшості місць, що зробить експлуатацію паливних елементів надзвичайно конкурентною за вартістю пального. Така доступність дешевого зеленого водню не лише забезпечить транспорт і електростанції, а й відкриє нові ринки для паливних елементів – наприклад, паливні елементи на вантажних суднах із використанням аміаку, розщепленого на борту, або електропостачання від паливних елементів для віддалених сіл, які зараз працюють на дизелі (оскільки зелений H₂ можна транспортувати або виробляти локально за допомогою сонячної енергії). Якщо водень стане товаром, що торгується, як СПГ, навіть країни без відновлюваних джерел зможуть імпортувати його і використовувати паливні елементи для виробництва чистої енергії.
Технічні прориви: Поточні дослідження та розробки можуть принести справжні прориви. Наприклад, якщо каталізатори з недорогоцінних металів досягнуть рівня ефективності дорогоцінних, проблема обмеженості платини та її вартості зникне – вартість паливних елементів може різко впасти, і жодна країна не контролюватиме ресурси (платина зосереджена переважно в ПАР і Росії, тож зменшення потреби в ній має і геополітичну вигоду). Ефективність твердотільних оксидних паливних елементів може ще більше зрости, а низькотемпературні SOFC можуть стати життєздатними, заповнюючи прогалину між PEM і SOFC для певних застосувань. У сфері зберігання водню досягнення (можливо, у твердотільному зберіганні або здешевленні вуглецевого волокна) можуть зробити зберігання H₂ простішим і щільнішим, що розширить запас ходу FCEV або дозволить використовувати менші форм-фактори. Також є потенціал для нових типів паливних елементів – наприклад, протонно-керамічні паливні елементи, що працюють при середніх температурах і поєднують переваги PEM і SOFC, – це може розширити сфери застосування.
Конвергенція з відновлюваними джерелами енергії та батареями: Замість конкуренції паливні елементи, батареї та відновлювані джерела, ймовірно, працюватимуть разом у багатьох системах. Наприклад, майбутня безвуглецева енергосистема може використовувати сонячну/вітрову енергію (переривчасту), акумулятори (для короткострокового зберігання) та генератори на паливних елементах, що працюють на збереженому водні або аміаку (для довгострокової підтримки піків). У транспорті кожен автомобіль на паливних елементах все одно матиме батарею (гібрид), щоб накопичувати енергію рекуперації та підвищувати потужність. Можливо, ми також побачимо plug-in FCEVs: автомобілі, які переважно працюють на водні, але можуть також заряджатися від мережі, як plug-in гібриди. Це може дати гнучкість у використанні та потенційно зменшити потребу у паливі – деякі концепт-кари вже мають таку можливість.
Ринкові перспективи та обсяги: До середини 2030-х у світі може бути мільйони автомобілів на паливних елементах на дорогах, якщо сприятливі умови збережуться. Для порівняння: прогнози різняться – оптимістичні говорять про 10 мільйонів FCEV до 2030 року у світі (переважно в Китаї, Японії, Кореї), більш консервативні – про 1-2 мільйони. Значну частку складатимуть важкі транспортні засоби – десятки тисяч вантажівок і автобусів щороку продаватимуться вже наприкінці 2020-х. Дохід паливної індустрії може сягнути десятків мільярдів доларів на рік, і багато компаній стануть прибутковими до того часу. Регіони на кшталт Європи прагнуть створити власних лідерів, які зможуть конкурувати з Ballard чи Plug, і це цілком можливо (наприклад, Bosch може стати великим гравцем із власним виробництвом паливних елементів). Також можуть з’явитися зовсім нові гравці – наприклад, у Китаї компанії REFIRE та Weichai за кілька років стали великими виробниками паливних систем завдяки державній підтримці й можуть незабаром стати глобальними конкурентами.
Політика та кліматичні цілі: Паливні елементи є ключовими для багатьох дорожніх карт до нульових викидів 2050 року. Якщо подивитися на 2050 рік: у сценарії з нульовими викидами водень і паливні елементи можуть забезпечити 10-15% кінцевого світового енергоспоживання commercial.allianz.com, забезпечуючи енергією значну частину важкого транспорту, судноплавства (можливо, через аміачні паливні елементи або спалювання), авіації (можливо, через спалювання водню для великих літаків, але паливні елементи для регіональних літаків), а також частину виробництва електроенергії. До того часу паливні елементи можуть стати такими ж повсюдними, як колись двигуни внутрішнього згоряння – їх можна буде знайти всюди: від побутових приладів (наприклад, генератори на паливних елементах у підвалах чи допоміжні енергетичні установки в будинках) до величезних електростанцій. Вони також можуть стати досить невидимими для користувача – наприклад, споживач може їхати у поїзді чи автобусі на водні й навіть не здогадуватися, що це паливний елемент, а не електромережа чи акумулятор, оскільки досвід (плавність, тиша) подібний або навіть кращий. Може змінитися і наратив: замість “паливний елемент проти акумулятора” просто електромобілі будуть у двох варіантах (акумуляторні чи на паливних елементах) залежно від потреб у дальності, обидва під парасолькою електричного приводу.
Погляди експертів: Лідери галузі залишаються оптимістичними, але реалістичними. Наприклад, Том Лайнбаргер (голова ради директорів Cummins) у 2024 році сказав: “Ми віримо, що водневі паливні елементи відіграватимуть критичну роль, особливо у важкій техніці, але успіх залежатиме від зниження вартості та розвитку водневої інфраструктури – і обидва ці процеси вже відбуваються.” Багато хто поділяє цю думку: паливні елементи не замінять акумулятори чи ДВЗ всюди, але займуть важливі сегменти й працюватимуть разом з іншими рішеннями. Вчені, такі як проф. Йошино (винахідник літієвого акумулятора), навіть стверджують, що водень і акумулятори повинні співіснувати, щоб повністю замінити нафту. Тим часом, обережні голоси, як Ілон Маск (який відомо називав паливні елементи “дурними елементами”), дедалі більше залишаються в ізоляції, оскільки навіть Tesla розглядає використання водню для виробництва сталі на своїх заводах.

Можна очікувати певної консолідації у галузі в міру її зрілості: не всі нинішні стартапи з паливних елементів виживуть – ті, хто має реальні досягнення, будуть куплені або переможуть інших. Наприклад, у 2025 році ми побачили, як Honeywell купує підрозділ JM ts2.tech – ймовірно, буде ще більше угод, коли великі компанії скуповуватимуть технології. Це може прискорити розвиток, оскільки технології паливних елементів опиняться під крилом виробничих гігантів із великими ресурсами.

Прийняття споживачами: Щоб споживчі FCEV дійсно досягли успіху, заправка воднем має бути майже такою ж зручною, як і бензином. До 2030 року такі регіони, як Каліфорнія, Німеччина, Японія, можуть наблизитися до цього – з сотнями станцій, щоб водієві FCEV не доводилося турбуватися про планування маршрутів. Якщо це станеться, сарафанне радіо від власників (які насолоджуються швидкою заправкою та великим запасом ходу) може підштовхнути інших, особливо тих, кого не влаштовує нинішня швидкість зарядки електромобілів або запас ходу для їхніх потреб. Також допоможе більша кількість моделей – наразі вибір обмежений (лише кілька моделей авто, хоча з’являються нові, як наступне покоління Hyundai і, можливо, моделі з Китаю чи паливний елемент від Lexus). Якщо до кінця 2020-х основні бренди матимуть у своєму асортименті позашляховик або пікап на паливних елементах, це змінить правила гри. Є чутки, що Toyota може встановити паливні елементи у більші позашляховики та пікапи, що може зробити цю технологію популярною серед іншої аудиторії, ніж екосвідомі покупці Mirai.
Глобальна справедливість: У міру розвитку технології паливних елементів її можна буде передавати й використовувати в країнах, що розвиваються, а не лише в багатих. Особливо для електропостачання віддалених районів або чистого громадського транспорту в забруднених містах Індії, Африки, Латинської Америки. Спочатку потрібно знизити вартість, але до 2035 року ми можемо побачити, наприклад, водневі автобуси в африканських містах, що працюють на місцево виробленому зеленому водні з рясної сонячної енергії. Якщо це підтримає міжнародне фінансування, паливні елементи можуть дозволити цим країнам одразу перейти до чистих технологій, оминувши старі брудні.

Підсумовуючи, перспективи паливних елементів – це зростаюча інтеграція у ландшафт чистої енергетики. Є обережний оптимізм, підкріплений реальним прогресом, що паливні елементи подолають нинішні виклики й займуть своє місце. Як сказав Олівер Ціпсе (BMW), водень – це не лише про клімат, а й про «стійкість і промисловий суверенітет» hydrogen-central.com – тобто країни й компанії бачать стратегічну цінність у впровадженні технологій паливних елементів і водню (зменшення залежності від нафти, створення нових галузей). Такий стратегічний підхід забезпечує довгострокову відданість.

Хоча ніхто не може з упевненістю передбачити майбутнє, показово, що практично кожна велика економіка й виробник автомобілів зараз має план щодо водню/паливних елементів – чого не було десять років тому. Пазл складається: технології вдосконалюються, ринки формуються, політики узгоджуються, інвестиції надходять. Якщо 2010-ті були десятиліттям прориву акумуляторів і раннього впровадження, то кінець 2020-х і 2030-ті цілком можуть стати епохою прориву й масштабування водню та паливних елементів. Результатом може стати світ у 2050 році, де транспортний і енергетичний сектори будуть переважно безвикидними – значною мірою завдяки всюдисущій технології паливних елементів, яка тихо виконує свою роботу – у автомобілях, вантажівках, будинках і електростанціях – втілюючи багаторічну обіцянку водневої економіки.

На завершення варто згадати слова топ-менеджера Toyota, Thierry de Barros Conti, який на семінарі 2025 року закликав до терпіння та наполегливості: «Це був нелегкий шлях, але це правильний шлях». pressroom.toyota.com Шлях паливних елементів мав свої повороти, але завдяки постійним зусиллям він веде нас до чистішого, більш сталого майбутнього на водневій енергії.

Джерела

Fortin, P. (2025). Дослідження SINTEF щодо зменшення платини у паливних елементах – Norwegian SciTech News norwegianscitechnews.com
Satyapal, S. (2025). Інтерв’ю про досягнення та виклики водневої програми США – Innovation News Network innovationnewsnetwork.com
Globe Newswire. (2025). Тенденції ринку електромобілів на паливних елементах 2025 – Precedence Research globenewswire.com
Sustainable Bus. (2025). Впровадження та тенденції автобусів на паливних елементах у Європі sustainable-bus.com
Airbus Press Release. (2025). Партнерство Airbus і MTU у сфері водневої авіації, цитати експертів airbus.com
Hydrogen Central. (2025). Цитати CEO Global Hydrogen Mobility Alliance (Air Liquide, BMW, Daimler тощо) hydrogen-central.com
NYSERDA Press Release. (2025). Нью-Йорк фінансує проєкти з водневих паливних елементів, офіційні цитати nyserda.ny.gov
IEA. (2024). Глобальний огляд водню: висновки та основні політичні моменти iea.org
H2 View. (2025). Огляд ринку водню середина 2025 року (реалізм інвесторів, новини Nikola) h2-view.com
Ballard Power. (2025). Корпоративні оголошення (замовлення автобусів, стратегічний фокус) money.tmx.com, cantechletter.com