V zadnjih letih države po vsem svetu spodbujajo razvoj industrije vodikove energije z izjemno hitrostjo. Glede na poročilo, ki sta ga skupaj objavili Mednarodna komisija za vodikovo energijo in McKinsey, je več kot 30 držav in regij objavilo načrt za razvoj vodikove energije, svetovne naložbe v projekte vodikove energije pa bodo do leta 2030 dosegle 300 milijard ameriških dolarjev.
Vodikova energija je energija, ki jo vodik sprošča med fizikalnimi in kemičnimi spremembami. Vodik in kisik se lahko sežigata za proizvodnjo toplotne energije, gorivne celice pa ju lahko pretvorijo tudi v električno energijo. Vodik ima ne le širok spekter virov, temveč ima tudi prednosti dobre toplotne prevodnosti, čistoče in nestrupenosti ter visoke toplotne vrednosti na enoto mase. Vsebnost toplote vodika pri isti masi je približno trikrat večja od bencina. Je pomembna surovina za petrokemično industrijo in pogonsko gorivo za vesoljske rakete. Zaradi vse večjega poziva k spopadanju s podnebnimi spremembami in doseganju ogljične nevtralnosti se pričakuje, da bo vodikova energija spremenila človeški energetski sistem.
Vodikova energija je priljubljena ne le zaradi ničelnih emisij ogljika med procesom sproščanja, temveč tudi zato, ker se vodik lahko uporablja kot nosilec energije za nadomestitev nestanovitnosti in občasnosti obnovljivih virov energije ter spodbujanje njihovega obsežnega razvoja. Na primer, tehnologija "elektrika v plin", ki jo spodbuja nemška vlada, je namenjena proizvodnji vodika za shranjevanje čiste električne energije, kot sta vetrna in sončna energija, ki je ni mogoče pravočasno porabiti, in za prenos vodika na dolge razdalje za nadaljnjo učinkovito uporabo. Poleg plinastega stanja se vodik lahko pojavi tudi kot tekoči ali trdni hidrid, ki ima različne načine shranjevanja in transporta. Kot redka "sklopna" energija lahko vodikova energija ne le doseže fleksibilno pretvorbo med elektriko in vodikom, temveč tudi zgradi "most" za vzpostavitev medsebojne povezave med elektriko, toploto, hladom in celo trdnimi, plinskimi in tekočimi gorivi, da bi zgradili čistejši in učinkovitejši energetski sistem.
Različne oblike vodikove energije imajo več scenarijev uporabe. Do konca leta 2020 se bo svetovno lastništvo vozil na vodikove gorivne celice povečalo za 38 % v primerjavi s prejšnjim letom. Obsežna uporaba vodikove energije se postopoma širi iz avtomobilske industrije na druga področja, kot so promet, gradbeništvo in industrija. Pri uporabi v železniškem prometu in ladjah lahko vodikova energija zmanjša odvisnost prevoza na dolge razdalje in prevoza velikih tovorov od tradicionalnih goriv iz nafte in plina. Na primer, v začetku lanskega leta je Toyota razvila in dobavila prvo serijo sistemov vodikovih gorivnih celic za morske ladje. Z uporabo v porazdeljeni proizvodnji lahko vodikova energija oskrbuje stanovanjske in poslovne stavbe z električno energijo in toploto. Vodikova energija lahko neposredno zagotavlja tudi učinkovite surovine, redukcijska sredstva in visokokakovostne vire toplote za petrokemično, železarsko in jeklarsko, metalurško in druge kemične industrije, s čimer učinkovito zmanjšuje emisije ogljika.
Vendar pa vodikove energije kot sekundarne energije ni enostavno pridobiti. Vodik se na Zemlji nahaja predvsem v vodi in fosilnih gorivih v obliki spojin. Večina obstoječih tehnologij za proizvodnjo vodika se zanaša na fosilna goriva in se ne more izogniti emisijam ogljika. Trenutno tehnologija proizvodnje vodika iz obnovljivih virov energije postopoma dozoreva, vodik z ničelnimi emisijami ogljika pa je mogoče proizvajati iz obnovljivih virov energije in elektrolize vode. Znanstveniki raziskujejo tudi nove tehnologije za proizvodnjo vodika, kot je sončna fotoliza vode za proizvodnjo vodika in biomase za proizvodnjo vodika. Pričakuje se, da se bo tehnologija jedrske proizvodnje vodika, ki jo je razvil Inštitut za jedrsko energijo in nove energetske tehnologije Univerze Tsinghua, začela z demonstracijami čez 10 let. Poleg tega veriga vodikove industrije vključuje tudi skladiščenje, transport, polnjenje, uporabo in druge člene, ki se prav tako soočajo s tehničnimi izzivi in stroškovnimi omejitvami. Če vzamemo za primer skladiščenje in transport, ima vodik nizko gostoto in pri normalni temperaturi in tlaku zlahka pušča. Dolgotrajen stik z jeklom bo povzročil "vodikovo krhkost" in poškodbe slednjega. Skladiščenje in transport sta veliko težja kot pri premogu, nafti in zemeljskem plinu.
Trenutno so v mnogih državah raziskave na področju vodika v polnem teku in tehnične težave še vedno premagujejo. Z nenehnim širjenjem obsega proizvodnje vodikove energije ter infrastrukture za shranjevanje in transport vodikove energije imajo tudi stroški vodikove energije velik prostor za upad. Raziskave kažejo, da se bodo skupni stroški verige vodikove energije do leta 2030 prepolovili. Pričakujemo, da se bo vodikova družba pospešila.
Čas objave: 30. marec 2021