Energia elektryczna z odnawialnych źródeł energii, takich jak słońce czy wiatr, służy do produkcji zielonego wodoru dzięki użyciu elektrolizy. Może on być potem stosowany jako paliwo np. w transporcie lub ciepłownictwie – albo magazynowany. Wodór jest bardziej wydajny od benzyny, ale jego przechowywanie jest skomplikowane i kosztowne. Gaz zajmuje dużo miejsca, nawet magazynowany pod wysokim ciśnieniem, i dopiero w temperaturze minus 252 stopni Celsjusza, zmienia się w ciecz. Jego kontakt z tlenem może spowodować wybuch, co dodatkowo utrudnia obchodzenie się z tym surowcem.

Gdy nie wieje wiatr i nie świeci słońce

Najważniejszą zaletą wodorowych magazynów energii jest możliwość jego przechowywania w sytuacjach, kiedy produkcja energii z OZE jest tak wysoka, że prąd nie może w całości trafić do sieci i zostać skonsumowany. Silne wahania produkcji energii z OZE mogą być spowodowane warunkami naturalnymi, takimi jak zróżnicowana siła wiatru i zmieniające się wraz z porami roku nasłonecznienie. W praktyce dochodzą do tego jeszcze problemy z wydolnością i pojemnością sieci przesyłowych. Ich rozbudowa często nie nadąża za rosnącą produkcją prądu z OZE. Daje się to odczuć zwłaszcza w sytuacjach, kiedy prąd musi pokonać setki kilometrów, aby trafić na przykład z regionu z silnymi wiatrami do miejsca z wysokim zapotrzebowaniem na energię.

Taka niefortunna sytuacja ma miejsce w Niemczech, w których prąd z wiatru jest produkowany głównie nad morzem, gdzie warunki wiatrowe są szczególnie korzystne. Tymczasem zapotrzebowanie na prąd w północnych landach nie jest wysokie w porównaniu z krajami związkowymi położonymi w zachodniej i południowej części kraju. Landowy minister ds. Energiewende landu Szlezwik-Holsztyn Jan Philipp Albrecht ocenił, że niewystarczająca przepustowość sieci przesyłowych w kierunku południowym doprowadziła w latach 2015–2019 do strat rzędu 1,3 mld euro.

Chociaż technologia magazynowania wodoru wciąż się rozwija, zdania na temat wydajności tej metody są podzielone. Naukowcy z Uniwersytetu Lipskiego podają, że wynosi ona tylko 40 proc., podczas gdy na stronie agencji ds. energii Nadrenii Północnej-Westfalii mowa jest o 50–60 proc. Należy także pamiętać, że w dziedzinie magazynowania energii wodór ma wielu konkurentów. W najlepszej sytuacji, jeśli chodzi o magazynowanie energii, są kraje, w których w portfelu OZE duże znaczenie ma woda i hydroelektrownie szczytowo-pompowe. Z tej możliwości korzystają na przykład Norwegia i Kanada. Obsługa takich elektrowni jest stosunkowo prosta, co sprawia, że wydajność tej formy magazynowania energii sięga 75–80 proc.

Skandynawia na przedzie rewolucji w Europie

Do pionierów magazynowania energii w Europie zaliczana jest Norwegia. W 2004 r. miał tam miejsce pilotażowy projekt na wyspie Utsira. Dwie turbiny wiatrowe miały za zadanie zaopatrzyć w prąd dziesięć gospodarstw domowych. Przy dobrych wiatrach turbiny wytwarzały nadwyżkę prądu, która była magazynowana w postaci wodoru w akumulatorze ciśnieniowym. Gdy zaistniała potrzeba konsumpcji magazynowanej energii, ogniwa paliwowe (10 kW) i silnik wodorowy z generatorem (55kW) przetwarzały wodór w energię elektryczną.

W Europie zaledwie kilka krajów spełnia warunki magazynowania energii w postaci wodoru. Mimo dużych nakładów finansowych i politycznej determinacji Niemcy obecnie nie należą do krajów, które mają nadwyżki prądu z OZE. Dysponują nimi natomiast wszystkie kraje skandynawskie.

W przypadku Szwecji i Norwegii powodem jest wysoki udział energii wodnej. W Danii jest to wiatr; dziś jest to jedyny kraj, który mógłby przeznaczyć swoją nadwyżkę prądu z OZE do produkcji wodoru. Energetyczne ambicje Danii idą jednak jeszcze dalej. Powstaje tam sztuczna wyspa, na której wytwarzany będzie prąd z OZE przez instalacje o mocy 10 GW. Wystarczyłoby to do zaopatrzenia 10 mln gospodarstw domowych, co oznacza wielokrotność zapotrzebowania Danii, którą zamieszkuje 5,8 mln ludzi. Prąd, który nie zostanie przeznaczony do zużycia krajowego, będzie magazynowany między innymi w formie zielonego wodoru, paliw syntetycznych oraz innych gazów i przeznaczony na eksport. Koszty budowy duńskiej wyspy energetycznej szacowane są na 27–40 mld euro. Duńczycy zamierzają zrealizować ten projekt do 2030 r.

Poza flagowymi projektami, takimi jak duńska wyspa energetyczna, w Europie nie brakuje małych i średnich inicjatyw, w ramach których prowadzone są badania naukowe lub nawet magazynowanie energii w formie wodoru na małą skalę. Takim przykładem są przedsiębiorcy z położonego nad Morzem Północnym niemieckiego miasteczka Brunsbüttel. Wraz z  właścicielami farm wiatrowych kupili i zainstalowali elektrolizer, ponosząc koszty wysokości 10 mln euro. W wypowiedziach dla niemieckich mediów przedstawiciele firmy oceniali wydajność swojego magazynowania na 70 proc., co wydaje się liczbą znacznie zawyżoną. Większa część wodoru ma być przeznaczona do sprzedaży w miejscowej stacji tankownia tym paliwem. Pozostała część zostanie zużyta przez miejscową sieć ciepłowniczą.

Nadzieje w dziedzinie magazynowania energii budzi w Niemczech Liquid Organic Hydrogen Carrier (LOHC). Ta strategia wodorowa, opracowana w Bawarii, zajmuje się praktycznymi aspektami przechowywania i transportu wodoru. W ramach tej strategii w mieście Erlangen wykorzystuje się olej, który wiąże wodór i zmienia jego stan fizyczny w płyn o wysokiej gęstości. Może być on transportowany rurociągami, tankowcami i cysternami, tak jak ma to obecnie miejsce w przypadku benzyny, co znacznie ułatwia wykorzystanie wodoru. W najbliższych latach w Bawarii ma powstać pierwsza stacja tankowania LOHC.

Japonia stawia na wodór w ciepłownictwie i w transporcie. Według danych koncernu Panasonic sprzedano już 300 tys. systemów o nazwie Ene Farm, które zaopatrują gospodarstwa domowe w energię z wodoru. Systemy te, opracowane dla domów jedno- i wielorodzinnych, są już oferowane jako dodatkowa opcja wyposażenia mieszkań. W 2021 r. Japonia chce przywitać gości na olimpiadzie setką autobusów wodorowych.