Hidrogén – a megújuló energiaforrásokra alapuló rendszerek Szent Grálja?

A hidrogén a világegyetemben leggyakrabban előforduló elem. Szobahőmérsékleten, légköri nyomáson színtelen gáz. Mégis beszélnek fekete, barna szürke, kék, türkiz, fehér, zöld, sőt, még pink hidrogénről is. Miért a nagy lelkesedés és a színek kavalkádja? Jó-e a hidrogén, és ha igen, mire és miért? A sorra születő nemzetközi megállapodások egyértelmű és általánosan pozitív választ sugallnak, de a kép nem ennyire egyértelmű.

Németország és Nigéria partnerséget kötöttek a zöld hidrogén infrastruktúra fejlesztésére. Németország és Ausztrália megerősítik az energetikai együttműködésüket, amelynek fókuszában a zöld hidrogén áll. Spanyolország, Portugália, Franciaország és Németország zöld hidrogén szállítására szolgáló csővezetéket építenek. Vagy ahogy korábban beszámoltunk, globális zöld hidrogén ipart tervez Németország. Ez csak néhány a számtalan, jelenleg folyamatban levő vagy tervezett zöld hidrogén projekt közül. Ezek világszerte gombamódra szaporodnak és a gyors terjedéshez katalizátorként szolgált az orosz-ukrán háború kapcsán Európát érintő energetikai szükséghelyzet.

Az Európai Bizottság, felismerve, hogy Európa milyen mértékben kiszolgáltatott az orosz energia szállításoknak, rendkívüli gyorsasággal, 2022. május 18-án letette az Európa Tanács asztalára a REPowerEU csomagot (sőt, a csomag első tervezetét már 2022. március 8-án a sajtó elé tárta), amely három alapvető „oszlopra” épít. ( a korábbi „Green Deal” és „Fit for 55” csomagokra alapozva):

• diverzifikálás,
• megtakarítás,
• gyorsabb átállás a tiszta energiára.

A hidrogén – és különösen a zöld hidrogén – e három oszlopból kettőt is keményen érint, mivel az Európai Bizottság mind a diverzifikálásnál, mind az átállásnál nagy szerepet szán neki. A szakmai közösség a részletes szabályokra, programokra és azok finanszírozási hátterére vár.

Az energetikai rendszerek átállítása fosszilis erőforrásokról alternatív, megújuló erőforrásokra több szempontból is fontos. Egyik oldalon a globális felmelegedés mérsekléséhez szükséges a CO₂kibocsátás csökkentése, így a fosszilis energiaforrások, mint a kőolaj vagy a földgáz égetésének csökkentése. A másik oldalon az energiaforrások diverzifikálás, valamint az egyoldalú függések csökkentése is megköveteli az egyes államoktól, államszövetségektől, hogy igyekezzenek minél több energiát vagy saját maguk előállítani, vagy pedig a lehető legtöbb „lábon állva”, olcsón előállítható, könnyen, jól szállítható és tárolható energia-formákat kidolgozni és megvalósítani.

Aki a téma iránt kicsit is érdeklődik, a napelemeken és szélerőműveken túl, azonnal találkozni fog az ún. zöld hidrogénnel, mint megoldási lehetőséggel. A zöld – tehát a CO₂-semleges módon előállított – hidrogén számos cikk szerint egyszerre válasz a globális felmelegedés és a megújuló energiatermelés számos kérdésére. Egyes vélemények szerint szinte mindegyikre. Szerintük a zöld hidrogén olcsó, szinte végtelen mennyiségben előállítható és könnyen tárolható, miközben nagyon sokrétűen felhasználható, és mindezt már meglevő és kipróbált technológiák segítségével.

Ha mindez igaz, akkor miért is nem hidrogénnel hajtott járművekben ülünk (amiknek kipufogójából csak némi víz csepeg)? Miért nem hidrogénes tartályokat telepítünk a házaink mellé (hogy a nyári napsütés energiáját eltároljuk télire)? Miért nem hidrogénnel készítünk acélt a környezetszennyező koksz helyett?

Ahogy azt mondani szokás, „oka van” annak. Nem is egy.

De először meg kell ismerni a különféle „színes” hidrogénfajtákat:

• Szürke hidrogén: földgázból előállított hidrogén (ez teszi ki a jelenlegi hidrogén előállítás túlnyomó részét), a melléktermék CO₂
• Kék hidrogén: a szürkéhez hasonlóan földgáz bontásával előállított hidrogén, de a keletkező CO₂-t nem engedik a légkörbe, hanem földalatti tárolókba (kiürült földgáz-mezőkbe) sajtolják
• Fekete vagy barna: fekete- vagy barnakőszénből előállított hidrogén
• Pink (vagy piros, vagy lila) hidrogén: víz elektrolízises bontásával előállított hidrogén, ahol a szükséges villamos energiát atomerőművek biztosítják
• Türkiz hidrogén: földgázból, pirolízissel előállított hidrogén, ahol a folyamat másik terméke szén (ez újabb, alacsony kibocsátású hidrogén előállító technológia, azonban egyelőre nagyon kevéssé elterjedt)
• Zöld hidrogén: megújuló energiaforrásokból származó villamos energiával, víz bontásával előállított hidrogén

1. A hidrogén felhasználási módjai

A hidrogént elsősorban ammónia gyártás, az olajfinomítás és a metanolgyártás során használják komponensként vagy katalizátorként. Jelenleg ez a három vegyipari eljárás használja fel az előállított hidrogén legnagyobb részét. Mivel azonban a zöld hidrogén előállítása a megújuló energiaforrások elterjedése által egyre költséghatékonyabb lehet, és a szén-dioxid-kibocsátás mérséklése egyre fontosabbá válik, várhatóan a hidrogént számos különböző iparágban üzemanyagként és alapanyagként egyaránt használják majd.

1.1. Ammóniagyártás

Az ammóniagyártás a következő 30 évben várhatóan 40%-kal bővül. A hidrogén kritikus része lesz ennek a bővülésnek. Jelenleg az ammóniaipar a teljes világszintű CO₂-kibocsátás 1,8%-áért felelős, így jelentős lehetőség van a szén-dioxid-kibocsátás csökkentésére világszerte. Az ammónia alapvető vegyipari alapanyag, amelynek egyben kulcsfontosságú szerepe van a műtrágyák előállításában, ezáltal a globális mezőgazdaságban. Az ammónia a hidrogén tárolására is alkalmas, mivel könnyebben szállítható, mint a folyékony vagy gázalapú hidrogén. A US Department of Energy már 2006-ban részletesen vizsgálta az ammóniát, mint a hidrogéntárolás egyik ígéretes módszerét. Az ammónia a hidrogénhez képest

lényegesen alacsonyabb nyomáson (10-15 bar),
vagy lényegesen kevésbé lehűtve (-33 C^o-on) tárolható,
miközben energiasűrűsége a sokszorosa.

Szállítása és tárolása olyan eszközökkel lehetséges, amelyek ipari felhasználása mögött már több évtizedes tapasztalat van, és az alkalmazott technológiák kiforrottak. Az Air Products üzeme, amely teljes mértékben CO₂-semleges hidrogénre alapozva állít majd elő ammóniát, 2025-ben kezdi meg a kereskedelmi üzemet Szaúd-Arábia északnyugati részén.

1.2. Metanol előállítása

A hidrogén és a szén-monoxid kontrollált reakciója során a metanol, mint a vegyipar egyik széles körben használt alapanyaga jön létre, mind oldószerként, mind reagensként. A metanol ezen felül belső égésű motorok üzemanyagaként is elterjedt (az M85-ös üzemanyag 85 %-a metanol és 15%-a ólmozatlan benzin). A metanol előállítása zöld hidrogén felhasználásával ezen felül egy további, jelentős előnnyel is járhat: egy thai kutatócsoport laboratóriumi körülmények között sikerrel állított elő metanolt CO₂ hidrogénezésével. Ezáltal a globális felmelegedéshez jelentősen hozzájáruló CO₂-t a klímasemlegesen előállított zöld hidrogén segítségével úgy lehetne kivonni a légkörből (vagy eleve a keletkezés helyén, erőművekben megkötni), hogy egyben újra hasznosítható legyen, vegyipar alapanyag vagy üzemanyag formájában. A folyamat még nem érett ipari bevezetésre, azonban a kezdetek ígéretesek.

1.3. Acélgyártás

Az acélgyártás során egyre szélesebb körben helyettesítik hidrogénnel a szenet és a kokszot. Mivel a folyamat nagyon magas hőmérsékletet és nagy tisztaságú fűtőanyagot igényel, így a hidrogén fűtőanyagként és egyes lépésekben reagensként is ideális. Zöld hidrogén felhasználásával egyszerre orvosolható az acélipar CO₂kibocsátása csökkentésének és megújuló energiával való ellátásának problémája. Az acélgyártás ezzel szinte teljesen CO₂ semleges eljárásokra állítható át, amelyek egyben alkalmasak a megújuló energiaforrások által termelt villamos energia rugalmas felhasználására is.

1.4. Olajfinomítás

A hidrogén felhasználása az olajfinomításban szintén olyan terület, ahol a zöld hidrogén csökkentheti a CO₂ kibocsátást. A világgazdaság számára a kőolaj még sokáig alapvető alapanyag lesz. A kereslet előrejelzések szerint legalább 2040-ig növekedni fog, így ha az olajfinomítás során sikerül csökkenteni a CO₂ kibocsátást, az világszinten is jelentős megtakarítást eredményezhet. Ilyen céllal jött létre például az EU által is támogatott REFHYNE projekt, amely a Shell és az ITM Power együttműködésével integrál megújuló energiát és hidrogént olajfinomítás során.

1.5. E-üzemanyagok

A hidrogén felhasználása alapanyagként kiterjeszthető az úgynevezett e-üzemanyagok szintézisére is. Az e-üzemanyagok elektrokémiai úton előállított, CO₂-semleges üzemanyagok, amelyek a benzin vagy a dízel alternatívájaként használhatóak, a motorok működési módjának és felépítésének jelentős változtatása nélkül. Jó példa erre a Volkswagen által 2022 végén Chilében indított projekt, amely a kísérleti fázisban megújuló energiával állít elő 130.000 liter üzemanyagot. Ezt aztán az évtized közepére először 55 millió, majd 550 millió liter évi kapacitásra terveznek bővíteni.

1.6. Elégetés

A hidrogén erősen gyúlékony anyag, amely magas hőmérsékleten ég és az égés során nagyrészt csak vízgőz keletkezik. Csak „nagyrészt”, mert a magas hőmérsékletű égés során a levegő nitrogénjéből különböző mennyiségben nitrogén-oxidok is keletkeznek. Azonban ezek kezelése már jól ismert és bejáratott technológiákkal (mint a dízel-üzemű motoroknál alkalmazott NO_x katalizátorok) megoldott. A hidrogén, mint fűtőanyag kitűnően alkalmazható akár lakó- vagy más épületek fűtésénél, akár magas hőmérsékletet igénylő ipari folyamatoknál, akár önmagában (új berendezéseknél), akár földgázzal elegyítve, kismértékben módosított földgáz-üzemű berendezésekben. Az eddigi technológia kismértékű módosításával szintén használható üzemanyagként, belső égésű motorokban, legyenek azok akár dugattyús motorok, akár turbinák,

1.7. Villamosenergia tárolása és termelése

Elérkeztünk a zöld hidrogén felhasználásának azon módjához, amely talán megoldhatja a megújuló energiaforrások két legfőbb problémáját:

• az egyik, hogy senki nem tud parancsolni az időjárásnak, sem a nap és évszakoknak
• a másik, hogy a villamos energia felhasználásnál kritikus az állandóság és biztonság kérdése, mint ahogy azt bemutattuk az adatközpontokról szóló cikksorozatunk első és második részében.

A folyamatos villamosenergia-ellátás alapja, hogy a keresleti és kínálati oldal mindig egyensúlyban legyen. Az időjárás-, évszak-, napszakfüggő megújuló alapú energiatermelés ingadozása azt eredményezi, hogy egyik időszakban túl sok a termelés, máskor túl kevés. Ezáltal egyszerre kell fenntartani a megújuló – és vele párhuzamosan annyi hagyományos – termelő kapacitást, hogy például egy szélcsendes, felhős héten is el tudja látni a lakosságot és az ipart is.

A probléma megoldása kézenfekvő lenne: tárolni kell a villamos energiát. Ennek megoldása viszont óriási műszaki kihívás, amit a villamos energia széleskörű felhasználásának kezdete óta mérnökök milliói igyekeztek és igyekeznek megoldani, több-kevesebb sikerrel (jelenleg még inkább kevesebbel).

Az eddig ismert akkumulátorok drágák, sérülékenyek, energiasűrűségük kicsi, előállításukhoz számos ritka és drága alapanyag szükséges, a folyamat pedig nagyon technológia- és erőforrásigényes. Alternatíva lehet a szivattyús tárolás, amelyben a vízierőmű időről-időre üzemmódot vált: amikor áram felesleg van, alulról felfelé szivattyúzzák a vizet, amikor pedig áramra van szükség, akkor leeresztik, újra áramot termelve. Mindehhez azonban sok-sok vízre és megfelelő földrajzi adottságokra van szükség, ami egyes országokban (pl. Norvégia, Ausztria vagy Svájc) rendelkezésre áll, de az országok többségében hiányzik.

Más egzotikus megoldások is fejlesztés alatt vannak (függőleges bányaaknákba leengedett ezertonnás súlyok, egymásra helyezett betontömbök és számos más), azonban egyik sem kiforrott és fejlesztésük még akkor is hosszú éveket vesz igénybe, ha tényleg alkalmasnak bizonyulhatnak az energia tárolására.

Itt van azonban a hidrogén. A zöld hidrogén előállítása eleve villamos energia segítségével történik. Amikor túltermelés van a megújuló energiaforrásokból (fúj a szél, süt a nap), akkor vízből hidrogént állítanak elő, majd azt tartályokban tárolják. Visszafelé a hidrogén az ún. üzemanyagcellán keresztül közvetlenül elektromos árammá alakítható, amely akár az előállítás helyén, akár pedig máshova szállítható és ott felhasználható. Ez lehetővé teszi a hidrogén felhasználását a közlekedésben az üzemanyagcellás elektromos járművekben (FCEV), mind a személygépkocsiknál, mind a nehézgépjárműveknél. Alkalmas továbbá olyan területek „sziget üzemű” energiaellátására, amelyek nincsenek csatlakoztatva a villamosenergia-hálózathoz, vagy a csatlakozás kapacitása nem elegendő, és így csúcsidőszakokban szükséges kiegészítő termelés.

A hidrogén tehát hatalmas akkumulátorként is alkalmas lehet. Víz bőségesen áll rendelkezésre, oxigén szintén, így mind a hidrogén fejlesztése, mind pedig aztán a vízzé történő visszaalakítása csak olyan „alapanyagokat” igényel, amelyek bármelyik folyó, tó vagy tenger partján karnyújtásnyira vannak. Mondhatnánk, hogy

a kérdés tehát megoldva, korlátlan energiatárolás,
szinte végtelen és tiszta megújuló energia.
Miért nem így működik akkor a világ?

2. Nincs ingyen ebéd

Mindeddig bőségesen esett szó a zöld hidrogén előnyeiről, azonban az, hogy mind a mai napig kevéssé elterjedt, nem véletlen (és nem a „háttérhatalmak” valamiféle világszintű összeesküvésének eredménye). A hidrogén-alapú energiarendszerben ugyanis több szinten is komoly kihívásokkal kell megküzdeni.

2.1. Termelés

A zöld hidrogén előállítására több módszert is használnak, bár elsősorban, ahogy a fenti „színskála” is mutatja, a vízbontásos módszer a leginkább elterjedt:

Vízbontás: villamos árammal vizet hidrogénre és oxigénre bontanak. A folyamat a jelenlegi technikai lehetőségek mellett 60-80% hatásfokú, tehát 100 MWh befektetett villamosenergiával 60-80 MWh energiatartalmú hidrogén állítható elő (elveszítve már ebben a lépésben 20-40 MWh energiát). Az előállított hidrogént a tároláshoz sűríteni és/vagy hűteni kell, ami további energiát igényel. Jelenleg megoldatlan probléma még a vízbontáshoz használt berendezések alacsony élettartama – általában ezek legfeljebb 5 évig működnek és utána költséges nagyjavítást igényelnek.

Gőzreformálás (steam methane reforming, SMR – nem keverendő a kis moduláris atomreaktorokkal, amelyek rövidítése szintén SMR): metánból és vízgőzből ún. „szintézisgázt”, szén-monoxidot (CO) és hidrogént állítanak elő.  Ennek előnye, hogy nem csak földgáz, de biogáz is hidrogénné és a széles körben használt CO-vá alakítható, és a vegyipar már évtizedek óta használja. A folyamat hatásfoka azonban 40% körüli és sokkal komplexebb berendezéseket igényel, mint a víz bontása.

Fermentálás (erjesztés): magas cukortartalmú alapanyagból megfelelő mikrobák és külső melegítés segítségével közvetlenül is előállítható hidrogén, hasonlóan a biogáz előállításához (ahol metán keletkezik). Hátránya a módszernek, hogy viszonylag új, kevéssé kipróbált, lassú és a hatékonysága ipari méretekben jelenleg nagyon alacsony.

Tehát a termelés területén jelenleg csak közepes,
alacsony és még alacsonyabb hatásfokú
megoldások állnak rendelkezésre,

amelyeknél jó esetben csak a befektetett energia negyede-ötöde, rosszabb esetben több, mint fele elvész. Kísérleti fázisban vannak olyan, ezektől eltérő eljárások, amelyektől jobb hatékonyságot remélnek (pl. vízbontás magas hőmérsékleten, foto-elektrokémiai vízbontás vagy a fotoszintézis laboratóriumi reprodukálása), azonban ezek ipari méretű felhasználására valószínűleg még hosszú ideig kell várni.

2.2. Tárolás

A hidrogén tárolása szintén „kihívásokkal teli terület”. A hidrogén molekula mérete kevesebb, mint harmada egy metán molekuláénak. Sűrűsége (ezáltal energiasűrűsége) alacsony. A hatékony tároláshoz egy hibrid megoldással

vagy sűríteni, vagy hűteni kell.
Vagy egyszerre mindkettőt.

A sűrítés és a hűtés energiaigénye egyaránt nagy, tovább a tárolás során a nyomás csökkenését és a hőmérséklet emelkedését meg kell előzni. Ehhez vagy folyamatosan hűteni kell, vagy pedig olyan speciális tárolási körülmények szükségesek, amelyek meg tudják akadályozni a gáz távozását. Itt külön gondot jelent, hogy nem elegendő egy egyszerű acél tartály (mint ami pl. metán vagy a propán tárolására alkalmas). A kis molekulaméret miatt a hidrogén képes a tartály anyagán keresztül is áthatolni, melynek során ráadásul roncsolja az anyag szerkezetét is, egyre „porózusabbá” téve azt. A nyomás növekedésével egyre drágább és bonyolultabb megoldások szükségesek. Egy alumínium tartály maximum 175 bar, egy acél tartály 200 bar nyomásig alkalmas. Az autóiparban szükséges 700 bar nyomáson tartott hidrogén biztonságos tárolásához azonban már különleges, többrétegű, szénszál-erősítésű, műanyag tartályok szükségesek, mint például a Toyota Mirai esetében. A hidrogén tárolása (és szállítása) így speciális anyagú tartályokat és csővezetékeket igényel, amelyek egyrészt lényegesen drágábbak, mint a földgáz esetében, másrészt pedig élettartamuk is lényegesen rövidebb.

A tárolásnál alternatíva lehet – a földgázhoz hasonlóan – a földalatti tárolás, például felhagyott sóbányákban vagy más, már nem használt, mélyművelésű bányákban. Ilyen tárolót üzemeltet például a Linde az Egyesült Államokban a saját hidrogén-ellátó hálózatában pufferként. Azonban ennek kapacitása nagyságrendjében nem mérhető össze a megszokott földgáz tároló kapacitásokkal.

2.3. Szállítás

A hidrogént felhasználhatják a termelés helyszínén (pl. energetikai tárolóként ), de nagy távolságban is. A hidrogén elvileg szállítható csővezetékeken gáz formájában, tartályautókban nagy nyomáson, vagy folyékony formában tankerekkel (az LNG-hez hasonlóan). De mindegyik változathoz speciális és drága anyagú speciális tartályokra ill. csövekre van szükség.

Relatíve legalacsonyabb költsége és energiaigénye ezek közül a földgázhoz hasonlóan a csővezetékeknek van az Európai Unió megbízásából 2021-ben készített tanulmány szerint, mivel itt sem a nyomás nem olyan magas, sem a hőmérséklet nem alacsony. A nagy nyomású vagy alacsony hőmérsékleten történő szállítási módok energiaigénye lényegesen magasabb, mivel fenn kell tartani azt a teljes szállítási idő alatt (vagy gondoskodni kell a gázzá alakuló hidrogén felhasználásáról, például hajóknál a hajó motorjának hajtóanyagaként).

A szállításnál számos technikai kihívás jelentkezik.

A speciálisan hidrogén szállítására kiépített csővezetékek ritkák, nagyrészt vegyiüzemek saját igényeinek ellátására épültek ki, és nem rendelkeznek olyan kapacitással, hogy azokon egész országrészek energiaellátásához szükséges mennyiségeket lehessen szállítani.

Ezzel kapcsolatosan gyakran hallható megoldási javaslat, hogy a már létező földgáz szállító csővezeték hálózatot kell hidrogén szállítására használni. A rövid válasz sajnos az, hogy

a földgáz vezetékek nem alkalmasak hidrogén szállítására.

A vezetékek anyaga, a csatlakozások és tömítések anyaga és műszaki megoldásai nem teszik lehetővé azok hidrogénre való átállítását, a hálózat vezérlését szolgáló szelepek és szivattyúk nem alkalmasak a hidrogén folyam olyan finom irányítására, mint amit a gáz eltérő fizikai tulajdonságai indokolnak. Átmeneti megoldás lehet egy földgáz-hidrogén elegy használata, amely azonban legjobb esetben is csak kényszermegoldás. A tapasztalatok ugyanis azt mutatják, hogy már 5 (V/V)% hidrogéntartalom is jelentősen csökkenti a csővezetékek élettartamát.

2.4. Végfelhasználás

A hidrogén, mint energiaforrás ígéretes a végfelhasználás (fentebb ismertetett) sokfélesége és rugalmassága miatt. Ugyanúgy alkalmas lehet egy mobil telefon üzemeltetésére (egy kis üzemanyagcellával és kis hidrogén-tartállyal, ahogy az a képen is szerepel), mint egy autó, egy ház, egy bevásárlóközpont vagy egy egész város energiaellátására.

A prototípusok minden méretben léteztek és léteznek már. A hidrogéncellás mobil telefon ötlete közel 20 éve létezik kísérleti példány formájában. Üzemanyag-cellával működő autók tesztekben már az 1990-es évek óta róják az utakat és a 2010-es évek elejétől kereskedelmi forgalomban is kaphatóak. A technológiát már szinte mindenben integrálták: személygépkocsi, busz, vonat, hajó, még repülőgép is létezik, aminek üzemanyagcellája hidrogénből villamos áramot állít elő, és villanymotor hajtja.

De ilyen bőséges kínálat és lehetőségek mellett miért nem jár sokkal több hidrogén-meghajtású jármű az utakon? A probléma itt is sokrétű.

A hidrogén tárolásánál és szállításánál már ismertetett gondokat egy járműben nagyon kis helyen, nagyon nagy nyomáson és nagy üzembiztonsággal kell megoldani. Egy több száz bar nyomású tartály robbanása önmagában is iszonyatos pusztítást végezne. Főleg, ha egyben a hidrogén a levegővel keveredve durranógázt alkot és szintén robban. Emiatt speciális, drága tartályok és szerelvények szükségesek, amelyek baleset során is biztosítják, hogy ne történjen katasztrófa. Az üzemanyagcellák előállítási költségei, tartóssága, üzembiztossága (különösen nagyon alacsony vagy nagyon magas külső hőmérséklet esetén) óriási kihívás – és mindezt egy gépjárműnél 10-15, egy kereskedelmi hajónál akár 30-50 évig kell biztosítani. Mindezt versenyképesen az egyéb technológiákkal.

Ezek a problémák azonban nagyrészt technikai problémák, amelyek kellő mérnöki munkaórával valószínűleg áthidalhatók lennének. Van azonban egy alapvető problémája a hidrogén alapú energiarendszernek: a hatékonyság.

A hidrogén előállítási, tárolási, szállítási és felhasználási lánc során 100 MWh előállított villamos energiának kb. 70%-a elvész és csak 30% hasznosul ténylegesen.

Az üzemanyagcella hatékonysága – modelltől függően – 40% és 60% között van. Áttekintve a korábban ismertetett hatékonysági adatokat, az alábbi, nagyon kevéssé hatékony folyamat látható (egy példán végig vezetve):

• Előállított és a folyamatba bevitt villamos energia mennyisége: 100 MWh
• Ebből előállított hidrogén energiatartalma: 70 MWh
• Szállítás, tárolás energiaszükséglete: 10 MWh (marad 60 MWh)
• Üzemanyagcella vesztesége: 30 MWh

Egy átlagos hidrogén-alapú energia körfolyamat tehát 30 MWh ténylegesen hasznosuló energiát nyújt, 70 MWh veszteség mellett

A hidrogén alapú energiaszállítás, ilyen veszteségek mellett, nem versenyképes a hagyományos, távvezetéken történő villamosenergia-szállítással, amelynek vesztesége világszinten, és a teljes villamos energia hálózatra vetítve 8% körül mozog. Fejlett, jól karbantartott hálózatnál ez akár 4%-ra vagy az alá is csökkenthető.

Tárolás esetén a hidrogén-alapú rendszer szintén nem versenyképes hatékonyságban egy akkumulátoros rendszerrel. Az akkumulátoros rendszer (worst case 20% DC/AC átalakítási, AC/DC visszaalakítási, valamint 5% töltési veszteséggel számolva) 75%-os hatékonysággal működik – két és félszer olyan hatékonyan, mint a költséges és különleges hidrogén-rendszer.

Az akkumulátornak kétségtelenül hátránya a magas előállítási költség és a kis tárolási képesség. A két és félszeres hatásfok különbség azonban, különösen nemzetgazdasági méretekben, rendkívül jelentős.

Ahhoz, hogy ilyen hatásfok különbséget a rendszer elviseljen, a rendelkezésre álló energiának nagyon olcsónak és szinte végtelen mennyiségűnek kell lennie. Elképzelhetőek ilyen keretfeltételek (például offshore szélenergia termelő egységek, vagy az Egyenlítő mentén telepített óriási napelem-farmok).

A jelenlegi technikai szint és megoldási módok mellett azonban

a hidrogén még csak különleges,
egyedi esetekben jelent optimális megoldást.

Szintén életképes megoldás a hidrogén zöldenergia segítségével történő termelése ott, ahol kifejezetten hidrogénre van szükség – például a fent felsorolt vegyipari vagy acélipari termelésben.

A hidrogén azonban, mint a megújuló energiára történő átállás csodaszere, „Szent Grálja”,
a jelenlegi műszaki megoldásokkal
még csak erős megszorításokkal működőképes.
Az áttörés még várat magára.