Vodikova ekonomija (hydrogen economy), gospodarstvo temeljeno na vodiku (umjesto na prirodnom plinu, nafti i ugljenu) čini se kao san snova. Vodik je visokoenergetsko gorivo, koje višestruko nadmašuje fosilna goriva – energetska vrijednost benzina je 52 MJ/kg ili 14,4 kWh/kg, prirodnog plina (metana)  46 MJ/kg ili 12,8 kWh/kg, a vodika 120 MJ/kg ili 33,3 kWh/kg. Vodik je obnovljiv izvor energije jer od njega gorenjem ne nastaje ništa osim vode, a može se koristiti umjesto ugljena ili prirodnog plina za dobivanje željeza i obojenih metala jer je izvrsno reduktivno sredstvo. Usto je sirovina za proizvodnju amonijaka, a time i svih dušikovih spojeva, od umjetnih gnojiva do najlona i kevlara, sintetskih smola, eksploziva i lijekova. Proizvodi se elektrolizom od svugdje dostupne sirovine, vode, a ako se električna struja dobiva iz obnovljivih izvora – sunca i vjetra – boljeg prijatelja okoliša ne može se zamisliti.

No kako to u tehnici i tehnologiji obično biva, za primjenu su ključne mane, a ne vrline. Vodik je lagan, on je najlakši plin: litra vodika pri normalnim uvjetima tlaka i temperature ima masu od samo 0,09 grama – H₂ je 14 puta lakši od zraka. Čak i kada se ukaplji, na temperaturi od -253 ^oC, dobiva se tekućina gustoće od samo 0,07 g/cm³, a to je deset puta manja gustoća od gustoće tekućih fosilnih goriva. Vodik treba stoga držati pod visokim tlakom ili niskom temperaturom, a to iziskuje visoke troškove.

Iako sunce svugdje sije, a vjetar svugdje puše, nije svako sunce i svaki vjetar pogodan za proizvodnju energije. Iz toga slijedi neočekivan, ali nužan zaključak: za obnovljive izvore vrijedi isto što i za neobnovljive – kao što postoje ležišta ugljena, nafte i zemnog plina, tako postoje i (dobra) nalazišta vjetra i sunca. Proizvedena energija treba naći svoj put do potrošača – samo kako?

Prvi odgovor je: elektičnim vodom, u obliku električne struje. No to nije sasvim praktično. Višak struje ne može se uskladištiti (osim vrlo skupim baterijama). Iako  transport električne energije ne iziskuje prevođenje jednog oblika energije u drugi, gubitci u mreži (električni otpor u vodovima i gubitci u transformatorskim stanicama) iznose od 6 pa i više od 16 posto (u Hrvatskoj 14 %). Umjesto toga, njemački znanstvenici iz sveučilišta Ruhr-Universität u Bochumu, predvođeni profesorom Thomasom Ernstom Müllerom, predlažu da se prijenos energije učini plinovodom, plinovodom kroz koji bi tekao vodik.

Način da se to ostvari ne zahtijeva inovacije. Vodik bi se proizvodio elektrolizom pri tlaku od 30 bara, da bi se smanjio električni otpor na elektrodama, a zatim tlačio na 80 bara i pri tom tlaku otpremao cjevovodom vanjskog promjera 1,22 m. Kroz takvu bi cijev moglo proticati 390 tona vodika na sat, a to znači da bi plinovod (vodikovod) imao kapacitet prijenosa od 13 GW, što je osam puta više od prosječne snage svih potrošača električne energije u Hrvatskoj (1,56 GW). Problem bi dakako bio tlak, a još više difuzivnost vodika (vodik prolazi kroz gumu, plastiku, čak kroz čelik), no problem bi se lako riješio čeličnom cijevi s unutrašnje strane presvućene posebnim premazom, a s vanjske zaštićenom od korozije trostrukim slojem epoksidne smole i polietilena. Tako kaže tehnologija. A što kaže ekonomija?

Elektroliza vode skopčana je s gubitcima, i to ne zanemarljivima. Da bi se proizveo kilogram vodika treba utrošiti 55 kWh, dok se njegovim gorenjem može dobiti najviše 33,3 kWh, što znači da se uspijeva iskoristiti samo 61 % utrošene energije. Drugi problem je dakako transport vodika kroz cjevovod. Da bi se ostvario željeni kapacitet (390 tona na sat) treba na dužinu od tisuću kilometara postaviti sedam pumpnih stanica ukupne snage 218 MW. Kada se svi utrošci i gubitci energije preračunaju u emisiju ugljikova dioksida, proizlazi da proizvodnja i transport kilograma vodika emitira 0,7 do 4 kg CO₂. Emisija CO₂ ovisi o udaljenosti na koju treba isporučiti vodik (od 0 do 4000 km), ali i o načinu dobivanja energije – energija dobivena iz vjetroelektrana povoljnija je od energije dobivene s fotonaponskih ploča. Važan, ako ne i najvažniji činitelj je efektivno vrijeme rada ektrolizera, FLH (full load hours). Upravo taj činitelj pokazuje da se isplati trasportirati vodik, pa i na udaljenost od 4000 kilometra, ako se energija proizvodi na mjestu gdje ju je moguće dobivati više tisuća sati godišnje.

Ni najčišća energija, ona zasnovana na vodiku ne može biti sasvim čista. No koja je alternativa? Vodik se ponajviše proizvodi reakcijom metana i vodene pare, pri čemu kao nusproizvod nastaje 9 do 12 kg CO₂ po kilogramu vodika – a to je daleko više od emisije ugljikova dioksida pri proizvodnji i transportu vodika korištenjem obnovljivih izvora energije. Gospodarstvo temeljeno na vodiku ipak se isplati. 

Nenad Raos je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, sada u mirovini. Autor je i koautor stotinjak znanstvenih i stručnih radova iz područja bioanorganske i teorijske kemije, molekularnog modeliranja te povijesti kemije i komunikacijskih vještina u znanosti. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Sada piše za Čovjek i svemir te, naravno, Bug online. Sedam je godina bio glavni i tehnički urednik časopisa Priroda. Koautor je dva sveučilišna udžbenika i autor 14 znanstveno-popularnih knjiga, a uskoro mu izlazi još jedna, "Kemičar u kući", napisana prema člancima na ovim mrežnim stranicama. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.