Úvod
Použití vodíku jako zdroje energie na železnici je celoevropským aktuálním tématem: je prokázáno, že vodíkový vlak existuje, je funkční, a může být nasazen v komerčním provozu, hlavním předmětem diskuse využití vodíku na železnici není diskuse o parametrech vozidlové technologie, ale dostupnost vodíku a zdroje pro jeho výrobu, s předchozím problémem velmi úzce souvisí otázka logistiky, infrastruktury a v neposlední řadě výrobní resp. distribuční cena.
Současný stav
Světová produkce vodíku se odhaduje na 70 mil. t (2020) a roste přibližně o 6% každým rokem. Zdroje výroby jsou: 48% parní reforming zemního plynu, to je metoda nejlevnější a nejúčinnější, zdrojem je ale fosilní palivo a produkuje se CO2, 30% parciální oxidací těžkých ropných frakcí, 18% zplyňováním uhlí 4% elektrolýzou (cca 3 mt/rok) Pro použití v palivových článcích musí vodík splňovat normu ČSN ISO 14687-1 (99,97%). Vodík z chemické výroby se musí dočišťovat. V České republice se vyrobí ročně cca 120 tis. t a jedná se především o emisně zatížený vodík Největšími producenty jsou Unipetrol Litvínov a Kralupy (ropa) BorsodChem – MCHZ (zemní plyn) Spolchemie Ústí n./L. (elektrolýza) Účinnost výroby, nízká nebo nulová emisní stopa (podle energetického mixu) a chemická čistota vhodná pro použití ve vodíkových zásobnících energie hovoří pro elektrolýzu. Cena výroby čistého vodíku je závislá zejména na ceně elektrické energie. Emisní stopu má i elektrolýza v závislosti na energetickém mixu, v ČR je to 55% z fosilních zdrojů 37% z jaderných zdrojů 4% z vodních zdrojů 3% solární 1% větrné
Stav požadovaný
Energetická nevýhoda výroby ze solárních a fotovoltaických elektráren se v případě orientace na vodík mění ve výhodu, a tou je převis výroby nad spotřebou. Výroba vodíku elektrolýzou tak může sloužit pro ukládání nespotřebované energie. To, že jeho výroba je neefektivní, nevadí, protože solární a větrné elektrárny nemají téměř žádné variabilní náklady.   Výhodnou startovní pozici mají státy s přebytkem výroby elektrické energie ze solárních a větrných zdrojů. Tyto státy mají za předpokladu realizace světové vodíkové strategie stát hlavními výrobci. Světová ekonomika se orientuje na budoucí využití vodíku právě z čistých zdrojů: Má-li se použití vodíku stát nástrojem dekarbonizace, musí být vyráběn z obnovitelných zdrojů v místech malé místní spotřeby Takto vyrobená energie musí být schopna efektivní velkoobjemové přepravy, distribuce a skladování Konkurenceschopná cena v úrovni 2022 za přímo využitelný energetický vodík je 4 €/kg, tedy o 40% nižší než dnes.
Doprava a skladování
Klíčovou otázkou je, jak se vyrobený vodík přepraví ve velkém měřítku na místo spotřeby a za jaké náklady. Přeprava vodíku na rozdíl od jeho výroby a konečné spotřeby je zatím nejméně probádaná disciplína.   Syntéza a krakování čpavku Jedná se o výrobně a logisticky ověřenou technologii. Její výhodou je vysoká hustota, tedy relativně malý objem. Čpavek byl v minulosti používán i jako palivo, dokonce i v lokomotivách. Za 2. světové války byly v Belgii v provozu autobusy poháněné čpavkem. Nevýhodou čpavku je jeho vysoká toxicita, hořlavost a výbušnost.   Zkapalněný vodík Vodík se musí nejprve zchladit na -253oC, přeprava je možná ve speciálních kompozitových tlakových nádobách.   LOHC Velmi slibnou technologií je doprava vodíku v hydrátu (LOHC, Liquid Organic Hydrogen Carrier, wiki), kterou vyvinuli na univerzitě v Erlangenu v roce 2009.   Princip LOHC hydrogenace organické látky s nenasycenou uhlíkovou vazbou (např. dibenzyltoluenu) přeprava potrubím, běžnými cisternami při dehydrogenaci zpětný zisk vodíku vzniká ztrátové (využitelné) teplo LOHC lze po dehydrogenaci znovu použít.     Předmětem dalšího výzkumu je využití LOHC jako přímého media pro plnění zásobníků vozidel, tzv. DIPAFC (přímý isopropanolový palivový článek), sestávající z reaktoru pro přenos vodíku mezi cykloalkany a acetonem spojeným s isopropanolovým palivovým článkem.
Energetická účinnost
Měrná spotřeba energie je u vodíkového (palivového) článku je srovnatelná s naftou. Je-li vodík vyroben za použití obnovitelných zdrojů, je jeho emisní stopa minimální, nebo dokonce nulová.   Celkové náklady provozu vodíkového vlaku je v porovnání s elektrickou trakcí zhruba o 50% horší a je to dáno vyššími pořizovacími náklady, vyšší měrnou spotřebou energie, vyšší specializací údržby a potřebnou vyšší kvalifikovaností obslužného personálu.     Použití vodíku na železnici je v současnosti možné za určitých podmínek: vozební rameno musí být v relativní blízkosti elektrolyzéru, plničky H2 musí být na obou koncích přepravního ramene, zbrojit v nočních hodinách, obratově jen v sedlech, rychlost plnění je závislá na výkonnosti plničky, výrobní kapacita musí pokrýt celkovou spotřebu, řádově 60 t/rok/vozidlo, při turnusové potřebě 10 vozidel je to tedy 600 tun/rok (odpovídá výrobní kapacitě, cena vodíku musí být na úrovni současného dieselu, tedy musí poklesnou oproti současné ceně asi o 30%, liniová elektrizace nebo použití akutrolejových vozidel se prokáže jako neproveditelná, garance provozu musí být 15 let s opcí, resp. a garancí převzetí vozidel.