Η παρούσα Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασία εξετάζει τον ρόλο του υδρογόνου ως ενεργειακού φορέα στο πλαίσιο της ενεργειακής μετάβασης και της απανθρακοποίησης των σύγχρονων ενεργειακών συστημάτων, με ιδιαίτερη έμφαση στις τεχνολογίες αποθήκευσης, μεταφοράς και ενσωμάτωσής του στις υφιστάμενες ενεργειακές υποδομές. Η αυξανόμενη διείσδυση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, σε συνδυασμό με την ανάγκη περιορισμού των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, καθιστούν το υδρογόνο έναν σημαντικό υποψήφιο ενεργειακό φορέα, ιδιαίτερα σε εφαρμογές όπου η άμεση ηλεκτροποίηση παρουσιάζει τεχνικούς ή οικονομικούς περιορισμούς.

Στο πρώτο μέρος της εργασίας αναλύεται το θεωρητικό υπόβαθρο του υδρογόνου ως ενεργειακού φορέα, συμπεριλαμβανομένων των φυσικοχημικών ιδιοτήτων του, των διαθέσιμων μεθόδων παραγωγής (γκρίζο, μπλε και πράσινο υδρογόνο), καθώς και των συγκριτικών του πλεονεκτημάτων και περιορισμών έναντι συμβατικών καυσίμων. Στη συνέχεια, εξετάζονται οι κυριότερες τεχνολογίες αποθήκευσης, όπως η συμπιεσμένη αέρια μορφή, η υγροποιημένη κρυογενική αποθήκευση, η στερεά αποθήκευση μέσω μεταλλικών υδριδίων και η χρήση χημικών φορέων όπως η αμμωνία, με αξιολόγηση της τεχνολογικής τους ωριμότητας, της ενεργειακής απόδοσης και των τεχνικών περιορισμών τους.

Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στη μεταφορά υδρογόνου μέσω αγωγών υψηλής πίεσης και στη δυνατότητα αξιοποίησης υφιστάμενων δικτύων φυσικού αερίου μέσω της προσέγγισης hydrogen-ready infrastructure και της μεταβατικής στρατηγικής blending με μίγματα υδρογόνου–φυσικού αερίου. Παράλληλα, αναλύονται ζητήματα υδρογονοθραυστικότητας, συμβατότητας υλικών, λειτουργικής ασφάλειας και τεχνολογιών ανίχνευσης διαρροών, με αναφορά σε σύγχρονες τεχνολογίες αισθητήρων, MEMS και IoT-based monitoring systems.

Η εργασία περιλαμβάνει επίσης ανάλυση πραγματικών ή υπό ανάπτυξη ευρωπαϊκών έργων υποδομών υδρογόνου, όπως έργα μεγάλης κλίμακας αποθήκευσης και hydrogen valleys, καθώς και πιλοτικές εφαρμογές οικιακής χρήσης τύπου hydrogen village, με στόχο τη σύνδεση της θεωρητικής προσέγγισης με πρακτικά παραδείγματα εφαρμογής. Μέσα από τη συγκριτική αξιολόγηση των περιπτώσεων αυτών, εξετάζονται οι τεχνικές, οικονομικές, θεσμικές και κοινωνικές προκλήσεις της μετάβασης.

Τα συμπεράσματα της εργασίας δείχνουν ότι το υδρογόνο μπορεί να αποτελέσει σημαντικό συμπληρωματικό πυλώνα του μελλοντικού ενεργειακού συστήματος, κυρίως σε εφαρμογές αποθήκευσης μεγάλης κλίμακας, βιομηχανίας και δύσκολα εξηλεκτριζόμενων τομέων. Ωστόσο, η ευρεία αξιοποίησή του εξαρτάται από τη μείωση του κόστους παραγωγής, την ανάπτυξη κατάλληλων υποδομών, την τεχνολογική ωρίμανση επιμέρους εφαρμογών και τη διαμόρφωση σαφούς κανονιστικού και οικονομικού πλαισίου.

This postgraduate thesis investigates the role of hydrogen as an energy carrier within the context of energy transition and decarbonisation of modern energy systems, with particular emphasis on storage technologies, transportation infrastructure, and integration into existing energy networks. The increasing penetration of renewable energy sources, combined with the urgent need to reduce greenhouse gas emissions, positions hydrogen as a promising energy vector, particularly in sectors where direct electrification remains technically or economically challenging.

The first part of the study presents the theoretical background of hydrogen as an energy carrier, including its physicochemical properties, production pathways (grey, blue, and green hydrogen), and its comparative advantages and limitations relative to conventional fuels. Subsequently, the principal hydrogen storage technologies are examined, including compressed gaseous hydrogen, cryogenic liquid hydrogen, solid-state storage through metal hydrides, and indirect storage through chemical carriers such as ammonia. These technologies are assessed in terms of technological maturity, energy efficiency, and operational constraints.

Particular attention is given to hydrogen transport through high-pressure pipelines and to the potential utilisation of existing natural gas infrastructure through hydrogen-ready approaches and transitional hydrogen blending strategies. Technical challenges such as hydrogen embrittlement, material compatibility, operational safety, and leak detection are analysed, including reference to modern sensor technologies, MEMS systems, and IoT-based monitoring architectures.

The thesis also includes an analysis of existing and emerging European hydrogen infrastructure projects, including large-scale storage initiatives, hydrogen valleys, and residential pilot applications such as hydrogen village concepts. These case studies provide practical insight into the technical, economic, institutional, and social dimensions of hydrogen deployment.

The findings indicate that hydrogen can play an important complementary role in the future energy system, particularly in large-scale energy storage, industrial applications, and hard-to-abate sectors. However, its broader deployment depends on reducing production costs, expanding dedicated infrastructure, improving technological maturity, and establishing a stable regulatory and economic framework.

Keywords: Hydrogen, hydrogen storage, energy infrastructure, hydrogen blending, energy transition, decarbonisation