Dugoročno skladištenje zelenog vodika ključni je faktor za široku primjenu obnovljivih izvora energije, jer rješava sezonski i povremeni karakter izvora poput sunca i vjetra. Proizveden elektrolizom uz pomoć električne energije iz obnovljivih izvora, zeleni vodik može se skladištiti dulje vrijeme bez značajnog gubitka energije, što ga čini idealnim za izjednačavanje ponude i potražnje tijekom mjeseci ili čak sezona. Tehnologije poput skladištenja u metalnim hidridima, tekućim organskim nosačima vodika (LOHC-ima) ili podzemnim solnim šupljinama omogućuju to dugoročno skladištenje. Metalni hidridi, na primjer, kemijski povezuju vodik s metalima, omogućavajući sigurno skladištenje u kompaktnim jedinicama godinama dana. Ova sposobnost osigurava da višak zelenog vodika proizvedenog tijekom vršne proizvodnje obnovljivih izvora (npr. ljetna solarne energije) može biti sačuvan i iskorišten tijekom razdoblja visokog potražnje (npr. zimske grijaće sezone). Dugoročno skladištenje zelenog vodika na taj način poboljšava sigurnost opskrbe energijom, smanjuje potrebu za rezervnim izvorima energije iz fosilnih goriva i ubrzava prijelaz na potpuno dekarbonizirani energetski sustav.