Tesla Mega-paket, gigantisk vätgastank: Panasonics nya klimatfabrik

Medan kultåg susar förbi i 285 kilometer i timmen tittar Panasonics Norihiko Kawamura över Japans högsta vätelagringstank. Den 14 meter långa strukturen skymtar över Tokaido Shinkansen-linjens spår utanför den antika huvudstaden Kyoto, såväl som ett stort utbud av solpaneler, vätebränsleceller och Tesla Megapack lagringsbatterier. Kraftkällorna kan generera tillräckligt med juice för att driva en del av tillverkningsanläggningen med enbart förnybar energi.

"Detta kan vara den största vätgasförbrukningsplatsen i Japan", säger Kawamura, chef på apparattillverkarens Smart Energy System Business Division. "Vi uppskattar att vi använder 120 ton väte per år. Eftersom Japan producerar och importerar mer och mer väte i framtiden kommer detta att vara en mycket lämplig typ av anläggning.”

Inklämd mellan en höghastighetsjärnväg och motorväg, är Panasonics fabrik i Kusatsu, Shiga Prefecture, en stor tomt på 52 hektar. Det byggdes ursprungligen 1969 för att tillverka varor inklusive kylskåp, en av de "tre skatterna" av hushållsapparater, tillsammans med TV-apparater och tvättmaskiner, som japanerna eftertraktade när landet återuppbyggdes efter andra världskrigets förödelse.

Idag är ett hörn av anläggningen H2 Kibou Field, en demonstrationsanläggning för hållbar kraft som startade sin verksamhet i april. Den består av en 78,000 495 liters vätebränsletank, en 99 kilowatt vätebränslecellsuppsättning som består av 5 570 kW bränsleceller, 1,820 kW från 1.1 XNUMX solcellspaneler arrangerade i en inverterad "V"-form för att fånga upp mest solljus, och XNUMX megawatt av lagring av litiumjonbatterier.

På ena sidan av H2 Kiboufältet visar en stor display hur mycket effekt som produceras i realtid från bränsleceller och solpaneler: 259kW. Cirka 80 % av den genererade energin beräknas komma från bränsleceller årligen, medan solenergi står för resten. Panasonic säger att anläggningen producerar tillräckligt med ström för att möta behoven hos webbplatsens bränslecellsfabrik — den har en toppeffekt på cirka 680 kW och en årlig användning på cirka 2.7 gigawatt. Panasonic tror att det kan vara en mall för nästa generations ny, hållbar tillverkning. 

"Detta är den första tillverkningsanläggningen i sitt slag som syftar till att använda 100 % förnybar energi", säger Hiroshi Kinoshita på Panasonics affärsdivision Smart Energy System. "Vi vill utöka den här lösningen mot skapandet av ett kolfritt samhälle."

Ett energiledningssystem (EMS) utrustat med artificiell intelligens styr automatiskt elproduktionen på plats, växlar mellan solenergi och väte, för att minimera mängden el som köps från den lokala nätoperatören. Till exempel, om det är en solig sommardag och bränslecellsfabriken behöver 600 kW, kan EMS prioritera solpanelerna och besluta om en blandning av 300 kW solenergi, 200 kW vätebränsleceller och 100 kW lagringsbatterier. På en molnig dag kan det dock minimera solkomponenten och öka vätgas- och lagringsbatterierna, som laddas om natten av bränslecellerna.

"Det viktigaste för att göra tillverkning grönare är ett integrerat energisystem inklusive förnybar energi som sol och vind, väte, batterier och så vidare", säger Takamichi Ochi, senior chef för klimatförändringar och energi på Deloitte Tohmatsu Consulting. "För att göra det är Panasonic-exemplet nära ett idealiskt energisystem."

Med grått väte, inte helt grönt än

H2 Kibou-fältet är inte helt grönt. Det beror på så kallat grått väte, som genereras från naturgas i en process som kan släppa ut mycket koldioxid. Tankfartyg transporterar 20,000 250 liter väte, kylt i flytande form till minus 80 Celsius, från Osaka till Kusatsu, en sträcka på cirka XNUMX km, ungefär en gång i veckan. Japan har förlitat sig på länder som Australien, som har större tillgångar på förnybar energi, för väteproduktion. Men den lokala leverantören Iwatani Corporation, som samarbetade med Chevron tidigare i år för att bygga 30 vätgasanläggningar i Kalifornien till 2026, har öppnat ett teknologicenter nära Osaka som är fokuserat på producerar grönt väte, som skapas utan användning av fossila bränslen.

En annan fråga som bromsar antagandet är kostnaden. Även om el är relativt dyrt i Japan, kostar det för närvarande mycket mer att driva en anläggning med vätgas än att använda el från nätet, men företaget förväntar sig att japanska myndigheter och industrins ansträngningar för att förbättra utbudet och distributionen kommer att göra elementet betydligt billigare.

"Vår förhoppning är att vätekostnaden kommer att sjunka, så att vi kan uppnå något i stil med 20 yen per kubikmeter väte, och då kommer vi att kunna uppnå kostnadsparitet med elnätet," sa Kawamura. 

Panasonic räknar också med att Japans strävan att bli koldioxidneutral 2050 kommer att öka efterfrågan på nya energiprodukter. Dess bränslecellsfabrik i Kusatsu har tagit fram över 200,000 2009 Ene-Farm naturgasbränsleceller för hemmabruk. Kommersialiserades 500, utvinner cellerna väte från naturgas, genererar kraft genom att reagera med syre, värmer och lagrar varmt vatten och levererar upp till XNUMX watt nödkraft under åtta dagar i en katastrof. Förra året började man sälja en ren väteversion riktad till kommersiella användare. Man vill sälja bränslecellerna i USA och Europa eftersom regeringar där har gjort det mer aggressiva vätgasbesparingsåtgärder än Japan. År 2021 lanserade det amerikanska energidepartementet ett så kallat Hydrogen Shot-program som syftar till att sänka kostnaden för rent väte med 80 % till 1 dollar per kilogram under 1 år. 

Panasonic planerar inte att öka skalan på sitt H2 Kibou-fält för närvarande, eftersom de vill se andra företag och fabriker anta liknande energisystem.

Det kommer inte nödvändigtvis att vara ekonomiskt vettigt i dag, säger Kawamura, "men vi vill starta något sånt här så att det kommer att vara klart när kostnaden för väte sjunker. Vårt budskap är: om vi vill ha 100 % förnybar energi 2030, då måste vi börja med något sådant nu, inte 2030."