כשרכבת כדורים חולפת במהירות ברקע, מיכל מימן נוזלי מתנשא מעל פאנלים סולאריים ותאי דלק מימן במפעל Kusatsu של פנסוניק ביפן. בשילוב עם סוללת אחסון Tesla Megapack, המימן והשמש יכולים לספק מספיק חשמל כדי להפעיל את מפעל תאי הדלק Ene-Farm של האתר.
טים הורניאק
כשרכבות כדורים חולפות במהירות של 285 קילומטרים לשעה, Norihiko Kawamura של פנסוניק משקיפה על מיכל אגירת המימן הגבוה ביותר ביפן. המבנה באורך 14 מטר מתנשא מעל פסי קו טוקאידו שינקנסן מחוץ לבירה העתיקה של קיוטו, כמו גם מערך גדול של פאנלים סולאריים, תאי דלק מימן טסלה סוללות אחסון של Megapack. מקורות הכוח יכולים לייצר מספיק מיץ כדי להפעיל חלק מאתר הייצור באמצעות אנרגיה מתחדשת בלבד.
"זה עשוי להיות אתר צריכת המימן הגדול ביותר ביפן," אומר Kawamura, מנהל בחטיבה העסקית של מערכת האנרגיה החכמה של יצרנית המכשירים. "אנו מעריכים שמשתמשים ב-120 טון מימן בשנה. מכיוון שיפן מייצרת ותייבא עוד ועוד מימן בעתיד, זה יהיה סוג של מפעל מתאים מאוד".
המפעל של פנסוניק בקוסאצו, מחוז שיגה, מוקפץ בין רכבת מהירה לכביש מהיר, הוא אתר רחב ידיים בשטח של 52 דונם. הוא נבנה במקור בשנת 1969 לייצור מוצרים כולל מקררים, אחד מ"שלושת האוצרות" של מכשירי חשמל ביתיים, יחד עם טלוויזיות ומכונות כביסה, שהיפנים חשקו בהם כשהמדינה נבנתה מחדש לאחר הרס מלחמת העולם השנייה.
כיום, פינה אחת של המפעל היא שדה H2 Kibou, מתקן כוח בר-קיימא להדגמה שהחל לפעול באפריל. הוא מורכב ממיכל דלק מימן בנפח 78,000 ליטר, מערך תאי דלק מימן של 495 קילוואט המורכב מ-99 תאי דלק של 5kW, 570kW מ-1,820 פאנלים סולאריים פוטו-וולטאיים המסודרים בצורה הפוכה "V" כדי לתפוס את מירב אור השמש, ו-1.1 מגה וואט של אחסון סוללת ליתיום-יון.
בצד אחד של שדה H2 Kibou, תצוגה גדולה מציינת את כמות הכוח המופקת בזמן אמת מתאי דלק ומפאנלים סולאריים: 259kW. על פי ההערכות, כ-80% מהחשמל הנוצר מגיע מתאי דלק מדי שנה, כאשר הסולארי אחראי על השאר. פנסוניק אומרת שהמתקן מייצר מספיק כוח כדי לענות על הצרכים של מפעל תאי הדלק של האתר - יש לו הספק שיא של כ-680 קילוואט ושימוש שנתי של כ-2.7 גיגה וואט. פנסוניק חושבת שהיא יכולה להיות תבנית לדור הבא של ייצור חדש ובר קיימא.
"זהו אתר הייצור הראשון מסוגו שמטרתו להשתמש ב-100% אנרגיה מתחדשת", אומר הירושי קינושיטה מהחטיבה העסקית של מערכת האנרגיה החכמה של פנסוניק. "אנחנו רוצים להרחיב את הפתרון הזה לקראת יצירת חברה חסרת פחמן".
מערכת ניהול אנרגיה (EMS) המצוידת בבינה מלאכותית שולטת אוטומטית בייצור החשמל באתר, עוברת בין שמש למימן, כדי למזער את כמות החשמל הנרכשת ממפעיל הרשת המקומי. לדוגמה, אם זה יום קיץ שמשי ומפעל תאי הדלק צריך 600 קילוואט, ה-EMS עשוי לתת עדיפות לפאנלים הסולאריים, ולהחליט על תערובת של תאי דלק סולאריים של 300 קילוואט, 200 קילוואט מימן וסוללות אחסון של 100 קילוואט. עם זאת, ביום מעונן, זה עשוי למזער את המרכיב הסולארי, ולהגביר את המימן וסוללות האחסון, הנטענות בלילה על ידי תאי הדלק.
מערך תאי הדלק המימן של 495 קילוואט מורכב מ-99 תאי דלק של 5KW. פנסוניק אומרת שזהו האתר הראשון מסוגו בעולם שמשתמש בתאי דלק מימן במטרה ליצור מפעל ייצור הפועל על 100% אנרגיה מתחדשת.
טים הורניאק
"הדבר החשוב ביותר כדי להפוך את הייצור לירוק יותר הוא מערכת אנרגיה משולבת הכוללת אנרגיה מתחדשת כמו שמש ורוח, מימן, סוללות וכן הלאה", אומר Takamichi Ochi, מנהל בכיר לשינויי אקלים ואנרגיה ב-Deloitte Tohmatsu Consulting. "כדי לעשות זאת, הדוגמה של פנסוניק קרובה למערכת אנרגיה אידיאלית."
עם מימן אפור, עדיין לא לגמרי ירוק
שדה H2 Kibou אינו ירוק לחלוטין. זה תלוי במה שנקרא מימן אפור, שמופק מגז טבעי בתהליך שיכול לשחרר הרבה פחמן דו חמצני. מכליות גוררות 20,000 ליטר מימן, צונן בצורה נוזלית עד מינוס 250 צלזיוס, מאוסאקה לקוסאצו, מרחק של כ-80 ק"מ, בערך פעם בשבוע. יפן הסתמכה על מדינות כמו אוסטרליה, שיש לה אספקה גדולה יותר של אנרגיה מתחדשת, לייצור מימן. אבל הספק המקומי Iwatani Corporation, אשר שיתף פעולה עם שברון מוקדם יותר השנה כדי לבנות 30 אתרי תדלוק מימן בקליפורניה עד 2026, פתחה מרכז טכנולוגי ליד אוסקה שמתמקד ב מייצר מימן ירוק, שנוצר ללא שימוש בדלקים מאובנים.
נושא נוסף שמאט את האימוץ הוא העלות. למרות שהחשמל יקר יחסית ביפן, כיום עולה הרבה יותר להפעיל מפעל עם מימן מאשר שימוש בחשמל מהרשת, אך החברה צופה כי מאמצי הממשלה והתעשייה היפנית לשפר את האספקה וההפצה יזלו את האלמנט באופן משמעותי.
"התקווה שלנו היא שעלות המימן תרד, כך שנוכל להשיג משהו כמו 20 ין למטר מעוקב של מימן, ואז נוכל להשיג שוויון עלות עם רשת החשמל", אמר קוואמורה.
פנסוניק גם צופה שהדחיפה של יפן להפוך לניטרלי פחמן עד 2050 תגביר את הביקוש למוצרי אנרגיה חדשים. מפעל תאי הדלק שלה בקוסאצו הוציא למעלה מ-200,000 תאי דלק טבעיים של Ene-Farm לשימוש ביתי. התאים, ששוחררו ב-2009, מוציאים מימן מגז טבעי, מייצרים חשמל על ידי תגובתו עם חמצן, מחממים ומאגרים מים חמים ומספקים עד 500 וואט של כוח חירום למשך שמונה ימים באסון. בשנה שעברה, היא החלה למכור גרסת מימן טהור המיועדת למשתמשים מסחריים. היא רוצה למכור את תאי הדלק בארה"ב ובאירופה כי יש ממשלות שם אמצעים אגרסיביים יותר לצמצום עלויות מימן מאשר יפן. בשנת 2021, משרד האנרגיה האמריקני השיק מה שנקרא תוכנית מימן שמטרתה להוזיל את עלות המימן הנקי ב-80% ל-$1 לכל קילוגרם במשך 1 שנים.
פנסוניק לא מתכננת להגדיל את קנה המידה של H2 Kibou Field שלה לעת עתה, מתוך רצון לראות חברות ומפעלים אחרים מאמצים מערכות אנרגיה דומות.
זה לא בהכרח יהיה הגיוני כלכלי היום, אומר קאוואמורה, "אבל אנחנו רוצים להתחיל משהו כזה כדי שהוא יהיה מוכן כשעלות המימן תרד. המסר שלנו הוא: אם אנחנו רוצים לקבל 100% אנרגיה מתחדשת ב-2030, אז אנחנו חייבים להתחיל עם משהו כזה עכשיו, לא ב-2030".
מקור: https://www.cnbc.com/2022/12/11/panasonic-tests-a-100percent-renewable-energy-powered-factory-of-the-future.html