Mientras un tren bala pasa de fondo, un tanque de hidrógeno líquido se eleva sobre los paneles solares y las celdas de combustible de hidrógeno en la planta Kusatsu de Panasonic en Japón. Cuando se combina con una batería de almacenamiento Tesla Megapack, el hidrógeno y la energía solar pueden proporcionar suficiente energía para alimentar la fábrica de celdas de combustible Ene-Farm del sitio.
Tim Hornjak
Mientras los trenes de alta velocidad pasan zumbando a 285 kilómetros por hora, Norihiko Kawamura de Panasonic contempla la instalación de almacenamiento de hidrógeno más alta de Japón. La estructura de 14 metros de altura se eleva sobre las vías de la línea Tokaido Shinkansen fuera de la antigua capital de Kioto, así como una gran variedad de paneles solares, celdas de combustible de hidrógeno y tesla Paquete de baterías mega. Las fuentes de energía pueden generar suficiente jugo para hacer funcionar parte de la instalación de fabricación completamente con energía renovable.
«Este podría ser el sitio con el mayor consumo de hidrógeno en Japón», dice Kawamura, gerente de la división Smart Energy System del fabricante de electrodomésticos. “Estimamos el consumo de 120 toneladas de hidrógeno al año. A medida que Japón produzca e importe más y más hidrógeno en el futuro, este será un tipo de planta muy adecuado”.
Ubicada entre una línea de tren de alta velocidad y una autopista, la fábrica de Panasonic en Kusastsu, prefectura de Shiga, es un sitio en expansión de 52 hectáreas. Fue construido originalmente en 1969 para producir bienes como refrigeradores, uno de los «tres tesoros» de los electrodomésticos, junto con televisores y lavadoras, que los japoneses codiciaban mientras el país se reconstruía después de la devastación de la Segunda Guerra Mundial.
Hoy, una esquina de la instalación es el campo H2 Kibou, una instalación de demostración de energía sostenible que entró en funcionamiento en abril. Consta de un tanque de hidrógeno de 78.000 litros, un conjunto de celdas de combustible de hidrógeno de 495 kilovatios de 99 celdas de combustible de 5 kW, 570 kW de 1.820 paneles solares fotovoltaicos dispuestos en forma de «V» invertida para capturar la mayor parte de la luz solar y 1.1 megavatios de almacenamiento de baterías de iones de litio.
A un lado del campo H2-Kibou, una gran pantalla muestra en tiempo real la cantidad de electricidad que generan las pilas de combustible y los paneles solares: 259 kW. Alrededor del 80% de la electricidad generada proviene de celdas de combustible, el resto de energía solar. Según Panasonic, la planta produce suficiente electricidad para satisfacer las necesidades de la fábrica de celdas de combustible del sitio: tiene una potencia máxima de alrededor de 680 kW y un consumo anual de alrededor de 2,7 gigavatios. Panasonic cree que puede ser un modelo para la próxima generación de nueva fabricación sostenible.
«Esta es la primera planta de fabricación de este tipo que usa energía 100% renovable», dice Hiroshi Kinoshita de la División de Negocios de Sistemas de Energía Inteligente de Panasonic. «Queremos extender esta solución hacia la creación de una sociedad descarbonizada».
La matriz de celdas de combustible de hidrógeno de 495 kilovatios consta de 99 celdas de combustible de 5 kW. Panasonic dice que es el primer sitio de este tipo en el mundo que utiliza celdas de combustible de hidrógeno para crear una planta de fabricación alimentada con energía 100% renovable.
Tim Hornjak
Un sistema de gestión de energía (EMS) equipado con inteligencia artificial controla automáticamente la generación de energía en el sitio, cambiando entre energía solar e hidrógeno para minimizar la cantidad de electricidad comprada al operador de la red local. Por ejemplo, si es un día soleado de verano y la fábrica de celdas de combustible necesita 600kW, el EMS puede priorizar los paneles solares y optar por una combinación de energía solar de 300kW, celdas de combustible de hidrógeno de 200kW y baterías de almacenamiento de 100kW. Sin embargo, en un día nublado puede minimizar el aporte solar y potenciar el hidrógeno y las baterías de almacenamiento que son recargadas por las pilas de combustible durante la noche.
«Lo más importante para hacer que la fabricación sea más ecológica es un sistema de energía integrado que incluya energías renovables como la solar y la eólica, el hidrógeno, las baterías, etc.», dice Takamichi Ochi, gerente sénior de cambio climático y energía de Deloitte Tohmatsu Consulting. “Además, el ejemplo de Panasonic se acerca a un sistema de energía ideal”.
No del todo verde con hidrógeno gris
El campo kibou H2 no es completamente verde. Se basa en el llamado hidrógeno gris, que se obtiene del gas natural en un proceso que puede liberar una gran cantidad de dióxido de carbono. Los camiones cisterna transportan 20.000 litros de hidrógeno líquido, enfriado a menos 250 grados centígrados, desde Osaka a Kusatsu aproximadamente una vez por semana, una distancia de unos 80 km. Japón ha dependido de países como Australia, que tienen mayores suministros de energía renovable, para la producción de hidrógeno. Pero el proveedor local Iwatani Corporation con el que trabajaba vigas A principios de este año, planeando construir 30 estaciones de servicio de hidrógeno en California para 2026, abrió un centro tecnológico cerca de Osaka enfocado en producir hidrógeno verde, que se produce sin utilizar combustibles fósiles.
Otro problema que frena la adopción es el costo. Aunque la electricidad es relativamente costosa en Japón, actualmente cuesta mucho más operar una planta con hidrógeno que usar electricidad de la red, pero la compañía espera que los esfuerzos del gobierno y la industria japoneses para mejorar el suministro y la distribución abaraten el artículo considerablemente. .
«Nuestra esperanza es que los costos del hidrógeno se reduzcan para que podamos lograr alrededor de 20 yenes por metro cúbico de hidrógeno, y luego podremos lograr la paridad de costos con la red eléctrica», dijo Kawamura.
Panasonic también cree que el impulso de Japón para convertirse en carbono neutral para 2050 impulsará la demanda de nuevos productos energéticos. Su fábrica de celdas de combustible en Kusatsu ha producido más de 200 000 celdas de combustible de gas natural Ene-Farm para uso doméstico. Lanzadas en 2009, las celdas extraen hidrógeno del gas natural, generan electricidad haciéndolo reaccionar con oxígeno, calientan y almacenan agua caliente, y proporcionan hasta 500 vatios de energía de emergencia durante ocho días en caso de desastre. El año pasado comenzó a vender una versión de hidrógeno puro para usuarios comerciales. Quiere vender las celdas de combustible en los EE. UU. y Europa porque los gobiernos tienen políticas de reducción de costos de hidrógeno más agresivas que las de Japón. En 2021, el Departamento de Energía de EE. UU. lanzó un programa Hydrogen Shot que tiene como objetivo reducir el costo del hidrógeno limpio en un 80 % a $1 por 1 kilogramo durante 10 años.
Panasonic no tiene planes por el momento de aumentar la escala de su campo H2-Kibou ya que otras empresas y fábricas quieren adoptar sistemas de energía similares.
Eso no tiene necesariamente sentido económico hoy, dice Kawamura, «pero queremos comenzar algo como esto para que esté listo cuando baje el costo del hidrógeno». entonces tenemos que hacerlo ahora, comenzar algo así, no en 2030″.
