Pek Tesla Mega, tangki hidrogen gergasi: kilang iklim baharu Panasonic

Ketika kereta api peluru bergerak dengan kelajuan 285 kilometer sejam, Norihiko Kawamura milik Panasonic melihat ke atas tangki simpanan hidrogen tertinggi di Jepun. Struktur 14 meter menjulang di atas landasan Tokaido Shinkansen Line di luar ibu kota purba Kyoto, serta rangkaian besar panel solar, sel bahan api hidrogen dan Tesla Bateri simpanan megapack. Sumber kuasa boleh menjana jus yang mencukupi untuk menjalankan sebahagian daripada tapak pembuatan menggunakan tenaga boleh diperbaharui sahaja.

"Ini mungkin tapak penggunaan hidrogen terbesar di Jepun," kata Kawamura, pengurus di Bahagian Perniagaan Sistem Tenaga Pintar pembuat perkakas itu. “Kami menganggarkan menggunakan 120 tan hidrogen setahun. Memandangkan Jepun mengeluarkan dan mengimport lebih banyak hidrogen pada masa hadapan, ini akan menjadi jenis tumbuhan yang sangat sesuai."

Terletak di antara kereta api berkelajuan tinggi dan lebuh raya, kilang Panasonic di Kusatsu, Shiga Prefecture, adalah tapak seluas 52 hektar. Ia pada asalnya dibina pada tahun 1969 untuk mengeluarkan barangan termasuk peti sejuk, salah satu daripada "tiga khazanah" perkakas rumah, bersama-sama dengan TV dan mesin basuh, yang diidamkan Jepun sebagai negara yang dibina semula selepas kemusnahan Perang Dunia II.

Hari ini, satu sudut loji itu ialah H2 Kibou Field, demonstrasi kemudahan kuasa mampan yang mula beroperasi pada bulan April. Ia terdiri daripada tangki bahan api hidrogen 78,000 liter, susunan sel bahan api hidrogen 495 kilowatt yang terdiri daripada sel bahan api 99 5kW, 570kW daripada 1,820 panel solar fotovoltaik yang disusun dalam bentuk "V" terbalik untuk menangkap cahaya matahari paling banyak, dan 1.1 megawatt penyimpanan bateri litium-ion.

Pada satu sisi H2 Kibou Field, paparan besar menunjukkan jumlah kuasa yang dihasilkan dalam masa nyata daripada sel bahan api dan panel solar: 259kW. Kira-kira 80% daripada kuasa yang dijana dianggarkan datang daripada sel bahan api setiap tahun, dengan suria menyumbang selebihnya. Panasonic berkata kemudahan itu menghasilkan kuasa yang mencukupi untuk memenuhi keperluan kilang sel bahan api tapak — ia mempunyai kuasa puncak kira-kira 680kW dan penggunaan tahunan kira-kira 2.7 gigawatt. Panasonic berpendapat ia boleh menjadi templat untuk pembuatan generasi baharu yang mampan. 

“Ini adalah tapak pembuatan pertama seumpamanya yang bertujuan untuk menggunakan 100% tenaga boleh diperbaharui,” kata Hiroshi Kinoshita dari Bahagian Perniagaan Sistem Tenaga Pintar Panasonic. "Kami mahu mengembangkan penyelesaian ini ke arah penciptaan masyarakat yang tidak berkarbon."

Sistem Pengurusan Tenaga (EMS) yang dilengkapi kecerdasan buatan mengawal penjanaan kuasa di tapak secara automatik, bertukar antara solar dan hidrogen, untuk meminimumkan jumlah elektrik yang dibeli daripada pengendali grid tempatan. Sebagai contoh, jika hari musim panas yang cerah dan kilang sel bahan api memerlukan 600kW, EMS mungkin mengutamakan panel solar, memutuskan campuran 300kW solar, 200 kW hidrogen sel bahan api dan 100kW bateri simpanan. Walau bagaimanapun, pada hari yang mendung, ia mungkin meminimumkan komponen suria, dan meningkatkan hidrogen dan bateri simpanan, yang dicas semula pada waktu malam oleh sel bahan api.

"Perkara paling penting untuk menjadikan pembuatan lebih hijau ialah sistem tenaga bersepadu termasuk tenaga boleh diperbaharui seperti solar dan angin, hidrogen, bateri dan sebagainya," kata Takamichi Ochi, pengurus kanan untuk perubahan iklim dan tenaga di Deloitte Tohmatsu Consulting. "Untuk melakukan itu, contoh Panasonic hampir dengan sistem tenaga yang ideal."

Dengan hidrogen kelabu, belum sepenuhnya hijau

Padang H2 Kibou tidak sepenuhnya hijau. Ia bergantung kepada apa yang dipanggil hidrogen kelabu, yang dihasilkan daripada gas asli dalam proses yang boleh membebaskan banyak karbon dioksida. Kapal tangki mengangkut 20,000 liter hidrogen, disejukkan dalam bentuk cecair hingga tolak 250 Celsius, dari Osaka ke Kusatsu, jarak kira-kira 80 km, kira-kira sekali seminggu. Jepun telah bergantung kepada negara seperti Australia, yang mempunyai bekalan tenaga boleh diperbaharui yang lebih besar, untuk pengeluaran hidrogen. Tetapi pembekal tempatan Iwatani Corporation, yang bekerjasama dengan Chevron awal tahun ini untuk membina 30 tapak penjanaan bahan api hidrogen di California menjelang 2026, telah membuka pusat teknologi berhampiran Osaka yang memberi tumpuan kepada menghasilkan hidrogen hijau, yang dicipta tanpa menggunakan bahan api fosil.

Isu lain yang memperlahankan penggunaan ialah kos. Walaupun elektrik agak mahal di Jepun, pada masa ini kosnya lebih tinggi untuk menjanakan loji dengan hidrogen berbanding menggunakan kuasa daripada grid, tetapi syarikat itu menjangkakan usaha kerajaan dan industri Jepun untuk menambah baik bekalan dan pengedaran akan menjadikan elemen itu jauh lebih murah.

"Harapan kami ialah kos hidrogen akan turun, jadi kami boleh mencapai sesuatu seperti 20 yen setiap meter padu hidrogen, dan kemudian kami akan dapat mencapai pariti kos dengan grid elektrik," kata Kawamura. 

Panasonic juga menjangkakan bahawa desakan Jepun untuk menjadi neutral karbon menjelang 2050 akan meningkatkan permintaan untuk produk tenaga baharu. Kilang sel bahan apinya di Kusatsu telah menghasilkan lebih 200,000 sel bahan api gas asli Ene-Farm untuk kegunaan rumah. Dikomersialkan pada tahun 2009, sel mengekstrak hidrogen daripada gas asli, menjana kuasa dengan bertindak balas dengan oksigen, memanaskan dan menyimpan air panas, dan menghantar sehingga 500 watt kuasa kecemasan selama lapan hari dalam bencana. Tahun lepas, ia mula menjual versi hidrogen tulen yang disasarkan kepada pengguna komersial. Ia mahu menjual sel bahan api di AS dan Eropah kerana kerajaan di sana ada langkah penjimatan kos hidrogen yang lebih agresif daripada Jepun. Pada 2021, Jabatan Tenaga AS melancarkan apa yang dipanggil program Hydrogen Shot yang bertujuan untuk mengurangkan kos hidrogen bersih sebanyak 80% kepada $1 setiap 1 kilogram dalam tempoh 10 tahun. 

Panasonic tidak bercadang untuk meningkatkan skala H2 Kibou Fieldnya buat masa ini, mahu melihat syarikat dan kilang lain mengguna pakai sistem tenaga yang serupa.

Ia tidak semestinya masuk akal ekonomi hari ini, Kawamura berkata, “tetapi kami mahu memulakan sesuatu seperti ini supaya ia akan bersedia apabila kos hidrogen jatuh. Mesej kami ialah: jika kita mahu mempunyai 100% tenaga boleh diperbaharui pada 2030, maka kita mesti mulakan dengan sesuatu seperti ini sekarang, bukan pada 2030.”