NIMS, University of Tokyo och Hiroshima University har gemensamt utvärderat den ekonomiska effektiviteten hos system för vätgasproduktion som kombinerar solceller och uppladdningsbara batterier. De uppskattade också de tekniska nivåer som krävs för att systemen ska kunna producera väte till en globalt konkurrenskraftig kostnad. Resultaten kan ge viktiga riktlinjer för att utveckla intermittenta förnybara kraftgenereringssystem som en huvudkraftkälla i landet.

Forskare rapporterar hinder i ansträngningen att öka förnybar elproduktion, såsom instabil kraftproduktion och låg årlig kapacitetskvot. Specifika exempel inkluderar japanska kraftbolag som avbröt godkännandet av ansökningar från leverantörer av förnybar energi i september 2014 och Kyushu Electric Power Company som kontrollerar uteffektsdämpningen av solenergiproduktion i oktober 2018. För att lösa dessa problem, olika organisationer har studerat system som kan lagra överskottsel i laddningsbara batterier och power-to-gas (P2G) system som kan producera väte med förnybar el och lagra och leverera producerat väte. Dock, de flesta av dessa system visade sig vara dyra att använda, underminera massimplementeringen av ekonomiskt genomförbar kraftgenereringsteknik som drivs av inhemsk förnybar energi.

Det gemensamma forskarteamet designade ett integrerat system (se figur) som kan justera mängden batteriladdning/urladdning och mängden elektrolysväteproduktion i förhållande till mängden solenergi som genereras. Teamet utvärderade sedan systemets ekonomiska genomförbarhet. De identifierade tekniska nivåer som krävs för att systemet ska kunna producera väte till låg kostnad genom en omfattande analys av faktorer, inklusive laddningsbart batteri och elektrolysatorkapacitet, samtidigt som man överväger framtida tekniska framsteg. Till exempel, laddningsbara batterier som endast kan laddas ur i låg hastighet men som kan produceras ekonomiskt förväntas bli tillgängliga omkring 2030. Teamet uppskattade att integrationen av dessa batterier kommer att göra det möjligt för systemet som drivs i Japan att producera väte till en globalt konkurrenskraftig kostnad av 17 till 27 yen per kubikmeter.

I framtida studier, teamet planerar att fastställa komponentteknologinivåer som krävs för föreslagna system och sätta FoU-målvärden för att uppnå dessa nivåer. Teamet kommer också att undersöka systemets genomförbarhet för förnybara kraftgenereringssystem under kontroll av uteffekten eller en begränsad elnätanslutning för att designa ett prototypsystem.