Tesla Megapacks, riesiger Wasserstofftank: Die neue Klimafabrik von Panasonic

Während Hochgeschwindigkeitszüge mit 285 Stundenkilometern vorbeisausen, blickt Norihiko Kawamura von Panasonic über Japans höchsten Wasserstoffspeicher. Die 14 Meter hohe Struktur erhebt sich über den Gleisen der Tokaido-Shinkansen-Linie außerhalb der alten Hauptstadt Kyoto sowie einer großen Reihe von Solarmodulen, Wasserstoff-Brennstoffzellen und Tesla Megapack Akkus. Die Stromquellen können genug Saft erzeugen, um einen Teil der Produktionsstätte ausschließlich mit erneuerbarer Energie zu betreiben.

„Dies könnte der Standort mit dem größten Wasserstoffverbrauch in Japan sein“, sagt Kawamura, Manager im Geschäftsbereich Smart Energy System des Haushaltsgeräteherstellers. „Wir schätzen den Verbrauch von 120 Tonnen Wasserstoff pro Jahr. Da Japan in Zukunft immer mehr Wasserstoff produziert und importiert, wird dies ein sehr geeigneter Anlagentyp sein.“

Eingebettet zwischen einer Hochgeschwindigkeitsstrecke und einer Autobahn ist die Panasonic-Fabrik in Kusatsu, Präfektur Shiga, ein weitläufiges, 52 Hektar großes Gelände. Es wurde ursprünglich 1969 gebaut, um Waren wie Kühlschränke, einen der „drei Schätze“ der Haushaltsgeräte, zusammen mit Fernsehern und Waschmaschinen herzustellen, die Japaner begehrten, als das Land nach der Verwüstung des Zweiten Weltkriegs wieder aufgebaut wurde.

Heute ist eine Ecke der Anlage das H2 Kibou Field, eine Demonstrationsanlage für nachhaltige Energie, die im April in Betrieb genommen wurde. Es besteht aus einem 78,000-Liter-Wasserstofftank, einem 495-Kilowatt-Wasserstoff-Brennstoffzellen-Array aus 99 5-kW-Brennstoffzellen, 570 kW aus 1,820 Photovoltaik-Solarmodulen, die in einer umgekehrten „V“-Form angeordnet sind, um das meiste Sonnenlicht einzufangen, und 1.1 Megawatt Lithium-Ionen-Batteriespeicher.

Auf einer Seite des H2-Kibou-Felds zeigt ein großes Display in Echtzeit die Strommenge an, die von Brennstoffzellen und Sonnenkollektoren erzeugt wird: 259 kW. Schätzungsweise 80 % des erzeugten Stroms stammen jährlich aus Brennstoffzellen, der Rest entfällt auf Solarenergie. Laut Panasonic produziert die Anlage genug Strom, um den Bedarf der Brennstoffzellenfabrik des Standorts zu decken – sie hat eine Spitzenleistung von etwa 680 kW und einen jährlichen Verbrauch von etwa 2.7 Gigawatt. Panasonic glaubt, dass es eine Vorlage für die nächste Generation einer neuen, nachhaltigen Fertigung sein kann. 

„Dies ist die erste Produktionsstätte ihrer Art, die darauf abzielt, 100 % erneuerbare Energie zu nutzen“, sagt Hiroshi Kinoshita von der Smart Energy System Business Division von Panasonic. „Wir wollen diese Lösung hin zur Schaffung einer dekarbonisierten Gesellschaft ausbauen.“

Ein mit künstlicher Intelligenz ausgestattetes Energiemanagementsystem (EMS) steuert automatisch die Stromerzeugung vor Ort und schaltet zwischen Solar und Wasserstoff um, um die vom lokalen Netzbetreiber gekaufte Strommenge zu minimieren. Wenn es beispielsweise ein sonniger Sommertag ist und die Brennstoffzellenfabrik 600 kW benötigt, kann das EMS die Solarmodule priorisieren und sich für eine Mischung aus 300-kW-Solar, 200-kW-Wasserstoff-Brennstoffzellen und 100-kW-Speicherbatterien entscheiden. An einem bewölkten Tag kann es jedoch den Solaranteil minimieren und den Wasserstoff und die Speicherbatterien ankurbeln, die nachts von den Brennstoffzellen nachgeladen werden.

„Das Wichtigste, um die Fertigung umweltfreundlicher zu machen, ist ein integriertes Energiesystem, das erneuerbare Energien wie Sonne und Wind, Wasserstoff, Batterien usw. umfasst“, sagt Takamichi Ochi, Senior Manager für Klimawandel und Energie bei Deloitte Tohmatsu Consulting. „Dazu kommt das Beispiel von Panasonic einem idealen Energiesystem nahe.“

Mit grauem Wasserstoff noch nicht ganz grün

Das H2-Kibou-Feld ist nicht ganz grün. Sie ist auf sogenannten grauen Wasserstoff angewiesen, der in einem Prozess aus Erdgas gewonnen wird, bei dem viel Kohlendioxid freigesetzt werden kann. Tanker transportieren etwa einmal pro Woche 20,000 Liter Wasserstoff, flüssig auf minus 250 Grad Celsius gekühlt, von Osaka nach Kusatsu, eine Strecke von rund 80 km. Japan hat sich bei der Wasserstoffproduktion auf Länder wie Australien verlassen, das über eine größere Versorgung mit erneuerbarer Energie verfügt. Aber der lokale Anbieter Iwatani Corporation, der eine Partnerschaft einging Winkel Anfang dieses Jahres plant, bis 30 2026 Wasserstofftankstellen in Kalifornien zu errichten, hat ein Technologiezentrum in der Nähe von Osaka eröffnet, das sich darauf konzentriert grünen Wasserstoff produzieren, das ohne den Einsatz fossiler Brennstoffe entsteht.

Ein weiteres Problem, das die Einführung verlangsamt, sind die Kosten. Obwohl Strom in Japan relativ teuer ist, kostet es derzeit viel mehr, eine Anlage mit Wasserstoff zu betreiben, als Strom aus dem Netz zu verwenden, aber das Unternehmen erwartet, dass die Bemühungen der japanischen Regierung und Industrie, die Versorgung und Verteilung zu verbessern, das Element erheblich billiger machen werden.

„Unsere Hoffnung ist, dass die Wasserstoffkosten sinken werden, sodass wir ungefähr 20 Yen pro Kubikmeter Wasserstoff erzielen können, und dann werden wir in der Lage sein, Kostenparität mit dem Stromnetz zu erreichen“, sagte Kawamura. 

Panasonic geht auch davon aus, dass Japans Bestreben, bis 2050 CO200,000-neutral zu werden, die Nachfrage nach neuen Energieprodukten ankurbeln wird. Seine Brennstoffzellenfabrik in Kusatsu hat über 2009 Erdgas-Brennstoffzellen von Ene-Farm für den Heimgebrauch produziert. Die 500 auf den Markt gebrachten Zellen extrahieren Wasserstoff aus Erdgas, erzeugen Strom, indem sie ihn mit Sauerstoff reagieren, heizen und speichern heißes Wasser und liefern im Katastrophenfall bis zu XNUMX Watt Notstrom für acht Tage. Im vergangenen Jahr begann es mit dem Verkauf einer reinen Wasserstoffversion für gewerbliche Nutzer. Es will die Brennstoffzellen in den USA und Europa verkaufen, weil die Regierungen dort haben aggressivere Kostensenkungsmaßnahmen für Wasserstoff als Japan. Im Jahr 2021 startete das US-Energieministerium ein sogenanntes Hydrogen Shot-Programm, das darauf abzielt, die Kosten für sauberen Wasserstoff über 80 Jahre um 1 % auf 1 US-Dollar pro 10 Kilogramm zu senken. 

Panasonic plant vorerst nicht, den Umfang seines H2-Kibou-Feldes zu vergrößern, da andere Unternehmen und Fabriken ähnliche Energiesysteme übernehmen möchten.

Es wird heute nicht unbedingt wirtschaftlich sinnvoll sein, sagt Kawamura, „aber wir wollen so etwas starten, damit es fertig ist, wenn die Kosten für Wasserstoff sinken. Unsere Botschaft lautet: Wenn wir 100 2030 % erneuerbare Energie haben wollen, dann müssen wir jetzt mit so etwas anfangen, nicht erst 2030.“