NIMS, de Universiteit van Tokio en de Universiteit van Hiroshima hebben gezamenlijk de economische efficiëntie geëvalueerd van waterstofproductiesystemen die fotovoltaïsche energieopwekking en oplaadbare batterijen combineren. Ze schatten ook de technologieniveaus in die nodig zijn om de systemen waterstof te laten produceren tegen wereldwijd concurrerende kosten. De resultaten kunnen essentiële richtlijnen bieden voor het bevorderen van intermitterende hernieuwbare energieopwekkingssystemen als belangrijkste energiebron van het land.

Wetenschappers melden obstakels bij de inspanningen om de opwekking van hernieuwbare energie te vergroten, zoals onstabiele stroomopwekking en lage jaarlijkse capaciteitsverhouding. Specifieke voorbeelden zijn onder meer Japanse energiebedrijven die in september 2014 de acceptatie van aanvragen van leveranciers van hernieuwbare energie opschorten en Kyushu Electric Power Company die de onderdrukking van het uitgangsvermogen van de opwekking van zonne-energie in oktober 2018 regelde. Om deze problemen aan te pakken, verschillende organisaties hebben onderzoek gedaan naar systemen die overtollige elektriciteit kunnen opslaan in oplaadbare batterijen en power-to-gas (P2G)-systemen die waterstof kunnen produceren met behulp van hernieuwbare elektriciteit en geproduceerde waterstof kunnen opslaan en leveren. Echter, de meeste van deze systemen bleken duur in gebruik, het ondermijnen van de massale implementatie van economisch haalbare technologie voor energieopwekking, aangedreven door binnenlandse hernieuwbare energie.

Het gezamenlijke onderzoeksteam ontwierp een geïntegreerd systeem (zie figuur) dat in staat is om de hoeveelheid batterijlading/ontlading en de hoeveelheid elektrolyse waterstofproductie af te stemmen op de hoeveelheid opgewekte zonne-energie. Het team evalueerde vervolgens de economische haalbaarheid van het systeem. Ze identificeerden technologieniveaus die nodig zijn voor het systeem om waterstof tegen lage kosten te produceren door middel van een uitgebreide analyse van factoren, waaronder oplaadbare batterij- en elektrolysecapaciteiten, rekening houdend met toekomstige technologische ontwikkelingen. Bijvoorbeeld, oplaadbare batterijen die slechts langzaam kunnen ontladen maar economisch kunnen worden geproduceerd, zullen naar verwachting rond 2030 beschikbaar komen. Het team schat dat de integratie van deze batterijen het systeem in Japan in staat zal stellen waterstof te produceren tegen wereldwijd concurrerende kosten van 17 tot 27 yen per kubieke meter.

In toekomstige studies, het team is van plan om de technologieniveaus van componenten te bepalen die vereist zijn voor voorgestelde systemen en om R&D-streefwaarden vast te stellen om deze niveaus te bereiken. Het team zal ook de systeemhaalbaarheid onderzoeken van systemen voor het opwekken van hernieuwbare energie onder controle van de outputonderdrukking of een beperkte elektriciteitsnetverbinding om een ​​prototypesysteem te ontwerpen.