Un centro de pruebas de Panasonic cerca de Kioto (Japón) utiliza paneles solares, pilas de combustible de hidrógeno y baterías de almacenamiento Tesla Megapack para generar suficiente energía renovable para la fabricación. La instalación está proporcionando un vistazo de cómo se diseña una fábrica para la era del cambio climático y la transición energética.
Mientras los trenes bala pasan a 285 kilómetros por hora, Norihiko Kawamura, de Panasonic, contempla el tanque de almacenamiento de hidrógeno más alto de Japón. La estructura de 14 metros se cierne sobre las vías de la línea Tokaido Shinkansen a las afueras de la antigua capital de Kioto, así como sobre un gran conjunto de paneles solares, pilas de combustible de hidrógeno y baterías de almacenamiento Tesla Megapack. Las fuentes de energía pueden generar suficiente jugo para hacer funcionar parte de la planta de fabricación utilizando únicamente energía renovable.
«Este puede ser el mayor centro de consumo de hidrógeno de Japón«, afirma Kawamura, director de la División de Smart Energy System Business del fabricante de electrodomésticos. «Calculamos que utilizaremos 120 toneladas de hidrógeno al año. Como Japón produce e importa cada vez más hidrógeno de cara al futuro, éste será un tipo de planta muy adecuado.»
Panasonic cree que puede servir de modelo para el futuro
La fábrica de Panasonic en Kusatsu (prefectura de Shiga), situada entre una línea de ferrocarril de alta velocidad y una autopista, ocupa un extenso terreno de 52 hectáreas. Se construyó originalmente en 1969 para fabricar refrigeradores, uno de los «tres tesoros» de los electrodomésticos, junto con televisores y lavadoras, que los japoneses codiciaban mientras reconstruían el país tras la devastación de la II Guerra Mundial.
Hoy, un rincón de la planta es el Campo H2 Kibou, una instalación de demostración de energía sostenible que empezó a funcionar en abril, consta de un depósito de combustible de hidrógeno de 78.000 litros, un conjunto de pilas de combustible de hidrógeno de 495 kilovatios compuesto por 99 pilas de combustible de 5 kW, 570 kW de 1.820 paneles solares fotovoltaicos dispuestos en forma de «V» invertida para captar la mayor cantidad de luz solar, y 1,1 megavatios de almacenamiento en baterías de iones de litio.
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En un lateral del campo H2 Kibou, una gran pantalla indica la cantidad de energía que producen en tiempo real las pilas de combustible y los paneles solares: 259 kW. Se calcula que aproximadamente el 80% de la energía generada anualmente procede de pilas de combustible, y el resto de paneles solares. Panasonic afirma que la instalación produce energía suficiente para cubrir las necesidades de la fábrica de pilas de combustible del emplazamiento: tiene una potencia máxima de unos 680 kW y un consumo anual de unos 2,7 gigavatios. Panasonic cree que puede servir de modelo para la próxima generación de fábricas sostenibles.
«Se trata del primer centro de producción de este tipo que pretende utilizar un 100% de energía renovable», afirma Hiroshi Kinoshita, de la división Smart Energy System Business de Panasonic. «Queremos ampliar esta solución con miras a la creación de una sociedad descarbonizada».
Un sistema de gestión de la energía (EMS) equipado con inteligencia artificial controla automáticamente la generación de energía in situ, alternando 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 pilas de combustible necesita 600 kW, el EMS podría dar prioridad a los paneles solares, decidiendo una mezcla de 300 kW solares, 200 kW de pilas de combustible de hidrógeno y 100 kW de baterías de almacenamiento. En un día nublado, sin embargo, podría minimizar el componente solar y potenciar el hidrógeno y las baterías de almacenamiento, que se recargan por la noche con las pilas de combustible.
«Lo más importante para que la fabricación sea más ecológica es un sistema energético integrado que incluya energías renovables como la solar y la eólica, hidrógeno, baterías, etc.», afirma Takamichi Ochi, responsable de cambio climático y energía de Deloitte Tohmatsu Consulting. «Para ello, el ejemplo de Panasonic se acerca a un sistema energético ideal».
Figura 1. El conjunto de pilas de combustible de hidrógeno de 495 kilovatios está formado por 99 pilas de combustible de 5 kW. Panasonic afirma que es la primera planta del mundo de este tipo que utiliza pilas de combustible de hidrógeno con el objetivo de crear una planta de fabricación que funcione con energía 100% renovable.
Hidrógeno gris, aún no es totalmente verde
El campo H2 de Kibou no es totalmente ecológico. Depende del llamado hidrógeno gris, que se genera a partir de gas natural en un proceso que puede liberar mucho dióxido de carbono.
Los camiones cisterna transportan 20.000 litros de hidrógeno, refrigerado en forma líquida a 250 grados bajo cero, desde Osaka a Kusatsu, una distancia de unos 80 km, aproximadamente una vez a la semana.
Japón ha confiado la producción de hidrógeno a países como Australia, que cuenta con mayores reservas de energías renovables. Pero el proveedor local Iwatani Corporation, que se asoció con Chevron a principios de este año para construir 30 puntos de abastecimiento de hidrógeno en California antes de 2026, ha abierto un centro tecnológico cerca de Osaka centrado en la producción de hidrógeno verde, que se crea sin utilizar combustibles fósiles.
Otro problema que frena la adopción es el coste. Aunque la electricidad es relativamente cara en Japón, actualmente cuesta mucho más alimentar una planta con hidrógeno que utilizar energía de la red, pero la empresa espera que los esfuerzos del gobierno japonés y de la industria por mejorar el suministro y la distribución abaraten significativamente este elemento.
«Nuestra esperanza es que el coste del hidrógeno baje, de modo que podamos alcanzar algo así como 20 yenes por metro cúbico de hidrógeno, y entonces podremos alcanzar la paridad de costes con la red eléctrica», afirma Kawamura.
Los altos costes del hidrógeno en comparación con la energía de la red y el acceso limitado al hidrógeno 100% verde son todavía grandes obstáculos para que se comercialice a corto plazo.
Panasonic también prevé que el impulso de Japón para alcanzar la neutralidad de carbono en 2050 impulsará la demanda de nuevos productos energéticos. Su fábrica de pilas de combustible de Kusatsu ha producido más de 200.000 pilas de combustible de gas natural Ene-Farm para uso doméstico.
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Comercializadas en 2009, las pilas extraen hidrógeno del gas natural, generan energía haciéndolo reaccionar con oxígeno, calientan y almacenan agua caliente, y suministran hasta 500 vatios de energía de emergencia para ocho días en caso de catástrofe. El año pasado empezó a vender una versión de hidrógeno puro destinada a usuarios comerciales.
Quiere vender las pilas de combustible en Estados Unidos y Europa porque allí los gobiernos tienen medidas más agresivas que en Japón para reducir los costes del hidrógeno. En 2021, el Departamento de Energía de EE.UU. puso en marcha un programa denominado Hydrogen Shot, cuyo objetivo es reducir el coste del hidrógeno limpio en un 80%, hasta 1 dólar por kilogramo, en 10 años.
De momento, Panasonic no tiene previsto aumentar la escala de su campo H2 Kibou, ya que desea que otras empresas y fábricas adopten sistemas energéticos similares.
No tiene por qué tener sentido económico hoy, dice Kawamura, «pero queremos empezar algo así para que esté listo cuando baje el coste del hidrógeno. Nuestro mensaje es: si queremos tener energía 100% renovable en 2030, debemos empezar con algo así ahora, no en 2030».
Noticia tomada de: CNBC / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
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