Panasonic beginnt mit einer Demonstration zur Nutzung der Wärme aus Brennstoffzellengeneratoren mit reinem Wasserstoff als Wärmequelle für einen Absorptionskühler (Klimaanlage)

Osaka, Japan–Panasonic Corporation (https://www.panasonic.com/global/home.html) (im Folgenden Panasonic genannt) gab heute bekannt, dass es ein Demonstrationsexperiment gestartet hat, bei dem die bei der Stromerzeugung mit reinen Wasserstoff-Brennstoffzellengeneratoren erzeugte Wärme als Wärmequelle für eine Absorptionskältemaschine (Klimaanlage) genutzt wird. Das Experiment wird in der Anlage H2 KIBOU FIELD (Kusatsu, Präfektur Shiga) durchgeführt, die erneuerbare Energien nutzt, um den für die Produktion in der Brennstoffzellenfabrik benötigten Strom zu liefern.

Bislang bestand eine Lücke von 20 °C zwischen der Wärme, die von reinen Wasserstoff-Brennstoffzellengeneratoren zurückgewonnen werden kann (maximal 60 °C), und der Wärmequellentemperatur, die für den Betrieb von Absorptionskältemaschinen erforderlich ist (mindestens 80 °C). Dies erschwerte die Nutzung der von reinen Wasserstoff-Brennstoffzellengeneratoren während der Stromerzeugung erzeugten Wärme als Wärmequelle für Absorptionskältemaschinen. Diesmal wurden sowohl der bisherige reine Wasserstoff-Brennstoffzellengenerator als auch die Absorptionskältemaschine verbessert. Der neue Brennstoffzellengenerator erzeugt Wärme mit einer Temperatur von 70 °C, die als Wärmequelle für den Betrieb der neuen Absorptionskältemaschine verwendet werden kann, wodurch die Temperaturlücke jeweils um 10 °C verbessert wird. Dies hat eine neue Lösung für die gekoppelte Nutzung von Wärme bei 70 °C ermöglicht, indem der neue Brennstoffzellengenerator und die Klimaanlage miteinander verbunden werden. In der H2 KIBOU FIELD-Anlage werden zehn reine Wasserstoff-Brennstoffzellengeneratoren mit verbesserter Warmwasserausgangstemperatur sowie eine neu entwickelte Absorptionskältemaschine installiert, die Niedertemperatur-Abwärme nutzen kann. Diese Geräte werden zum Kühlen und Heizen des Verwaltungsgebäudes der Anlage eingesetzt und dienen als Demonstrationsversuch für ein neues Wärmenutzungssystem. Im Rahmen des Demonstrationsversuchs möchte Panasonic die Energieeffizienz durch Brennstoffzellen-Kraft-Wärme-Kopplung (kombinierte Wärme- und Stromerzeugung) verbessern und den Stromverbrauch von Kühl- und Heizgeräten senken. Auf diese Weise soll die Marktfähigkeit und Wirksamkeit dieser integrierten Wärmenutzungslösung nachgewiesen werden.

Die H2 KIBOU FIELD-Anlage am Panasonic-Standort Kusatsu verwendet 99 Einheiten von 5-kW-Brennstoffzellengeneratoren für reinen Wasserstoff, Photovoltaikgeneratoren mit einer Leistung von ca. 570 kW und Speicherbatterien mit einer Speicherkapazität von ca. 1,1 MWh. Diese drei Systemtypen sind hoch integriert und gesteuert, um durch Eigenstromerzeugung aus erneuerbarer Energie Strom für die Brennstoffzellenfabrik zu erzeugen. Seit dem im März 2023 endenden Geschäftsjahr führt das Unternehmen eine andere Art von Demonstrationsexperiment durch, um die Fabrik effizient und stabil mit erneuerbarer Energie zu versorgen, indem die überschüssige Stromerzeugung und der verschwenderische Stromverbrauch reduziert werden, und zwar durch ein Energiemanagement, das Bedarfsänderungen im Brennstoffzellenproduktionsprozess und plötzliche wetterbedingte Schwankungen der Leistung von Photovoltaikgeneratoren verfolgt und bewältigt. In diesem neuen Demonstrationsexperiment zur Überprüfung der Wärmenutzung wurde ein neuer Katalysator, der sich derzeit in der Entwicklung befindet, in den Stromerzeugungsbereich des neuen Brennstoffzellengenerators für reinen Wasserstoff integriert. Darüber hinaus wurden Verbesserungen vorgenommen, um die Haltbarkeit des Hauptkörpers zu erhöhen und so die Temperatur der rückgewinnbaren Wärme um 10 °C von 60 °C auf 70 °C zu erhöhen. Durch dieses Demonstrationsexperiment wird Panasonic eine Energieeffizienz von 95 % erreichen, indem es neben elektrischer Energie auch Wärme nutzt. Während sich die Wärmenutzung bisher auf Warmwasserversorgung und Heizung konzentrierte, ist es nun möglich, Wärme durch Absorptionskältemaschinen zur Luftkühlung zu nutzen. Dies wird die Praktikabilität von Kraft-Wärme-Kopplungssystemen in industriellen Anwendungen verbessern und neue Möglichkeiten der Wärmenutzung eröffnen.

Die Absorptionskältemaschinen von Panasonic, die in Japan einen Spitzenmarktanteil* ¹ aufweisen, sind hocheffiziente Klimaanlagen. Durch die Verwendung von Wasser, einem natürlichen Kühlmittel, kommen die Kältemaschinen ohne die vorgeschriebenen oder alternativen FCKW aus. Sie sind somit umweltfreundliche Systeme, die die Auswirkungen auf die Zerstörung der Ozonschicht und die globale Erwärmung verringern. Ihr Sortiment umfasst auch eine Abwärmerückgewinnungsanlage, die die von Fabriken und anderen Einrichtungen abgegebene Wärme zum Betrieb von Geräten nutzt. Dieses Experiment ist mit einer neuen Absorptionskältemaschine ausgestattet, bei der der Prozess der Absorption von Wasserdampf und der Konzentration der Absorptionslösung verbessert wurde. Obwohl die Kältemaschine dieselbe Größe wie bestehende Produkte hat, wurde die erforderliche Mindesttemperatur der Wärmequelle um 10 °C von 80 °C auf 70 °C gesenkt. Dadurch ist es möglich, die von reinen Wasserstoff-Brennstoffzellengeneratoren erzeugte Wärme bei der Stromerzeugung zu nutzen. Darüber hinaus wird das von der Absorptionskältemaschine erzeugte Kaltwasser für die kommerziellen Klimaanlagen verwendet, die das Verwaltungsgebäude in der Demonstrationsanlage kühlen und heizen. Dieses Experiment ist der erste* ² Versuch der Branche, gekühltes Wasser aus der Absorptionskältemaschine zu verwenden, um Energieeinsparungen bei kommerziellen Klimaanlagen zu erzielen. Ziel ist es, den Stromverbrauch der Klimaanlage um 50 % zu senken. Darüber hinaus kann durch die Senkung der von Absorptionskältemaschinen benötigten Mindesttemperatur der Wärmequelle das aktuelle Problem gelöst werden, dass Wärme unter 80 °C, die etwa 70 % der gesamten industriellen Abwärme aus Fabriken und anderen Anlagen ausmacht, nicht effektiv genutzt werden kann* ³.

In diesem Demonstrationsexperiment möchte Panasonic durch die Kombination der Vorteile der branchenführenden Produkte von Panasonic über Geschäfts- und Organisationsgrenzen hinweg einen einzigartigen Kundenwert schaffen, der von einem einzelnen Unternehmen oder Produkt nicht erreicht werden kann. Panasonic wird durch die Entwicklung optimaler Lösungen, die seine Stärken in Zukunft nutzen, zur Verwirklichung einer kohlenstofffreien Gesellschaft beitragen.