Die traditionelle Stromerzeugung in Industrieländern beruht auf großen, zentralisierten Kraftwerken, die Strom über große Entfernungen an abgelegene Orte verteilen. Diese Art von Infrastruktur ist nicht nur anfällig für Stromausfälle während der Übertragung, sondern auch anfällig für extreme Wetterbedingungen und Naturkatastrophen. Taifune in Japan bringen manchmal Freileitungen zum Einsturz, und das Erdbeben im Großen Osten Japans 2011 verursachte Unterbrechungen der Stromversorgung bis nach Tokio, mehr als 500 km vom Epizentrum entfernt.
Die wachsende Notwendigkeit, die Umwelt zu schützen und den Klimawandel zu vermeiden, ist ein weiterer Faktor, der führende Unternehmen wie Panasonic dazu veranlasst, die Art und Weise, wie Strom erzeugt, gespeichert und verwendet wird, zu überdenken. Dementsprechend stehen die „Dezentralisierung“ der Stromerzeugung und die Nutzung erneuerbarer Energiequellen wie Sonne und Wind verstärkt im Fokus. Diese sind jedoch aufgrund ihrer Wetterabhängigkeit von Natur aus instabil und es war bisher schwierig, Strom in großen Mengen über lange Zeiträume zu speichern.
Jüngste Fortschritte in der Solarmodul- und Brennstoffzellentechnologie, von denen viele von Panasonic angeführt wurden, bringen das Ziel einer reichlich vorhandenen sauberen Energie, die aus erneuerbaren Quellen erzeugt wird, viel näher. In seiner Produktionsstätte in Kusatsu in der japanischen Präfektur Shiga zeigt Panasonic diese Fortschritte und gibt einen Einblick in die Zukunft der sauberen Energie in einer Versuchsanlage, die als weltweit erste ihrer Art gilt.
Ein Teil der Anlage in Kusatsu – eine Panasonic-Fabrik, die Brennstoffzellen herstellt – wurde in einen riesigen Machbarkeitsnachweis umgewandelt, der darauf ausgelegt ist, die technische und kommerzielle Realisierbarkeit von lokal produzierter, sauberer Energie zu überprüfen. Der Standort wurde mit Sonnenkollektoren bedeckt und mit Wasserstoff-Brennstoffzellen ausgestattet, die beide den Strom erzeugen, den die Anlage benötigt, sowie mit riesigen Batterien, um überschüssigen Strom zu speichern und bei Bedarf abzugeben.
Sonnenkollektoren und Wasserstoff-Brennstoffzellen im Werk Kusatsu. In der Produktion würden die Paneele auf dem Fabrikdach montiert.
Das Ziel dieses Ansatzes bei der Stromversorgung, erklärt ein Sprecher von Panasonic, sei es, die Stromerzeugung von der Nachfrage zu entkoppeln (sogenannte „Zeitverschiebung“) und dort zu produzieren, wo sie am dringendsten benötigt wird („Ortsverschiebung“). ). Die Demonstration ist eine von einer Reihe von Aktivitäten von Panasonic, die von der Mitgliedschaft des Unternehmens im RE100-Programm (Renewable Electricity 100%)² inspiriert wurden, einer globalen Unternehmensinitiative, die Hunderte von großen und ehrgeizigen Unternehmen zusammenbringt, die sich verpflichtet haben, ihre Anlagen mit 100 % erneuerbarem Strom zu betreiben. ³
Die Solarpanels im Werk Kusatsu erzeugen maximal 570 KW Strom; dazu kommen 99 kompakte Wasserstoff-Brennstoffzellen der neuesten Generation mit einer Gesamtleistung von 495 KW. Die Lithium-Ionen-Akkus können rund 1,1 MWh überschüssigen Strom speichern und bei Bedarf bereitstellen. Ein zentrales Designmerkmal der vorgeschlagenen Lösung ist, dass die Solarmodule in der Produktion nicht mehr Platz einnehmen sollten als die Dachfläche der Zielanlage.
Die Leistung der drei Energiequellen der Anlage ist optimiert, um eine stabile und wetterunabhängige Versorgung zu gewährleisten. An einem typischen Tag könnte etwa die Hälfte des benötigten Stroms von den Solarmodulen erzeugt werden, während der Großteil des Rests von den Wasserstoff-Brennstoffzellen und ein kleiner Teil von den Speicherbatterien stammt. Das System ist modular aufgebaut und lässt sich durch die Installation und Anbindung zusätzlicher Solarpanels und Brennstoffzellen einfach erweitern.
Panasonic verwendet ein proprietäres Energiemanagementsystem zur Steuerung des gesamten Prozesses. Dieser überwacht aktuell den sich ändernden Strombedarf der Anlage; In Zukunft wird es auch die Mengen und Muster der Solarstromerzeugung auf der Grundlage hochgenauer Wettervorhersagedaten vorhersagen. Anhand dieser Informationen bestimmt das System die Strommenge, die über jede Quelle bereitgestellt werden muss.
Energiemanagementsystem
Der Einsatz modernster Technologien und Systeme erfordert oft komplexe oder zeitaufwändige Wartungsprozesse. Im Gegensatz dazu wurde in das System, das auf der Kusatsu präsentiert wird, ein einfacher Support integriert; Beispielsweise können Wartungsarbeiten an einzelnen Brennstoffzellen durchgeführt werden, ohne sie vom Netz zu nehmen.
Panasonic sieht die Flexibilität und Modularität des Systems als entscheidend an, wodurch es für eine Reihe von Produktionsstätten und anderen Einrichtungen unterschiedlicher Größe geeignet ist. Als Auftakt zur Kommerzialisierung und Einführung des Systems im Jahr 2023 plant das Unternehmen, die Lösung zunächst in seinen eigenen Fabriken einzuführen. Das Unternehmen plant, mit Regierungen, Branchenverbänden und anderen Unternehmen zusammenzuarbeiten, um dies zu erleichtern.
In der Zwischenzeit kooperiert Panasonic bei der Lieferung von Energie aus Wasserstoff für andere Projekte. Dazu gehören der futuristische Stadtkomplex Harumi Flag, eine „intelligente Wasserstoffstadt“ in der Innenstadt von Tokio; eine Einrichtung, die ursprünglich für die Unterbringung von Athleten und Offiziellen gebaut wurde, die an den Olympischen und Paralympischen Spielen 2020 in Tokio teilnahmen. Das Unternehmen setzt seine sauberen Energielösungen auch in drei „Sustainable Smart Towns“ ein, die kürzlich in Japan eingeweiht wurden –Fujisawa SST, Tsunashima SST und Suita SST.
Längerfristig plant Panasonic, seine Lösung für erneuerbare Energien im Rahmen seines ehrgeizigen GREEN IMPACT-Programms in Übersee, einschließlich China und Europa, verfügbar zu machen. Dieses zielt darauf ab, durch die Umstellung der Energiebereitstellung und die Reduzierung der Energienachfrage einen wesentlichen Beitrag zur weltweiten Klimaneutralität zu leisten.
In einer unvorhersehbaren Welt bringt Panasonic Stabilität in die Versorgung mit sauberer Energie und ist führend beim Schutz unseres Planeten und seiner knappen Ressourcen.
1: Nach Recherchen von Panasonic, Stand 31. März 2022; die erstmalige Demonstration der ausschließlichen Nutzung von Wasserstoff als Brennstoff zur Eigenerzeugung des für den Betrieb einer einzelnen Fabrik erforderlichen Stroms.
2: Die Verweise auf RE100 in diesem Artikel implizieren nicht die Billigung oder Zertifizierung dieser Panasonic-Initiative durch die globale RE100-Initiative.
3: Es ist möglich, RE100-Standards mit grünem Wasserstoff zu erreichen, der aus erneuerbaren Quellen erzeugt wird, einschließlich durch die Verwendung von Energieattributzertifikaten. Der in der Kusatsu-Demonstration verwendete Wasserstoff stammt derzeit nicht aus erneuerbaren Quellen, aber Panasonic strebt an, dass die Lösung nur Wasserstoff aus solchen Quellen verbraucht, sobald sie in Produktion geht.
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