Alors qu’un train à grande vitesse passe à toute allure en arrière-plan, un réservoir d’hydrogène liquide surplombe des panneaux solaires et des piles à hydrogène à l’usine Kusatsu de Panasonic au Japon. Combiné à une batterie de stockage Tesla Megapack, l’hydrogène et le solaire peuvent fournir suffisamment d’électricité pour alimenter l’usine de piles à combustible Ene-Farm du site.
Équipe Hornyak
Alors que des trains à grande vitesse défilent à 285 kilomètres à l’heure, Norihiko Kawamura de Panasonic surveille le plus haut réservoir de stockage d’hydrogène du Japon. La structure de 14 mètres surplombe les voies de la ligne Tokaido Shinkansen à l’extérieur de l’ancienne capitale de Kyoto, ainsi qu’un large éventail de panneaux solaires, de piles à combustible à hydrogène et Tesla Batteries de stockage Megapack. Les sources d’énergie peuvent générer suffisamment de jus pour faire fonctionner une partie du site de fabrication en utilisant uniquement des énergies renouvelables.
“Il s’agit peut-être du plus grand site de consommation d’hydrogène au Japon”, déclare Kawamura, responsable de la division commerciale Smart Energy System du fabricant d’électroménagers. “Nous estimons utiliser 120 tonnes d’hydrogène par an. Comme le Japon produit et importe de plus en plus d’hydrogène à l’avenir, ce sera un type d’usine très approprié.”
Prise en sandwich entre une voie ferrée à grande vitesse et une autoroute, l’usine de Panasonic à Kusatsu, dans la préfecture de Shiga, est un vaste site de 52 hectares. Il a été construit à l’origine en 1969 pour fabriquer des produits, notamment des réfrigérateurs, l’un des “trois trésors” des appareils électroménagers, ainsi que des téléviseurs et des machines à laver, que les Japonais convoitaient alors que le pays se reconstruisait après la dévastation de la Seconde Guerre mondiale.
Aujourd’hui, un coin de l’usine est le champ H2 Kibou, une centrale électrique durable de démonstration qui a commencé ses opérations en avril. Il se compose d’un réservoir d’hydrogène de 78 000 litres, d’un réseau de piles à combustible à hydrogène de 495 kilowatts composé de 99 piles à combustible de 5 kW, de 570 kW provenant de 1 820 panneaux solaires photovoltaïques disposés en forme de « V » inversé pour capter le plus de lumière du soleil, et de 1,1 mégawatts de stockage de la batterie lithium-ion.
D’un côté du H2 Kibou Field, un grand écran indique la quantité d’électricité produite en temps réel à partir de piles à combustible et de panneaux solaires : 259 kW. Environ 80 % de l’électricité produite provient des piles à combustible, le reste étant solaire. Panasonic affirme que l’installation produit suffisamment d’énergie pour répondre aux besoins de l’usine de piles à combustible du site – elle a une puissance de pointe d’environ 680 kW et une utilisation annuelle d’environ 2,7 gigawatts. Panasonic pense que cela peut être un modèle pour la prochaine génération de nouvelle fabrication durable.
« Il s’agit du premier site de fabrication de ce type utilisant 100 % d’énergie renouvelable », déclare Hiroshi Kinoshita de la division Smart Energy System Business de Panasonic. “Nous voulons étendre cette solution vers la création d’une société décarbonée.”
Le réseau de piles à combustible à hydrogène de 495 kilowatts est composé de 99 piles à combustible de 5 kW. Panasonic affirme qu’il s’agit du premier site de ce type au monde à utiliser des piles à combustible à hydrogène pour créer une usine de fabrication fonctionnant à 100 % d’énergie renouvelable.
Équipe Hornyak
Un système de gestion de l’énergie (EMS) équipé d’une intelligence artificielle contrôle automatiquement la production d’électricité sur site, basculant entre l’énergie solaire et l’hydrogène, afin de minimiser la quantité d’électricité achetée auprès de l’opérateur de réseau local. Par exemple, s’il s’agit d’une journée d’été ensoleillée et que l’usine de piles à combustible a besoin de 600 kW, le SME peut donner la priorité aux panneaux solaires, en décidant d’un mélange de 300 kW d’énergie solaire, de piles à combustible à hydrogène de 200 kW et de batteries de stockage de 100 kW. Par temps nuageux, cependant, cela pourrait minimiser la composante solaire et stimuler l’hydrogène et les batteries de stockage, qui sont rechargées la nuit par les piles à combustible.
“La chose la plus importante pour rendre la fabrication plus verte est un système énergétique intégré comprenant des énergies renouvelables telles que l’énergie solaire et éolienne, l’hydrogène, les batteries, etc.”, déclare Takamichi Ochi, responsable principal du changement climatique et de l’énergie chez Deloitte Tohmatsu Consulting. “Pour ce faire, l’exemple de Panasonic est proche d’un système énergétique idéal.”
Avec de l’hydrogène gris, pas encore totalement vert
Le Champ de Kibou H2 n’est pas totalement vert. Cela dépend de ce que l’on appelle l’hydrogène gris, qui est généré à partir du gaz naturel dans un processus qui peut libérer beaucoup de dioxyde de carbone. Des pétroliers transportent 20 000 litres d’hydrogène, refroidis sous forme liquide à moins 250 degrés Celsius, d’Osaka à Kusatsu, sur une distance d’environ 80 km, environ une fois par semaine. Le Japon s’est appuyé sur des pays comme l’Australie, qui dispose de plus grands approvisionnements en énergie renouvelable, pour la production d’hydrogène. Mais le fournisseur local Iwatani Corporation, qui s’est associé à Chevron plus tôt cette année pour construire 30 sites de ravitaillement en hydrogène en Californie d’ici 2026, a ouvert un centre technologique près d’Osaka qui se concentre sur la production d’hydrogène vert, qui est créé sans utiliser de combustibles fossiles.
Un autre problème qui ralentit l’adoption est le coût. Même si l’électricité est relativement chère au Japon, il en coûte actuellement beaucoup plus pour alimenter une centrale à l’hydrogène que d’utiliser l’électricité du réseau, mais la société s’attend à ce que les efforts du gouvernement et de l’industrie japonais pour améliorer l’approvisionnement et la distribution rendront l’élément nettement moins cher.
“Notre espoir est que le coût de l’hydrogène baissera, afin que nous puissions atteindre quelque chose comme 20 yens par mètre cube d’hydrogène, puis nous pourrons atteindre la parité des coûts avec le réseau électrique”, a déclaré Kawamura.
Panasonic prévoit également que les efforts du Japon pour devenir neutre en carbone d’ici 2050 stimuleront la demande de nouveaux produits énergétiques. Son usine de piles à combustible à Kusatsu a produit plus de 200 000 piles à combustible au gaz naturel Ene-Farm pour un usage domestique. Commercialisées en 2009, les cellules extraient l’hydrogène du gaz naturel, génèrent de l’électricité en le faisant réagir avec de l’oxygène, chauffent et stockent de l’eau chaude, et fournissent jusqu’à 500 watts d’électricité de secours pendant huit jours en cas de catastrophe. L’année dernière, il a commencé à vendre une version à hydrogène pur destinée aux utilisateurs commerciaux. Il veut vendre les piles à combustible aux États-Unis et en Europe parce que les gouvernements y ont des mesures de réduction des coûts de l’hydrogène plus agressives que celles du Japon. En 2021, le département américain de l’Énergie a lancé un programme appelé Hydrogen Shot qui vise à réduire le coût de l’hydrogène propre de 80 % à 1 $ par kilogramme sur 10 ans.
Panasonic ne prévoit pas d’augmenter l’échelle de son champ H2 Kibou pour le moment, souhaitant voir d’autres entreprises et usines adopter des systèmes énergétiques similaires.
Cela n’aura pas nécessairement de sens économique aujourd’hui, dit Kawamura, “mais nous voulons commencer quelque chose comme ça pour qu’il soit prêt lorsque le coût de l’hydrogène baissera. Notre message est le suivant : si nous voulons avoir 100 % d’énergie renouvelable en 2030, alors nous devons commencer avec quelque chose comme ça maintenant, pas en 2030.”
