NIMS, a Universidade de Tóquio e a Universidade de Hiroshima avaliaram em conjunto a eficiência econômica dos sistemas de produção de hidrogênio combinando geração de energia fotovoltaica e baterias recarregáveis. Eles também estimaram os níveis de tecnologia necessários para os sistemas produzirem hidrogênio a um custo competitivo globalmente. Os resultados podem fornecer diretrizes vitais para o avanço dos sistemas de geração de energia renovável intermitente como a principal fonte de energia do país.

Cientistas relatam obstáculos no esforço para aumentar a geração de energia renovável, como geração de energia instável e baixa relação de capacidade anual. Exemplos específicos incluem empresas japonesas de energia suspendendo a aceitação de pedidos de fornecedores de energia renovável em setembro de 2014 e Kyushu Electric Power Company controlando a supressão de energia de saída da geração de energia solar em outubro de 2018. Para resolver esses problemas, várias organizações têm estudado sistemas capazes de armazenar o excesso de eletricidade em baterias recarregáveis ​​e sistemas de energia a gás (P2G) capazes de produzir hidrogênio usando eletricidade renovável e armazenar e fornecer o hidrogênio produzido. Contudo, a maioria desses sistemas foi considerada cara de operar, minando a implementação em massa de tecnologia de geração de energia economicamente viável impulsionada por energia renovável doméstica.

A equipe de pesquisa conjunta projetou um sistema integrado (veja a figura) capaz de ajustar a quantidade de carga / descarga da bateria e a quantidade de produção de hidrogênio da eletrólise em relação à quantidade de energia solar gerada. A equipe então avaliou a viabilidade econômica do sistema. Eles identificaram os níveis de tecnologia necessários para que o sistema produza hidrogênio a baixo custo por meio de uma análise abrangente de fatores, incluindo baterias recarregáveis ​​e capacidades do eletrolisador, enquanto considera os avanços tecnológicos futuros. Por exemplo, Espera-se que baterias recarregáveis ​​que podem descarregar a uma taxa baixa, mas que podem ser produzidas economicamente, estejam disponíveis por volta de 2030. A equipe estimou que a integração dessas baterias permitirá que o sistema operado no Japão produza hidrogênio a um custo globalmente competitivo de 17 a 27 ienes por metro cúbico.

Em estudos futuros, a equipe planeja determinar os níveis de tecnologia dos componentes necessários para os sistemas propostos e definir os valores-alvo de P&D para atingir esses níveis. A equipe também irá investigar a viabilidade do sistema de sistemas de geração de energia renovável sob controle de supressão de saída ou uma conexão restrita à rede de energia elétrica, a fim de projetar um sistema protótipo.