Yamanashi, Japan: Nagiging sentro ng pagsubok para sa berdeng hydrogen

Bakit nagiging laboratoryo ng hydrogen ng Japan ang Yamanashi

Sa paanan ng Mt. Fuji, naging aktuwal na lugar ng pagsubok para sa berdeng hydrogen ang Yamanashi Prefecture. Sa buong Japan, higit na napapansin ang hydrogen bilang alternatibo sa mga fossil fuel. Partikular na malinaw ang trend na ito sa Yamanashi. Nagsisimula nang gumamit ng gas ang mga kompanya mula sa mga gumagawa ng sasakyan at makina hanggang sa mga manufacturer ng inumin, gulong at machine tool, bilang bahagi ng kanilang pinagkukunan ng enerhiya. Bihira ang kombinasyon ng saganang renewable resources, imprastraktura para sa pananaliksik at aktibong pagtutulungan ng publiko at pribadong sektor na taglay ng prefecture.

Natatangi ang Yamanashi dahil sa matinding sikat ng araw, konsentrasyon ng mga pasilidad para sa pananaliksik sa enerhiya at mga patakarang sumusuporta sa mga proyekto mula laboratoryo hanggang pabrika. Matatagpuan sa Komekurayama area sa Kofu ang isa sa pinakamaunlad na kumpol ng solar power sa Japan at isang research village para sa mga susunod na henerasyong sistema ng enerhiya. Sinuportahan ng mga pinuno ng prefecture ang mga pilot program sa hydrogen na nag-uugnay sa solar power sa araw sa pangmatagalang imbakan at init para sa industriya. Dahil dito, naipapakita ng rehiyon ang teknolohiya sa aktuwal na operasyon bago ito palawakin. Tumutulong ang Yamanashi Hydrogen Energy Society (H2-YES), isang joint venture ng prefecture at mga kompanya, na mag-ugnay sa mga demonstrasyon at pangunahing customer.

Ano talaga ang ginagawa ng Power to Gas system sa Yamanashi

Ang Power to Gas, na karaniwang pinaikli bilang P2G, ay ginagawang hydrogen ang kuryente mula sa mga renewable source sa pamamagitan ng paghahati sa tubig upang maging hydrogen at oxygen. Gumagamit ang pamamaraan ng Yamanashi ng solid polymer water electrolysis. Kapag malakas ang produksiyon ng solar power, ipinapasok sa electrolyser ang sobrang kuryente. Maaari namang i-compress o tunawin ang hydrogen at itago sa mga tangke. Di-tulad ng mga electron sa grid, maaaring ihatid sa trak ang nakaimbak na hydrogen, ipadala sa mga tubo sa maiikling distansiya, o gawing muli itong kuryente at init kapag kailangan. Sa ganitong paraan, nagiging flexible na pinagkukunan ng enerhiya para sa mga pabrika, bodega at lokal na komunidad ang pabago-bagong solar power.

Sa suporta ng Green Innovation Fund ng pamahalaan ng Japan at ng proyektong iniatas ng pambansang ahensiya sa pananaliksik at pagpapaunlad na NEDO, kapwa binuo ng Yamanashi Prefecture, Toray Industries, Tokyo Electric Power Company Holdings at Takaoka Toko ang teknolohiyang Yamanashi Model P2G. Itinatayo sa mga pasilidad ng Suntory sa Hakushu, Yamanashi Prefecture, ang 16-megawatt na instalasyong nakabatay sa sistemang ito. Nakaplanong patakbuhin ito gamit ang renewable electricity at lokal na tubig upang walang greenhouse gas na mailabas kapag ginamit ang hydrogen na nalilikha rito. Makikita ang mga detalye ng proyekto sa opisyal na pangkalahatang-ideya mula sa Suntory at mga katuwang nito sa prefecture: opisyal na pangkalahatang-ideya.

Sa loob ng 16 MW na plano ng Suntory para sa berdeng hydrogen

Noong Setyembre 2022, lumagda ang Suntory Holdings sa isang batayang kasunduan sa Yamanashi Prefecture upang bawasan ang carbon emissions ng Hakushu Distillery at Minami Alps Hakushu Water Plant. Ang pangunahing bahagi nito ay isang 16-megawatt na P2G facility na gagamit ng renewable electricity sa pag-electrolyze ng tubig at lumikha ng berdeng hydrogen sa lugar. Gagamitin ng kompanya ang gas bilang malinis na pinagmumulan ng init sa operasyon ng planta at nilalayon nitong ibahagi ang suplay sa nakapaligid na komunidad.

Nakatakdang magsimula ang operasyon sa 2025. Sa unang yugto, gagamitin ang hydrogen sa mga boiler para sa heat sterilization at sa pagsubok ng distilasyon sa Hakushu Distillery. Mula 2027, planong saklawin ng Suntory ang buong value chain ng berdeng hydrogen sa Japan, mula produksiyon hanggang pamamahagi at pagbebenta. Magbibigay-daan ang pakikipagtulungan nito sa Tomoe Shokai sa paghahatid sa loob ng Yamanashi at hanggang Tokyo. Pinag-aaralan ng kompanya ang iba pang posibleng gamit nito sa mga pasilidad gaya ng Chita Distillery sa Aichi at Takasago Plant sa Hyogo.

Nangyari ang hakbang matapos hindi umusad ang nakaplanong proyektong hydrogen na kaugnay ng isang distilerya sa United Kingdom, kaya inilipat ang mga mapagkukunan para sa paggamit nito sa loob ng bansa. Sa Japan, nagbibigay ng malinaw na daan ang mga patakaran at lokal na pakikipagtulungan sa Yamanashi upang itayo, patakbuhin at subukan ang buong value chain, mula renewable power hanggang init at kuryenteng pinatatakbo ng hydrogen.

Ang pakikipagtulungan sa JERA at mga pagsubok sa 24-oras na kuryenteng walang carbon emissions

Noong Nobyembre 22, 2023, lumagda ang Yamanashi Prefecture sa isang batayang kasunduan sa JERA, ang pinakamalaking tagalikha ng kuryente sa Japan batay sa bahagi nito sa produksiyon, upang magtulungan sa pagbuo ng regional hydrogen value chain. Layunin ng JERA na pagsamahin ang mga renewable source at thermal power na walang emissions gamit ang hydrogen at ammonia. Humigit-kumulang 30 porsiyento ng kuryente sa bansa ang nalilikha nito. Layunin ng pakikipagtulungan na tiyakin ang matatag na produksiyon at suplay ng kuryenteng walang carbon emissions at mga fuel na nakabatay sa hydrogen, sa pamamagitan ng pagsasama ng P2G system ng prefecture at fuel value chain at mga pasilidad ng kuryente ng JERA. Makikita rito ang pampublikong paglalarawan ng pagtutulungan: pangkalahatang-ideya ng pakikipagtulungan sa JERA.

Plano ang pagtatayo ng mga bagong pasilidad para sa produksiyon ng kuryente mula sa hydrogen sa Mt. Komekura, kung saan magsusuplay ng kuryente sa mga lokal na negosyo ang mga demonstrasyon. Layunin nitong patunayan na tuluy-tuloy na makapaghahatid ng kuryenteng walang carbon emissions sa pamamagitan ng pagsasama ng solar power at mga turbine o fuel cell na pinatatakbo ng hydrogen kapag lumubog na ang araw o natakpan ito ng mga ulap. Kung gagana ito sa antas ng prefecture, maaari itong maging modelo para sa mga pabrikang nangangailangan ng tuluy-tuloy na kuryente sa lahat ng oras.

Mula solar tungo sa imbakan: ang pag-unlad ng Komekurayama hub

Nagsimula pa noong unang bahagi ng dekada 1990 ang mga plano ng prefecture para sa pagpapalawak ng solar power sa Komekurayama, nang nilalayong makahikayat ng mga kompanya sa lugar. Matapos pumutok ang bubble economy, ginamit ang lupa para sa malalaking hanay ng solar panel sa pakikipagtulungan sa Tokyo Electric Power Company. Naging daan ito sa susunod na yugto. Pagsapit ng 2021, naglunsad ang prefecture ng inisyatiba sa P2G upang gawing hydrogen ang sobrang solar power gamit ang solid polymer water electrolysis. Sa mga unang sistema, tinutunaw ang hydrogen, iniimbak ito sa lugar sa mga espesyal na tangke at dinadala sa trailer kung saan ito kailangan, gaya ng mga tindahang gumagamit ng fuel cell bilang reserba at dagdag na suplay ng kuryente tuwing peak demand.

Ang susunod na hakbang ay lumampas sa paggamit ng iisang pinagmumulan ng solar power at kumuha ng sertipikadong renewable electricity mula sa karaniwang halo ng suplay sa grid, kabilang ang hydro, hangin at geothermal. Kapag ginagawa ang hydrogen ayon sa pangangailangan sa mismong lugar ng paggamit, maaaring lumiit ang pangangailangan sa imbakan, bumaba ang gastos sa transportasyon at bumuti ang halaga ng berdeng hydrogen. Pinag-aaralan din ng mga inhinyero sa Yamanashi ang mga gamit sa industriya na lampas sa init at kuryente, gaya ng paggamit ng berdeng hydrogen sa paglilinis sa proseso ng paggawa ng semiconductor sa halip na helium.

Sino ang gumagamit ng hydrogen sa kasalukuyan

Pangunahing customer ng prefecture ang mga pasilidad ng Suntory sa Hakushu. Nakaplanong gamitin doon ang hydrogen para sa heat sterilization at pagsubok ng direktang apoy sa distilasyon ng whisky. Bukod sa sektor ng inumin, nagsimula na ring magsubok ang mga tagagawa ng gulong ng produksiyon ng hydrogen sa mismong lugar para sa init sa proseso at pinagsamang produksiyon ng init at kuryente. Ipinahihiwatig nito na may mas malawak na potensiyal na merkado para sa gas sa industriya.

Isa ring umuunlad na larangan ang transportasyon. Sinuportahan ng pambansang pamahalaan ang paggamit ng fuel cell sa mga mabibigat na sasakyan, kabilang ang pagpopondo sa mga tagagawa ng sasakyan upang palawakin ang kapasidad sa produksiyon ng fuel cell. Layunin ng ilang programa na gumamit ng mga trak na pinatatakbo ng hydrogen at maaaring magpakarga sa mga depot sa mga oras na mababa ang demand, gamit ang berdeng hydrogen na nalilikha kapag sagana ang renewable power. Kaayon ang mga pagsisikap na ito ng pangako ng Japan na maging carbon neutral pagsapit ng 2050 at ng pangangailangang bawasan ang pagdepende sa inaangkat na fossil fuel.

Mga gastos, benepisyo at limitasyon

Malaki ang konsumo ng enerhiya sa electrolysis. Karaniwang nangangailangan ng humigit-kumulang 50 hanggang 55 kilowatt-hour na kuryente para makagawa ng isang kilo ng hydrogen, bukod pa sa enerhiya para sa pag-compress o pagtunaw nito. Kung patatakbuhin nang buong lakas sa loob ng isang araw, maaaring makagawa ng humigit-kumulang 7 hanggang 8 metriko tonelada ng hydrogen ang isang 16-megawatt electrolyser. Nakadepende ang aktuwal na produksiyon sa oras at tindi ng operasyon, mga panahon ng maintenance at dami ng makukuhang renewable electricity. Pinagsasama ng estratehiya ng Yamanashi ang solar power sa lugar, renewable electricity mula sa grid at imbakan upang mapatakbo ang planta kapag malinis at mura ang kuryente.

Nananatiling pangunahing hamon ang gastos. Sa Japan, maaaring mataas ang pakyawan na presyo ng kuryente at singil sa paggamit ng grid, na naging hadlang sa mga naunang pilot project sa hydrogen. Makababawas sa gastos bawat kilo ang paggamit ng solar power na maaaring hindi magamit, o paglilipat ng operasyon sa mga oras na mababa ang demand. Makakatulong din sa paglipas ng panahon ang mas mahusay na electrolyser at mas malaking produksiyon para mapababa ang presyo.

Dalawa sa mga praktikal na usapin ang suplay ng tubig at kaligtasan. Halos siyam na litro ng tubig ang ginagamit sa electrolysis sa bawat kilo ng hydrogen na nalilikha, bukod pa sa tubig na kailangan para sa paglilinis nito. Kilala ang Hakushu area sa de-kalidad na tubig mula sa ilalim ng lupa na ginagamit sa mga inumin, kaya mahalaga ang maingat na pamamahala at pagre-recycle ng likas na yaman. Nangangailangan ng mahigpit na mga protocol sa bentilasyon, pagtukoy ng tagas at pagsasanay ang paghawak sa hydrogen. Maaari ring mabahala ang komunidad sa pagkasunog nito, gaya ng nakita sa mga pampublikong debate tungkol sa mga iminungkahing proyekto sa ibang bansa. Kaya mahalaga ang pakikipag-ugnayan sa publiko at mahigpit na pamantayan sa disenyo.

Mapalalawak ba ang modelo ng Yamanashi lampas sa prefecture

Panrehiyon ang disenyo ng balangkas na sinusubukan sa Yamanashi. Iniuugnay nito ang mga lokal na renewable resource, electrolysis, imbakan at mga end user sa pamamagitan ng maikling supply chain. Kabilang sa susunod na yugto ang paghahatid sa Tokyo, na mag-uugnay sa isang malaking sentro ng demand at sa berdeng hydrogen na ginawa sa kabundukan sa kanluran ng kabisera. Magbibigay rin sa industriya ng modelo para sa maaasahang kuryenteng walang fossil fuel ang matagumpay na demonstrasyon ng JERA sa tuluy-tuloy na kuryenteng walang carbon emissions. Nasa pangkalahatang-ideya ng proyekto ng JERA ang mga detalye ng pagtutulungan.

Napupukaw na rin ng gawain ang interes mula sa ibang bansa. Bumisita sa mga research hub at pilot project sa industriya ng Yamanashi ang mga delegasyon mula sa ibang bansa. May mga planong magtatag ng mga sentro ng kahusayan para sa berdeng hydrogen sa ilang rehiyon, batay sa mga aral mula sa Japan. Kabilang sa mga teknolohiyang nakita sa mga pagbisita ang mga fuel cell vehicle, laboratoryo ng pananaliksik at mga planta ng produksiyon sa prefecture. Ipinahihiwatig ng paglilipat ng kaalamang ito, kalakip ng suporta ng pambansang pamahalaan, kung paano makaaapekto sa mga proyekto sa malalayong lugar ang isang lokal na pook ng pagsubok.

Mga Dapat Malaman

• Nagiging pangunahing pook ng pagsubok para sa berdeng hydrogen sa Japan ang Yamanashi Prefecture, na nag-uugnay sa saganang solar power at produksiyon, imbakan at gamit sa industriya ng hydrogen.
• Ginagawang hydrogen ng Yamanashi Model Power to Gas system ang renewable electricity gamit ang solid polymer water electrolysis, kaya nagiging flexible na pinagkukunan ng enerhiya ang pabago-bagong solar power.
• Nagtatayo ang Suntory at ang prefecture ng 16-megawatt electrolyser sa Hakushu Distillery at Minami Alps Hakushu Water Plant. Planong simulan ang operasyon sa 2025.
• Mula 2027, nilalayon ng Suntory na saklawin ang buong hydrogen value chain, kabilang ang lokal na pamamahagi at pagbebenta sa Yamanashi at Tokyo sa pamamagitan ng pakikipagtulungan sa logistics company na Tomoe Shokai.
• Nagkasundo ang JERA at Yamanashi noong 2023 na bumuo ng panrehiyong hydrogen value chain at magpakita ng tuluy-tuloy na kuryenteng walang carbon emissions, gamit ang solar power at produksiyon ng kuryenteng pinatatakbo ng hydrogen.
• Nagsisilbing sentro ng pananaliksik at paggamit ng teknolohiya ng prefecture ang Komekurayama. Mula sa malalaking hanay ng solar panel, umunlad ito tungo sa mga P2G system na gumagawa, nag-iimbak at naghahatid ng hydrogen.
• Sinusubukan ng mga gumagamit sa industriya bukod sa sektor ng inumin, kabilang ang mga tagagawa ng gulong, ang berdeng hydrogen na ginagawa sa mismong lugar upang mabawasan ang emissions mula sa init sa mga proseso.
• Sinusuportahan ng mga pambansang programa ng Japan ang hydrogen para sa mabibigat na sasakyan, kabilang ang pagpopondo para palakihin ang produksiyon ng fuel cell at mga plano para sa mga trak na pinatatakbo ng hydrogen.
• Maaaring makagawa ng humigit-kumulang 7 hanggang 8 tonelada ng hydrogen kada araw ang 16-megawatt electrolyser kapag pinatakbo nang buong lakas, bagaman nakadepende ang aktuwal na produksiyon sa paraan ng operasyon nito.
• Kabilang sa mga pangunahing hamon ang gastos sa kuryente at paggamit ng grid, konsumo ng tubig, imbakan at logistics, at mahigpit na mga hakbang sa kaligtasan sa paghawak ng hydrogen.
• Dinisenyo ang pamamaraan ng Yamanashi para sa rehiyon at upang magaya sa ibang lugar. May mga planong magsuplay sa Tokyo at lumalaking interes mula sa mga delegasyong internasyonal na pinag-aaralan ang modelo.