[1]
Японская компания Panasonic начала испытания энергетической системы, которая позволяет обеспечивать жилой дом электроэнергией, отоплением и горячей водой за счет солнечной энергии и водорода. Оборудование установлено в демонстрационном центре в финском городе Ювяскюля. Проект призван показать, насколько эффективно подобные технологии могут работать в условиях северного климата, где зимой продолжительность светового дня значительно сокращается.
В основе системы лежат солнечные панели, установленные на крыше здания. Вырабатываемая ими электроэнергия используется не только для текущих нужд дома, но и для производства водорода методом электролиза воды. Полученный газ поступает в специальные резервуары общей вместимостью до 90 кг.
Такая схема позволяет накапливать избыточную солнечную энергию для последующего использования в периоды снижения генерации. В отличие от аккумуляторных батарей, которые хранят электроэнергию непосредственно, водород выступает в качестве промежуточного энергоносителя. При необходимости его можно снова преобразовать в электричество.
Для этого разработчики установили в доме водородный топливный элемент электрической мощностью 10 кВт. В нем водород вступает в электрохимическую реакцию с кислородом, в результате которой вырабатываются электричество и тепло, а единственным продуктом реакции становится вода. При этом процесс происходит без сжигания топлива. Полученная электроэнергия используется для питания бытового оборудования, а выделяющееся тепло направляется на нужды здания. Благодаря этому повышается эффективность использования водорода, поскольку часть энергии, которая обычно теряется при выработке электричества, дополнительно используется для теплоснабжения.
Дом также оснащен тепловым насосом тепловой мощностью 9 кВт. Он извлекает тепло из наружного воздуха и передает его в систему отопления и горячего водоснабжения. Для работы насоса используется электроэнергия от солнечных панелей либо от водородного топливного элемента, когда солнечной генерации недостаточно.
Таким образом все оборудование объединено в единую энергетическую систему. В солнечные дни здание получает электричество непосредственно от фотоэлектрических панелей, а его избыток направляется на производство водорода. В периоды недостаточной освещенности накопленный газ используется для выработки электроэнергии, которая обеспечивает работу теплового насоса и других потребителей. Одновременно утилизируется тепло, выделяемое топливным элементом.
Водород в демонстрационном доме применяется и непосредственно в качестве топлива. Он, в частности, поступает по подземному трубопроводу к камину, печи, грилю и сауне. Это позволяет испытать различные способы использования водорода в бытовых условиях.
Особое внимание в ходе испытаний будет уделено работе оборудования зимой. Центральная Финляндия отличается продолжительным отопительным сезоном и коротким световым днем, поэтому солнечные панели не могут обеспечивать стабильную выработку электроэнергии на протяжении всего года. Разработчики намерены выяснить, насколько эффективно накопленный водород способен компенсировать сезонные колебания солнечной генерации и обеспечить надежную работу отопительной системы.
Panasonic уже имеет опыт создания подобных энергетических комплексов. В 2022 году компания запустила на своем заводе в японском городе Кусацу систему, объединяющую 99 водородных топливных элементов общей мощностью 495 кВт, солнечные панели мощностью 570 кВт и аккумуляторную батарею емкостью 1,1 МВт·ч. Позднее аналогичное решение было внедрено на предприятии компании в британском Кардиффе, где установлены водородные топливные элементы общей мощностью 105 кВт, солнечные панели мощностью 372 кВт и аккумуляторная батарея емкостью 1 МВт·ч.