DENSO Fukushima, huvudkontor i Tamura, Fukushima

Väte är ett bränsle som inte producerar några CO₂-utsläpp när det förbränns, en avgörande egenskap som kan leda till flera potentiella tillämpningar inom många olika områden. DENSO Fukushima var fast beslutna att låsa upp denna potential och lanserade därför ett demonstrationsprojekt i mars 2023 för att testa möjligheten att använda väteenergi i Tamura.

Projektet bygger på de gemensamma ansträngningarna hos DENSO, DENSO Fukushima och Toyota Motor Corporation, och involverar produktionen av grönt väte för användning på plats, ett nyckelsteg mot att uppnå koldioxidneutralitet i tillverkningsanläggningarna. Kunskapen och insikterna som genereras via dessa test kommer också att användas i en större, övergripande vision: att etablera en Fukushima-baserad modell för den lokala produktionen av väte för lokal konsumtion.

Koldioxidneutralitet, fabrikerna först

Genom att i oktober 2020 tillkännage målet med att uppnå koldioxidneutralitet till 2050, har den japanska regeringen fastslagit en klar riktning för landet och uppgiften att eliminera CO₂-utsläpp blev snabbt en prioritet, vilket påverkade konversationerna inom olika industrier.

Ansträngningarna för att minska koldioxidutsläpp är särskilt viktiga för japans tillverkningsindustri eftersom den står för cirka 40 % av inhemska CO₂-utsläpp. Med tanke på vätets potential att kompensera för och eliminera utsläpp, är det pågående projektet vid DENSO Fukushima i linje med dessa ansträngningar för att skapa koldioxidneutrala fabriker.

Målet är att använda vätet för att minska koldioxidutsläpp från anläggningens drift först och slutligen etablera ett lokalt energisystem där lokalt producerat väte konsumeras inom den regionen.

Det första steget involverar energibesparingar: energi som används i fabriker kartläggs för att hjälpa till att identifiera och minska onödig energiförbrukning.

Nästa steg är att producera mer förnybar energi på plats och DENSO Fukushima har redan installerat ett antal sol- och vindkraftsanläggningar, med planer att producera ännu mer elektricitet via sina egna solpaneler inom en nära framtid.

Förnybar energi spelar en avgörande roll i deras tredje steg: en växling till förnybara källor för elektriciteten som levereras från det externa elnätet.

Det fjärde steget fokuserar på väteanvändning som en ersättning för LPG när det gäller att producera värmeenergi för tillverkning, eftersom det bland de olika bilkomponenterna som tillverkas vid DENSO Fukushima, ingår värmeväxlare (radiatorer) och luftkonditioneringsmoduler. Båda dessa använder en särskilt stor mängd värme i sin tillverkning.

Som en del i de pågående ansträngningarna att minska utsläppen, ska en del av denna process skiftas från gasdrivna elektriska ugnar, medan väte ersätter LPG som bränsle för anläggningens efterbrännare*1, som eliminerar gifter från anläggningens utsläppsgaser.

Genom att installera vattenelektrolysutrustning utvecklad av Toyota Motor Corporation baserad på teknik från sitt ”MIRAI”-bränslecellsfordon, är det tänkt att DENSO Fukushima-anläggningen ska producera sitt eget väte lokalt.

Bränsleceller producerar elektricitet genom att kombinera väte och syre, medan vattenelektrolys producerar väte och syre. Reaktionerna för de två processerna är alltså omvänd, medan den övergripande strukturen är väsentligen densamma. Genom att återanvända tekniken från ”MIRAI”-bilar för att skapa vattenelektrolysutrustning och genom att standardisera de relaterade materialen och komponenterna, kan det bli möjligt att skapa ett högt pålitligt system för väteproduktion för en relativt låg kostnad.

Effekten som genereras på plats från förnybara energikällor används för att producera ”grönt” väte*2, där det genererade bränslet även lagras lokalt. Detta lagrade bränsle förs sedan till fabriken närhelst produktionslinjen behöver det. Det innebär att alla nödvändiga steg för en fullständig väteleveranskedja – produktion, lagring och transport samt användning – kan etableras lokalt. Om detta nuvarande initiativ blir framgångsrikt, kommer det att fungera som ett stort steg på vägen till att konstruera en modell för varje lokalt energisystem.

Idag har koldioxidneutralitet i praktiken blivit ett pris som tillverkare inom affärsvärlden måste betala, för om de inte minskar sina koldioxidavtryck kanske de snart inte längre kan sälja sina produkter. Det är därför DENSO strävar efter att skapa en modell för koldioxidneutrala fabriker och att ge sitt bidrag till att skydda tillverkning i det långa loppet.

Hitta den bästa användningen för väte

Möjligheten med lokalt producerat väte för lokal användning ser ut att kunna ha en betydande och långtgående påverkan på både samhälle och industri. Men resan mot detta mål saknar inte hinder eftersom det finns flera utmaningar att överkomma, från tekniska problem till kostnadsrelaterade problem. Utöver att göra väte en del av det vardagliga livet gäller det att hitta de mest effektiva tillämpningarna för vätet. Det beror på att eftersom medan väte har flera fördelar som en energikälla, är det inte nödvändigtvis lämpat att ersätta alla andra alternativ.

Sanningen är att även i vissa av Fukushima-projektets testanläggningar, drivs ugnarna som används för uppvärmning av vissa produkter av förnybara energikällor snarare än väte. Varför? Eftersom det i vissa fall faktiskt är bättre att direkt använda ren elektricitet när det behövs.

Men elektricitet har, till skillnad från väte, ett lagringsproblem. Solpaneler kan producera mycket elektricitet under långa perioder solsken, men all den överskottsenergin går slutligen till spillo om inte mycket av det används omedelbart, såvida inte solenergin används för att skapa väte, vilket är ett sätt att fullt utnyttja fördelarna som finns med väte.

En global vision för Fukushimas lokala energimodell

Skulle ansträngningarna att implementera en vätebaserad lokal energimodell lyckas i Fukushima, skulle det bana vägen för att utöka denna modell över hela landet. Fukushima-prefekturen och Toyota Motor Corporation har klargjort sina avsikter att samarbeta beträffande användning av väte i samhället.

Deras ambitiösa planer involverar att först ta sig an städer med en befolkning på runt 300 000 för att skapa en modell för en väteinklusiv livsstil, och därefter sprida denna modell till städer av samma storlek i hela Japan. Fukushima-prefekturen är hem för tre sådana städer —Fukushima, Koriyama, och Iwaki—där initiala ansträngningar för social implementering kommer att fokuseras, och därefter ytterligare regional expansion.

Därefter föreställer man sig en lysande framtid där japansk väteteknik och den lokala produktions- och konsumtionsmodellen kan delas med resten av världen.

Från ett lokalt initiativ i Fukushima till ett landsomfattande projekt i Japan, och slutligen en global rörelse, fortsätter historien om denna lokala väteproduktion och konsumtionsprojekt med potentialen att omforma vår framtid.

*1 Gemensamt utvecklad med Chugai Ro Co, tar efterbrännaren emot utsläppsgaserna från industriella ugnar och återantänder dem för att helt eliminera kolväten, kolmonoxid, och andra ämnen i gaserna.

*2 Grönt väte är en term som används för ”rent” väte producerat från förnybara energikällor som sol- och vindkraft, fria från CO₂-utsläpp under hela produktionsprocessen.

Mer information om DENSO eftermarknadsprogram finns online på: www.denso-am.eu