Японский производитель электроники Panasonic совместно с Cefmof (Фондом мобильности Центральной Финляндии) реализует в финском городе Ювяскюля проект водородного дома Hydrogen House. В основе инженерного решения лежит синергия солнечных панелей, водородных топливных элементов и теплового насоса типа «воздух-вода».
Для проведения испытаний неслучайно был выбран город в центральной части Финляндии. Климат страны характеризуются суровыми, продолжительными зимами и короткими световыми днями в холодное время года. В таких жестких условиях традиционная солнечная генерация теряет свою эффективность. Проект Hydrogen House призван показать, способно ли комбинирование солнечных батарей на крыше с производством и хранением водорода гарантировать полную автономность жилья, особенно в холодное время года.
В периоды высокой солнечной активности массив фотоэлектрических модулей на крыше вырабатывает электроэнергию, которая расходуется на нужды домохозяйства, а излишек направляется на производство водорода в электролизере. Это устройство расщепляет воду, производя чистый водород, который затем перекачивается в резервуар общей вместимостью до 90 кг. Распределение газа по территории жилого комплекса осуществляется посредством разветвленной системы подземных изолированных трубопроводов. Полученный водород используется как напрямую для бытовых нужд, например на работу камина, кухонной плиты, уличного гриля и традиционной финской сауны, так и для хранения избыточной энергии, выработанной в светлое время суток. В периоды дефицита в энергосистему автоматически включается водородный топливный элемент Panasonic мощностью 10 кВт. Он преобразует химическую энергию водорода обратно в электрическую, а выделяющееся в процессе тепло использует для отопления здания.
Также в систему включен тепловой насос мощностью 9 кВт, который также задействован в отоплении помещений и бесперебойном горячем водоснабжении. Система гибко переключает источники питания: в приоритете всегда стоит солнечная энергия, но при ее нехватке насос переходит на питание от водородного топливного элемента.
«Считается, что этот проект является одним из первых в Европе примеров комплексной демонстрации водородной энергетики, сопоставимым с существующими проектами в Японии», — говорится в сообщении Panasonic. «Ожидается, что он позволит получить ценные сведения о целесообразности использования водородных энергетических систем в помещениях и их интеграции с отопительным оборудованием в суровых зимних условиях Финляндии».
В 2021 году компания Panasonic выпустила систему топливных элементов на чистом водороде H2 Kibou. Оригинальная установка мощностью 5 кВт использует водород чистотой более 99,97% и имеет электрический КПД 56%. Panasonic заявила, что рекуперация тепла может повысить общую энергоэффективность системы до 95%.
Компания Panasonic также внедрила эту технологию в системы, сочетающие водородные топливные элементы, солнечные фотоэлектрические панели и аккумуляторные батареи. В 2022 году она ввела в эксплуатацию демонстрационный комплекс, включающий 99 установок H2 Kibou общей мощностью 495 кВт, солнечную батарею мощностью 570 кВт и аккумуляторную батарею емкостью 1,1 МВт·ч, на своем заводе в Японии. Позже компания развернула аналогичную конфигурацию на своем британском заводе по производству микроволновых печей, объединив 105 кВт водородных топливных элементов с солнечными батареями мощностью 372 кВт и аккумуляторной батареей емкостью 1 МВт·ч.