NIMS, l'Université de Tokyo et l'Université d'Hiroshima ont évalué conjointement l'efficacité économique des systèmes de production d'hydrogène combinant production d'électricité photovoltaïque et batteries rechargeables. Ils ont également estimé les niveaux technologiques nécessaires aux systèmes pour produire de l'hydrogène à un coût compétitif à l'échelle mondiale. Les résultats peuvent fournir des lignes directrices vitales pour faire progresser les systèmes de production d'énergie renouvelable intermittente en tant que principale source d'énergie du pays.

Les scientifiques signalent des obstacles dans les efforts visant à augmenter la production d'énergie renouvelable, comme une production d'électricité instable et un faible ratio de capacité annuelle. Des exemples spécifiques incluent les compagnies d'électricité japonaises suspendant l'acceptation des demandes des fournisseurs d'énergie renouvelable en septembre 2014 et la Kyushu Electric Power Company contrôlant la suppression de la puissance de sortie de la production d'énergie solaire en octobre 2018. Pour résoudre ces problèmes, diverses organisations ont étudié des systèmes capables de stocker l'excès d'électricité dans des batteries rechargeables et des systèmes de production d'électricité au gaz (P2G) capables de produire de l'hydrogène à partir d'électricité renouvelable et de stocker et fournir l'hydrogène produit. Cependant, la plupart de ces systèmes se sont avérés coûteux à exploiter, compromettant la mise en œuvre massive d'une technologie de production d'électricité économiquement viable, alimentée par les énergies renouvelables domestiques.

L'équipe de recherche conjointe a conçu un système intégré (voir figure) capable d'ajuster la quantité de charge/décharge de la batterie et la quantité de production d'hydrogène par électrolyse en fonction de la quantité d'énergie solaire générée. L'équipe a ensuite évalué la faisabilité économique du système. Ils ont identifié les niveaux technologiques nécessaires au système pour produire de l'hydrogène à faible coût grâce à une analyse complète de facteurs, notamment les capacités des batteries rechargeables et des électrolyseurs, tout en considérant les futures avancées technologiques. Par exemple, Les batteries rechargeables qui ne peuvent se décharger qu'à faible vitesse mais qui peuvent être produites de manière économique devraient être disponibles d'ici 2030. L'équipe a estimé que l'intégration de ces batteries permettra au système exploité au Japon de produire de l'hydrogène à un coût compétitif au niveau mondial de 17 à 27 yens le mètre cube.

Dans les études futures, l'équipe prévoit de déterminer les niveaux de technologie des composants requis pour les systèmes proposés et de fixer des valeurs cibles de R&D pour atteindre ces niveaux. L'équipe étudiera également la faisabilité du système de systèmes de production d'énergie renouvelable sous contrôle de suppression de sortie ou d'une connexion restreinte au réseau électrique afin de concevoir un système prototype.