NIM, l'Università di Tokyo e l'Università di Hiroshima hanno valutato congiuntamente l'efficienza economica dei sistemi di produzione dell'idrogeno che combinano la generazione di energia fotovoltaica e le batterie ricaricabili. Hanno anche stimato i livelli tecnologici necessari affinché i sistemi producano idrogeno a un costo competitivo a livello globale. I risultati potrebbero fornire linee guida vitali per far progredire i sistemi di generazione di energia rinnovabile intermittente come principale fonte di energia del paese.

Gli scienziati segnalano ostacoli nello sforzo di aumentare la produzione di energia rinnovabile, come la produzione di energia instabile e il basso rapporto di capacità annuale. Esempi specifici includono le società elettriche giapponesi che hanno sospeso l'accettazione delle domande dai fornitori di energia rinnovabile nel settembre 2014 e la Kyushu Electric Power Company che controlla la soppressione della potenza di uscita della generazione di energia solare nell'ottobre 2018. Per affrontare questi problemi, varie organizzazioni hanno studiato sistemi in grado di immagazzinare l'elettricità in eccesso in batterie ricaricabili e sistemi power-to-gas (P2G) in grado di produrre idrogeno utilizzando elettricità rinnovabile e immagazzinare e fornire idrogeno prodotto. Però, la maggior parte di questi sistemi si è rivelata costosa da utilizzare, minare l'implementazione di massa della tecnologia di generazione di energia economicamente fattibile guidata dall'energia rinnovabile domestica.

Il team di ricerca congiunto ha progettato un sistema integrato (vedi figura) in grado di regolare la quantità di carica/scarica della batteria e la quantità di produzione di idrogeno mediante elettrolisi in relazione alla quantità di energia solare generata. Il team ha quindi valutato la fattibilità economica del sistema. Hanno identificato i livelli tecnologici necessari affinché il sistema produca idrogeno a basso costo attraverso un'analisi completa di fattori tra cui le capacità delle batterie ricaricabili e dell'elettrolizzatore, considerando i futuri progressi tecnologici. Per esempio, batterie ricaricabili che possono scaricarsi solo a bassa velocità ma possono essere prodotte in modo economico saranno disponibili entro il 2030 circa. Il team ha stimato che l'integrazione di queste batterie consentirà al sistema operato in Giappone di produrre idrogeno a un costo competitivo globale di 17 a 27 yen per metro cubo.

Negli studi futuri, il team prevede di determinare i livelli di tecnologia dei componenti richiesti per i sistemi proposti e di fissare valori target di ricerca e sviluppo per raggiungere questi livelli. Il team studierà anche la fattibilità del sistema di sistemi di generazione di energia rinnovabile sotto controllo della soppressione dell'uscita o una connessione alla rete elettrica limitata al fine di progettare un sistema prototipo.