Honda podpísala zmluvu o výskume a vývoji s agentúrou JAXA týkajúcu sa „obehového systému obnoviteľnej energie“ navrhnutého na zásobovanie elektrickou energiou podporujúcou životný priestor pre ľudí počas prieskumu povrchu Mesiaca.
Spoločnosť Honda oznámila, že podpísala zmluvu o výskume a vývoji*1 s Japonskou agentúrou pre výskum vesmíru (JAXA) týkajúcu sa „obehového systému obnoviteľnej energie“, ktorý je určený na dodávanie elektrickej energie na udržanie funkčnosti obytného priestoru a rôznych systémov lunárnych roverov. Na základe tejto zmluvy bude spoločnosť Honda poverená spoločnosťou JAXA, aby do konca japonského fiškálneho roka 2023 (31. marca 2024) najskôr vykonala koncepčné štúdie a potom vyvinula „maketový model*2,“ prototyp v počiatočnej fáze.
Obehový systém obnoviteľnej energie kombinuje systém vysokotlakovej elektrolýzy vody a systém palivových článkov, a je určený na nepretržitú výrobu kyslíka, vodíka a elektriny zo solárnej energie a vody. Po podpísaní dohody o spoločnom výskume s agentúrou JAXA v novembri 2020 spoločnosť Honda pokračovala vo výskume obehového systému obnoviteľnej energie na použitie na povrchu Mesiaca. Podpísanie tejto novej zmluvy o výskume a vývoji predstavuje pre spoločnosť Honda ďalší krok vpred.
*1 Zmluva týkajúca sa koncepčnej štúdie a prototypovania funkčných prvkov pre systém regeneračných palivových článkov pretlakového roveru s posádkou. Systém regeneračných palivových článkov pozostáva zo systému elektrolýzy vody a systému palivových článkov. Systém elektrolýzy vody elektrolyzuje vodu za vzniku kyslíka a vodíka a systém s plnými článkami generuje elektrinu z vodíka na kyslík. Systém regeneračných palivových článkov od spoločnosti Honda sa nazýva „obehový systém obnoviteľnej energie“, pretože obsahuje pôvodný systém elektrolýzy vody s vysokým rozdielom tlaku od spoločnosti Honda.
*2 Systémy, ktoré sa majú použiť vo vesmíre, sa zvyčajne vyvíjajú budovaním prototypov v etapách, ako je napríklad „maketový model“, „technický model“ a „letový model“, v závislosti od štádia vývoja.
Pozadie diskusie o využití obehového systému obnoviteľnej energie spoločnosti Honda
Program Artemis, medzinárodný program prieskumu vesmíru pod vedením USA, na ktorom sa podieľa aj Japonsko, plánuje v druhej polovici dekády rokov 2020 uskutočniť dlhodobý prieskum povrchu Mesiaca s ľudskou posádkou. Aby ľudia mohli prebývať na Mesiaci za účelom dlhodobého prieskumu, bude potrebné mať 1) elektrinu na pohon lunárnych vozidiel a 2) elektrinu, ktorá umožní ľuďom žiť vo vozidlách.
V oblastiach mesačného povrchu s najnižším trvaním slnečného svitu sa opakuje cyklus 14 dní svetla a 14 dní noci. Počas dňa, keď svieti slnko, sa elektrina môže vyrábať pomocou solárnej energie a dodávať do obytných priestorov v lunárnych vozidlách. V noci sa však elektrina musí zabezpečiť iným spôsobom. Jednou z možností by bolo dopraviť na povrch Mesiaca sekundárne batérie a elektrickú energiu vyrobenú zo slnečnej energie uskladňovať v nich. Táto metóda by si však vyžadovala obrovské náklady na prepravu veľkého počtu batérií zo Zeme na Mesiac.
Preto bol ako potenciálny prostriedok na zásobovanie elektrickou energiou na povrchu Mesiaca vybraný obehový systém obnoviteľnej energie spoločnosti Honda, ktorý je kompaktnejší a ľahší ako sekundárne batérie.
Ako obehový systém obnoviteľnej energie funguje, a aké sú jeho kľúčové vlastnosti
Obehový systém obnoviteľnej energie, ktorý kombinuje originálne systémy Hondy, systém elektrolýzy vody s vysokým diferenčným tlakom a systém palivových článkov, nepretržite vyrába kyslík, vodík a elektrickú energiu zo slnečnej energie a vody. Pri použití na povrchu Mesiaca systém elektrolýzy vody s vysokým diferenčným tlakom využíva elektrickú energiu vyrobenú zo slnečnej energie počas dňa a elektrolyzuje vodu na výrobu kyslíka a vodíka, ktoré sa budú skladovať v nádržiach. Počas noci systém palivových článkov využíva uskladnený kyslík a vodík na výrobu elektrickej energie, ktorá sa dodáva do obytného priestoru pre ľudí.
Systém elektrolýzy vody s vysokým diferenčným tlakom od spoločnosti Honda je kompaktný, pretože si na stlačenie vodíka nevyžaduje kompresor, ktorý typické systémy potrebujú. Obehový systém obnoviteľnej energie má okrem toho vyššiu gravimetrickú hustotu energie (energia na jednotku hmotnosti)*3 ako sekundárna batéria, preto na uskladnenie rovnakého množstva energie potrebuje menšiu hmotnosť ako sekundárna batéria. Vďaka takýmto kľúčovým vlastnostiam môže obehový systém obnoviteľnej energie spoločnosti Honda prispieť k zníženiu kapacity užitočného zaťaženia a hmotnosti, čo je v oblasti vesmírnej dopravy hlavnou výzvou.
Spoločnosť Honda pracuje na výskume a vývoji vodíkových technológií už mnoho rokov. V roku 2002 začala Honda ako prvá spoločnosť na svete prenajímať vozidlá s palivovými článkami. Okrem toho Honda vyvíja a inštaluje inteligentné vodíkové stanice, ktoré využívajú jej systémy na vysokotlakovú elektrolýzu vody. Spoločne so spoločnosťou JAXA sa bude spoločnosť Honda usilovať o realizáciu obehového systému obnoviteľnej energie pomocou využívania vodíkových technológií, ktoré doteraz spoločnosť Honda nahromadila.
*3 Energetická hustota 480Wh/kg alebo viac pre regeneratívne systémy palivových článkov (všeobecný technologický termín pre obehový systém obnoviteľnej energie spoločnosti Honda). Približne 200 Wh/kg pre lítium-iónové batérie určené na prieskum Mesiaca.
Ďalší potenciál využitia obehového systému obnoviteľnej energie
Elektrická energia nie je to jediné, čo obehový systém obnoviteľnej energie spoločnosti Honda dokáže vyrábať. Pokiaľ je k dispozícii voda a slnečná energia, dokáže vyrábať aj kyslík a vodík. Spoločnosť Honda predpokladá, že kyslík sa bude používať pre ľudí na lunárnych základniach a vodík sa bude používať ako palivo pre transportné kozmické lode, ktoré budú na Mesiaci pristávať a odlietať z neho. Systém obehovej obnoviteľnej energie sa môže zároveň používať na Zemi ako uhlíkovo neutrálny systém zásobovania energiou, ktorý vyrába elektrickú energiu využívaním slnečnej energie a bohatých vodných zdrojov dostupných na Zemi. Spoločnosť Honda bude pokračovať vo výskume a vývoji svojho obehového systému obnoviteľnej energie s pôvodným zámerom využiť ho vo vesmíre, a potom technológie vyvinuté v rámci tejto výzvy vráti späť na Zem a bude sa snažiť dosiahnuť ciele spoločnosti v oblasti uhlíkovej neutrality do roku 2050.