„Cyrkulacyjny system oparty na energii odnawialnej” będzie miał za zadanie dostarczać energię elektryczną podtrzymującą funkcje przestrzeni życiowej personelu oraz napędzającą wszelkie pojazdy księżycowe. Na podstawie kontraktu Honda ma otrzymać od JAXA zlecenie na przeprowadzenie do końca japońskiego roku fiskalnego 2023 (31 marca 2024) – studiów koncepcyjnych, a następnie na opracowanie modelu poglądowego wczesnego prototypu systemu[2].

Opracowywany system łączy w sobie układ wysokociśnieniowej elektrolizy wody oraz system ogniw paliwowych Hondy i jest przeznaczony do ciągłej produkcji tlenu, wodoru i energii elektrycznej z wykorzystaniem światła słonecznego i wody. Honda kontynuowała badania nad cyrkulacyjnym systemem opartym na energii odnawialnej przeznaczonym do wykorzystania na powierzchni Księżyca po podpisaniu w listopadzie 2020 roku wstępnej umowy o współpracy badawczej z JAXA. Podpisanie nowego kontraktu dotyczącego prac badawczo-rozwojowych stanowi kolejny krok Hondy do przodu.

Program Artemis, prowadzony przez USA międzynarodowy program eksploracji kosmosu, w którym uczestniczy również Japonia, przewiduje w dłuższej perspektywie, w drugiej połowie lat 20, ponowne wysłanie ludzi na powierzchnię Księżyca. Aby umożliwić człowiekowi długotrwałą eksplorację Księżyca, konieczne będzie zapewnienie energii elektrycznej do:

1. poruszania pojazdów księżycowych oraz
2. umożliwiającej stworzenie warunków życiowych w pojazdach.

Na obszarach Księżyca o najmniejszym nasłonecznieniu występuje cykl 14 dni jasnych i 14 dni nocnych. W ciągu dnia, gdy świeci słońce, energia elektryczna może być generowana przez baterie słoneczne i dostarczana do pomieszczeń wewnątrz pojazdów księżycowych, jednak nocą zasilanie musi być zapewnione w inny sposób. Jednym z rozwiązań byłoby zabranie na powierzchnię Księżyca dodatkowych akumulatorów i magazynowanie w nich energii elektrycznej wytworzonej przez układy fotowoltaiczne. Ta metoda wiązałaby się jednak z ogromnym problemem kosztów transportu dużej liczby akumulatorów z Ziemi na Księżyc.

Dlatego właśnie cyrkulacyjny system oparty na energii odnawialnej Hondy, który jest bardziej kompaktowy i lekki niż dodatkowe akumulatory, został wybrany jako potencjalne źródło zaopatrzenia w energię elektryczną na powierzchni Księżyca.

Cyrkulacyjny system oparty na energii odnawialnej łączy w sobie system wysokociśnieniowej elektrolizy wody oraz system ogniw paliwowych Hondy i jest przeznaczony do ciągłej produkcji tlenu, wodoru i energii elektrycznej z energii słonecznej i wody. Księżycowy system elektrolizy wody z wykorzystaniem wysokiej różnicy ciśnień korzysta z energii elektrycznej produkowanej w ciągu dnia przez panele słoneczne i rozkłada wodę na tlen i wodór, które są magazynowane w zbiornikach. W nocy system ogniw paliwowych wykorzystuje zmagazynowany tlen i wodór do wytwarzania energii elektrycznej, która będzie dostarczana do przestrzeni mieszkalnej dla ludzi.

System wysokociśnieniowej elektrolizy wody stworzony przez Hondę nie wymaga kompresora do sprężania wodoru, używanego w typowych układach elektrolizy, dzięki czemu jest kompaktowy. Ponadto cyrkulacyjny system oparty na energii odnawialnej korzysta z wyższej grawimetrycznej gęstości magazynowanej energii (energia na jednostkę masy),[3] niż zmagazynowana w dodatkowych akumulatorach – ta sama ilości energii wymaga mniejszej masy, niż w akumulatorze dodatkowym. Dzięki tak istotnym zaletom, cyrkulacyjny system oparty na energii odnawialnej Hondy może przyczynić się do zmniejszenia masy i nie ogranicza ładowności, co jest głównym wyzwaniem w transporcie kosmicznym.

Honda od wielu lat pracuje nad badaniami i rozwojem technologii wodorowych. W 2002 roku jako pierwsza firma na świecie, rozpoczęła sprzedaż leasingową pojazdów napędzanych ogniwami paliwowymi. Ponadto, Honda opracowuje i instaluje inteligentne stacje wodorowe wykorzystujące opracowane przez nią system wysokociśnieniowej elektrolizy wody. Wspólnie z JAXA, Honda chce dążyć do realizacji cyrkulacyjnego systemu opartego na energii odnawialnej, wykorzystując technologie wodorowe, które Honda rozwinęła do tej pory.

Energia elektryczna nie jest jedynym produktem cyrkulacyjnego systemu opartego na energii odnawialnej Hondy; może on również wytwarzać tlen i wodór, o ile tylko dostępna jest woda i energia słoneczna. Honda zakłada, że tlen będzie wykorzystywany przez personel w księżycowych bazach, a wodór posłuży jako paliwo dla statków transportowych, które będą lądować na Księżycu i z niego startować.

Jednocześnie, cyrkulacyjny system oparty na energii odnawialnej może w warunkach ziemskich służyć jako neutralny pod względem emisji dwutlenku węgla system pozyskiwania energii, który wykorzystuje energię słoneczną i obfite zasoby wody dostępne na Ziemi.

Honda zamierza prowadzić prace badawczo-rozwojowe nad cyrkulacyjnym systemem opartym na energii odnawialnej w celu wykorzystania go najpierw w przestrzeni kosmicznej, a następnie wiedza technologiczna zdobyta w ramach tego projektu ma powrócić na Ziemię i wspierać realizację planów firmy, związanych z osiągnięciem pełnej neutralności węglowej do 2050 roku.

[1] Zamówienie dotyczące studium koncepcyjnego i wykonania prototypów elementów funkcjonalnych systemu regeneracyjnego ogniwa paliwowego dla załogowego łazika z systemem podtrzymania ciśnienia. Regeneracyjny układ ogniw paliwowych składa się z systemu elektrolizy wody i systemu ogniw paliwowych. System elektrolizy wody wykorzystuje energię słoneczną i przy wysokiej różnicy ciśnień rozkłada wodę na tlen i wodór, natomiast system ogniw paliwowych wytwarza energię elektryczną w reakcji wodoru z tlenem. Regeneracyjny układ ogniw paliwowych, nazwany „cyrkulacyjnym systemem opartym na energii odnawialnej”, zawiera oryginalny, opracowany przez Hondę system wysokociśnieniowej elektrolizy wody.

[2] Systemy, które mają być używane w przestrzeni kosmicznej, są zwykle opracowywane metodą konstruowania kolejnych prototypów w etapach: np. „model poglądowy”, „model inżynierski” i „model latający”, w zależności od etapu rozwoju.

[3] Gęstość energii 480 Wh/kg lub więcej dla systemów regeneracyjnych ogniw paliwowych (ogólne określenie technologiczne dla cyrkulacyjnego systemu opartego na energii odnawialnej Hondy). Około 200 Wh/kg dla baterii litowo-jonowych przeznaczonych do eksploracji Księżyca.

Źródło : „Energy Storage Devices for Space Exploration” Hitoshi Naito, Japońska Agencja Badań Kosmicznych,

Raport techniczny Yuasa 2016 

Źródło: Honda