产官学の动きが加速する水素発电、神戸では2月から市街地への电力供给実験【エネルギー自由化コラム】
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川崎重工業と大林組は水素を燃料にして発电する試験設備を神戸市のポートアイランド内に設置しました。ガスタービンで発电し、生まれた电気や熱を近くの国際展示場や病院など4施設に供给するもので、2月から本格的な実証実験に入ります。川崎重工業によると、水素発电による市街地への電力供给は世界で初めて。政府が2017年末に水素発电の商用化目標を2030年ごろとする水素基本戦略を策定しただけに、実験結果に注目が集まりそうです。
川崎重工业などが1メガワット级の试験设备设置
ガスタービンの出力は1メガワット级で、工场の自家発电に使うガスタービン発电设备をベースに川崎重工业が开発しました。中核设备は长さ6.7メートル、奥行き3.1メートル、高さ4.7メートル。25立方メートルのタンクを备え、満タンだと约6时间発电できます。
水素だけで発电できるほか、天然ガスを混ぜても発电が可能。発电の际に発生する热もエネルギーとして利用できます。水素は堺市の工场から液化して専用车で运ばれます。
天然ガスとの混焼発电のほか、水素100％の専焼発电にめど
水素は燃焼时に地球温暖化を引き起こす二酸化炭素を出しません。このため、クリーンエネルギーの代表格とされていますが、燃焼スピードが速く、発电机のバーナー喷出口に热が集中して焼けただれることが课题となっていました。
これが障害となり、世界でも水素98％、天然ガス2％の混焼発电しかまだ実用化されていません。川崎重工业は喷出口に热が集中しない构造の设备を开発し、水素100％の専焼発电にめどを立てました。
水素専焼で発电しながら、稼働中に天然ガス混焼に切り替えることができるのもこの设备の特徴です。水素発电本格导入のきっかけを开く新施设といえそうです。
电力と热を近隣の病院など4施设に2月から供给
试験设备は1月下旬から试运転に入り、2月から3月まで电力、热供给の本格的な実証実験を进めます。供给先は近くにある中央市民病院とポートアイランドスポーツセンター、下水処理场、神戸国际展示场。大林组が大阪大の协力を得て开発したエネルギー最适制御システムで管理します。
工场内で水素発电を利用することは过去にもありましたが、市街地の复数の施设に供给する事例はまだありません。実証実験では试験设备の燃焼の安定性や最适制御システムの运用状况を确认し、环境にやさしく経済性を兼ね备えたシステムの确立を目指します。
设备は実証実験が终わったあとも実用化に向けて活用される方向。川崎重工业は「水素社会を切り开く一歩にしたい」と意気込んでいます。
水素社会実现へ加速する产学の动き
水素社会の実现は、资源小国の日本にとって悲愿ともいえる大きな梦です。燃料电池车に水素を供给する水素ステーションの普及の遅れ、化石燃料より割高なコストの低减など多くの课题が横たわっていますが、ここに来て国内で水素社会の実现に向けた产学の动きが加速してきました。
トヨタ自动车、日产自动车、本田技研工业という自动车メーカーと东京ガス、闯齿罢骋ホールディングス、出光兴产、日本政策投资银行などがスクラムを组み、2018年春に水素ステーションの本格整备を目指す新会社が设立されることになりました。参加公司は11社で、既に设立に向けて契约を结んでいます。
次世代エコカーの潮流は电気自動車に傾きつつあるようにも見えますが、电気自動車用の電力を火力発电で賄ったのでは本末転倒になります。そこで、燃料电池车を推進するトヨタなどが燃料电池车普及のカギを握る水素ステーション整備に動いたわけです。
コスト削减、発电効率向上へ新技术も続々と
発电用燃料としてのコスト削减を目指す动きも活発になってきました。広岛大の小岛由継教授と昭和电工などは2016年、安価で大量に输入されているアンモニアから水素を効率よく取り出すことに成功しました。
残存するアンモニアの量は0.1笔笔惭以下という厳しい国际基準がありますが、触媒に贵金属のルテニウムを活用するなどして克服しました。ただ、现时点で供给できる水素は実用レベルの10分の1にとどまります。装置を大型化してアンモニア由来の水素ステーション実现を目指す考えです。
燃えにくい特性を持つアンモニアの発电効率向上では、京都大の江口浩一教授が2017年、叁井化学などと共同でアンモニアを燃料とする固形酸化物型燃料电池で1キロワットの発电に成功しました。アンモニア燃料电池では世界最大の発电规模です。アンモニアは水素と窒素でできています。これもまた水素発电の1つの方法です。
政府は2030年ごろの水素発电商用化を目标に
こうした产学の动きを受け、政府は12月末、関係阁僚会议を开き、水素基本戦略を策定しました。
| ? | 现在 | 2030年 | 将来目标 |
|---|---|---|---|
| 供给 | 化石燃料由来 | 再生可能エネルギー由来の水素製造技术确立 | 颁翱2フリー水素 |
| 水素量 | 0.02万トン | 30万トン | ～1,000万トン+α |
| コスト | ～100円/狈? （ステーション価格） | 30円/狈? （3分の1以下に） | 20円/狈? （5分の１に） |
| 発电 | 技术开発段阶 | 商用段阶 17円/办奥丑 | ガス火力発电を代替 12円/办奥丑 |
| 水素ステーション | 100カ所 | 900カ所相当 | ガソリンスタンドを代替 |
| 燃料电池车 | 2,000台 | 80万台 | ガソリン车を代替 |
| 燃料电池バス | 2台 | 1,200台 | |
| 燃料电池フォークリフト | 40台 | 1万台 | |
| エネファーム | 22万台 | 530万台 | 家庭の従来型エネルギーシステムを代替 |
出典：経済产业省「水素基本戦略」
水素を燃料とする発电を2030年ごろに商用化することが柱で、二酸化炭素の排出量削減とともに、エネルギー自給率の向上につなげる狙いも込めています。
水素の流通量を现在の200トンから2030年で30万トンに引き上げるほか、水素ステーションの数を100カ所から900カ所、燃料电池车を2,000台から80万台に増やすとしています。化石燃料から水素、ガソリン車から燃料电池车への流れを加速させようとしているのです。
さらに、燃料电池バスを2台から1,200台、燃料电池フォークリフトを40台から1万台、エネファームを22万台から530万台に増やす計画。実現すれば水素社会の入り口が見えてくるでしょう。
二酸化炭素を排出しない水素製造技术の确立が急务
水素はさまざまなエネルギー源から製造でき、利用の际に二酸化炭素など温室効果ガスを排出しないため、次世代のクリーンエネルギーとして大きな注目が集まっています。
太陽光発电が曇りや雨の日に発电量が低下するなど、再生可能エネルギーの多くが天候の影響を受けやすいのに対し、水素はマイナス253度以下に冷やすと液体になり、貯蔵や輸送が可能になります。電力需要に応じて水素を取り出し、必要な量の電力を安定供给することが可能になるのです。
政府は当面、豪州产の褐炭から水素を取り出して输入することを想定しています。しかし、化石燃料から水素を取り出すとその过程で二酸化炭素が発生します。これからは二酸化炭素を出さずに水素を製造する技术の开発が急务です。
高い壁の克服には产官学のさらなる努力が必要
水素発电の利用を促すには、电気料金を低く抑えることも欠かせません。基本戦略では水素発电の电気料金を液化天然ガスと同等にする目標が掲げられましたが、そのためには安い水素を大量に確保する技術革新も必要です。
政府は風力や太陽光など再生可能エネルギーを使い、調達コストを现在の3分の1以下に減らすことを目指しています。その後も技術革新を続け、2050年までには5分の1まで引き下げたい考えで、政府は「わが国が水素利用で世界をリードしていきたい」としています。
ただ、水素社会の実现には需要の拡大などさらにいくつも高い壁が待ち受けています。これらを克服するためには产官学のさらなる努力が必要になってきます。
