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《最新特集》水素はエネオス、Jパワーが大型生産プロジェクト、アンモニアはJERAが火力発電で混焼 立ち上がる新エネ市場=桝本量平

伊藤忠商事が提供するノルウェー・ネル社の電解装置 伊藤忠提供
伊藤忠商事が提供するノルウェー・ネル社の電解装置 伊藤忠提供

水素 エネオスは海外案件多数/アンモニア JERAが火力混焼で先行=桝本量平

 欧米に続き、日本政府も2020年10月に「2050年カーボンニュートラル(温室効果ガス実質ゼロ)宣言」を発表したことで、目標達成の手段となる水素・アンモニアに注目が集まっている。

 カーボンニュートラルの実現には、まず太陽光発電や風力発電を推進することが思い浮かぶ。しかし、国土が狭い日本は適地が限られること、自然エネルギーという変動の大きい電源をバックアップするためにも、水素・アンモニア発電による安定電源が求められている。また我々が消費するエネルギーは電力だけではなく、ガスなどの非電力の方がむしろ大きいため、この非電力分野を「ネットゼロ」(温室効果ガスの排出と除去が同量の状態)にしていくためにも、水素・アンモニアが鍵となる。

水素製造は主に海外

 水素は利用時に二酸化炭素(CO2)を排出しないエネルギーであり、その製造方法としては、(1)石炭や天然ガスなどの化石燃料を燃焼させてガスにし、そのガスの中から水素を取り出す方法と、(2)太陽光発電や風力発電により水を電気分解して製造する「グリーン水素」──がある。

 前者の化石燃料由来の水素は更に2種類に分かれる。製造過程で発生するCO2をそのまま排出してしまう方法で製造されたものを「グレー水素」、CO2を回収して地下に貯留したりする方法(CCUS=CO2の回収、利用、貯留)で製造されたものを「ブルー水素」と呼ぶ(図)。

 長期的に、太陽光発電や風力発電に余剰が生まれるようになれば、その余剰を活用したグリーン水素が最もクリーンであろうが、それまでの過渡期においては、海外の既存の化石燃料(天然ガスなど)を原料にCCUSを組み合わせたブルー水素が先行するだろうとみられる。

水素運搬は3種類

 海外で水素を製造した場合の運搬については、第一に「液化」という手段がある。マイナス253度で冷却して液体にすることで体積を約800分の1に圧縮し、専用船で輸送する(表1)。液化水素はトータルの輸送コストがかなり高い。また、日本でエネルギーとして使用する時に、再び気体の水素に戻す必要があり、30%程度のエネルギーを失ってしまう。

 そこで考えられたのが、水素を窒素と反応させることでアンモニアにしてから輸送する方法である。アンモニアならマイナス33度で液体となり、かつ体積は約1300分の1になるため、輸送コストがかなり抑えられる。すなわち、アンモニアとは水素の「運搬方法(キャリア)」なのである。

 アンモニアは、再び水素に戻すことなく、アンモニアのまま石炭火力発電で混焼することが可能であるため、使い勝手が良い。アンモニアは従来、肥料や化学品として取引されており、供給網が確立されている。既存の運搬設備を使えるのも強みだ。

 水素と同様に、グレー水素を基に作られたものを「グレー・アンモニア」、ブルー水素を基に作られたものを「ブルー・アンモニア」、グリーン水素を基に作られたものを「グリーン・アンモニア」と呼んでいる。

 水素の運搬方法は、アンモニアだけではない。もう一つ有望視されているのが「有機ケミカルハイドライト法」である。トルエンに水素を添加し、メチルシクロヘキサン(MCH)とすることで、体積は約500分の1に圧縮でき、かつ常温で液体となる。千代田化工建設が「SPERA(スペラ)水素」の商標でプラントや関連技術を提供している。

 MCHは常温で管理できるので、既存の化学タンカーやタンカーを使えるのが強みだ。これによるコスト上のメリットは大きい。ただし、MCHは、エネルギー…

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