海水と太陽光の人工光合成で酸素と水素を無尽蔵に作れる様になりました。産総研の研究で御座います。これで、地球上の二酸化炭素が増加する問題を解決可能で御座います。
常温で格安の材料を混ぜるだけでアンモニアを合成出来ます。
常温で格安の複数の材料
窒素ガスと水とモリブデン触媒とヨウ化サマリウムをかき混ぜて、アンモニアを製造する方法。下水から肥料のリンを製造も可能。水素 アンモニア発電 比較。上水道から錆びないし劣化しないセルロースナノファイバーの電極で電気分解で水素ガスを得て、その水素を50℃に温めて＋窒素でアンモニアを生成してガスタービンや自動車で使用するなら改良したディーゼルエンジンでアンモニアを燃料として使用する事で、水素発電97.3／KWh(水素燃料を生成してタンカーで運搬する費用も見積りに入っているので、上水道から電気分解で生成したら日本は電気代が高いですが、比較的安くなるかも知れません。)よりもアンモニア発電23.5KWhとアンモニア発電の方がローコストで利用する事が可能で御座います。
格安にアンモニアを製造するノウハウは、もう一種類御座います。常温で複数の材料を少量なら手動で、大量なら電気でモーターを回して、材料の窒素ガスと水とモリブデン触媒とヨウ化サマリウムをかき混ぜて、アンモニアを製造する方法も御座います。
https://www.facebook.com/masahiro.ishizuka.54/videos/1119201005418817
https://www.linkedin.com/embed/feed/update/urn:li:ugcPost:7015292040678694912
https://video.fc2.com/content/20230101k0FqtCeU
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もし水素ガスのHHOエンジンでモーターを回してトルクなどの出力が足りて安定して、自動車が高速道路も走れる様ならその方が良い可能性も残っております。
しかし、安くアンモニアを製造出きれば、農協さんや農家の方が助かりますし、
今まで輸入に頼っていた肥料のリンも下水から製造出来る技術が完成しているので、
併せて安定して安く肥料を手に入れられるので、農協さんや農家さんが喜ぶかも知れません。
水素やアンモニアを使った発電とは？脱炭素社会への鍵となり得るか
2022年 02月 22日, 11:02:00
2022年 06月 15日, 16:06:00
発電・エネルギー
政府によって宣言された、2050年カーボンニュートラル達成に向けて、日本では火力発電の燃料としての水素・アンモニアの利用が急速に動き出しています。2021年6月に政府が具体化したグリーン成長戦略では、2050年の電源構成として全体の10％程度を水素・アンモニア発電で賄うと示しています。
そこで今回は、カーボンニュートラルの実現に向けて日本で急加速する水素・アンモニア発電についてご紹介し、脱炭素社会の実現にどのように役立つのかを解説します。
1. 国政のカギを握る水素・アンモニア発電
ここでは、なぜ日本では、火力発電の燃料として水素・アンモニアを利用する動きがみられているのかを解説していきます。
なぜ「水素・アンモニア」が注目されているのか
カーボンニュートラル社会の実現に向けて、世界中で取り組みが行われている中、CO2排出が多い火力発電は控えられる傾向にあります。しかし、日本では2011年の東日本大震災の原発事故を受け、原子力発電の低減が計られ、それをカバーする形で天然ガス、石油、石炭を使う火力発電所の稼働率が上昇しました。現在の日本におけるエネルギー構成は、77％を火力発電が賄っているのです。
出典：資源エネルギー庁『2020—日本が抱えているエネルギー問題（前編）』（2020/11/18）
そこで注目されたのが、燃焼時に二酸化炭素を排出しない水素やアンモニアです。政府および企業はこれらの水素・アンモニア燃料を「脱炭素燃料」と呼んでいます。
水素は水を電気分解することによって得ることができ、アンモニアは、水素と窒素から生成されます。水素やアンモニアは、燃焼時に炭素が関与せず、地球温暖化防止に貢献するクリーンなエネルギーであり、石炭火力にかわる新たな燃料として期待されています。
火力発電における水素・アンモニアの利用
第6次エネルギー基本計画によると、「2030年に向けた政策対応のポイントとして、火力発電は安定供給を前提に、できる限り電源構成に占める火力発電比率を引き下げる」と明記されています。政府は、脱炭素型火力発電への置き換えに向けて、水素・アンモニアといった脱炭素燃料の混焼を通じて、CO₂の排出を削減する措置の促進に取り組んでいます。
現在、石炭火力にアンモニアを20%混焼する実証実験が進められています。さらに今後は、混焼率を向上させる技術を向上させ、最終的にはアンモニアだけを燃料する「専焼」を行うことが期待されています。水素とアンモニアの発電コストは、以下のようになっています。水素と比較するとアンモニアの専焼のコストは大幅に低くなっています。
出典：資源エネルギー庁『アンモニアが“燃料”になる？！（前編）～身近だけど実は知らないアンモニアの利用先』（2021/01/15）
水素・アンモニアはカーボンニュートラル時代を見据えた新たな資源として位置づけられ、社会実装が急がれています。脱炭素燃料としての水素・アンモニアの需要が増加する見込みのため、水素・アンモニアサプライチェーンの構築や水素製造基盤の確立が不可欠です。
出典：資源エネルギー庁『エネルギー基本計画について』（2022/01/17）
出典：資源エネルギー庁『非効率石炭火力発電をどうする？フェードアウトへ向けた取り組み』（2020/11/06）
2. 本当に大丈夫？水素・アンモニア発電とはどのような技術か
発電に水素・アンモニアを利用する検討を始めてから、少しずつ実験室レベルで課題を解決してきました。水素・アンモニア発電を大規模に導入していくにあたって、その発電方法はどのようなもので、どのような利点や欠点があるのでしょうか。
水素利用による発電技術
水素は、酸素と結合することで発電し、熱エネルギーとして利用することができます。さまざまな資源から製造でき、運搬可能で、発電時にCO₂を排出しないため、環境対策に役立てることが期待できる次世代のエネルギーのひとつです。
再生可能エネルギーが拡充されつつある現在、日本では再生可能エネルギーを利用して、水素を「作る」「貯める」「運ぶ」「使う」という、水素社会の実現を目指しています。
水素発電は、ボイラーやガスタービンを水素（または水素とその他の燃料）を使って燃焼させることでエネルギーを生み出します。水素利用が普及することで、日本で主軸となっている火力発電の燃料（石油、石炭、天然ガス）の輸入を減らすことが期待できます。また、天候の影響を受けずに発電ができるので、太陽光発電や風力発電を補う形で利用することもできるかもしれません。
一方、現時点では水素を運搬するためのコストやリスクが高く、発電するにはエネルギー効率が低いなどの課題があります。また、化石燃料から水素を製造する場合はCO₂を排出してしまいます。化石燃料由来の水素を海外から輸入する場合に、製造国において排出されるCO₂を回収・貯留するCCSのルール等を確立させることが必要とされています。
出典：経済産業省『水素の製造、輸送・貯蔵について』 （2014/4/14）
出典：経済産業省『水素・燃料電池戦略ロードマップ（概要）』（2019/03/12）
アンモニア利用による発電技術
アンモニアは水素のキャリアとして検討が始まりました。水素には上記に挙げたようなデメリットがあります。それらをカバーするべく、水素を一時的にアンモニアに変換して使用することが検討されるようになりました。アンモニアは、貯蔵や運搬が水素と比較して簡単で、コストも抑えられるのです。
アンモニア発電の基本原理は火力発電と同じで、アンモニアを燃焼させることによって熱エネルギーを得て、タービンを回すことによって発電をします。よって、日本のエネルギー構成の主軸となっている火力発電の燃料としてアンモニアが燃料として使用できるようになることが期待されています。
仮に、国内の大手電力会社が保有するすべての石炭火力発電所で、20％アンモニア混焼が実現できれば、CO₂の排出削減量は約4,000万トン、アンモニア専焼ができれば約2億トンと試算されています。発電コストについても、アンモニアの利用は水素を利用するよりも抑えることができます。アンモニアを利用した発電の導入は、日本におけるエネルギー事情に大きく影響を与えます。
出典：資源エネルギー庁『アンモニアが“燃料”になる？！（前編）～身近だけど実は知らないアンモニアの利用先』（2021/01/15）
水素・アンモニア発電導入に向けての課題
アンモニア発電を導入するためには解決していく課題がまだあります。
（1）アンモニアの製造
水素・アンモニア発電を導入するにあたって大量に必要となるのがアンモニアです。アンモニア製造をする際、天然ガス由来のアンモニアは、製造時に二酸化炭素を排出します。燃焼時に二酸化炭素を排出しない水素・アンモニア発電を導入するために多くの二酸化炭素を排出したアンモニアを使用するというのは、脱炭素社会に向かうためには本末転倒に思います。製造から使用後の一連を通して環境負荷の少ない選択をしていく必要があります。
（2）窒素酸化物による環境破壊
アンモニアは燃焼時に酸性雨の原因となる窒素酸化物（NOx）が排出されることが懸念されています。日本における本格導入が始まると、規模も大きくなるので、排出されるNOxが最低限になるように検討していく必要があります。
（3）燃料アンモニア市場の構築
燃料アンモニア市場の構築に向けて、利用面や供給面の大規模サプライチェーンが必要となります。現在国内で製造されているアンモニアや海外から輸入しているアンモニアだけでは、水素・アンモニア発電の燃料として賄うことができません。普及のために、製造方法や輸入ルートの確保などを検討していく必要があります。
これらの課題を解決していくための研究や事業の動向に注視していく必要がありそうです。
まずは燃料アンモニアの導入と拡大を目指す日本
日本では、アンモニアは肥料や化学製品の原料として現在までも広く利用されてきました。扱いには慣れてきているものであり、期待されるエネルギー源である「水素」を含有しているものなので、注目を浴びています。
政府は、水素やアンモニアを利用した火力発電の新設を支援しています。既存の火力発電の設備を利用して流用することができるので、新たな電力方式の導入によるコストを抑えることができます。
国内の既存の火力発電設備にてアンモニア発電の導入を進めることによって、脱炭素社会に向けた日本のエネルギー資源の転換を底上げしていくことになります。
3. 企業はどう動いている？日本で進む水素・アンモニア発電の導入
カーボンリサイクル・次世代火力発電等技術開発
持続可能な社会の実現に必要な技術開発の推進を通じて、イノベーションを創出する国立研究開発法人である新エネルギー・産業技術開発機構（NEDO）は、カーボンリサイクル・次世代火力発電等技術開発のプロジェクトを発足しました。2020年3月に策定された「新国際資源戦略」において、CO₂排出削減に向け、液体アンモニアの混焼を含め着実に技術開発を進めることが必須であり、それらの基盤づくりとしてプロジェクトが発足されました。2016年度〜2025年度を事業期間としています。
出典：NEDOホームページ『カーボンリサイクル・次世代火力発電等技術開発』（2021/11/24）
（1）JERAとIHI
NEDOの助成事業として株式会社JERAおよび株式会社IHIは、碧南火力発電所4号機にて、燃料アンモニアを20％混焼する技術の確立を目指し、取り組んでいます。事業期間は2021年度から2028年度までの約8年間で、最終的には実機でアンモニアの混焼率を50％以上に拡大して運用することを目指しています。
出典：JERAホームページ『碧南火力発電所におけるアンモニア混焼率向上技術の実証の採択について』（2022/01/07）
（2）株式会社JERA・三菱重工株式会社
NEDOの助成事業として株式会社JERAおよび三菱重工株式会社は、石炭ボイラに適したアンモニア専焼バーナを開発し、実機で実証運転をすることを目指し、取り組んでいます。事業期間は2021年度から2028年度までの約8年間で、最終的にボイラ型式の異なる実機2ユニットにおいて50％以上のアンモニア混焼を検証します。
出典：三菱重工ホームページ『石炭ボイラにおけるアンモニア高混焼技術の開発・実証について』（2022/01/07）
4. まとめ：変化するエネルギー事情に注目する価値あり
この記事では、水素・アンモニアを利用した発電について、技術や国の動向をご紹介してきました。これからは、水素・アンモニア発電の拡充事業によって、少しずつエネルギー事情も変化していきます。国の行く末を左右する事業には課題はつきものです。脱炭素社会の構築に向けて、水素・アンモニア発電の導入が日本のエネルギー事情に良い影響を与えることに期待していきましょう。
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日本のメタネーション技術で、人工的にメタンガスを製造可能で御座います。
https://www.youtube.com/watch?v=jH6n9FW5dZA
メタンガス エンジン
VIDEO
https://www.youtube.com/watch?v=jH6n9FW5dZA
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https://www.osakagas.co.jp/company/press/pr2022/1305922_49634.html
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2022年4月19日
大阪ガス株式会社
大阪ガス株式会社（社長：藤原 正隆、以下「大阪ガス」）は、国立研究開発法人産業技術総合研究所（理事長：石村 和彦、以下「産総研」）と、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（以下「NEDO」）が公募した「グリーンイノベーション基金事業＊1／CO2等を用いた燃料製造技術開発プロジェクト」の研究開発項目の一つである「合成メタン製造に係る革新的技術開発」に対して「SOEC＊2メタネーション技術革新事業（以下「本事業」）」を提案し、採択＊3されました。事業期間は2022年度から2030年度の9年間を予定しており、SOECメタネーションに関する技術を結集し、世界最高レベルのエネルギー変換効率＊4を実現する合成メタン製造技術の確立を目指します。
従来のメタネーションは、水素と二酸化炭素（以下「CO2」）から都市ガスの主成分であるメタン（以下「合成メタン」）を合成する技術です。合成メタンは、都市ガスの既存インフラや消費機器をそのまま利用でき、都市ガスの円滑なカーボンニュートラル化と化石燃料の代替によるCO2削減に貢献できます。
今回取り組むSOECメタネーション技術は、まず再生可能エネルギー（以下「再エネ」）等により水やCO2をSOEC電解装置によって電気分解し、水素や一酸化炭素を生成します。次にそれらから触媒反応によってメタンを合成します。この技術の特徴として、原料として水素を調達する必要がありません。また、高温（約700～800℃）で電気分解することにより、必要な再エネ電力等を削減できます。さらにメタン合成時の排熱を有効活用できるため、従来のメタネーション（約55～60％）に比べ、約85～90％という世界最高レベルのエネルギー変換効率を実現できる可能性があり、再エネ電力等が大きな割合を占める合成メタン製造コストの大幅な低減が期待できます。
加えて、SOEC電解装置は、メタン製造用途だけでなく、水素や液体燃料、化学品等の高効率製造にも活用可能と期待されています。
当社は2021年1月、SOECメタネーション技術の実現のキーとなる金属支持型＊5SOECの実用サイズセルの試作に国内で初めて成功しました。
本事業では、その金属支持型SOEC技術やガス合成触媒・プロセス技術を有する当社を幹事企業とし、SOECやガス合成に関する世界有数の高度基盤技術等を有する産総研と共同で、2030年度のSOECメタネーション技術の確立を目指し、そのために必要な革新的な要素技術開発と小規模試験を行います。また、SOEC水素製造技術や大型電解設備の開発技術を有する東芝エネルギーシステムズ株式会社や、世界最先端の研究業績を有する各大学等にも参画いただくことで、SOECメタネーションに関する技術力を結集し、技術革新を推進します。
革新的な技術開発要素としては、SOEC電解装置の開発、ガス合成反応の制御技術の開発、プロセス全体の最適化や排熱の有効利用技術の開発を行う予定です。
また、小規模試験として、2022年度から24年度にラボスケール試験（合成メタン製造規模0.1Nm3/h、一般家庭2戸相当）を、25年度から27年度にベンチスケール試験（同10Nm3/h級、同約200戸相当）を、28年度から30年度にパイロットスケール試験（同400Nm3/h級、同約1万戸相当）を行う予定です。
Daigasグループは、2021年1月に発表した「カーボンニュートラルビジョン」のもと、今後も脱炭素社会に貢献する技術・サービスの開発に取り組み、気候変動をはじめとする社会課題の解決に努め、暮らしとビジネスの“さらなる進化”のお役に立つ企業グループを目指してまいります。
＊1： 2050年カーボンニュートラルを実現するべく、エネルギー・産業部門の構造転換や、大胆な投資によるイノベーションの大幅な加速を目指して造成された2兆円の基金事業。政府の「グリーン成長戦略」で実行計画を策定している重点分野において、政策効果が大きく、社会実装までを見据えて長期間の継続支援が必要な領域に重点化して支援されるもの
＊2： Solid Oxide Electrolysis Cell の略、固体酸化物を用いた電気分解素子。水蒸気やCO2を高温で電気分解するもの
＊3： NEDO公開情報はこちら（Webページへこちら別ウインドウで開く）
＊4： 投入した電力エネルギー量に対し得られる燃料のエネルギー量の割合
＊5： 低コスト化とスケールアップに適した技術で、従来のSOECに使われていた特殊なセラミックスの使用量を約1割程度にしたもの。2021年1月25日にお知らせ済
（Webページはこちら別ウインドウで開く）
1．採択事業の概要
採択事業の概要
＜SOECメタネーション技術の概要＞
SOECメタネーション技術の概要
＜SOECメタネーションパイロットプラントのイメージ図＞
SOECメタネーションパイロットプラントのイメージ図
＜事業スケジュール＞
事業スケジュール
＜事業体制＞
事業体制
2．メタネーションによるカーボンニュートラル化
メタネーションによるカーボンニュートラル化
Daigasグループの技術開発情報はこちら。
エネルギー事業で培った技術を深化・拡大させ、幅広い分野で活躍しています。
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