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1 電気学会公開シンポジウム 電気エネルギーの未来を考える 東芝の 素社会実現に向けた取組み 株式会社東芝電 社会システム技術開発センター次世代エネルギー技術開発推進室佐藤純 2016 年 Toshiba Corporation

2 次 水素によるエネルギーの利活用 東芝の水素関連技術 再生可能エネルギー由来の水素を 利活用したソリューション 2016 Toshiba Corporation 2

3 次 水素によるエネルギーの利活用 東芝の水素関連技術 再生可能エネルギー由来の水素を 利活用したソリューション 2016 Toshiba Corporation 3

4 本のエネルギー課題と 素の利点 低いエネルギー 給率多い CO 2 排出量不安定な再 可能エネルギー 本のエネルギー課題 中国アメリカインドロシア 本ドイツ 億トン OECD 加盟国中 33 位 ( 出典 )IEA Energy Balance of OECD countries 2013 CO2 排出国第 5 位 ( 出典 ) エネルギー経済統計要覧 2015 系統への接続制限が顕在化 給可能なエネルギー CO 2 を排出しない安定的なエネルギーに変換 素の利点 再 可能エネルギーから 素を安定エネルギーとして 成することが可能 CO 2 フリーなクリーンエネルギー 期間安定保存 利活 が可能 2016 Toshiba Corporation 4

5 副次的に出来る 素 油精製 油化学 アンモニア製造 素製造 法と再エネ 素 苛性ソーダ製造 製鉄 CO 2 CO CO 2 2 ナフサ 天然ガス + 温 蒸気 塩 + 電気 炭 + 熱 東芝がつくる CO 2 フリーな 素 再エネによる電気分解 H2 + 再エネ 他に原 素製造なども 2016 Toshiba Corporation 5

6 と再エネからつくる CO 2 フリーの 素 ( 再エネ 素 ) 素と の循環システム 場所のシフト 素をつくり運ぶ 最 の電 網 電気 H 2 O ゼロ エミッション H 2 + = 時間のシフト 素をつくり貯める 最強の蓄電池 再エネで 素をつくる CO 2 ゼロ 電気 + 熱 = 再エネ 素システムでエネルギー問題改善に貢献 2016 Toshiba Corporation 6

7 再エネ由来 素の利活 2015 年頃 2020 年頃 2030 年頃 2040 年頃 経済産業省 素 燃料電池戦略ロードマップ フェーズ 1 素の 利 輸送 貯蔵 素利 の 躍的拡 ( 燃料電池の社会への本格的実装 ) 開発 実証の加速化 素供給国との戦略的協 関係の構築需要拡 を 据えた安価な 素価格の実現 フェーズ 2 素発電の本格導 / 規模な 素供給システムの確 製造 素供給体制の構築 通しを踏まえた計画的な開発 実証 フェーズ 3 トータルでの CO2 フリー 素供給システムの確 東芝の取り組み再エネ由来 素の利活 の拡 素地産地消 短期で実現可能 開発 実証 素サプライチェーン 素 燃料電池戦略ロードマップ ( 平成 26 年 6 23 素 燃料電池戦略協議会 ) 2016 Toshiba Corporation 7 ( を基に作成

8 次 水素によるエネルギーの利活用 東芝の水素関連技術 再生可能エネルギー由来の水素を 利活用したソリューション 2016 Toshiba Corporation 8

9 東芝の 素関連技術 当社技術領域 つくるためるつかう 素 EMS * Hydrogen Energy Management System 再 可能エネルギーによる 効率な 電解 素電 貯蔵 いつも もしも 燃料電池 ( 熱電併給 ) 常 エネルギ供給 ( 電気 熱 ) 太陽光発電 発電 素供給施設 電解装置 素電 貯蔵装置 出 燃料電池 家庭 燃料電池 素 EMS:Hydrogen Energy Management System 2016 Toshiba Corporation 9

10 東芝の燃料電池開発の経緯 燃料電池開発 ʻ60 年代初頭より研究開発に着 ʼ78 年にはムーンライト計画に参画 りん酸形 50kW 試験フ ラント 東電殿納 りん酸形 11MW フ ラント / 五井 発電所 NEDO りん酸形 1MW 加圧フ ラント NEDO りん酸形 1MW コシ ェネフ ラント りん酸形 200kW 商 機 PC25C ( 全世界 280 台出荷 ) PC25C リン酸型 50kW 試験フ ラント リン酸型 11MW フ ラント 固体 分 型家庭 1kW コジェネ 規制緩和 PJ 実証事業 導 援補助 第 1 モテ ル 規模実証モテ ル 商品機 普及機 00 年度モデル 05 年度モデル 09 年度モデル エネファーム 14 年度モデル 2016 Toshiba Corporation 10

11 技術開発 ( 純 素燃料電池 ) 発電効率の純 素燃料電池の開発 発電効率 55% 総合効率 95% エネファーム技術をベースとした固体 分 形 (PEM 型 ) 福岡 素エネルギー戦略会議北九州 素タウン実証で設置した純 素定置 燃料電池 (*1) 1kW 級 12 台 徳 動物園に設置した 700W 純 素燃料電池 (*2) 100kW 離島モデル向け イワタニ 素ステーション芝公園に納 した 700W 純 素燃料電池 (*2) 700W 家庭 3.5kW 事業所モデル向け *1:METI: 素利 社会システム構築実証事業 ( 福岡県 福岡 素エネルギー戦略会議北九州 素タウン実証 / ) 2016 Toshiba Corporation 11 *2: 平成 26 年度やまぐち産業戦略研究開発等補助 を受託

12 技術開発 ( 電解 EMS) 効率 電解技術 SOEC* により 素製造の 電 3 割減 (*:Solid Oxide Electrolysis Cell/ 固体酸化物型電解セル ) (METI/NEDO: 再 可能エネルギー貯蔵 輸送等技術開発 平成 25 年度 ) 素 EMS * つくる ためる つかう を統合管理 素貯蔵により再 可能エネルギーの出 変動を平準化 再 可能エネルギーの導 拡 (*:Energy Management System) 想定負荷 2016 Toshiba Corporation 12

13 素 EMS による再 可能エネルギーの有効活 太陽光発電 素発 量 ( 右軸 ) 総需要 負荷に対して使える再 可能エネルギー出 はそのまま利 余剰電 は 素の 成 貯蔵に活 安定しない再 可能エネルギーも 素発 量を制御することで吸収 再 可能エネルギーでは不 する電 は 貯めた 素を活 して燃料電池発電により補完 気象データとの連携 ノウハウの蓄積により 期間に渡ったエネルギーマネジメントを実現 2016 Toshiba Corporation 13

14 スコットランド 素 EMS 素 EMS スコットランドで 2016 年実証開始予定 H2One * PV: Photovoltaics ** DNO: Distribution network operators 2016 Toshiba Corporation 14

15 次 水素によるエネルギーの利活用 東芝の水素関連技術 再生可能エネルギー由来の水素を 利活用したソリューション 2016 Toshiba Corporation 15

16 東芝が 指す 素ソリューション 再エネ 素でつくる 持続的で安 安全快適な社会 つくるためるつかう 素 EMS Hydrogen Energy Management System 再 可能エネルギーによる 電解 素電 貯蔵 燃料電池 素地産地消 素サプライチェーン BCP モデル 再エネ 業務 FCV 向け 素 ST 業務 燃料電池熱電供給 素ガスタービン発電 離島 遠隔地向け 素エネルギー供給システム 素電 貯蔵システム ビル 場向け 素によるエネルギーマネジメント 素製造 電 平準化で再エネ導 を促進 強靭なエネルギーライフラインを構築 エネルギーセキュリティの脆弱性を改善 2016 Toshiba Corporation 16

17 素地産地消型ソリューション 素の外部調達が不要な 型のエネルギーシステム 5 つのソリューション BCP モデル ( 災害時対応 ) 事業所モデル ( 素 ST) 離島モデル ( 完全 型 ) 素電 貯蔵システム スマートコミュニティ 素モデル 2016 Toshiba Corporation 17

18 による BCP モデル * コンセプト 規模災害時に備えた 型エネルギー供給システム 推奨施設 治体避難所指定施設 駅 コンビニ マンション 電気 温 の製造と 素の 成 貯蔵量を適正に配分し ピークシフト等を う 素 EMSとして機能 管理者の常駐不要 災害時も貯めた 素だけで避難所に電気とお湯を供給 可搬可能なコンテナサイズで 緊急時に広域展開が容易 輸送イメージ *BCP : Business Continuity Plan 災害時においても事業が継続出来る様 計画された設備を備えること 2016 Toshiba Corporation 18

19 システム構成 川崎市港湾振興会館 ( 川崎マリエン ) [2015 年 4 ] 横浜市港湾局横浜港流通センター [2016 年 3 運 開始 ] 平常時 : 素の製造量 蓄電量 発電量などを最適に制御する 素エネルギーマネジメントシステム ( 素 EMS) により 電 のピークシフトおよびピークカットに貢献災害時 : ライフラインが 断された場合においても して電気と温 を供給可能 * *2015 年 4 当社調べ 2016 Toshiba Corporation 19

20 システム要求 システム構成 システム仕様 7 間 300 分の貯めた 素だけで電気とお湯を供給 ( 川崎マリエン避難施設に設置したプロトタイプの設計条件 ) ( システム仕様はご要望に合わせて変更可能です ) 川崎市港湾振興会館 ( 川崎マリエン ) のモデル 太陽光発電量 温 供給量 25kW 30kW 素貯蔵量 275Nm 270Nm 3 ( 最 構成 15kW) 75L/h 発電出 30kW 素電 貯蔵量 350kWh ( 天候によっては最 2 割程度増加します ) 構成機器配置 ( 燃料電池 蓄電池出 の合計 ) 2016 Toshiba Corporation 20

21 現地写真 2016 Toshiba Corporation 21

22 システム俯瞰写真 太陽光発電パネル 貯 タンクコンテナ 素貯蔵タンクコンテナ H 2 One メインコンテナ 電解 素製造装置 燃料電池 蓄電池 撮影協 : 川崎マリエン 2016 Toshiba Corporation 22

23 の可搬性紹介 H2One TM の優れた可搬性を 川崎マリエンに設置した際のメイキング ビデオ (YouTube で公開済みのもの ) でご紹介 Toshiba Corporation 23

24 事業所モデル コンセプト H2Oneをベースとした再エネ は余剰電 による 素供給源として燃料電池 の普及に貢献 推奨先 空港 港湾 漁港 場 物流倉庫 道の駅 再エネ は余剰電 によるオンサイト 素製造 素物流コストを廃して安価な 素を提供 災害時も 型 STとして重要ロジ施設にBCPを提供 TM TM 2016 Toshiba Corporation 24

25 離島モデル コンセプト 世界中の離島や未電化地域へ ディーゼル発電より安価でクリーンな電 を安定供給 推奨施設 国内外島嶼 隔離地域 リゾートホテル 病院施設 素電 貯蔵を いて 期の無 / 照不 でも100% 活 島の災害レジリエンス向上 ( 島の災害も 本 の災害も ) コンテナサイズで設置時の環境負荷が さく 短 期で設置可能 電気 温 素 2016 Toshiba Corporation 25

26 離島モデル ( リゾート 離島 遠隔地向け ) 取組み事例 ハウステンボス 変なホテル 第 期棟設置 * [2016 年 3 ] 電気 素 EMS 蓄電池ユニット 素吸蔵合 タンク 燃料電池ユニット 電気 H2 H2 電解 素製造装置ユニット 温 第 期棟全 12 室 H2O 素貯蔵タンク 給 タンク H2O 1 10 素吸蔵合 タンク 再エネ 素により年間を通じてホテル 1 棟分の電 を供給 コンテナの さ 6m 6 = 36m コンテナの さ 3.6m *METI 再 可能エネルギー導 拡 に向けた地産地消型エネルギーシステムのモデル構築事業 ( 補助事業者 : ハウステンボス株式会社 ) 2016 Toshiba Corporation 26

27 素を いた再 可能エネルギーの季節シフト 夏 素貯蔵量 100% ライン 冬 夏季 秋季 :PV 出 が需要を上回るので 余剰分を 素として貯蔵時間のシフト秋季 冬季 : 需要に対し PV 発電量が下回り始める 貯めた 素による発電と蓄電池の発電を合わせて 素をつくり貯める PV 出 の不 分をカバーする 最強の蓄電池春季 夏季 :PV 出 が回復し 減った 素貯蔵量を徐々に回復させる 素を活 することで 再 可能エネルギーだけで年間の総電 需要を賄うことが可能 2016 Toshiba Corporation 27

28 容量 素電 貯蔵システム TM 余剰電 素電 貯蔵で補償 SOEC*/SOFC** の採 により充放電効率 80% 電 貯蔵量は 素貯蔵タンクの数で容易に増 可能 SOEC/SOFC 太陽光 ベースロード電源 想定する電 需要 電 貯蔵の概念 電源盤 20m 25m 週単位での 期電 貯蔵が可能 素貯蔵タンク 5MWe 級 素電 貯蔵装置蓄電容量 :32MWh 出 :1 万世帯 8h の電 供給 余剰電 対応 再エネ導 促進 *METI/NEDO: 再 可能エネルギー貯蔵 輸送等技術開発 ( 平成 25 年度 ) **SOEC/SOFC : Solid Oxide Electrolysis Cell / Solid Oxide Fuel Cell 電 貯蔵 式の適 2016 Toshiba Corporation 28

29 再エネ 素による新しいエネルギーシステムの提案 コンセプト 素を活 した環境に優しく災害に強い街づくりに貢献 / 本の先進技術を国内外に発信 BCP モデル, 離島モデル, 事業所モデルの複合的活 コミュニティのエネルギーを統合管理する 素エネルギーマネジメントシステム 素活 スマートコミュニティ エネルギーとリソースを統合管理医療施設への酸素供給モビリティへの 素供給施設への熱電供給余剰電 の活 TM TM 2016 Toshiba Corporation 29

30 素サプライチェーンソリューション 素の つくるーはこぶ 機能を活 したエネルギーソリューション ( エネルギー効率 : 約 40%) 海外のウインドファーム 余剰電 等を 素の形で 本に運ぶ地球規模の電 網を構築 海外 液体 素 は有機ハイドライド 国内 H2 H2 H2 再エネ 電気分解装置 (SOEC*) アライアンスを活 してロジを構築 素ガスタービン発電所 *SOEC:Solid Oxide Electrolysis Cell / 効率 電解セル 2016 Toshiba Corporation 30

31 素サプライチェーン取組み事例 北海道釧路地区 素サプライチェーン実証開始 * [2015 年 7 ] つくる ( 素製造 ) はこぶ ( 輸送 貯蔵 ) つかう ( 素利 ) 中央管理システム 釧路市 H2 燃料電池 動 発電 220kW 電解 素製造 1,000Nm3-H2/ H2 圧 素トレーラー H2 燃料電池 10kW 熱 e - 電気 酪農家 ~100Nm3-H2/ 圧 素カードル H2 熱 e - 燃料電池 100kW 電気 温 プール 1,000Nm3-H2/ * 環境省 : 平成 27 年度地域連携 低炭素 素技術実証事業 ( 北海道 釧路市 糠町 ) 2016 Toshiba Corporation 31

32 素サプライチェーン取組み事例 京浜臨海部 低炭素 素 活 の実証プロジェクト * [2015 年 9 ] 京浜臨海部での低炭素 素活 実証プロジェクトによるサプライチェーン ( イメージ ) 再エネ電 素製造貯蔵 圧縮輸送利 * 環境省 : 平成 27 年度地域連携 低炭素 素技術実証事業 ( 神奈川県 横浜市 川崎市 代表事業者 : トヨタ 動 株式会社 岩 産業株式会社 株式会社トヨタタービンアンドシステム 株式会社東芝 ) 2016 Toshiba Corporation 32

33 素エネルギー研究開発センターの開設 本最 規模の再エネ 素技術研究開発施設 2015 年 4 6 オープン 再エネ 素製造 / 電 貯蔵システムの基礎開発 実証試験 素社会コンセプト 東芝が提案するソリューションを展 構成機器 効率 電解セル (SOEC), 純 素 PEM 型 燃料電池, DC 接続の 素 EMS 他 *PEM: Polymer Electrolyte Membrane ** SOEC: Solid Oxide Electrolysis Cell *** EMS: Energy Management System 当社の 素ソリューションの紹介 2016 Toshiba Corporation 33

34 東芝が 指す 素社会とは CO2 フリー 素がつくる 持続的で安 安全快適な社会 東芝は 素を活 したソリューションにより お客様の事業発展に貢献いたします ホームページご紹介 水素は東芝 で検索 ; Toshiba Corporation 34

35 2016 Toshiba Corporation 35

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