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1 資料 1 素社会の実現に向けた取組の加速 ロードマップの改訂状況について 2016 年 3 18 経済産業省省エネルギー 新エネルギー部燃料電池推進室星野昌志 0

2 < 次 > 1. 総論 2. 定置 燃料電池 3. 燃料電池 動 及び 素ステーション 4. 規模 素サプライチェーン 素発電 5. 再 可能エネルギー由来 素 1

3 1. 総論 2. 定置 燃料電池 3. 燃料電池 動 及び 素ステーション 4. 規模 素サプライチェーン 素発電 5. 再 可能エネルギー由来 素 2

4 素エネルギー利活 の意義 1 省エネルギー燃料電池の活 によって いエネルギー効率が可能 2 エネルギーセキュリティ 素は 副 素 原油随伴ガス 褐炭といった未利 エネルギーや 再 可能エネルギーを含む多様な 次エネルギー源から様々な 法で製造が可能であり 地政学的リスクの低い地域からの調達や再エネ活 によるエネルギー 給率向上につながる可能性 3 環境負荷低減 素は利 段階で CO2 を排出しない さらに 素の製造時に CCS( 酸化炭素回収 貯留技術 ) を組み合わせ は再エネを活 することで トータルでの CO2 フリー化が可能 4 産業振興 本の燃料電池分野の特許出願件数は世界 位である等 本が強い競争 を持つ分野 3

5 素サプライチェーンのイメージ 素ステーション 素 パイプライン 素 油 ガス 随伴ガス等 圧ガス 素 燃料電池 動 素 褐炭等 素 分散型電源 素 再 可能エネルギー電 液体 素有機ハイドライド 素 素発電 etc 4

6 素社会実現に向けた対応の 向性 [ 素 燃料電池戦略ロードマップ 2014 年 6 ] 2020 年 東京オリンヒ ックで 素の可能性を世界に発信 2030 年 フェーズ 1 ( 素利 の 躍的拡 ) 2017 年家庭 燃料電池に加え 業務 産業 燃料電池を市場投 2020 年頃 2020 年代半ば燃料電池 の普及拡 を促進する 素価格 両価格の実現 フェーズ 2 ( 素発電の本格導 / 規模な 素供給システムの確 ) 開発 実証の加速化 素供給国との協 関係の構築 2020 年代後半海外からの 素供給システム確 2030 年頃 素発電の本格化 フェーズ 3 ( トータルでの CO2 フリー 素供給システムの確 ) 素供給体制の構築 通しを踏まえた計画的な開発 実証 2040 年 2040 年頃 CO2 フリー 素供給システム確 5

7 1. 総論 2. 定置 燃料電池 3. 燃料電池 動 及び 素ステーション 4. 規模 素サプライチェーン 素発電 5. 再 可能エネルギー由来 素 6

8 定置 燃料電池とは 定置 燃料電池は 都市ガス LPガスから取り出した 素と 空気中の酸素を化学反応させて電気と熱を発 させるコージェネレーションシステム 電気と熱の両 を有効利 することで エネルギー効率を めることが可能 定置 燃料電池のイメージ 家庭 燃料電池 ( エネファーム ) < 建住宅 > 2009 年より販売開始 < 集合住宅向け > 2014 年 4 より販売開始 家庭 燃料電池のエネルギー効率 業務 産業 燃料電池 [ 出典 ] パナソニック < 数 kw クラス > 実証中 < 数百 kw クラス > 実証中 [ 出典 ] 三浦 業 [ 出典 ] 三菱 PS 7

9 家庭 FC ロードマップにおける 標の進捗状況 ロードマップにおける 標 1 家庭 燃料電池 ( エネファーム ) について 早期に市場を 化し 2020 年に 140 万台 2030 年に 530 万台を普及させる 2 家庭 燃料電池のエンドユーザーの負担額 ( 設置 事費込み ) については 2020 年に 7 8 年で投資回収可能な 額を 2030 年に 5 年で投資回収可能な 額を 指す 進捗状況 家庭 燃料電池は 約 15 万台超が普及 ( 2016 年 1 末現在 ) エネファームの平均販売価格 ( 設置 事費込み ) は約 145 万円 投資回収期間は約 18 年 補助 による 援を除く 約 18 年 =[145 万円 -33 万円 ( 事費込給湯器価格 )] 約 6 万円 ( ランニングメリット ) 普及台数と販売価格の推移 エネファーム普及台数 [ 台 ] 160, , , ,000 80,000 60,000 40,000 20, ,059 エネファーム普及台数販売価格 , , ,525 19,282 9,998 2, 年度 2010 年度 2011 年度 2012 年度 2013 年度 2014 年度 2015 年度 販売価格 [ 万円 ] 補助 交付決定ベース (1 末現在 ) 8

10 ロードマップ 標の明確化 現 で販売されているエネファームのPEFC 型及びSOFC 型のそれぞれについて 将来的に 標とするエンドユーザー負担額を明確化 エネファームのエンドユーザー負担額を低減することにより 市場への更なる普及を 指す 標とするエンドユーザー負担額 エンドユーザー負担額 [ 万円 ] 万円 事費機器及び流通費等 PEFC 標の明確化 80 万円 事費機器及び流通費等 エンドユーザー負担額 [ 万円 ] 万円 事費機器及び流通費等 SOFC 標の明確化 100 万円 事費機器及び流通費等 年度 2019 年度 年度 2021 年度 2015 年度のエンドユーザー負担額は FCA( 燃料電池普及促進協会 ) による補助 交付決定の平均額 (2015 年 年 5 末 ) 9

11 ロードマップ 標を達成するためのアクションプラン 標の達成に向け 関係者がそれぞれの役割を明確化した上で 必要な取組を進めて くことが必要 当該取組の推進により 価格の低減のみならず 新規市場の開拓やユーザー利便性の向上につなげていく エネファームのコスト削減に向けたアクションプランの概要 機器費の低減 事費の低減 < セルスタック > セルスタック枚数の削減 セルスタック素材の 直し 燃料電池内触媒の使 量の低減 セルスタック供給事業者の拡 < 燃料処理器 > 改質器 ホットモジュールの簡素化 < 補器 ( 構造部品 )> 補機の部品点数の削減 低コストな補機の採 部品 素材等 供給事業者の拡 < 試運転時間 > 試運転時間の短縮 簡素化 < 設置 事事業者 > 設置 事事業者の育成等による 件費等の低減 < 基礎 > 基礎の簡素化 < 配線 電線の構造 > 配線 電線等の簡素化 [ 出典 ] 本ガス協会 陽冷熱ホームページ等から野村総合研究所作成 10

12 海外展開に向けた動き ( エネファーム ) 国内の主要エネファームメーカー各社は 欧州等のボイラーメーカーとのアライアンスを通じて 海外市場の開拓を進めてきており これまでに100 台程度が導 今後 海外での導 に対する政策 援も活 する等により 普及の拡 を進める 系メーカーの海外展開に向けた動き 1 パナソニック : 2014 年 4 より Viessmann 社と共同開発した家庭 燃料電池システムを欧州にて発売 2016 年 4 にはガス種対応を拡 した新モデルを発売予定 2 東芝 : 2014 年春に BAXI Innotech 社 (BDR Thermea 社の 会社 ) との家庭 燃料電池システムの開発 販売提携を発表 PEFC 燃料電池ユニットを供給する 2015 年 3 には 韓国での販売を開始した 3 アイシン精機 : Enefield Project の 環として 独 Bosch に対し SOFC の家庭 燃料電池ユニットを供給 70 台設置を 指す ( うち 部が設置済み ) Enefield Project とは 2012 年から 2017 年にかけて 欧州の参加 11 カ国の住宅に約 1,000 台のマイクロ CHP 燃料電池を試験的に設置し その実 性 経済性について検証しながら 欧州に普及させるための振興プログラム EU が 2,600 万ユーロ出資 [ 出典 ] 各社公開資料 ヒアリングから野村総合研究所 資源エネルギー庁作成 11

13 業務 産業 FC ロードマップにおける 標の進捗状況 ロードマップにおける 標 業務 産業 燃料電池については 2017 年に発電効率が 較的 い SOFC( 固体酸化物形燃料電池 ) 型の市場投 を 指す 進捗状況 複数機種において実証等が順調に進められており 標どおり 2017 年に 部の機種が市場投 される 通し 業務 産業 SOFC 機器の開発 実証状況 メーカー デンソー三浦 業富 電機 造船 実証機 三菱 ハ ワーシステムス (MHPS) ( 参考 ) Bloom Energy 商 機 外観 出 5kW 5kW 20kW 50kW 250kW 200kW タイプコジェネ検討中コジェネコジェネ検討中 コジェネ コジェネ モノジェネ 発電効率 ( 標値 ) 総合効率 ( 標値 ) 主要想定需要家 50% 50% 50% 50% 55% ( 検討中 ) 90% ( 検討中 ) 80% 理美容院 規模店舗ファミレス スポーツジム 福祉施設病院 規模ビル 73%( 温 ) 65%( 蒸気 ) データセンター 規模ビル ホテル 50-60% ( 実績値 ) ー 12

14 ターゲットとなる市場と開拓 策 既存のコージェネレーションシステム べて発電効率が いSOFC 機器の特性から これまでコージェネレーションの導 の進まなかった熱需要の 較的 さい需要家 停電リスクに備えBCP 対応が必要な需要家等がターゲットとして想定される また 今後 市場への普及を拡 するにあたっては SOFC 機器メーカーだけでなく ガス事業者 ユーザー等が 体となった推進体制を構築する必要がある ( 参考 ) エネルギー需要分野 ( 参考 ) コージェネレーションの導 推移 ターゲット範囲 都市ガスを使 ベースロード電源として機能 電熱 が い需要家 停電リスクに備え BCP 対応等が必要な需要家 等 [ 出典 ] 本ガス協会 HP 掲載資料を 部加 これまで業務産業 コージェネレーションの導 が進んでいない分野 ( 規模容量 ) これまで業務産業 コージェネ - ションの導 が進んできた分野 ( 中規模容量 ) [ 出典 ] 第 2 回 素 燃料電池戦略協議会ワーキング資料を 部加 13

15 海外展開に向けた動き ( 業務 産業 SOFC) 2017 年に市場投 が予定されている業務 産業要燃料電池の実証試験が各事業者により進められている 業務 産業 燃料電池の市場導 は海外で先 しており 海外市場をターゲットに 据えることも必要 業務 産業要 SOFC 機器の実証 ( 例 ) 燃料電池市場の状況 ( 世界 本 較 ) 世界 及び 本における 2013 年度の燃料電池導 に係る分野別 額及び設備容量 円グラフ中 部分が [ 業務 産業 燃料電池 ] の割合を す 5kW 級 SOFC 機器の実証を神奈川県内のオフィスビル (ZEB( ゼロエネルギービル ) 実証棟 ) において実施 250kW 級 SOFC 機器の実証が九州 学において実施 [ 出典 ] 三浦 業資料 三菱 パワーシステムズ資料等から資源エネルギー庁作成 [ 出典 ]2015 年版燃料電池関連技術 市場の将来展望 富 経済 14

16 1. 総論 2. 定置 燃料電池 3. 燃料電池 動 及び 素ステーション 4. 規模 素サプライチェーン 素発電 5. 再 可能エネルギー由来 素 15

17 素ステーション ロードマップにおける 標の進捗状況 1 ロードマップにおける 標 年度内に四 都市圏を中 に 100 箇所程度の 素供給場所を確保する 2 素価格については 2015 年の燃料電池 動 の市場投 当初からガソリン の燃料代と同等以下となることを 2020 年頃にハイブリッド の燃料代と同等以下となることを それぞれ実現することを 指す 進捗状況 81 箇所 ( 再 可能エネルギー由来の 型 素ステーションを含めると 86 箇所 ) の 素ステーションの整備が進められており うち 57 箇所が開所済み ( 2016 年 3 17 時点 ) 現在開所されている 素ステーションにおいては 標を前倒して ハイブリッド の燃料代に迫る 1,000 1,100 円 /kg という価格設定が戦略的に われている 全国 :81 箇所 ( 開所 :57 箇所 ) 2016 年 3 17 時点 素ステーションの整備状況 [ 出典 ] 資源エネルギー庁作成 16

18 素ステーション ロードマップにおける 標の進捗状況 2 ロードマップにおける 標 年頃に現在の半額程度の整備費となることを 指す 2 構成機器メーカーは 欧 の構成機器メーカーと競争 を有する機器費の実現を 指す 3 素ステーションの運営費 ( 減価償却費を除く ) について 年間 2 千万円強の 準に近づけていくことを 指す 素ステーション整備費内訳 進捗状況 整備費約 3.9 億円 補助 実績額 (2014 年度末時点 ) の平均 ( 固定式オフサイト 300 Nm3/h) なお これ以外にも 補助対象とならない各種設備費が必要となることに留意 運営費約 4,700 万円 補助 申請額 (2015 年度現在 ) の平均 ( 固定式オフサイト 300N m3/h) 素ステーション運営費内訳 整備費全体額約 3.9 億円 単位 : 億円 運営費全体額約 47 百万円 単位 : 百万円 事費 1.2 圧縮機 1.2 電気代 その他費 8 件費 14 3 その他機器費 0.3 ディスペンサ 0.4 蓄圧器 0.5 プレクーラ 0.3 補助 実績額 (2014 年度末時点 ) の平均 ( 固定式オフサイト 300Nm3/h) なお これ以外にも 補助対象とならない各種設備費が必要となることに留意 修繕費 22 補助 申請額 (2015 年度現在 ) の平均 ( 固定式オフサイト 300Nm3/h) [ 出典 ] 素供給設備整備事業費補助 申請額及び実績報告額から資源エネルギー庁作成 17

19 素ステーションの整備費の低減に向けた取組 素ステーションの低コスト化及び海外展開を 据え 整備費の低減のための取組を推進していく 欧州 海外展開への対応 機器の海外展開を 据えた海外仕様の検討 素製造装置 蓄圧器 海外展開 北 コンプレッサー ディスペンサ アジア 海外展開にあたっては 本での実績を踏まえた国内仕様を国際標準規格に反映するための努 とともに 輸出する際は 海外仕様との整合を図る必要がある フープラップ式複合圧 容器 素スタンド 蓄圧器へのフープラップ式複合圧 容器の使 Type3: アルミ容器 +CFRP 繊維 Type4:FRP 容器 +CFRP 繊維 使用する炭素繊維量の減少 Type2: 鋼製容器 +CFRP 繊維 海外規格材料及び同等材 海外規格材料及び同等材の例 基準への追加 ( 安価な材料の使 が可能になることによるコスト削減 ) ASME 規格 例 基準等へ追加 EN 規格 使 可能鋼材の拡 ASME:American Society of Mechanical Engineers EN:European Norm [ 出典 ] 各社へのヒアリングから資源エネルギー庁作成 [ 出典 ] 投資促進等 WG 資料を基に資源エネルギー庁作成 [ 出典 ] 投資促進等 WG 資料等を基に資源エネルギー庁作成 18

20 素 ST の運営費の低減に向けた取組 現在 素 STの開所が進み 運営に関する知 等が蓄積されている状況 今後 素 STの運営費の低減のための取組を推進していく 件費の低減 セルフスタンドを可能にすることによる 件費の低減 修繕費の低減 現状使 されている 素充填ホースよりも 耐圧性に優れたホースの開発による修繕費の低減 セルフスタンドのイメージ 圧充填ホース [ 出典 ] 投資促進等 WG より資料から資源エネルギー庁作成 [ 出典 ] ブリヂストン [ 出典 ] 横浜ゴム 19

21 FCV ロードマップにおける 標の進捗状況 ロードマップにおける 標 1 燃料電池 動 について 2015 年までに市場投 する 2 燃料電池 動 の 両価格については 2025 年頃に 同 格のハイブリッド 同等の価格競争 を有する 両価格の実現を 指す 進捗状況 2014 年 12 に世界に先駆けてトヨタ 動 が燃料電池 動 (MIRAI) を市販開始 2016 年 3 本 技研 業が燃料電池 動 (CLARITY FUEL CELL) を市場投 予定 2014 年 12 に市販された燃料電池 動 の希望 売価格は 723 万円 ( トヨタ 動 MIRAI) 引き続き 動 メーカー等において FC システムや 触媒のコスト低減に向けた取組が進められている 2015 年 9 トヨタ 動 が 2020 年頃以降の燃料電池 動 の販売 込みを グローバルで 3 万台以上と発表 今後の市場投 込み台数 今後発売予定の燃料電池 動 ( 台 ) 35,000 30,000 燃料電池 動 販売 込台数 ( トヨタ 動 ) 販売 込台数 30,000 25,000 20,000 15,000 10,000 販売メーカー 本 技研 業 5, ,000 3, 年 2016 年 2017 年 2020 年頃 名 CLARITY FUEL CELL メーカー希望 売価格 ( 税込 ) 7,660,000 円 2016 年 3 発売 2015 年 10 トヨタ 動 は 2020 年頃以降の燃料電池 動 の販売 込みを グローバルで 3 万台以上と発表 [ 出典 ] トヨタ 動 ホームページ 東京モーターショー 2015 にて 本 技研 業は発売予定の燃料電池 動 を発表 [ 出典 ] 本 技研 業ホームページ 20

22 FCV の認知度向上に向けた取組の具体化 燃料電池 動 の認知度に関するアンケート結果によると 2014 年から2015 年にかけて 燃料電池 動 の認知度は他の次世代 動 に べて 幅に上昇したが 同じ ガソリン である電気 動 と べるとまだ低い 準にある 今までにも実施している燃料電池 動 試乗会 展 会 マスメディア等を利 した広報に加え 認知度が低い層に効果的に訴求し得る取組を拡 していく必要 次世代 動 の認知度燃料電池 動 の認知度向上に向けた取組 ( 例 ) 燃料電池 動 の認知度に関する調査を実施 東京モーターショー 2015 にて 新型 FCV CLARITY FUEL CELL を発表 [ 出典 ] デロイト トーマツ コンサルティング [ 出典 ] 本 技研 業 21

23 その他分野 ロードマップにおける 標の進捗状況 ロードマップにおける 標 2016 年には燃料電池バスを市場投 する さらに 燃料電池の適 分野を フォークリフトや船舶等に拡 する 進捗状況 燃料電池の新たな適 分野として期待される燃料電池バスについては 2015 年 1 から 愛知県で外部電源供給システムの実証及び営業運転を う路線バスとしての実証を実施 また 2015 年 7 には東京都で実証試験を実施 2016 年度中に東京都を中 に導 を開始予定 燃料電池フォークリフトについては 2015 年も関 国際空港にて引き続き実証を実施 市場投 時期は 2016 年度中を 標としている 燃料電池ゴミ収集 については 2015 年から 県周南市にて実証を実施 2019 年度までに市場投 を 指す 燃料電池バスの実証燃料電池フォークリフトの実証燃料電池ゴミ収集 の実証 都内道路環境における 性能を検証するための 実証外部電源供給システム公開給電実証実証期間 : 平成 27 年 7 い環境性能と経済性を両 する燃料電池フォークリフトの実 化モデルの開発 距離の 圧 素配管と半屋内ディスペンサーでの実証実証期間 : 平成 26 年度 平成 28 年度 ゴミ収集 に特化した 両性能及び実 性をもつ 両の開発東京オリンピック パラリンピックでの活 も視野に れ 燃料電池ゴミ収集 の製品化を 指す実証期間 : 平成 27 年度 平成 29 年度 燃料電池バス 燃料電池フォークリフト 燃料電池ゴミ収集 イメージ [ 出典 ] トヨタ 動 [ 出典 ] 豊 動織機 [ 出典 ] 環境省 22

24 1. 総論 2. 定置 燃料電池 3. 燃料電池 動 及び 素ステーション 4. 規模 素サプライチェーン 素発電 5. 再 可能エネルギー由来 素 23

25 規模な 素供給システムの確 24

26 未利 エネルギー由来 素サプライチェーン構築実証事業 NEDO 採択事業 覧 ( 素社会構築技術開発事業 / 規模 素エネルギー利 技術開発 ) 区分事業名事業者期間概要 未利 エネルギー由来 素サプライチェーン構築 1 褐炭由来 素 規模海上輸送サプライチェーン構築実証事業 2 有機ケミカルハイドライド法による未利 エネルギー由来 素サプライチェーン実証 川崎重 業岩 産業電源開発 千代 化 建設 平成 27 年 平成 32 年度 平成 27 年 平成 32 年度 褐炭のガス化 液化 素の海上輸送及び荷役に係る技術実証 素化 / 脱 素化プラントの 型化 トルエンと MCH の循環チェーンの最適化運 等に関する実証 素エネルギー利 システム開発 3 素 CGS 活 スマートコミュニティ技術開発事業 林組川崎重 業 平成 27 年 平成 29 年度 GT コジェネにおける 素混焼 は専焼運転及び 素発電を組込んだエネルギーシステムの技術実証 4 低炭素社会実現に向けた天然ガス 素混焼ガスタービンの開発 三菱 パワーシステムズ三菱重 業 平成 27 年 平成 30 年度 既存発電所に適 可能な天然ガス 素混焼ガスタービンの開発 25

27 素サプライチェーン 1 褐炭 液化 素 豪州側にて 素製造 素液化 液化 素積荷を い海上輸送し 本側において揚荷 供給を う製造 貯蔵 輸送 利 体となった液化 素サプライチェーンの構築を 指す チェーン概要図 実証項目 実施体制 スケジュール 1 褐炭ガス化技術 ガス精製プラント 水素液化 積荷基地 < 実施体制 > 褐炭 O2 CO2 電源開発川崎重工業岩谷産業 1 褐炭ガス化技術の開発及び褐炭ガス化炉オペレーション技術の開発 2 液化水素輸送技術 1 褐炭ガス化技術 2 輸送技術 3 荷役技術 3 荷役技術 低品位の豪州褐炭に合わせたガス化炉の最適化等 2 液化水素の長距離大量輸送技術の開発及び輸送用タンクオペレーション技術の開発 世界初の液化水素用大量海上輸送タンクの製作等 3 液化水素の荷役技術の開発及び荷役基地オペレーション技術の開発 液化水素ローディングシステムの実証等 3 液化水素荷役技術 水素利用 < 想定スケジュール > H27 年度 要素試験仕様検討 H28 年度 H29 年度 H30 年度 H31 年度 設計 製作 試運転等 H32 年度 実証運転 26

28 素サプライチェーン 2 副 素 有機ハイドライド 未利 資源由来の 素を 有機ケミカルハイドライド法により消費地まで輸送し 需要家に対し 素を供給する 素サプライチェーンを実証運 する 水素 水素化 1 水素化プラント 反応器スケールアップ検討等 2 脱水素プラント 反応器スケールアップ検討 CH 3 メチルシクロヘキサン 貯蔵 チェーン概要図 実証項目 トルエン 脱水素プラントの負荷追従性向上策検討等 3サプライチェーン全体 商用トルエンを用いたデモプラント運転検証 CH 3 チェーンオペレーションと設備の最適化検討等 貯蔵 水素 脱水素 水素化 脱水素デモプラント ( 運転能力 :50Nm3/h) [ 出典 : 千代田化工 ] < 実施体制 > 千代田化工 実施体制 スケジュール < 想定スケジュール > H27 年度 三菱商事 三井物産 H28 年度 要素試験仕様検討 1 水素化 /2 脱水素 3 チェーン 日本郵船 三菱日立ハ ワーシステムス 日本政策投資銀行 3 チェーン ( 1) 3 チェーン ( 1) H29 年度 3 チェーン ( 2) 3 チェーン ( 3) 3 チェーン ( 1) 各社参画テーマ 1: 水素サフ ライチェーンのモテ ルケース調査 検討 2: チェーンオヘ レーションと設備の最適化検討 3: 発電燃料供給チェーンとしての設備仕様 オヘ レーション要件検討 H30 年度 H31 年度 設計 製作 試運転等 共同研究先 研究協力先 H32 年度 実証運転 27

29 素サプライチェーン 3 素混焼 コジェネ 1MW 級 素ガスタービン発電設備 ( 素 CGS) を 電気 熱 素 エネルギー供給源として いて 地域レベルでのエネルギー効率利 を 指す新エネルギーシステム ( 統合型 EMS) の技術開発 実証を う 統合型 EMS 事業概要 < 実施体制 > 実施体制 スケジュール 大林組 川崎重工業 協力企業 水素 CGS 大阪大学関西電力等 < 想定スケジュール > H27 年度 H28 年度 H29 年度 設計 製作 工場試験 現地実証 熱電併給イメージ 28

30 素サプライチェーン 4 素混焼 規模発電 既存の発電所に適 可能な天然ガス 素混焼ガスタービン ( 素の体積割合 20%) の燃焼器の研究開発やプラントの設計技術開発を う 安定的な天然ガス 素混焼運転のために 燃焼解析の 度化 要素試験 単 燃焼器実圧燃焼試験等に取組み 機器の改良設計 シミュレーション プラント設計計画策定を う 事業概要 < 実施体制 > 実施体制 スケジュール 設計 シュミレーション 要素燃焼試験 < 想定スケジュール > H27 年度 H28 年度 H29 年度 H30 年度 実機圧力燃焼試験発電設備詳細設計 (500MW 級 ) 基礎検討 シミュレーション 設計 燃焼試験等 29

31 1. 総論 2. 定置 燃料電池 3. 燃料電池 動 及び 素ステーション 4. 規模 素サプライチェーン 素発電 5. 再 可能エネルギー由来 素 30

32 再エネ由来 素 (P2G(Power to Gas) 技術 ) の活 我が国においても再エネの系統接続問題が顕在化しており P2G 技術を活 することで無駄なく再エネ導 量の拡 を図ることを検討 また これによってCO2フリー 素チェーンの実現に向けた 掛かりとすることが可能 特定のケースにおいて経済性 効率性を確保できる場合がないか 既存インフラの活 を含めた P2G 技術の利活 の 策について検討 P2G 活 策 ( 例 ) 1 素製造による需要創出 ( ディマンドレスポンス ) 再エネによる系統の調整電源への負担の軽減 2 素製造 貯蔵による 然変動電源の変動出 の吸収 ( 短期 ) 余剰再エネの最 利 エネルギーの地産地消 3 素製造 貯蔵による 然変動電源の変動出 の吸収 ( 中 期 ) 余剰再エネの季節を超えた利 4 経済価値の低い不安定電 を活 した 素製造 変動出 を 素製造で吸収し 安定部分は電気として利 31

33 P2G(Power to Gas) 技術の特徴 電解 + 素タンクの複合システムは 競合する蓄電池技術との 較優位の観点では 時間経過によるロスが少なく 素タンクなどの拡張性が いなどの理由から 現在 規模かつ 期間の蓄エネ領域における適 可能性が いと られている 今後我が国において再 可能エネルギーの導 が拡 していく中で 系統連系等の問題への対応策の有望なアイテムの つになりうると期待される 各種電 貯蔵技術の位置づけ 貯蔵期間 素 (P2G) によるエネルギー貯蔵の特徴 規模かつ 期のエネルギー貯蔵で有利 地形や地質など 環境条件による影響 CAES 圧縮空気エネルギー貯蔵 貯蔵規模 [ 出典 ] 富 経済 32

34 P2G(Power to Gas) 技術の社会への実装に向けた課題 P2Gは電気を異なる 次エネルギー形態である 素に変換し 利 時に電気等に再変換するため 基本的なエネルギーロスが きく単純なエネルギー効率は低いものの 利 が難しい再エネ余剰電 の活 につなげることが可能 P2Gの実施に当たっては 素によるエネルギー貯蔵 輸送の特性を踏まえ 経済性も含めて効率的なエネルギーシステムとなるよう検討が必要 P2G の効率 T&D Transmission and Distribution [ 出典 ] Technology Roadmap Hydrogen and Fuel Cells (IEA, 2015) 33

35 電解技術の状況 現在の技術 準において 再エネからの 素製造は 電解により われ 実 化されている主な技術としてはアルカリ 電解 固体 分 形 電解が挙げられる また 開発段階であるが 温 蒸気電解では 効率な 素製造が可能とされる 各技術は電解効率や製造 素純度 コスト 負荷変動対応性 スケーラビリティなどの点でそれぞれ特徴を持ち 電解設備の導 に当たっては設備規模や 素の利 法等を勘案する必要がある また いずれの技術についてもシステムの更なる 効率化や経済性向上を図るための技術開発等が取り組まれている 電解技術の種類と特徴 電解 式 作動温度 電解質 アノード ( 正極 ) カソード ( 負極 ) 電解効率 (HHV 基準 ) 開発レベル 特徴 課題等 アルカリ 電解 KOH 溶液 (25-30% 程度 ) Ni Ni 系合 Fe Ni-Co 酸化物 Fe Fe 希 類 Fe-Ni 等 70-80% 程度 商 化 部実証 従来からの技術であり 規模化が容易 低コスト材料が使 可能 変動電源印加時における耐久性向上が必要 固体 分 電解 (PEM) フッ素系イオン交換膜等 酸化イリジウム被覆チタン イリジウムルテニウムコバルト酸化物等 被覆チタン 担持カーボン等 最 90% 程度 商 化 部実証 純度 効率な 素製造が可能 負荷変動の応答性が い 系材料等のコスト低減が課題 温 蒸気電解 (SOEC) セラミックス SrTiO3 Ni 系等 Ni-YSZ 系等 最 95% 程度 研究開発 低電圧での反応が可能であり 効率化が 込める 熱源との組み合わせ等でシステム全体の効率を める必要 素製造後の 素精製 ( 純度化 圧縮等 ) は含まない [ 出典 ] 各種資料を基に資源エネルギー庁作成 34

36 P2G 活 シーン 1: 系統負荷軽減 ( ディマンドレスポンス ) カリフォルニア州における Duck Curve に代表されるように 再 可能エネルギーの拡 に伴い 発電等調整電源への負荷が増 ディマンドレスポンスの 種として 素製造 利 を調整 として活 することで 調整電源への負荷を軽減することが可能 さらに 例えば製造した 素を混焼発電等に利 することで 系統電源の燃料節減につなげることが可能と考えられる Duck Curve( カリフォルニア ) 素による負荷変動吸収 ( イメージ ) エネルギー変換 ( 素 電 ) 素混焼発電等 総負荷 実質負荷 ( 総負荷 - 再エネ ) エネルギー変換 ( 電 素 ) 電解 再エネ 再エネに対応する負荷を創出 素活 による燃料節約 [ 出典 ] DEMAND RESPONSE AND ENERGY EFFICIENCY ROADMAP (CAISO, 2013) 35

37 P2G 活 シーン 2: 然変動電源の変動吸収 ( 短期 ) 電 の 産と消費の同時性制約から ( 系統側調整電源による吸収が無ければ ) 時間的 空間的に多寡の異なる再 可能エネルギー源を有効に消費することはしばしば困難を伴う 蓄電池だけでは吸収し切れない 然変動電源からの再 可能エネルギーを 素として貯蔵すれば エネルギー利 の時間的シフトにより再エネを余すこと無く消費することが可能 エネルギーの地産地消の観点から意義があると考えられ まずは 離島等のエネルギーセキュリティに係る制約がより厳しい環境等において活 可能性が 込まれる 蓄電池と 素を組み合わせたエネルギー貯蔵 利 ( ゆめソーラー館やまなし ) 出 [kw] 素貯蔵 利 [ 出典 ] 梨県企業局 神鋼環境ソリューション パナソニック実証試験提供データから資源エネルギー庁作成 [ 出典 ] 神鋼ソリューションズ 36

38 P2G 活 シーン 3: 然変動電源の変動吸収 ( 中 期 ) 更に 太陽光や 等は季節によってもその賦存量が異なることから 年間を通じて 定割合の再 可能エネルギーを安定して利 することは困難が伴う場合がある この問題に対し 素の貯蔵特性 ( 期間 容量の貯蔵が可能 ) に着 し 素吸蔵合 を いて 然変動電源出 の季節変動を吸収する取組が進められている 再エネ 素により年間を通じてホテルの電 を供給 素による太陽光出 の季節変動の吸収 ( ハウステンボス 変なホテル ) [ 出典 ] 発電の連係可能量の算定プロセス ( 東北電, 2011) [ 出典 ] 東芝 37

39 P2G 活 シーン 4: 経済価値の低い電 の活 太陽光や 等 天候条件により変動する 然変動電源については 現在はFIT 制度の下 その変動を系統側で吸収 例えば 素の変動吸収性に着 し パワエレ EMS 技術等により出 を経済価値の い安定部分と低い変動部分とに分離し 安定部分は系統で電 として 不安定部分は 素製造に活 することが考えられる 然変動電源出 の分離 ( イメージ ) 太陽光発電出 [kw] 快晴時の出 晴れ時々曇りの出 [ 時 ] 素製造 [kw] 系統売電出 [kw] [ 時 ] 不 分は蓄電池等で補償 [ 時 ] [ 出典 ] 資源エネルギー庁作成 38

40 再エネ由来 素の社会実装に向けた課題 側となる再 可能エネルギー源については 基本的に電気を電気として利 することが困難な経済価値の低いものにP2G 技術を応 するケースが存在すると考えられる 再 可能エネルギーが豊富な地域と 素需要地との間に距離のあるケースが多く これらをいかに効率良く結ぶかが極めて重要 P2Gシステムのコアとなる 電解装置の 規模化 効率化 低コスト化が不可 貯蔵 輸送技術と合わせて更なる研究開発 技術実証を進めていくことが必要 経済性確保の観点から 既存インフラを活 するなど 素の利 法についても検討が必要 再 可能エネルギー源 ( 例 ) 電解 貯蔵 輸送 ( 例 ) 素利 ( 例 ) 余剰再エネ ( 系統対策 ): 供給過多の際に 電解により負荷を創出 ( 上げ 向の DR) 余剰再エネ ( 短期 中 期出 変動吸収 ): 使い切れない再エネ分を 素貯蔵 再エネの不安定部分 : 経済価値の低い電 の活 電解アルカリ PEM SOEC 貯蔵 MCH 吸蔵合 輸送 MCH 液化 素 既存インフラの活 : 素混焼発電 既存インフラの活 : ガスパイプラインへの混 既存エネルギーインフラと協調した形で地産地消 近接する 素ステーションへの供給等 39

41 ご静聴ありがとうございました 水素エネルギーナビ navi.jp/ 40

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