SPERA 水素技術の紹介 - 技術概要 - 有機ケミカルハイドライド (OCH) 法 CH 3 メチルシクロヘキサン (MCH) 輸送水素 CH 3 水素水素化貯蔵トルエン貯蔵脱水素 CH 3 CH 3 輸送 CH 3 CH 3 + 3H 2 ΔH= -205kJ/mol トルエン M

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こうだいひろなが
8 years ago
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資料 5-2 経済産業省第 9 回水素燃料電池戦略協議会向け資料水素供給シナリオ 2017 年

2 SPERA 水素技術の紹介 - 技術概要 - 有機ケミカルハイドライド (OCH) 法 CH 3 メチルシクロヘキサン (MCH) 輸送水素 CH 3 水素水素化貯蔵トルエン貯蔵脱水素 CH 3 CH 3 輸送 CH 3 CH 3 + 3H 2 ΔH= -205kJ/mol トルエン MCH MCH トルエンと水素の結合でMCH (SPERA 水素 ) を生成トルエン + 3H 2 ΔH= +205kJ/mol MCH から水素を生成トルエンに水素を反応させてメチルシクロヘキサン (MCH) に転換この MCH の状態で水素を輸送トルエン MCH ともに常温常圧で液体状態常温常圧の水素ガスを 1/500 の体積の常温常圧の液体として貯蔵輸送可能輸送先の水素利用地で触媒反応により MCH から水素を分離供給同時に得られるトルエンは再び MCH 生成の原料として利用千代田化工は MCH の脱水素触媒の開発工業化に成功 All Right Reserved. CHIYODA

SPERA 水素技術の紹介 - 特徴 - 長期間貯蔵長距離輸送が可能化学的に安定な状態にあるため長期間貯蔵長距離貯蔵によるロスがきわめて少ないハンドリングが容易既存の石油流通インフラの利用が可能 MCH トルエンとも常温常圧で液体であるため貯蔵輸送におけるハンドリングが容易 MCH

3 SPERA 水素技術の紹介 - 特徴 - 長期間貯蔵長距離輸送が可能化学的に安定な状態にあるため長期間貯蔵長距離貯蔵によるロスがきわめて少ないハンドリングが容易既存の石油流通インフラの利用が可能 MCH トルエンとも常温常圧で液体であるため貯蔵輸送におけるハンドリングが容易 MCH トルエンともガソリンと同じ危険物第 4 類第一石油類であり既存の石油流通インフラが活用可能水素貯蔵輸送のリスクの低減水素の貯蔵輸送において他の方法に比べてリスクが石油製品なみに低減化実証済技術の組み合わせ実証された技術の組み合わせであり世界に先駆けて日本で商用化が可能 All Right Reserved. CHIYODA

4 水素供給シナリオ (1) 1 st チェーン建設運転 nd チェーン制度設計建設 3 rd チェーン建設水素供給水素専焼 GT 技術確立水素供給 2 nd チェーン実績を見て本格導入開始将来像 1 st チェーン ( 実証 ) 2 nd チェーン 3 rd チェーン副生又は副生又は改質水素 ( 水力電源水素源改質水素改質水素ヘースの水素も検討 ) 水素ターケット /Nm 価格 * /Nm 3 水素供給量供給先 240 万 Nm 3 / 年カスターヒン石油脱硫 5-10 億 Nm 3 / 年 (8-15 万 Nm 3 /h) GTCC(20vol% 混焼 ) MW (*) 脱水素後の大手需要家向けプラント渡し価格 33 億 Nm 3 / 年 (50 万 Nm 3 /h) GTCC( 専焼 ) 1000MW 将来像再エネヘースの水素 CCS を伴う褐炭天然カス石油等 25-30/Nm 3 ( 目標 ) 水素需要に応じて GTCC( 専焼 ) 産業用等 4

5 水素供給シナリオ (2) スケールアッフによる価格低減イメーシ水素価格 ( /Nm3) 万 (2 nd チェーン 2025 年 ~) 設備規模 (Nm3/h) 50 万 ~ ( 将来像 2040 年 ~) これまでに FS 検討依頼のあった水素源の例東南アジア副生水素 11 万 Nm 3 /h 中東副生水素 11 万 Nm 3 /h 東南アジア副生水素 2.4 万 Nm 3 /h 北アジア再エネ由来水素 18 万 Nm 3 /h オセアニア再エネ由来水素 15 万 Nm 3 /h その他北米再エネ由来水素等 5

6 課題 2 nd チェーン (2020~) 3 rd チェーン (2025~) 本格普及期 (2040~) 技術開発効率化最適化によるコスト減 - 触媒の高効率化及び長寿命化 - 触媒改良による不純物削減 - フロセス改良による用役費削減 - 省エネ技術による用役費削減効率化最適化によるコスト減 - 触媒の高効率化及び長寿命化 - 触媒改良による不純物削減低炭素燃料排熱利用 - フロセス改良による用役費削減 - 省エネ技術による用役費削減輸送面専用タンカーによる大型化 (10 万トンクラス ) 専用タンカーによる大型化 (VLCC:20-30 万トンクラス ) 既存施設活用既存のハースタンク等の有効利用既存のハースタンク等の有効利用既存のハースタンク等の有効利用サフライチェーン水素供給規模の確保専焼化の為の安定供給性向上専焼化の為の安定供給性向上制度設計水素発電へのインセンティブ制度導入政府による水素発電への初期導入支援策水素発電へのインセンティブ付与水素発電へのインセンティブ付与 6

本格導入時に日本側で必要なインフラ概要 (2030 年頃 ) 前提条件 1 水素専焼カスターヒンの技術確立により 1000MW

4 一定の技術開発によるコストタウンを見込む 5 国内側のハースタンクは既設利用を想定 CH 3 メチルシクロエキサン (MCH) 輸送

万トン級専用タンカー隻数 :( 東南アシア ) 5-6 隻 ( 中東 ) 9-10 隻タンクトルエン : 7 万 kl 3-4 基

7 本格導入時に日本側で必要なインフラ概要 (2030 年頃 ) 前提条件 1 水素専焼カスターヒンの技術確立により 1000MW 規模の火力発電所に水素供給 (50 万 Nm 3 /h) 2 稼働率は 75% を想定 3 物価は現状と同様 ( 為替レート : 110/$) 4 一定の技術開発によるコストタウンを見込む 5 国内側のハースタンクは既設利用を想定 CH 3 メチルシクロエキサン (MCH) 輸送水素 CH 3 水素水素化貯蔵トルエン貯蔵脱水素輸送 ( 参考 ) 石油 (C 重油 ) との比較熱量 C 重油 *MCH MJ / kg MJ / L (*) 熱量 (MJ) は MCH に含まれる水素による値重さ (kg) と体積 (L) は MCH の値を用いるタンカー 10 万トン級専用タンカー隻数 :( 東南アシア ) 5-6 隻 ( 中東 ) 9-10 隻タンクトルエン : 7 万 kl 3-4 基 MCH: 7 万 kl 3-4 基共通予備 : 7 万 kl 1 基用地 : 約 20 万 m 2 プラント規模 : 50 万 Nm 3 /h 用地 : 6-8 万 m 2 All Right Reserved. CHIYODA

水素発電導入量ターゲット (2050 年頃 ) 2050 年頃における 1000MW 水素専焼発電所数 : 16 ヶ所 ( 注 ) 水素供給量 : 800 万 Nm 3 /h 530 億 Nm 3 / 年導入ターゲット想定の条件有機ケミカルハイドライド法 (MCH) による大規模水素サプライチェーンの構築には水素需要地 ( 日本側 ) における貯蔵施設及び用地を確保できることが重要であるため

8 水素発電導入量ターゲット (2050 年頃 ) 2050 年頃における 1000MW 水素専焼発電所数 : 16 ヶ所 ( 注 ) 水素供給量 : 800 万 Nm 3 /h 530 億 Nm 3 / 年導入ターゲット想定の条件有機ケミカルハイドライド法 (MCH) による大規模水素サプライチェーンの構築には水素需要地 ( 日本側 ) における貯蔵施設及び用地を確保できることが重要であるため以下が候補となり得る 1 一定規模のタンク容量を持つ製油所近傍発電所での水素発電実施 2 既設火力発電所 ( 石油石炭等 ) の水素発電への転換長期的には大型貯蔵施設から水素発電需要地への MCH の二次転送を行うことにより貯蔵施設から離れたサイトでの水素発電も可能となりうる ( 注 ) 現時点の国内火力発電所の発電能力ベースの約 11% All Right Reserved. CHIYODA

9 水素供給ポテンシャル化石燃料由来項目種類主要国水素供給ポテンシャル ( 億 Nm3 / 年 ) 中国イランサウジアラビアアメリカメタノールマレーシアニュージーランドオマーンエジプトインドネシアカタール副生水素アメリカサウジアラビア中国イランエチレン UAE インドタイマレーシアカタールインドネシア発電容量 (MW) 220 6, ,000 苛性ソーダアメリカ中国サウジアラビアインド 36 1,100 フレアロシアイランイラクインドネシア 1,500 45,000 油田随伴ガスアメリカイランカナダ UAE イエメン再圧入 5, ,000 マレーシア褐炭アメリカ中国オーストラリアロシアインドネシアインドトルコタイカナダパキスタン 6, ,000 地理的に日本に輸送可能なアジアオセアニア北米西海岸ロシア極東中東を対象に調査副生水素源としてメタノールエチレン苛性ソーダについてはプラント情報をリストしその中で水素回収可能性の高いプラントを選出し集計した水素供給ポテンシャルは稼働時間 7,500h/ 年として推計褐炭に関しては輸送が困難な内陸部を排除し主要炭鉱の生産量から供給可能な水素量を推定発電容量は水素専焼発電として算定出典 : 千代田化工による調査 9

10 水素供給ポテンシャル再生可能エネルギー電力由来 ( 水電解 ) 項目太陽光 ( 太陽熱 ) 風力水力地熱主要国オーストラリアイランサウジアラビアオマーンイエメンインドネシアインドパキスタンミャンマーオーストラリアロシア ( 極東 ) イランイエメンサウジアラビアオマーンパキスタンアメリカ ( 西海岸 ) 中国インドネシアロシア ( 極東 ) ニュージーランドオーストラリアパプアニューギニアインドネシアフィリピンニュージーランドパプアニューギニアロシア ( 極東 ) 中国台湾電力供給ポテンシャル ( 億 kwh/ 年 ) 水素供給ポテンシャル ( 億 N m3 / 年 ) 発電容量 (MW) 2,700, ,000 16,000, ,000 64,000 1,900, ,000 23, ,000 3, ,000 地理的に日本に輸送可能なアジアオセアニア北米西海岸ロシア極東中東を対象に調査推定に当り腑存量他の需要地への送電の可能性沿岸部までのアクセス地形を考慮発電容量は水素専焼発電として算定出典 : 千代田化工による調査 10

11 ( 参考 ) 水素ターゲット価格内訳 41% 38% 3% 16% 2% 水素製造水素化積荷海上輸送 ( トルエンの調達コストを含む ) 揚荷脱水素 ( 上図は普及期 (2030 年以降 ) における目安であり水素コストは水素源の種類地域タンクバース等のインフラ状況扱い量 ( 規模 ) 等によって変わる ) ( 将来的に排熱利用による脱水素コストの低減等も検討中 ) 11

12 ( 参考 ) 燃料貯蔵エリア比較 ( 火力発電所 ) 名称出力燃料貯蔵エリア石油火力 A 発電所 50 万 kw 2 系列タンクヤード : 約 4 万 m2 (3 万 kl 4 基 ) 石炭火力 B 発電所 50 万 kw 2 系列石炭ストックヤード : 約 14 万 m2 GTCC (LNG) MCH ( 水素 ) C 発電所 70 万 kw 2 系列 LNGタンクヤード : 約 3 万 m2 ( 地上タンク 8 万 kl 6 基 ) 100 万 kw (1000MW) クラス脱水素プラント :6 万 ~8 万 m2 タンクヤード :7 万 kl 9 基と想定約 20 万 m2( 新設の場合 ) 約 12 万 m2( 既設利用の場合 ) ( 設備容量 ( 総出力 )100 万 kw クラスの既存火力発電所について千代田化工にて推計分析したもの ) 12

電解水素製造の経済性再エネからの水素製造 - 余剰電力の特定 - 再エネの水素製造への利用方法エネルギー貯蔵としての再エネ水素まとめ Copyright 215, IEEJ, All rights reserved 2

電解水素製造の経済性再エネからの水素製造 - 余剰電力の特定 - 再エネの水素製造への利用方法エネルギー貯蔵としての再エネ水素まとめ Copyright 215, IEEJ, All rights reserved 2 国内再生可能エネルギーからの水素製造の展望と課題第 2 回 CO2フリー水素ワーキンググループ水素燃料電池戦略協議会 216 年 6 月 22 日日本エネルギー経済研究所柴田善朗 Copyright 215, IEEJ, All rights reserved 1 電解水素製造の経済性再エネからの水素製造 - 余剰電力の特定 - 再エネの水素製造への利用方法エネルギー貯蔵としての再エネ水素

SPERA 水素技術の紹介 - 技術概要 - 有機ケミカルハイドライド (OCH) 法 CH 3 メチルシクロヘキサン (MCH) 輸送 水素 CH 3 水素 水素化 貯蔵 トルエン 貯蔵 脱水素 CH 3 CH 3 輸送 CH 3 CH 3 + 3H 2 ΔH= -205kJ/mol トルエン M

SPERA 水素技術の紹介 - 技術概要 - 有機ケミカルハイドライド (OCH) 法 CH 3 メチルシクロヘキサン (MCH) 輸送水素 CH 3 水素水素化貯蔵トルエン貯蔵脱水素 CH 3 CH 3 輸送 CH 3 CH 3 + 3H 2 ΔH= -205kJ/mol トルエン M