目次 再エネ由来水素の利活用 東芝での取組み 技術開発 今後の展開 2

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1 第 5 回水素 燃料電池戦略協議会 東芝における 再エネ由来水素の利活用の取組み 2015 年 11 月 11 日 次世代エネルギー事業開発プロジェクトチーム

2 目次 再エネ由来水素の利活用 東芝での取組み 技術開発 今後の展開 2

3 再エネ由来水素の利活用 2015 年頃 2020 年頃 2030 年頃 2040 年頃 経済産業省水素 燃料電池戦略ロードマップ 水素の 利用 輸送 貯蔵 フェーズ 1 水素利用の飛躍的拡大 ( 燃料電池の社会への本格的実装 ) 開発 実証の加速化水素供給国との戦略的協力関係の構築需要拡大を見据えた安価な水素価格の実現 フェーズ 2 水素発電の本格導入 / 大規模な水素供給システムの確立 製造 水素供給体制の構築見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 フリー水素供給システムの確立 再エネ由来水素の利活用の拡大 短期で実現可能 水素地産地消 水素サプライチェーン 水素 燃料電池戦略ロードマップ ( 平成 26 年 6 月 23 日水素 燃料電池戦略協議会 ) ( を基に作成 3

4 再エネ由来水素の利活用の拡大 目的 再生可能エネルギーの導入拡大 エネルギーの多様化 分散化 災害時の電源確保 課題 系統接続容量 変動 / 不安定 発電コスト ( 離島コスト ) 燃料確保 稼働時間など 水素の特性を活かした利活用 余剰電力の有効利用 変動電力の安定化 大容量 長期間の保管 発電コストの低減 環境負荷の低減 水素の電力以外での利用拡大 水素地産地消 水素サプライチェーン 4

5 東芝の水素関連技術 当社技術領域 つくる ためる EMS * (BEMS/CEMS 等 ) つかう 水電解 再生可能エネルギー 原子力エネルギー 水素電力貯蔵 水素供給設備 いつも 水素発電燃料電池 ( 熱電併給 ) モビリティ ( 当社は電池 ) 副生水素 石油化学 鉄鋼 もしも 非常用エネルギ供給 ( 電気 熱 ) 太陽光発電 風力発電 水素供給施設 水素ガスタービン 原子力水素製造 水電解装置 水素電力貯蔵装置 大出力燃料電池 家庭用燃料電池 EMS: Energy Management System, BEMS: Building Energy Management CEMS: Community Energy Management System 5

6 東芝が目指す水素ソリューション 再エネ水素でつくる 持続的で安心安全快適な社会 エネルギーセキュリティの脆弱性を改善 水素電力貯蔵システムによる電力平準化で再エネ導入を促進 災害に対して強靭なエネルギーライフラインを構築 水素地産地消 水素サプライチェーン 業務用燃料電池熱電供給 水素ガスタービン発電 BCP モデル 業務用 FCV 向け水素 ST 再エネ 離島 遠隔地向け水素エネルギー供給システム ビル 工場向け水素によるエネルギーマネジメント 水素製造 水素電力貯蔵システム 6

7 水素地産地消型ソリューション 水素の外部調達が不要な自立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 ( 水素 ST) 離島モデル ( 完全自立型 ) 水素電力貯蔵システム スマートコミュニティ水素モデル 7

8 による BCP モデル * コンセプト大規模災害時に備えた自立型エネルギー供給システム 推奨施設 自治体避難所指定施設 駅 コンビニ マンション 電気 温水の製造と水素の生成 貯蔵量を適正に配分し ピークシフト等を行う水素 EMSとして機能 管理者の常駐不要 災害時も貯めた水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 8

9 BCP モデル取組事例 川崎市港湾振興会館 ( 川崎マリエン ) [2015 年 4 月 ~] 横浜市港湾局横浜港流通センター [2016 年 3 月運用開始 ] 平常時 : 水素の製造量 蓄電量 発電量などを最適に制御する水素エネルギーマネジメントシステム ( 水素 EMS) により 電力のピークシフトおよびピークカットに貢献災害時 : ライフラインが寸断された場合においても 自立して電気と温水を供給可能 9

10 システム仕様 システム要求 7 日間 300 人分の貯めた水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 ) システム構成 ( システム仕様はご要望に合わせて変更可能です ) 太陽光発電量 温水供給量 25kW 30kW 水素貯蔵量 275Nm 270Nm 3 ( 最小構成 15kW) 75L/h 発電出力 30kW 水素電力貯蔵量 350kWh ( 天候によっては最大 2 割程度増加します ) 構成機器配置 ( 燃料電池 蓄電池出力の合計 ) 10

11 事業所モデル コンセプト H2One をベースとした再エネ又は余剰電力による 水素供給源として燃料電池車の普及に貢献 再エネ又は余剰電力によるオンサイト水素製造 水素物流コストを廃して安価な水素を提供 災害時も自立型 ST として重要ロジ施設に BCP を提供 推奨先 空港 港湾 漁港 工場 物流倉庫 道の駅 11

12 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力を安定供給 水素電力貯蔵を用いて長期の無風 / 日照不足でも100% 自活 島の災害レジリエンス向上 ( 島の災害も 本土の災害も ) コンテナサイズで設置時の環境負荷が小さく 短工期で設置可能 推奨施設 国内外島嶼 隔離地域 リゾートホテル 病院施設 電気 温水 水素 12

13 離島モデル ( リゾート 離島 遠隔地向け ) 取組事例 ハウステンボス 変なホテル 第二期棟 * [2016 年 3 月運用開始 ] 再エネ水素により年間を通じてホテル 1 棟分の電力を供給 つくるためるつかう 水素 EMS 第二期棟全 12 室 *:METI 再生可能エネルギー導入拡大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 ) 13

14 離島モデル ( リゾート 離島 遠隔地向け ) 取組事例 ハウステンボス 変なホテル 第二期棟 * [2016 年 3 月運用開始 ] PV 電力量および水素エネルギー量の年間収支 夏 水素貯蔵量 100% ライン 冬 夏季 : 太陽光発電の余剰電力で再エネ水素を製造 貯蔵冬季 : 太陽光発電の不足電力分を水素より燃料電池で電力供給 年間の総電力需要をカバーすることができる 時間のシフト 水素をつくり貯める 最強の蓄電池 *:METI 再生可能エネルギー導入拡大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 ) 14

15 大容量水素電力貯蔵システム TM 水素電力 貯蔵で補償 余剰電力 SOEC*/SOFC**の採用により充放電効率80 電力貯蔵量は水素貯蔵タンクの数で容易に増大可能 想定する 電力需要 太陽光 SOEC/SOFC 風力 ベースロード電源 電力貯蔵の概念 25m 電源盤 20m 日 週単位での長期 電力貯蔵が可能 水素貯蔵タンク 5MWe級 水素電力貯蔵装置 蓄電容量 32MWh 出力 1万世帯 8hの電力供給 余剰電力対応 再エネ導入促進 2020年 上市予定 *METI/NEDO 再生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 電力貯蔵方式の適用 15

16 再エネ水素による新しいエネルギーシステムの提案 コンセプト 水素を活用した環境に優しく災害に強い街づくりに貢献 日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用 コミュニティのエネルギーを統合管理する 水素エネルギーマネジメントシステム 水素活用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 モビリティへの水素供給 施設への熱電供給 余剰電力の活用 TM TM 16

17 水素サプライチェーンソリューション 水素の つくるーはこぶ 機能を活用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 水力 余剰電力等を水素の形で日本に運ぶ 地球規模の電力網を構築 海外 液体水素又は有機ハイドライド 国内 H2 H2 H2 再エネ 水電気分解装置 (SOEC*) アライアンスを活用してロジを構築 水素ガスタービン発電所 *SOEC:Solid Oxide Electrolysis Cell / 高効率水電解セル 17

18 水素サプライチェーン取組事例 北海道釧路地区水素サプライチェーン実証実験 * [2015 年 7 月 ~] 水素の製造 貯蔵 運搬 利用までのサプライチェーン構築を実証 [5 年間 (2015 年度 ~2019 年度 )] つくる ( 水素製造 ) はこぶ ( 輸送 貯蔵 ) つかう ( 水素利用 ) 釧路市 中央管理システム H2 燃料電池自動車 小水力発電 ~220kW 水電解水素製造 ~1,000Nm3-H2/ 日 H2 高圧水素トレーラー H2 燃料電池 ~10kW 熱 e - 電気 酪農家 ~100Nm3-H2/ 日 高圧水素カードル H2 熱 e - 燃料電池 ~100kW 電気 温水プール ~1,000Nm3-H2/ 日 *: 環境省 : 平成 27 年度地域連携 低炭素水素技術実証事業 ( 北海道 釧路市 白糠町 ) 18

19 水素サプライチェーン取組事例 京浜臨海部 低炭素水素 活用の実証プロジェクト * [2015 年 9 月 ~] 再生可能エネルギーを活用した CO2 フリー水素の製造 に加え 貯蔵 輸送 および 利用 も含めた水素サプライチェーンの構築を通じて 水素利活用における簡易な統合的システムを実現 *: 環境省 : 平成 27 年度地域連携 低炭素水素技術実証事業 ( 神奈川県 横浜市 川崎市 代表事業者 : トヨタ自動車株式会社 岩谷産業株式会社 株式会社トヨタタービンアンドシステム 株式会社東芝 ) 19

20 技術開発 高効率水電解技術 SOEC* により水素製造の入力電力 3 割減 (*:Solid Oxide Electrolysis Cell/ 固体酸化物型電解セル ) (METI/NEDO: 再生可能エネルギー貯蔵 輸送等技術開発 平成 25 年度 ~) 水素 EMS * つくる ためる つかう を統合管理 水素貯蔵により再生可能エネルギーの出力変動を平準化 再生可能エネルギーの導入拡大 (*:Energy Management System) 想定負荷 20

21 技術開発 高発電効率の純水素燃料電池の開発 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高分子形 (PEM 型 ) 福岡県 福岡水素エネルギー戦略会議北九州水素タウン実証で設置した純水素定置用燃料電池 (*1) 1kW 級 12 台 3kW 級 1 台 100kW 級 1 台富士電機株式会社 JX 日鉱日石エネルギー株式会社 徳山動物園に設置した 700W 純水素燃料電池 (*2) 100kW 離島モデル向け イワタニ様水素ステーション芝公園に納入した 700W 純水素燃料電池 (*2) 700W 家庭用 3.5kW 事業所モデル向け *1:METI: 水素利用社会システム構築実証事業 ( 福岡県 福岡水素エネルギー戦略会議北九州水素タウン実証 /2009~2014) *2: 平成 26 年度やまぐち産業戦略研究開発等補助金を受託 21

22 H2One TM システムの広域展開による地域強靭化 空港 今後の展開 国内広域 再エネ由来水素の地産地消による水素利活用拡大 エネルギーセキュリティ向上 通常時は再エネ電力を安定化してピークカット等で使用 災害時に災害対応重要施設の機能維持や避難者のライフライン確保 空港 推奨先 情報通信設備 庁舎 病院 学校 鉄道駅 港湾 空港 大規模救出拠点となる公園 避難経路のコンビニとの連携設置等 離島 病院 庁舎 鉄道駅 通常時再エネの地産地消 学校 庁舎 病院 庁舎被災地区に輸送 災害時 組合せて高出力化 鉄道駅 災害時対策拠点 庁舎 緊急車両に開放 学校 ( 避難所 ) 物流施設 コンビニ 物流施設 コンビニ 地方の再エネ水素 ST 港湾 地方の再エネ水素 ST 港湾 22

23 今後の展開 海外 再エネ由来水素による安価で CO2 フリーなエネルギーシステムの展開 再エネ由来水素の地産地消による水素利活用の世界規模での拡大 日本の技術 支援による島嶼 遠隔地 未電化地区のエネルギー自立 QOL 向上 量産効果によるコストダウン 大規模普及による国内水素産業の裾野拡大 推奨先 島嶼 遠隔地等のエネルギーコストが高い地域 エコリゾート 難民施設等のエネルギー自立地域 23

24 今後の展開の実現に向けて 今後も システム 機器の大規模化 高効率化 低コスト化に向けて 技術開発 技術実証に取り組んで参ります 実証事業などにおける御支援を引き続きお願い申し上げます 24

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