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ちえこはまもり
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1 資料 1 第 10 回水素燃料電池戦略協議会事務局提出資料水素社会実現に向けた戦略の方向性平成 29 年 9 月 22 日経済産業省内閣府文部科学省国土交通省環境省

2 基本戦略の検討に当たって水素基本戦略の検討に当たっては実現すべき将来像について時間軸とともに共通認識を形成した上で各分野のシナリオアクションプランを全体として統合する作業が必要その際パリ協定の発効を受け主要国で2050年に向けた野心的な構想ビジョンが公表され始めている状況に鑑み主として2030年前後を実現目標に掲げる水素燃料電池戦略ロードマップを踏まえつつ 2050年を視野に入れ 2050年に向けて官民が共有すべき大きな方向性ビジョンとすることにしたい水素基本戦略の骨格は１水素エネルギー利用を進めるその意義及び２将来目標と実現に向けた中長期シナリオの２つによって構成することとしたい各国のCO2排出量削減目標戦略の構成日米加独仏 (13年比) (05年比) (05年比) (90年比) (90年比) 2030年 26% 2628% 30% 40% 40% 2050年 80% 80% 80% 8095% 75% 日の50年目標の基準年は未定米の05年比 26-28%は25年目標 (1) 水素エネルギー利用の意義電力/運輸/熱利用等の低炭素化の観点燃料電池技術活用による低炭素化の観点目指すべき将来像 (2) 中長期シナリオ分野別基本戦略調達供給利用革新的技術開発 1

3 1. 水素エネルギー利用の意義 2. 中長期シナリオ分野別基本戦略 (a) (b) (c) 調達供給 1 大量調達コスト低減 2 再エネ大量導入時代における水素活用方策 3 天然ガスパイプラインインフラの活用利用 1 発電分野での利用 2 モビリティでの利用 3 産業分野等での利用 4 燃料電池技術の活用革新的技術の開発 2

4 水素エネルギー利用の意義エネルギー政策上の位置づけ水素エネルギー利用は 90%以上の一次エネルギーを海外化石燃料に依存する日本のエネルギー供給構造を多様化させ大幅な低炭素化を実現するポテンシャルを有する手段化石燃料を水素に代替することによるエネルギー源の多様化エネルギーセキュリティの向上水素発電やFCV 産業分野での水素利用熱プロセスによるエネルギー利用の低炭素化水素による一次エネルギー供給構造変革とCO2排出削減新エネ地熱等現状化石燃料18,052PJ 91% 水素利用の方向性現状 12.3億t 水力原子力天然ガス石炭現海状外依化存石燃料大 90 幅圧超縮が必要ｴﾈﾙｷﾞｰｾｷｭﾘﾃｨに貢献電力 CO2フリー電力 2030年 26% 更なる削減運輸 CO2フリー燃料電力運輸石油熱その他水素熱その他 CO2フリー燃料原料用途一次エネルギー供給 CO2排出量 CO2削減に貢献水素発電による火力電源の低炭素化再エネ大量導入に必要となる変動吸収電力貯蔵運輸部門のCO2排出量の大半(85%)を占める乗用車貨物車の低炭素化産業分野等での熱利用プロセスの低炭素化鉄鋼石油精製等 3

水素エネルギー利用の必要性① 電力システムの低炭素化の観点電力需要の大半を再生可能エネルギーで賄おうとした場合最大需要の数倍の再エネ電源容量 kw を導入しつつ ①大量の供給過剰の発生 kwh への対処 ②調整電源による変動吸収 ΔkW ③再エネ不足時に備えたバックアップ電源 kw kwh が必要このため供給力と調整力を備える天然ガス火力等は再エネ大量導入に不可欠であるが天然ガ

5 水素エネルギー利用の必要性① 電力システムの低炭素化の観点電力需要の大半を再生可能エネルギーで賄おうとした場合最大需要の数倍の再エネ電源容量 kw を導入しつつ ①大量の供給過剰の発生 kwh への対処 ②調整電源による変動吸収 ΔkW ③再エネ不足時に備えたバックアップ電源 kw kwh が必要このため供給力と調整力を備える天然ガス火力等は再エネ大量導入に不可欠であるが天然ガス火力と同等の機能を提供する水素発電は火力電源の低炭素化の有力な方策さらに大量の再エネ供給過剰を出力制御せず活用するためには季節を超えて電力を貯蔵することが必要となるが水素は大規模長期間のエネルギー貯蔵にも有効再エネ大量導入時の電力需給バランスシミュレーション [GW] 供給過剰期間出力制御シミュレーション前提条件ドイツの電力グリッド 2050年再エネ比率 kwh 90% 170TWh 年の出力制御総発電量総需要供給不足期間電源等が提供する価値の種類電源等の提供する価値概要電力量価値 kwh価値実際に発電された電気調整力価値 kw価値短期間で需給調整できる能力容量供給力価値 kw価値発電することができる能力 [出典] 資源エネルギー庁作成自然変動電源には調整力供給力が必要再エネ発電量が小さくなる冬季は需要が供給を上回る [出典] Hydrogen Council (2017)を資源エネルギー庁編集 4

貨物車更に産業用車両や船舶等の低炭素化を進めるためには電源のゼロエミ化 EV と CO2フリー水素 FCV の双方が必要水素と蓄電池のエネルギー密度比較 [出典]

6 水素エネルギー利用の必要性② モビリティの低炭素化の観点水素はリチウムイオン等の蓄電池に比べ単位重量単位体積当たりのエネルギー密度が大きいこのため ZEV Zero Emission Vehicle においてはより大型長距離輸送向けのモビリティ領域においてFCに比較優位性有り運輸部門のCO2排出量の85%を占める自動車乗用車貨物車更に産業用車両や船舶等の低炭素化を進めるためには電源のゼロエミ化 EV と CO2フリー水素 FCV の双方が必要水素と蓄電池のエネルギー密度比較 [出典] トヨタ自動車次世代自動車の比較優位性 [出典] How Hydrogen Empowers the Energy Transition (Hydrogen Council, 2017) 5

7 参考現時点でのFCVとＥＶの特徴 FCV EV 航続距離 km 400km 充電充填時間 3分急速充電で30分寿命電池劣化の問題はほとんど発生しない 8年程度インフラ数約100箇所急速充電約7,100基インフラ設置コスト高価安価高い高い水素の低炭素化が必要電源の低炭素化が必要将来的な環境性能 [出典] 経済産業省作成 6

8 水素エネルギー利用の必要性③ 熱産業プロセス等の低炭素化の観点電力運輸以外のエネルギー消費に伴うCO2排出量は全体の44% 5.4億t に上る特に産業分野では重油石炭を中心とした原燃料利用が大きく多量のCO2を排出電化が困難な産業プロセスの低炭素化は容易ではなく大幅な低炭素化を実現するためには将来的にCO2フリーの燃料原料としてのポテンシャルを有する水素を活用していくことが必要 CO2排出量内訳日本全体産業セクター廃棄物 2.4% 農業等 0.3% 工業ﾌﾟﾛｾｽ 3.8% 家庭 4.3% 業務 5.4% 電力 39% CO2排出量 12.27億t 2015年度産業 28% 運輸 17% 燃料毎のCO2排出原単位その他建設機械 1.5% 1.9% 農水 0.6% 鉱工 2.7% 繊維 0.4% 2.8% 食品飲料 4.1% パルプ 5.7% CO2排出量鉄鋼窯業 3.5億t 11% 産業セクター 49% 熱利用等 44% 低炭素化化学 20% [出典] 環境省温室効果ガスインベントリを基に資源エネルギー庁作成水素のCO2排出量原単位はイメージ水素製造方法によってCO2排出量が異なる点に留意が必要 [出典] 環境省温室効果ガス総排出量算定方法ガイドラインを基に資源エネルギー庁作成 7

水素エネルギー利用の必要性④ 燃料電池技術活用の観点燃料電池は水素エネルギー利用における最重要技術の一つ電気化学反応により電気熱を取り出すメカニズムにより ①高い発電効率 ②小型化 ③需要家への設置により発電時の熱の有効利用が可能といった特長を持つ大型の火力発電所と同等以上の発電効率総合エネルギー効率を発揮する一方でライフサイクル投資回収年数が短いため

9 水素エネルギー利用の必要性④ 燃料電池技術活用の観点燃料電池は水素エネルギー利用における最重要技術の一つ電気化学反応により電気熱を取り出すメカニズムにより ①高い発電効率 ②小型化 ③需要家への設置により発電時の熱の有効利用が可能といった特長を持つ大型の火力発電所と同等以上の発電効率総合エネルギー効率を発揮する一方でライフサイクル投資回収年数が短いため大規模電源の投資環境によっては急速に代替する可能性発電機の容量と効率の関係発電効率熱利用効率とCO2排出量の関係 60 発電効率 50 [ ] 40 高効率化による低炭素化 SOFC GTCC IGCC PEFC AUSC ガスエンジン USC 30 マイクロガスエンジン 1 10 ガスタービン内燃機関マイクロガスタービン万 10万熱電併給による低炭素化 100万設備容量 [kw] [出典] 各種資料より資源エネルギー庁作成 [出典] 日本ガス協会提供資料を基に資源エネルギー庁作成 8

10 目指すべき将来像 (2050 年に向けたシナリオ )< たたき台 > 供給 CO2 排出量再エネ水素 ( 国内再エネ ) 国際サフライチェーン構築 ( 未利用エネ海外再エネ ) 水素発電 ( 輸入水素 ) 現在 12.3 億 t Power-to-gas 実証サプライチェーン構築実証水素発電実証 ( 混焼 ) 商用化実証スケールアップ商用化実証スケールアップ商用化実証スケールアップ 26% 80% 本格活用再エネ導入拡大に貢献国際水素サプライチェーン / 水素発電の商用化水素コストを 1/3 にスケールアップ再エネ水素コスト低減スケールアップ水素コスト低減利用モビリティ ( 国内水素輸入水素 / 国内再エネ水素 ) 熱 / 産業プロセス利用等 FCV 導入拡大トラック等の FC 化水素ステーション戦略的整備 ( 再エネ水素ステーションと連携 ) FC バスフォークリフト等の導入拡大熱利用 / 産業プロセスでの利用検討 FCV/ 水素ステーションの自立化様々なモビリティでの水素利用の本格化更なる普及拡大熱利用 / 産業プロセスでの CO2 フリー水素利用開始燃料電池活用分散型電源 ( 天然ガス ) エネファーム導入拡大業務産業用 FC 導入拡大超高効率 FC 実用化 R&D エネファームの自立化業務産業用 FC の自立化超高効率化更なる普及拡大更なる普及拡大 9

11 1. 水素エネルギー利用の意義 2. 中長期シナリオ分野別基本戦略 (a) (b) (c) 調達供給 1 大量調達コスト低減 2 再エネ大量導入時代における水素活用方策 3 天然ガスパイプラインインフラの活用利用 1 発電分野での利用 2 モビリティでの利用 3 産業分野等での利用 4 燃料電池技術の活用革新的技術の開発 10

12 海外CCS 未利用エネルギー等を活用した水素の大量調達エネルギーコストを抑制しつつエネルギーセキュリティとCO2排出削減に貢献する方策の一つとして海外の安価な未利用エネルギーとCCSを組み合わせ水素として大量調達することが考えられる更に再生可能エネルギーの賦存量の大きい地域等において将来的に発電コストが十分に低廉化*すれば直接CO2フリー水素を製造することも可能となる * 例えば米国で2019年に稼働する太陽光の最小コストは5.8円/kWh 洋上風力は3.8円/kWh LCOE 110円/$ DOE, 2017 こうした海外のCCS適地や安価な未利用エネ再エネを我が国が活用するためには水素の製造貯蔵輸送利用まで一気通貫したサプライチェーンの構築が必要海外における再生可能未利用エネルギー賦存量 [出典] 千代田化工建設(株)による調査を基に資源エネルギー庁作成海外の大規模CCSサイト [出典] Global CCS Instituteのデータを基に資源エネルギー庁作成 11

13 発電コスト将来における水素コスト低減導入当初の水素は天然ガス等の既存のエネルギーと比較して高コストとなることからコスト低減が不可欠 ( 水素燃料電池戦略ロードマップにおける目標は 2020 年代後半に 30 円 /Nm3 ( 発電コストで 17 円 /kwh 程度 )) 現状は国内の水素需要が限られ水素供給にスケールメリットが働きにくいことからより水素を大量消費する水素発電を導入することで水素需要を飛躍的に増加させることが重要 2030 年以降は水素サプライチェーンの拡大により更なるコスト低減を図り既存のエネルギーとのコスト差を縮小していく [ 円 /kwh] 年における発電コスト比較導入量拡大による更なるコスト低減 7 17 原子力石炭石油 LNG 太陽光水素太陽光は調整力コスト供給力コストを含んでいない点に留意が必要 [ 出典 ] 発電コストワーキンググループ資料 NEDO 太陽光発電開発戦略より資源エネルギー庁作成発電容量 [GW] 水素発電導入量と水素コスト低減のイメージ水素導入量拡大水素コスト : 30 円 /Nm3 好循環の実現水素コスト低減水素コスト : 25 円 /Nm3 水素コスト : 20 円 /Nm

就航に先立ち安全基準の整備国際基準化が必要 2020年度までに未利用資源である褐炭から製造した水素を液化水素の形態で豪州から日本へ輸送する実証事業により基盤技術を確立し商用化に向けた道筋を立てる液化水素サプライチェーン機器構成

14 国際水素サプライチェーン構築に向けたシナリオ液化水素① 液化水素は気体水素に比べて体積が約1/800となることから効率的な輸送貯蔵が可能また気化することで純度の高い水素の取り出しが容易液化水素のサプライチェーンに係るインフラは LNGと同様の構成でありより低温である点について輸送荷役貯蔵に関する要素技術を確立することでサプライチェーンの実現が可能液化水素の海上輸送については世界初の試みであり日本が世界に先行している一方で商用の液化水素運搬船の建造就航に先立ち安全基準の整備国際基準化が必要 2020年度までに未利用資源である褐炭から製造した水素を液化水素の形態で豪州から日本へ輸送する実証事業により基盤技術を確立し商用化に向けた道筋を立てる液化水素サプライチェーン機器構成 LNGと同様の機器構成資源国液化水素サプライチェーン構築へ向けた取組輸送液化水素船の開発水素海上輸送荷役荷役設備の開発受入関連施設の整備安全基準の整備国際基準化日本水素利用 [出典]川崎重工業資料を基に資源エネルギー庁作成貯蔵液化水素タンクの大規模化ボイルオフ低減 13

15 国際水素サプライチェーン構築に向けたシナリオ液化水素② 液化水素については 2020年の褐炭を活用した日豪間サプライチェーンの構築に向け実証中 2030年の商用化に向けて 2020年代半ばまでに商用化実証が必要水素輸送量のスケールアップがコスト低減の鍵であり 2020年初頭までに大容量の輸送荷役貯蔵技術の確立と受入関連施設の整備が必要また水素発電設備側においても大容量の気化器昇圧ポンプ配管継手などの付帯設備の開発実証が必要必要となる技術開発要素実証基地イメージ 2,500m3 水素発電に向けた付帯設備の開発実証船イメージ 1,250m3/タンク大型液水タンク HySTRA タンク容量20倍陸上大型タンクイメージ 50,000m3 水素発電所 HySTRA タンク容量32倍舶用大型タンクイメージ 40,000m3/タンク大型バルブ水素ｶﾞｽﾀｰﾋﾞﾝ昇圧ポンプ極低温ｺﾝﾌﾟﾚｯｻ [出典] HySTRA及び川崎重工業提供資料を基に資源エネルギー庁作成大型気化器液化水素はLNGの3倍の冷熱を有しておりその利用が重要水素ｶﾞｽｴﾝｼﾞﾝ [出典] 川崎重工業提供資料を基に資源エネルギー庁作成 14

国際水素サプライチェーン構築に向けたシナリオ ( 有機ハイドライド 1) MCH( メチルシクロヘキサン ) は体積が気体水素の約 1/500 となることに加えて

脱水素後の水素精製に関する要素技術を確立することで比較的早期に社会へのサプライチェーン実装が期待される 2020 年度までに

有機ハイドライド水素サプライチェーンに係るインフラ水素化脱水素化を除き確立された技術の組み合わせであり既存インフラの利用が可能早期の社会実装が見込まれる

16 国際水素サプライチェーン構築に向けたシナリオ ( 有機ハイドライド 1) MCH( メチルシクロヘキサン ) は体積が気体水素の約 1/500 となることに加えて常温常圧で液体であることから効率的な輸送貯蔵が可能なうえ取り扱いが容易でありタンカーやタンク等のインフラについては既存設備の利用が可能であるこのため水素化脱水素脱水素後の水素精製に関する要素技術を確立することで比較的早期に社会へのサプライチェーン実装が期待される 2020 年度までに未利用エネルギー由来の水素を有機ハイドライドの形態でブルネイから日本へ輸送する実証事業により基盤技術を確立し商用化に向けた道筋を立てる有機ハイドライド水素サプライチェーンに係るインフラ水素化脱水素化を除き確立された技術の組み合わせであり既存インフラの利用が可能早期の社会実装が見込まれる有機ハイドライド水素サプライチェーン構築へ向けた取組水素化水素化設備の大規模化海上輸送ケミカルタンカー等石油貯蔵タンク等貯蔵陸上輸送ケミカルローリー等脱水素脱水素設備の大規模化脱水素の高効率化膜反応器を用いた脱水素技術の開発水素精製脱水素後の水素精製 15

国際水素サプライチェーン構築に向けたシナリオ有機ハイドライド② 有機ハイドライドについては 2020年度のブルネイ日本間水素サプライチェーンの構築に向け実証事業を実施中実証終了後より商用化の計画建設を開始し

④既存インフラの有効活用 ⑤水素供給規模の確保が必要水素価格の低減に必要となる取組サプライチェーンインフラの概要 2030年度 ① プラントの大規模化 50万Nm3/h ② コストダウンに資する技術開発の継続触媒開発

安定供給可能で価格的競争力を持つ水素源 CH3 資源国ﾒﾁﾙｼｸﾛﾍｷｻﾝ MCH 日本輸送水素水素化貯蔵ﾄﾙｴﾝ水素 CH3 貯蔵脱水素輸送タンカー 10万ﾄﾝ級専用ﾀﾝｶｰ東南ｱｼﾞｱ: 5-6隻中東:

17 国際水素サプライチェーン構築に向けたシナリオ有機ハイドライド② 有機ハイドライドについては 2020年度のブルネイ日本間水素サプライチェーンの構築に向け実証事業を実施中実証終了後より商用化の計画建設を開始し 2025年以降国内の水素需要に応じた規模で商用サプライチェーンを順次展開商用サプライチェーンの初期段階においては供給する水素の価格低減のため ①プラントの大規模化 ②コストダウンに資する技術開発の継続 ③タンカー大型化 ④既存インフラの有効活用 ⑤水素供給規模の確保が必要水素価格の低減に必要となる取組サプライチェーンインフラの概要 2030年度 ① プラントの大規模化 50万Nm3/h ② コストダウンに資する技術開発の継続触媒開発高効率化長寿命化不純物削減プロセス最適化省エネルギー化 ③ タンカー大型化最大で10万トン級タンカーによる輸送を想定 ④ 既存インフラの有効活用既存港湾施設タンク等が利用可能な立地選定 ⑤ 水素供給規模の確保安定供給可能で価格的競争力を持つ水素源 CH3 資源国ﾒﾁﾙｼｸﾛﾍｷｻﾝ MCH 日本輸送水素水素化貯蔵ﾄﾙｴﾝ水素 CH3 貯蔵脱水素輸送タンカー 10万ﾄﾝ級専用ﾀﾝｶｰ東南ｱｼﾞｱ: 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基予備 : 7万kL 1基用地 : 約20万ｍ２脱水素規模: 50万Nm3/h 用地: 6-8万m２ [出典] 千代田化工建設(株)資料を基に資源エネルギー庁作成 16

国際水素サプライチェーン構築に向けたシナリオ ( アンモニア 1) アンモニア (NH3) は他の水素キャリアと比較して体積水素密度が大きく 1) 天然ガスから製造されるため比較的安価であり 2) また既存の商業サプライチェーンを活用することが可能直接燃焼利用 ( 脱水素が不要 ) が可能であり燃焼時に CO2 を排出しないことから発電等における利用が見込まれる一方燃焼時の NOx

3~17.1( 円 /Nm3-H2)) 3) 致死量 ( 吸入ヒト ) は1,500ppm(1.

18 国際水素サプライチェーン構築に向けたシナリオ ( アンモニア 1) アンモニア (NH3) は他の水素キャリアと比較して体積水素密度が大きく 1) 天然ガスから製造されるため比較的安価であり 2) また既存の商業サプライチェーンを活用することが可能直接燃焼利用 ( 脱水素が不要 ) が可能であり燃焼時に CO2 を排出しないことから発電等における利用が見込まれる一方燃焼時の NOx の排出が課題 1 製造段階での CO2 フリー化 2 直接燃焼利用時の NOx 低減化 3 可燃性劇物 3) に係る安全性確保に関して課題解決することで有力なエネルギーキャリアとなり得る 1) 体積水素密度は液化水素の1.5 倍 (107g/L) で既存の技術でインフラ整備をより小規模で安価に形成できる 2) 現状のアンモニア輸入コスト :$250~$300/t( 水素熱量換算 14.3~17.1( 円 /Nm3-H2)) 3) 致死量 ( 吸入ヒト ) は1,500ppm(1.07g/m3) アンモニアサプライチェーン CO2 フリーアンモニアサプライチェーン構築へ向けた取組現状天然ガス CO2 一部グリーンアンモニアコンソーシアムでの検討も含む製造輸送 CCS, 再生可能エネルギーによるCO2フリー化プラント輸送船の大型化天然ガス基地アンモニア合成プラント ( ハーバーボッシュ法 ) 利用化学品工業用脱硝用 NH3 NH3 輸入基地 ( 日本 ) 大型タンカー (1.5~2.3 万トン級 ) 石炭 - アンモニア混焼発電の実証アンモニア燃料電池システムの開発アンモニアガスタービン発電設備の開発試運転アンモニアを大量供給するためのサプライチェーンは確立済み ( 世界で 1.8 億トン / 年を生産 1,800 万トン / 年が流通 ) 安全性評価社会リスク評価手法の確立 17

19 国際水素サプライチェーン構築に向けたシナリオ ( アンモニア 2) 1 製造段階での CO2 フリー化 2 直接燃焼利用時の NOx 低減化 3 可燃性劇物に係る安全性確保の課題解決に向けた技術開発検討等を進め 2020 年代半ばまでの CO2 フリーアンモニアの導入開始を目指す NOx 対策石炭混焼 : 小型燃焼炉と石炭火力発電所での混焼試験を実施排ガス中のアンモニア濃度はゼロでNOx 値の変化は限定的中小型 GT: 空燃比制御 2 段燃焼等技術で抑制可能を確認中型 :200ppm 以下小型:70ppm 以下を目指す大型 GT: 脱水素からの水素発電を検討中高圧下脱水素触媒等要素技術の基礎検討中 60ppm 以下を目指すいずれも脱硝前 CO2 フリー化 CCS/EOR 実施サイトの検討アメリカメキシコ湾岸サウジアラビアにて CO2 フリーアンモニア製造の検討を開始安全性確保発電所等管理されたサイトでの利用を想定供給利用天然ガス CCS 石炭混焼 / 中型 GT 大型 GT 現在アンモニアサプライチェーン構築シナリオ ( イメージ ) 調査 FS 導入準備 CO2 フリーアンモニア導入開始再エネ由来国内 / 海外輸入デモ調査 /FS/ 海外実証初期導入小型 GT 実証初期導入本格導入デモ要素技術オリパラデモ計画輸入量 50 万 t/y 輸入量 300 万 t/y 既設改良設計 / 実証初期導入本格導入本格導入主要設備開発実証初期導入本格導入 18

国際水素サプライチェーン構築に向けたシナリオｶｰﾎﾞﾝﾆｭｰﾄﾗﾙﾒﾀﾝ国内における既存のエネルギー供給インフラ都市ガス導管やLNG火力発電所等の活用や熱利用の低炭素化の観点からエネルギーキャリアとしてのメタンは大きなポテンシャルを有する

海外でメタネーションを行う場合のCO2削減効果の帰属先に係るルールメイキング等が必要再エネ由来水素とCO2合成によるメタン製造コスト試算メタン利用イメージ H2 H2 輸送利用実線メタネーション設備コストが現状の1/3に低減したケース CH4 CO2

20 国際水素サプライチェーン構築に向けたシナリオｶｰﾎﾞﾝﾆｭｰﾄﾗﾙﾒﾀﾝ国内における既存のエネルギー供給インフラ都市ガス導管やLNG火力発電所等の活用や熱利用の低炭素化の観点からエネルギーキャリアとしてのメタンは大きなポテンシャルを有する発電所等から排出されるCO2を回収し CO2フリー水素と合成することでメタン利用時のCO2 排出量はメタネーション時のCO2回収量と相殺することが可能カーボンニュートラルメタン実用化に向けては CO2調達コストの低下メタネーション設備の低コスト化海外でメタネーションを行う場合のCO2削減効果の帰属先に係るルールメイキング等が必要再エネ由来水素とCO2合成によるメタン製造コスト試算メタン利用イメージ H2 H2 輸送利用実線メタネーション設備コストが現状の1/3に低減したケース CH4 CO2 発電所等都市ガス導管利用 CO2回収量と排出量の相殺試算の前提電力単価再エネの発電コスト破線メタネーション設備コストが現状の1/6に低減したケース CO2 出典資源エネルギー庁作成 [出典] 我が国におけるPower to Gasの可能性柴田, 2015 を資源エネルギー庁編集 19

再生可能エネルギー大量導入に向けたPower-to-gas技術の活用 IEA等において将来の再生可能エネルギーの大量導入に伴い年間を通じて供給過剰が発生し

余剰電力を貯蔵する技術が必要特に蓄電池では対応の難しい季節を超えるような長周期の変動に対しては水素としてエネルギーを貯蔵するPower-to-gas技術が国内外で注目されている

Energy Outlook 2016 (IEA, 2016) [出典] Energy Transition (EPEXマーケット情報)を資源エネルギー庁編集

21 再生可能エネルギー大量導入に向けたPower-to-gas技術の活用 IEA等において将来の再生可能エネルギーの大量導入に伴い年間を通じて供給過剰が発生し大規模な出力制御が必要となることが予測されている日本においても系統や調整力の問題は既に顕在化しているが今後再生可能エネルギー利用を拡大するためには調整電源の確保のみならず余剰電力を貯蔵する技術が必要特に蓄電池では対応の難しい季節を超えるような長周期の変動に対しては水素としてエネルギーを貯蔵するPower-to-gas技術が国内外で注目されている 2040年時点の再エネ余剰発生予測米国再エネ余剰の発生ドイツにおけるネガティブプライスの発生状況年間の再エネ余剰エネルギー貯蔵技術による余剰回避部分 [出典] World Energy Outlook 2016 (IEA, 2016) [出典] Energy Transition (EPEXマーケット情報)を資源エネルギー庁編集調整電源の出力を最低限まで落としてもなお供給量が需要を上回ることで余剰となる再生可能エネルギーが発生し電力取引市場において電力価格がマイナスとなるネガティブプライスが発生こうした余剰電力を日年単位でシフトさせるためには Power-to-gas技術の開発実証が不可欠 20

再生可能エネルギー由来水素の活用に向けたシナリオ国内の再生可能エネルギー由来水素の本格活用に向けてはコスト低減が鍵再エネ由来水素のコスト要因は ①原料である再エネ電源からの電力供給コスト OPEX ②水素製造設備等の稼働率 ③水電解装置を中心とした設備コスト CAPEX の３つ ①再エネ電源からの電力供給コスト及び②水素製造設備等の稼働率については今後の再エネ導入状況に依存する一方で

22 再生可能エネルギー由来水素の活用に向けたシナリオ国内の再生可能エネルギー由来水素の本格活用に向けてはコスト低減が鍵再エネ由来水素のコスト要因は ①原料である再エネ電源からの電力供給コスト OPEX ②水素製造設備等の稼働率 ③水電解装置を中心とした設備コスト CAPEX の３つ ①再エネ電源からの電力供給コスト及び②水素製造設備等の稼働率については今後の再エネ導入状況に依存する一方で ③設備コストについては国際競争力確保の観点からも 2020年までに5万円/kWを見通すことのできる技術の早期確立を目指すことが必要水素製造コスト低減イメージ開発目標円/Nm3 水電解装置 100万円/Nm3/h 電力単価 32.68円/kWh 電力原単位 5.0kWh/Nm3 稼働率 10% 270 水電解装置 26万円/Nm3/h 電力単価 5.0円/kWh 電力原単位 3.9kWh/Nm3 稼働率 10% 45 出典 Development of Water Electrolysis in the European Union (FCHJU, 2014) 出典資源エネルギー庁作成欧州においては2030年時点で EUR/kWを目標としているところ我が国においてもNEDO目標である5万円/kW 26万円 /Nm3/h を早急に実現することが重要 21

大のみならず地域のエネルギー自給率の向上や新たな地域産業創出にも資するものであり現

給の最適化(設備利用率向上に寄与) ②各種水素関連設備の低コスト化 ③ランニングコ

23 地域の未利用資源の活用による低炭素な水素サプライチェーンの構築再エネ等を活用した低炭素な水素の供給源として未利用となっている地域資源再エネ廃プラ下水汚泥副生水素等の活用が注目されている地域の未利用資源を活用した水素サプライチェーンの構築は将来的な低炭素水素の利活用拡大のみならず地域のエネルギー自給率の向上や新たな地域産業創出にも資するものであり現在種々の実証が進められているところ一方こうしたサプライチェーンの構築にあたってはコスト面が大きな課題となっており将来的な普及拡大を見据えると ①地元自治体や企業との連携等による地域の水素需要拡大及び需給の最適化(設備利用率向上に寄与) ②各種水素関連設備の低コスト化 ③ランニングコストの低減(発電原料調達コストの低減等)に取り組むことが不可欠風力発電を活用した水素サプライチェーン家畜糞尿を活用した水素サプライチェーン下水汚泥を活用した水素サプライチェーン 22

水素パイプラインの活用可能性国内での水素の大量輸送手段として将来的にコスト環境性の両面からパイプラインが有力となる可能性

技術的なフィージビリティは証明されていると考えられる国内においてもパイプラインを活用し製造した水素を近傍で利用する取組が存在短期的に

臨海部でのローカル水素ネットワークの形成や既設の都市ガスパイプラインの活用の可能性これらを念頭に置いた検討が必要

水素ステーション周辺や再生可能エネルギー源近傍での小規模な水素利用臨海部でのローカルネットワーク第２段階

24 水素パイプラインの活用可能性国内での水素の大量輸送手段として将来的にコスト環境性の両面からパイプラインが有力となる可能性既に欧米では数千kmの水素パイプラインが存在していることからパイプラインの経済合理性技術的なフィージビリティは証明されていると考えられる国内においてもパイプラインを活用し製造した水素を近傍で利用する取組が存在短期的にも今後の水素ステーション等の整備の進展に合わせたエコシステム形成が期待される国際水素サプライチェーンが商用化する2030年以降は臨海部でのローカル水素ネットワークの形成や既設の都市ガスパイプラインの活用の可能性これらを念頭に置いた検討が必要海外における水素パイプラインの敷設事例水素パイプライン活用シナリオ供給源近傍での水素利用第１段階水素ステーション周辺や再生可能エネルギー源近傍での小規模な水素利用臨海部でのローカルネットワーク第２段階海外から輸入する水素の受入施設周辺での比較的大規模な水素利用都市ガスパイプラインの活用第３段階 [出典] 平成26年水素ネットワーク構築導管保安技術調査 [出典] Air Liquide webサイトメタネーション技術等の活用による既設都市ガスパイプラインを利用した水素輸送 23

25 1. 水素エネルギー利用の意義 2. 中長期シナリオ分野別基本戦略 (a) (b) (c) 調達供給 1 大量調達コスト低減 2 再エネ大量導入時代における水素活用方策 3 天然ガスパイプラインインフラの活用利用 1 発電分野での利用 2 モビリティでの利用 3 産業分野等での利用 4 燃料電池技術の活用革新的技術の開発 24

26 発電量発電分野での利用発電での利用は水素を大量に消費する重要なアプリケーション (1960 年代に LNG のサプライチェーンを構築した際も天然ガスを長期固定価格で買い取った上で発電用途に活用 ) 水素発電は電力量価値に加え調整力供給力 ( 容量 ) の双方の価値の提供できる可能性があり再生可能エネルギーの導入拡大に必要となる調整電源バックアップ電源としての役割を果たしつつ低炭素化する有力な手段となり得るまた水素は天然ガス火力での混焼も可能であることから導入初期は既設の天然ガス火力における混焼発電を中心に導入拡大を図っていくことが適当各電源の特徴電力量価値調整力容量水素発電導入イメージ LNG 水素混焼発電水素専焼発電 LNG 発電 LNG 石炭石油原子力再エネ ( 自然変動電源 ) 〇水素 ( ) 調整力についてはイメージ実際に調整力として認定されるかどうかは制御機能の有無や応動時間継続時間等に依ることに留意が必要 [ 出典 ] 資源エネルギー庁作成現在

発電分野での利用に向けた技術開発水素発電技術の社会実装に向けては特に水素の燃焼特性に応じた燃焼器の開発が不可欠拡散燃焼方式や予混合燃焼方式など

NOxの低減や発電効率の向上といった技術課題に対応していくことが求められるまた将来的に水素専焼発電を実現するためには NOx値の低減高い発電効率高濃度な

幅広い混焼率に対応高温スポットの発生によりNOx値が高くなる傾向蒸気水噴射による性能低下燃料と空気を混合して噴射高効率と低NOxを同時に実現

実用化段階 2020年頃 1MW級水素CGS 混焼/専焼実証運転実施技術開発段階 2020年頃混焼発電プラント基本設計実施 2025年頃 500MW級GT 混焼実機検証実施

27 発電分野での利用に向けた技術開発水素発電技術の社会実装に向けては特に水素の燃焼特性に応じた燃焼器の開発が不可欠拡散燃焼方式や予混合燃焼方式など従来の火力発電で実績のある燃焼器を水素混焼発電に転用するための研究開発や技術実証についてはすでに一定の取組が進められている一方 NOxの低減や発電効率の向上といった技術課題に対応していくことが求められるまた将来的に水素専焼発電を実現するためには NOx値の低減高い発電効率高濃度な水素混焼などを同時に達成可能とする新たな燃焼技術を早期に実用化することが重要各燃焼方式の特徴課題拡散燃焼方式予混合燃焼方式新燃焼方式特徴課題燃料と空気を別々に噴射幅広い混焼率に対応高温スポットの発生によりNOx値が高くなる傾向蒸気水噴射による性能低下燃料と空気を混合して噴射高効率と低NOxを同時に実現逆火現象が発生しやすい上記の課題に伴う水素混焼率の制限 NOx値を低減しつつ高い発電効率を実現逆火現象の発生リスクを低減水素専焼発電に対応開発フェーズ将来目標実証実用化段階 2020年頃 1MW級水素CGS 混焼/専焼実証運転実施技術開発段階 2020年頃混焼発電プラント基本設計実施 2025年頃 500MW級GT 混焼実機検証実施基盤研究段階 2025年頃 30MW級GT 専焼実機検証実施 2030年頃 500MW級GT 専焼実機検証実施水素混焼発電に向けた取組としては ①NOx値の低減 ②逆火現象への対応 ③発電効率の向上が必要またさらに先を見据えた水素専焼発電に向けた取組としてはこれらに加え ④水素混焼率の向上が必要 26

28 モビリティにおける水素利用① FCV 水素ステーションモビリティにおける水素利用の中核はFCV 水素ステーションの普及 FCV 水素ステーションの2020年代後半の自立化に向けては (a) FCVの量産化及び (b) 安定収益の裏付けのあるステーション整備自立的なビジネス展開が必須そのため規制改革技術開発ステーションの戦略的整備を三位一体で推進 (a) 燃料電池技術の横展開及び (b) 水素ステーションインフラの有効活用稼働率向上の観点からは他のアプリケーションへの展開を合わせて進めていくことが重要 FCV 水素STの普及イメージ 4大都市圏中心地方中核都市追加的なインフラが不要自立的拡大全国展開 80万 FCV普及台数 FCV 水素ステーションの 2020年代後半の自立化 FCV普及台数水素ステーション整備箇所数水素ST先行整備水素ステーションを中心としたエコシステム形成水素ステーション箇所数 320 集中整備期 20万万 [出典] 資源エネルギー庁作成追加的なインフラが必要 [出典] 各種公開資料より資源エネルギー庁作成 27

29 参考 FCV 水素ステーションの自立化に向けた取組水素ステーションの戦略的整備に向けた官民一体の推進体制の構築水素ステーションの戦略的整備に向けた民間11社による協業に係る覚書を締結 5/19 FCV 水素ステーションに関する各省にまたがる規制改革の貫徹規制の総点検規制改革実施計画 37項目 6/9 閣議決定国内水素ステーションでの水素販売国内FCV製造主な検討項目水素STのコスト低減等保安検査方法の緩和規制レベルのイコールフッティング海外水素ステーション国内ガソリンスタンドでの燃料販売海外FCV製造年内の各社の投資による新会社の設立を目指す国も補助金等により支援ステーションの遠隔監視による無人運転の許容 FCVの量産コスト低減等 FCV用タンクの製造時の品質管理方法の見直し FCV用タンクの開発時の認可の不要化公開の有識者会議を設置早期検討開始必要な研究開発も支援 28

30 再エネ由来水素ステーションの展開再生可能エネルギー由来水素ステーションは ①水素製造時も含めトータルで低炭素 ②地域における水素需要の喚起 ③省スペースでの設置 ④環境学習等の啓発への利活用 ⑤地産地消の特長を持つ一方 ①充填圧力1)や②製造能力2) ③コストが課題 1) 35MPa 商用ステーションは82MPa 2) 0.7 ５Nm3/h 商用ステーションは50 900Nm3/h 充填圧力については2018年度から70MPaに対応するとともに今後は商用水素ステーションの整備と連携しつつより規模の大きな再エネを活用し再エネ由来水素ステーションの製造能力の向上低コスト化を図っていく再エネ由来水素ステーションの整備状況地産地消の再エネを活用した水素社会のイメージ地域の再エネ水素製造貯蔵供給全国26箇所太陽光整備中計画中含む小水力風力バイオマス家庭 [出典] 環境省作成避難所非常用電源としての活用モビリティ 29

モビリティにおける水素利用② FCバス水素ステーションの稼働率向上収益性増強の観点から安定的かつ大きな水素需要を見込めるFCバスの普及は不可欠公共交通の電動化において充電等の点でFCバスがEVバスやトラムに比べ優位性有り大容量の外部給電機能避難所4.

31 モビリティにおける水素利用② FCバス水素ステーションの稼働率向上収益性増強の観点から安定的かつ大きな水素需要を見込めるFCバスの普及は不可欠公共交通の電動化において充電等の点でFCバスがEVバスやトラムに比べ優位性有り大容量の外部給電機能避難所4.5日分を有するFCバスは災害時の活躍にも期待水素消費量の比較 FCバスの国内展開イメージ 1年間の水素消費量 3,850kg 約1,230台(2030年) 45台分北海道 75台沖縄 14台 86kg 北陸 65台水素ステーションの稼働率収益性の向上中国 82台 FCバスと充電バス等との比較航続距離路線柔軟性充電給水運行効率インフラ費用急速充電バス夜間充電バス TRAM FCバス九州 171台 [出典] Fuel Cell Electric Buses-Potential for Sustainable Public Transport in Europe (FCHJU, 2015) 東北 100台関東 397台中部 114台近畿 179台四国 30台 2030年にFCバスの販売台数がFCVの政府目標新車販売台数に占める割合3 と同程度で達した場合次世代自動車戦略2010(2010年4月12日策定 [出典] 国土交通省発表資料より資源エネルギー庁作成 30

モビリティにおける水素利用③ FCトラック商用トラックの国内市場保有台数は320万台以上ありバス 23万台以上の大きな水素需要を見込めるポテンシャルを有する商用トラックのゼロエミ化に当たっては航続距離の伸長が不可欠 a EVトラックではバッテリー

水素消費量の比較大型 56万台 9,192kg/台 EVとFCのユニット質量の比較 1年間の水素利用量ユニット質量 (kg/台) 小型トラック車両総重量8tクラスの場合中型 85万台 2,894kg/台小型 182万台 1,103kg/台

32 モビリティにおける水素利用③ FCトラック商用トラックの国内市場保有台数は320万台以上ありバス 23万台以上の大きな水素需要を見込めるポテンシャルを有する商用トラックのゼロエミ化に当たっては航続距離の伸長が不可欠 a EVトラックではバッテリーを b FCトラックでは水素タンクを増やすこととなるがユニット質量におけるそれぞれが占める割合から 100km以上の領域においてはFCトラックに優位性有り既にコンビニ配送車両など国内外において大型車両のFC化に向けた検討が進められている水素消費量の比較大型 56万台 9,192kg/台 EVとFCのユニット質量の比較 1年間の水素利用量ユニット質量 (kg/台) 小型トラック車両総重量8tクラスの場合中型 85万台 2,894kg/台小型 182万台 1,103kg/台 86kg 大型車両のFC化航続距離(km) コンビニ配送車両のFC化大型トラックのFC化 (トヨタ自動車ｾﾌﾞﾝ-ｲﾚﾌﾞﾝｼﾞｬﾊﾟﾝ) トヨタ自動車(カリフォルニア州)) ユニット質量が重くなるほど積載量は減る [出典] 各種公開情報より資源エネルギー庁試算 31

モビリティにおける水素利用④ FCフォークリフト燃料電池フォークリフトは電動車 EV や従来のガソリン車に比べ充填時間やCO2排出量の点で優位性がある一方イニシャルコスト燃料費対電動の高さが課題国内でも大規模フォークリフトユーザーだけで12万台 FCV36万台分以上のポテンシャルがあり将来大きな水素需要源となり得る FCVの年間水素消費量 86kg/年

33 モビリティにおける水素利用④ FCフォークリフト燃料電池フォークリフトは電動車 EV や従来のガソリン車に比べ充填時間やCO2排出量の点で優位性がある一方イニシャルコスト燃料費対電動の高さが課題国内でも大規模フォークリフトユーザーだけで12万台 FCV36万台分以上のポテンシャルがあり将来大きな水素需要源となり得る FCVの年間水素消費量 86kg/年 FCフォークリフトの年間水素消費量 250kg/ 年 1日8時間稼働時稼働率55 FCフォークリフトのメリットと課題８時間稼働稼働率55 車両価格比較ガソリン対比 FCフォークリフトの国内展開ポテンシャル燃料費電気代ガソリン対比燃料補給充電時間 Well to Wheel ガソリン対比備考 FC車分 42 要充塡設備電動車時間 58 鉛蓄電池載せ替え15分国内のサイト毎のフォークリフト保有台数 11 20台, 分台, ディーゼル車分 79 8% [出典] 豊田自動織機へのヒアリングを基に資源エネルギー庁作成 50台超, 2% 1% 20台以上の大規模ユーザー割合は3 程度だが台数でみると 12万台以上のポテンシャル 5% ガソリン車水素は天然ガス由来 0.95kgCO2/Nm3 100円/Nm3 ガソリン130円/l 軽油110円/l 電気20円/kWhと仮定 21 50台, 79千台約60万台 1 5台, 84% [出典] 豊田自動織機へのヒアリングを基に資源エネルギー庁作成 32

34 モビリティにおける水素利用④ FCフォークリフトフォークリフト等の産業車両は限られたエリア内でのみ稼働する性質を持つことから水素供給インフラについては ①将来の目指すべき姿とともに ②過渡期の在り方を検討することが必要特に過渡期においては水素ステーション等のインフラの有効活用という観点も重要現在のフォークリフト等への対応状況製造将来の水素供給インフラの拡大可能性 A) 需要地に大規模な供給設備を設置液化水素サテライトオンサイトガス改質水素製造出荷設備オンサイトＳＴ B) 水素ステーションからの供給パイプライン M&D方式ＭＤ Mother Daughter 方式オンサイトSTからオフサイトSTへカードルやトレーラーで水素を供給する形態輸送小規模需要家巡回充填 BMWサウスカロライナ工場米国での導入事例 35MPa専用簡易充填車オフサイトＳＴ需要地近接 & 35MPa充填屋外の蓄圧器と液体水素貯槽 15,000ガロン 4,000kg 屋内ディスペンサー６ヶ所牽引車フォークリフト計275台 FCユニット Plug Power社製 2009年から2016年までの7年間30 税還付等支援累計11,000台以上普及 [出典]Plug Power社ホームページ 33

35 モビリティにおける水素利用⑤ その他のアプリケーションその他産業車両としての燃料電池車両の活用が期待されており現在燃料電池ゴミ収集車などの開発試作実証も進められているところまた小型燃料電池船の試作実証も進められているところ燃料電池ゴミ収集車ゴミ収集車普通車保有台数燃料電池トーイングトラクター国内稼働台数と電動化比率 2016年電動車6% 稼動総数約1,500台エンジン車 94% 末末末末 [出典]自動車検査登録情報協会資料を基に環境省作成将来の水素利用や省CO2に向けた発展性に期待実用化に向けた車両開発や導入維持費用低減の検討が必要 [[出典] 環境省 CO2排出削減対策強化型開発実証事業空港を中心として低炭素なエネルギー転換に期待エンジン車に代替しうる高出力長時間稼働の検討が必要 [[出典]環境省 CO2排出削減対策強化誘導型技術開発実証事業豊田自動織機燃料電池船舶燃料電池車両国内鉄道路線の電化非電化割合 2016年3月末現在水素タンク非電化区間約30% 電化区間約70% 海運業界の低炭素化の可能性に期待商用化への課題抽出や水素供給体制についての検討が必要 [[出典] 環境省 CO2排出削減対策強化型開発実証事業 (平成26 27年度) 国立大学法人東京海洋大学燃料電池電力変換装置モーター車両イメージ非電化区間を低炭素化するエネルギー源の一つとして検討営業用車両として必要な技術的課題への検討が必要 34

産業分野等での水素利用① 日本におけるポテンシャル 2030年以降に大量調達するCO2フリー水素は発電やモビリティのみならず産業分野において CO2フリーの燃料として活用することで電化が困難なエネルギー利用分野の低炭素化を図ることが可能化石燃料のCO2フリー水素による代替また現在国内で工業用途で使用される水素は化石燃料から作られていることから

36 産業分野等での水素利用① 日本におけるポテンシャル 2030年以降に大量調達するCO2フリー水素は発電やモビリティのみならず産業分野において CO2フリーの燃料として活用することで電化が困難なエネルギー利用分野の低炭素化を図ることが可能化石燃料のCO2フリー水素による代替また現在国内で工業用途で使用される水素は化石燃料から作られていることからこれをCO2 フリー水素に代替することでも低炭素化が可能化石燃料由来水素のCO2フリー化エネルギー利用用途と温度レベル水素火炎温度国内における水素需要内訳の試算電気で作れる熱の範囲 2300 断熱火炎温度を想定全消費量 236億Nm3 [出典]日本ガス協会HPを基に作成 [出典] 勝又他日本機械学会論文集, 2016 を基に資源エネルギー庁作成 35

産業分野等での水素利用② 欧州での取組欧州においては今後大量に導入する再生可能エネルギーを電力モビリティ以外の分野で活用していく観点から産業分野等でのグリーン水素の活用が検討されている特に欧州では環境規制の下グリーン水素の需要が成長するシナリオが検討され

欧州におけるグリーン水素需要の各分野ごとの内訳欧州におけるグリーン水素の利用イメージリファイナリー化学リファイナリー金属その他 P2G 自動車 [出典] Generic estimation scenarios of market penetration and

37 産業分野等での水素利用② 欧州での取組欧州においては今後大量に導入する再生可能エネルギーを電力モビリティ以外の分野で活用していく観点から産業分野等でのグリーン水素の活用が検討されている特に欧州では環境規制の下グリーン水素の需要が成長するシナリオが検討され 2030年にグリーン水素需要が全水素需要の17 を占めるという試算も存在主要なグリーン水素需要産業として自動車リファイナリ Power-to-gas ガス網注入化学を想定我が国のCO2フリー水素利用に際してもこれらの産業でのポテンシャルは大きい可能性がある欧州におけるグリーン水素需要の各分野ごとの内訳欧州におけるグリーン水素の利用イメージリファイナリー化学リファイナリー金属その他 P2G 自動車 [出典] Generic estimation scenarios of market penetration and demand forecast for premium green hydrogen in short, mid and long term (CertifHy, 2015) [出典] Power-to-Hydrogen: Legal Barriers and Regulation (Uniper, 2016) 36

38 燃料電池コジェネの活用による低炭素化熱利用を含めた燃料電池コージェネレーションのCO2排出係数は既に2030年における電源の低炭素化目標 0.37kg-CO2/kWh を下回っており CO2排出削減に大きな効果を有する現状のコストは低圧電力料金よりも高額であるがコスト低減の余地があり将来的には系統電力を購入するよりも安価に発電することが可能となるグリッドパリティの突破発電あたりCO2排出量 0.66 現状年目標 (熱利用込) PEFC 発電コスト熱利用込 [円/kWh] CO2排出係数 [kg-co2/kwh] 0.7 発電コスト低減イメージ 32.6 SOFC 補助金なし 32.0 低圧電力 25.4 逆潮排熱利用価値向上高圧電力 0 火力発電燃料電池コジェネ電力全体電気事業における低炭素社会実行計画の策定について 2015年7月17日電気事業連合会ほかに定める2030年度の目標値 [出典] 事業者ヒアリングに基づき資源エネルギー庁作成 37

燃料電池コジェネ活用に向けたシナリオ① エネファームエネファームについては更なる発電効率の向上 SOFC 熱利用率の向上 PEFC に向けた技術開発を進めるとともに

うち寒冷地集合マーケットポテンシャルエネファーム導入台数方向性ストック約2,930万件フロー約42万件約4.

1万台小型化の推進寒冷地とはエネルギーの使用の合理化等に関する法律省エネ法における地域区分1 4 とする集合住宅イメージ図寒冷地市場集合市場はＰＶ蓄電池

39 燃料電池コジェネ活用に向けたシナリオ① エネファームエネファームについては更なる発電効率の向上 SOFC 熱利用率の向上 PEFC に向けた技術開発を進めるとともに集合住宅や寒冷地など優位性のある市場を開拓し民生部門での低炭素化を促進するまた余剰電力取引を通じて高効率発電電力を他の需要家にも融通する取組を拡大する戸建うち寒冷地集合マーケットポテンシャルエネファーム導入台数方向性ストック約2,930万件フロー約42万件約4.1万台新築既築 ZEH推進逆潮による発電量向上ストック約530万件フロー約7万件約1,650台排熱価値向上フロー約50万件約0.1万台小型化の推進寒冷地とはエネルギーの使用の合理化等に関する法律省エネ法における地域区分1 4 とする集合住宅イメージ図寒冷地市場集合市場はＰＶ蓄電池が入りづらい市場 [出典]大阪ガスＨＰ CO2削減量 [kg-co2/(日台)] 余剰電力取引によるCO2排出削減量比較マーケット逆潮流なし SOFC 逆潮流あり [出典] 日本総研作成資料を基に資源エネルギー庁作成38

燃料電池コジェネ活用に向けたシナリオ② 業務産業用FC 業務産業用燃料電池については低熱電比需要家への導入を進めグリッドパリティの突破を早期に実現するためイニシャルコストの低減に資する技術開発を進めていくまた GTCC を超える発電効率 60%超の実現に向けた技術開発を進め分散型電源による電力供給の可能性を更に切り開くガスタービンコンバインドサイクル発電コスト熱利用込

40 燃料電池コジェネ活用に向けたシナリオ② 業務産業用FC 業務産業用燃料電池については低熱電比需要家への導入を進めグリッドパリティの突破を早期に実現するためイニシャルコストの低減に資する技術開発を進めていくまた GTCC を超える発電効率 60%超の実現に向けた技術開発を進め分散型電源による電力供給の可能性を更に切り開くガスタービンコンバインドサイクル発電コスト熱利用込 [円/kWh] 発電コスト低減のイメージ超高効率SOFC実現の可能性試算条件発電効率50 排熱利用率30 稼働率80 耐用年数10年燃料費単価75円 m3 運転管理費2円/kWh 排熱価値4.9円/kWh 排熱価値排熱価値 4.9 低圧電力 24.7 高圧電力 [出典] 東京ガス発表資料 [出典] 業界ヒアリングより資源エネルギー庁作成低熱電比需要家数契約電力件数 ~50kW 717,420 熱電比0.5以下を低熱電比として抜粋 50~300kW 172, ~ 500kW 35, ~ 1,000kW 13,095 1,000~ 2,000kW 5,235 2,000kW~ 1,670 [出典] 富士経済需要家別マーケット調査シリーズ2013 業務施設エネルギー消費実態関連機器市場調査 39

41 1. 水素エネルギー利用の意義 2. 中長期シナリオ分野別基本戦略 (a) (b) (c) 調達供給 1 大量調達コスト低減 2 再エネ大量導入時代における水素活用方策 3 天然ガスパイプラインインフラの活用利用 1 発電分野での利用 2 モビリティでの利用 3 産業分野等での利用 4 燃料電池技術の活用革新的技術の開発 40

課題現在の取組事例等水素精製装置製造コストを現在比1/2 Pd等貴金属の利用量を抑制した水素高純度化透過膜の開発排熱活用等を含めた水素製造ランニングコスト20円/Nm3 希少金属不使用触媒(下図)や

42 革新的技術の開発① 中長期例えば2050年の水素社会の拡大本格普及のためには革新的技術の開発が必要でありこのため水素の製造供給利用のそれぞれについて技術開発を推進基礎研究の有望シーズと産業界のニーズの双方を踏まえ可能な限り具体的な目標を設定した上で研究開発領域を選択集中成果の橋渡しを行うなど各府省庁が密に連携して実施目指すべき将来像と解決するべき課題の例将来像製造課題現在の取組事例等水素精製装置製造コストを現在比1/2 Pd等貴金属の利用量を抑制した水素高純度化透過膜の開発排熱活用等を含めた水素製造ランニングコスト20円/Nm3 希少金属不使用触媒(下図)や熱化学反応による水分解などの新たな水素製造技術に係る研究化石燃料 CO2フリーで高純度な水素を低コストで製造する技術の確立高いプロトン伝導輸率を持つプロトン伝導性セラミックによる中温水電解技術の実用化伝導度0.01S/cmかつプロトン輸率0.85 等 [出典] 理化学研究所 41

革新的技術の開発② 目指すべき将来像と解決するべき課題の例将来像供給利用安定安全効率を備えた大量貯蔵輸送技術水素脆化メカニズムの解明課題低コストかつ高効率なエネルギーキャリアの開発再生可能エネルギーと水からエネルギーキャリアを合成する技術の確立現在の取組事例等

7V トルエン転化率 95 以上電解槽本体コスト20万円/(Nm3/h)等 [出典] エネルギー環境新技術先導プログラム2017(NEDO) 将来像超高効率水素発電発電効率70 80%以上発電効率70% 動作温度500 600 の中温作動形固体酸化物燃料電池動作温度200 600

43 革新的技術の開発② 目指すべき将来像と解決するべき課題の例将来像供給利用安定安全効率を備えた大量貯蔵輸送技術水素脆化メカニズムの解明課題低コストかつ高効率なエネルギーキャリアの開発再生可能エネルギーと水からエネルギーキャリアを合成する技術の確立現在の取組事例等軽量高強度かつ水素脆化を防ぐ格納容器の開発水素脆化メカニズムの解明水素吸蔵合金の軽量化低コスト化革新的なエネルギーキャリアの開発ハーバーボッシュ法より省エネルギーかつ低環境負荷なアンモニア合成法の開発等トルエン水素化と水分解を同時に行う膜電解技術電流密度１A/cm2 1.7V トルエン転化率 95 以上電解槽本体コスト20万円/(Nm3/h)等 [出典] エネルギー環境新技術先導プログラム2017(NEDO) 将来像超高効率水素発電発電効率70 80%以上発電効率70% 動作温度の中温作動形固体酸化物燃料電池動作温度の中低温形燃料電池課題コンパクト高効率高信頼性高耐久化低コストな燃料電池等の技術の研究開発低温作動と超高効率変換を両立する新規プロトン伝導電気化学デバイス用の材料部材化技術イオン輸率0.90以上発電効率80%以上等 [出典] エネルギー環境新技術先導プログラム2017(NEDO) 42

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