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HySTRA、液化水素のサプライチェーンを解説 プロジェクトリーダーである川崎重工の西村元彦氏らが取り組みを語る
2021年9月17日 11:17
HySTRA（技術研究組合 CO2フリー水素サプライチェーン推進機構）は9月14日、液化水素のサプライチェーン構築についての取り組みを語る説明会を行なった。HySTRAは褐炭を有効利用した水素製造、輸送・貯蔵、利用からなるCO2フリー水素サプライチェーンの構築、2030年ごろの商用化を目指した技術確立と実証に取り組む企業団体であり、岩谷産業、川崎重工業、シェルジャパン、電源開発、丸紅、ENEOS、川崎汽船から構成されている。
理事長は原田英一氏（川崎重工業株式会社 執行役員）が務めており、今回の説明会はプロジェクトリーダーである西村元彦氏（川崎重工業株式会社 水素戦略本部副本部長 執行役員）、中島康宏氏（岩谷産業 技術・エンジニアリング本部 水素技術開発部長）、玉村琢之氏（電源開発株式会社 技術開発部 研究推進室（水素） 統括マネージャー）から、各社の取り組みやHySTRAの取り組みが紹介された。
HySTRAの取り組みの背景には、カーボンニュートラルがある。日本政府は日本のCO2削減目標を「2030年までに46％減」、日本や先進国は「2050年までに50％減」と約束しており、この公約実現に向け日本や世界が取り組んでいる。
これはカーボンニュートラルを達成していない製品は2050年以降に先進国で売ることができなくなることも示しており、日本の代表的な輸出産業である自動車業界も強い危機感を持って取り組んでいる。自動車工業会の豊田章男会長は9月の定例会見で「輸出で成り立っている日本にとってカーボンニュートラルは雇用問題」「自動車産業550万人の雇用、ひいては日本国民の仕事と命を背負っている」と強い口調でカーボンニュートラルへ取り組む姿勢を示し、10月には業界としての提言も実施するという（この背景には、国連気候変動枠組み条約締約国会議［COP26］が11月に開かれるというのも関係していると思われる）。
自工会 豊田章男会長定例会見、10月に自動車産業を軸としたカーボンニュートラルについての提言を実施
褐炭から液化水素を日本へ
西村氏がHySTRAの取り組みとして語ったのはオーストリアの褐炭を液化水素として日本へ運ぶという取り組み。日本のカーボンニュートラルの問題点として、ピュアEVつまりBEVの普及などが語られるものの、そのBEVへ供給する電力がカーボンニュートラル化されていないことがある。また、電力がカーボンニュートラル化されていないことで、電力を使って製造する製品もカーボンニュートラル化率が低くならざると得ない。
この解決のために日本政府が取り組んでいるのが水素をエネルギー源として活用すること。NEDO（国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構）は「未利用褐炭由来水素大規模海上輸送サプライチェーン構築実証事業」を実施。その事業をHySTRAが行なっている。
西村氏は「日本のエネルギー消費密度は世界でもダントツトップレベル」と語ると同時に「日本の再生可能エネルギー密度は世界平均の倍、かつトップ」と説明。これは日本の国土は再生可能エネルギー利用可能な度地を世界平均の倍で利用しており、すでに高効率な再生可能エネルギー生産をしていることになる。にもかかわらず再生可能エネルギーが足りないのは、利用可能な陸地が狭いことを示しており、「海洋活用なくして再生可能エネルギーの増強は困難」という。
その海洋活用として選ばれた1つが海外から水素を運んでくること。水素は石油など化石燃料と違って海外のさまざまな国で製造可能であり、電気と比較して大量に、長距離に、調教に、そして地域に間の自由な融通が可能になる。
現在実証実験のターゲットとなっているのが、オーストラリアの褐炭で、現在あまり利用されていない褐炭を現地で液化水素化して日本に運び込もうとしている。
褐炭を産出・加工する際に排出されるCO2については、CCS（CO2 Capture and Storage、CO2回収・貯留）という国際的にも認められている方法で地下に埋め込む。具体的には褐炭炭鉱であるラトローブバレーからパイプラインを引き、地層深くCO2をため込んでいく。このCCSで液化水素はカーボンニュートラルとなり、いわゆるブルー水素として製造される。
この褐炭からガス化して液化水素を製造するパイロットプラントは、J-POWERとして知られる電源開発が担当。パイロットプラントは、1日2tの褐炭から0.07t/日の水素を製造する能力を持つ。週末に行なわれるスーパー耐久で水素カローラが使用するのは、富士24時間で使われた岩谷産業によるFH2Rの水素に加え、この褐炭から製造された水素をブレンドしたものになる。
なお、このオーストラリアの褐炭炭田の埋蔵量は、表面の褐炭層だけで、日本の電力消費の約240年分をまかなう量だという。量に関しては、大きな可能性がすでに見えている。
問題は水素のコスト、モビリティの燃料用としてはめどが立ち、発電用の燃料としてはサポートが必要
オーストラリアで液化した水素を日本に運んでくるのが川崎重工の役割となる。川崎重工としては、このパイロット実証実験用に1250立方メートルの液化水素タンクを1つ備える世界初の液化水素運搬船「すいそ ふろんてぃあ」を建造。パイロット実証実験で輸送コストの検証やさまざまな知見を獲得していく。すいそ ふろんてぃあはすでに完成しているが、日本海事協会の認証を待っている状態とのことだ。
西村氏は「すいそと名前の付く船は世界に唯一、船の位置が分かるサービスなどで見てほしい」と語るなど、日本がこの分野で最先端を走っていることを象徴する船になっている。
SUISO FRONTIER | AIS Marine Traffic
この「すいそ ふろんてぃあ」は1250立方メートルの液化水素タンクを1つ備える全長116mの船だが、川崎重工ではこの先に4万立方メートルのタンクを4つ備える巨大LNGタンカーのようなLH2タンカー（液化水素運搬船）を計画している。
西村氏は、「計画しているタンクは、1個のタンクが今の32倍。すいそ ふろんてぃあは1個のタンクしか積んでいませんが、この船は4つ積みますから128倍（32×4）積めるようになっています。すいそ ふろんてぃあは25名で運用しますが、大型船は45名で運用します。乗組員は倍も数が増えていませんが、128倍ということは人件費だけ考えてもどれだけ安くなるかは容易に想像できます」とよどみなくコスト構造を説明。すいそ ふろんてぃあの運用コストを精密に分析すれば、大型船で運ぶ際の水素のコストも産出できるという。
現時点でそのコストは、クルマで用いるガソリンなどのコストを下回ることが見えているという。では、となるのだが、水素による発電を考えた場合、燃料コストは現在の火力発電よりも高くなっており、そこにはなんらかのサポート（補助金など）が必要とのこと。カーボンニュートラルな水素が入ってきてもコストが高いと水素インフラの広がりが弱く、新技術の普及で社会を支えるインフラを変えていくには、しっかりしたサポートの必要があるだろう。
川崎重工は、カーボンニュートラルの水素を燃やす発電用プラントの実証実験も始めている。水素と天然ガスをミックスして燃やし、NOx低減のために水を使うウェット燃焼を行なう1MW級ガスタービン発電設備を神戸のポートアイランドに設置。水素100％でも燃やせるし、天然ガス100％でも燃やせるものになっているという。
すでに燃料理論は確立できているため、30MW級の発電設備の建築も可能。水素100％で、天然ガス100％でも燃やせるし、自由にミックス燃焼もできることから、カーボンニュートラル社会への移行期には適した発電設備となる。
ただ、NOxの低減のために水を混ぜるウェット燃焼を行なっているので、そこでの効率低下があるという。そのため、川崎重工は水を使わずNOx低減をした100％水素燃焼のドライ燃焼技術を確立している最中だという。すでに燃焼実験などは行なっており、NOx低減の道筋などは見えているという。
この小容量・中容量の発電施設であるならば、住宅地近辺などに設置することも容易。さらに廃熱はポートアイランド内の中央市民病院に供給しており、お湯などを作るのに利用されている。電気はポートライナーなどに利用されており、発電エネルギー、発熱エネルギーの地産地消（ただし燃料となる水素はどこでも作れる）が実現されていた。
