グリーン水素、欧州全域でグレー水素より安価

最近、欧州の天然ガス価格の急騰は、再生エネルギーで生産されたグリーン水素が、現在減少していないメタンから高い汚染を起こすグレー水素より生産するのに、さらに安いことを意味する。

ロンドンに本部を置く分析企業ICISの計算によると、英国のグレー水素生産価格は9月中旬以降グリーン水素より高く、前者は10月初めにキログラム当たりほぼ6ポンド(4月の1.43ポンド)に達したとRECHARGEが報じた。

対照的に、再生エネルギー電力購買約定(PPA)による45kWhの緑水素価格は、3.39ポンドkgの一定価格を維持している。 11月8日、ICISの数値によると、灰色水素の価格は£4.16kgで20%強高かった。

ICIS水素編集者ジェイク·ストーンズ氏は「英国に示された価格相関関係は欧州にも適用されるだろう」とし「ガスと電力価格が欧州大陸全域で急騰したため、私たちがモデリングした地域周辺のすべてのPPAから抽出した水素は現在競争力があるだろう」とRECHARGEに明らかにした。

風力と太陽熱発電は、卸売市場で売られずPPAによって購入される傾向があるため、再生エネルギー価格は欧州全域のガス卸電力価格の上昇により、大きく影響されなかった。 これを強調するため、ICISは卸売市場価格で送電網電気から抽出した水電解水素の価格が4月の4ポンドより値上がりした1キロ当たり11.60ポンドになると指摘した。

炭素捕獲や貯蔵(CCS)のある天然ガスで生産されたブルー水素は、CCSの追加費用のため、グレー水素価格のほかに1キロ当たり1.50ユーロから1.50ユーロがさらにかかるという。

石油とガス産業は化石燃料に対する低炭素代案を提供するためにブルー水素が大規模に生産されなければならないと信じている反面、上流メタン漏れとフレアリング、CCS技術が水素生産過程で発生するすべてのCO2排出を捕集することができないため、相当な温室効果ガス排出をもたらすことを認める。

たとえブルーとグレー水素の価格が天然ガス価格の下落によって下がっても、今年見られる価格変動性は欧州のエネルギー源を輸入化石燃料に依存し続ける危険を強調する。

ストーンズは「これが示されたのはグリーン水素がPPAを通じて電力供給を受ける場合、価格変動性を避けることができ、危険や不確実性を避ける場合、炭素ゼロ原材料に対する支援を構築できるということだ」と述べた。

オーストラリアの数学分析サービス会社キーナンバーズとエネルギーフラックス·ニュースレターによる計算は、同様に10月中旬にグリーン水素がグレーやブルー水素より欧州で生産するのにさらに安いことを示している。

チリ、太陽光·グリーン水素に目を向ける


チリでは、政府の新再生エネルギー奨励政策の影響を受け、太陽光やグリーン水素などの新再生エネルギーへの関心が高まっている。

KOTRA·サンティアゴ貿易館によると、チリは南北に4,300kmにのぼる長い領土を持つ国で、多様な気候条件で新再生エネルギーの発展に適した環境を備えている。 北側にはアタカマ砂漠が位置しており、世界最高水準の太陽光エネルギーを誇り、南側には大きな風量と共に火山地形が密集しているため、太陽光、水力、風力など多様な新再生エネルギーの発電に有利な条件を備えている。

これを受け、チリでは再生可能エネルギーの発展が活発に行われている。 このほかにもチリ政府は、温室効果ガス排出削減など気候変化に対応するため、国連気候変動枠組み条約締約国会議(COP)に参加しており、「エネルギー2050」政策を推進し、脱炭素化計画を施行している。

Juan Carlos Jobetチリエネルギー部長官は、2019年12月に開催された国連気候変動枠組み条約締約国会議(COP25)で、脱炭素化に向け、24年まで700MW発電容量の火力発電所の稼動を中止させ、これを新再生エネルギーに当てる政策を発表している。 また、2021年7月7日、Jobet長官はさらにMejillones地域とPuchuncavi地域にある合計1097MW規模4基の石炭火力発電所を2025年までにさらに閉鎖することを決定し、これは全体石炭発電容量の20%に当たる数値である。

チリ政府は13年、気候変動に対応し、石炭や石油などの従来の火力発電方式から脱し、新再生エネルギーの電力市場の開発を促進し、投資を拡大するため、新再生エネルギー法を樹立した。 同法案は、25年までに新再生エネルギー発電の割合を20%まで増加させることを義務付けている。

さらに2015年にチリエネルギー省は再生可能エネルギーの比率をさらに高めようと「Energia2050」政策を発表した。 「エネルギー2050政策」は2030年までに全体生産電力の60%を、2050年までに全体生産電力の70%を風力、太陽光、水力など新再生エネルギーでまかなう内容を盛り込んだ政策だ。 チリは、新再生エネルギー発電の割合を徐々に拡大させており、2021年5月基準の全体設備容量の2万5,963MWの52%の1万3500MWが新再生エネルギーで運用されている。

チリ新再生エネルギー協会(ACERA)によると、21年6月基準でチリには太陽熱、太陽光、水力、地熱、風力、バイオガス、バイオマスなどの新再生エネルギー発電が行われている。 このうち、最も大きな割合を占めているのは、全体発電の49.7%を占める太陽光発電だ。 太陽光に次いで風力発電(37.5%)が最も大きな割合を占め、バイオマス(4.2%)と小水力(6.0%)がその後を継いでいる。

太陽光の場合、チリ内で活発に発電が進んでおり、市場比重も維持するものと見られる。 現地のエネルギー業従事者らは、チリ北部の砂漠が世界で最もコピー量が高いと強調し、まだ太陽光の潜在力は大きいと考えている。 実際に6月に南米唯一の太陽熱·太陽光複合発電所であるCerro Dominadorが竣工して運営を開始し、210MW級の設置容量を土台に約38万2,000世帯に電力を供給する予定だ。 当該発電所は年間約63万トンのCO₂排出を避けることができると見込まれる。

一方、チリは従来の新再生エネルギー源のほか、グリーン水素エネルギーの開発に向け、多大な努力を傾けている。 チリ政府は6月8日、チリ政府のグリーン水素エネルギー開発のための政府レベルの努力とプロジェクト投資促進のため、韓国·チリのグリーン水素エネルギー協力ウェビナに参加し、6月29日にはドイツのエネルギー省とグリーン水素エネルギー協力強化協約を締結するなど、グリーン水素エネルギーの開発およびプロジェクト投資奨励のため多くの努力を傾けている。

また、昨年末には国レベルの「グリーン水素エネルギー戦略」を発表しており、2030年までに25GW規模のグリーン水素エネルギーを1.5ドルkgの低価格で生産する目標を達成するため、以下の分野では戦略を講じている。

チリエネルギー省は、グリーン水素エネルギーを通じて生産された電力を、石油精製、鉱山用トラックおよびその他のインフラに必要な電力のために供給することにし、2050年までにグリーン水素エネルギー電力生産を通じて、安価で該当分野の電力を代替する見通しだ。

今年5月にチリエネルギー省はグリーン水素エネルギープロジェクトのための共同資金調達を開始し、エネルギー省のJuan Carlos Jobet長官はグリーン水素エネルギー事業の主要地域に挙げられる南部MagallanesのCabo Negro地域を訪問するなど、グリーン水素活性化に多くの努力を傾けている。 該当地域は、グリーン水素エネルギー開発のためのインフラ施設が整っており、今後、グリーン水素エネルギープロジェクトの加速化に向けた主要地域として見込まれている。

Andrea Moragaチリグリーン水素エネルギー協会H2 Chile専務理事は「最近チリで浮上しているグリーン水素エネルギープロジェクトはチリのグリーン水素エネルギー開発において大きな朗報で、グリーン水素エネルギーは炭素中立目標達成及びエネルギーの転換において重要な役割を果たすことになる」とし「グリーン水素エネルギーの潜在力を高く評価するのにMagallanes地域はグリーン水素エネルギーを生産し輸出するための優秀な条件を持った地域と確信しており、グリーン水素エネルギーを生産し輸出するための優秀な条件を持った地域と確信している。

アンモニアからグリーン水素を抽出するコア技術の開発

アンモニアからグリーン水素を抽出する核心技術が、韓国の研究チームによって開発された。

韓国エネルギー技術研究院·水素研究団の鄭雲鎬(チョン·ウンホ)博士の研究グループは、韓国初のアンモニアを原料とする水素生産用加圧型アンモニア分解反応器の核心技術の開発に成功した。

研究陣が開発したアンモニア分解反応器は、バーナーを中心にドーナツ型の金属構造体触媒が満たされた8つの反応器チューブに熱が加えられ、アンモニアは触媒を経て水素と窒素に分解される。 この時、各反応機に同量のアンモニアを供給し、温度を維持することが重要だ。

研究グループは独自設計したアンモニア分配器を利用して、各反応器にアンモニアを均一に供給し、バーナーと反応器の間隔と位置など多様な変数に対する実験を通じて、アンモニアが分解できる最適の条件を導き出した。 これと共に、反応を通じて分解された高温の分解ガスは、熱交換させて原料のアンモニアを予熱するのに再び利用し、分解効率を向上させた。

水素研究団の具基永(ク·ギヨン)博士は、沈殿法を基盤に液状に含まれた金属構造体の表面にナノ触媒を直接コーティングする技術を開発した。 アンモニア分解性能は維持しながら、高価な貴金属使用量を常用触媒比110水準に削減した金属構造体触媒技術を国産化した。

アンモニア分解反応のように熱供給が必要な反応は、熱伝達特性に優れた金属構造体触媒を使用した方が良いが、コーティングされた触媒が脱落する剥離現象が障害だった。 研究陣は独自に開発したコーティング技術を適用し、金属構造体の表面に触媒を均一かつ薄くコーティングすることで剥離現象を抑制すると同時に触媒使用量を画期的に減らした。

2018年から3年間の研究で開発したアンモニア分解用触媒反応器は触媒、反応器、熱交換器、運転条件などを最適化することにより90%以上のアンモニア分解効率を達成し、100時間運転によるそれぞれの構成要素の安定性検証も完了した。

アンモニア産水素は今後水素充電所から水素電気自動車に供給することが可能となる。 これを検証するため、アンモニアで水素を生産する3段階の工程を経た高純度水素を、現代自動車(共同研究機関)の水素電気自動車「ネクソ」のスタックに供給し、50時間、20キロワットの電力が安定的に生産されていることを確認した。

研究責任者のチョン·ウンホ博士は「今回開発した高効率アンモニア分解触媒反応器技術を通じてグリーン水素を大量生産できることを確認し、これは今後海外からアンモニア形態で清浄水素輸入時に開発した技術で、経済的な水素を供給できることを意味する、特にアンモニア水素キャリアは韓国だけでなく日本、オーストラリア、ヨーロッパなど世界的に大きな関心を持っており、大容量実証さえ完了すれば国内技術の海外進出も可能になる」と述べた。

研究グループはアンモニア基盤の清浄水素産業の活性化や今後、大量のアンモニア輸入を考慮し、1000Nm3/h(約90kg/h)級の大容量反応器の開発を準備している。