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海外連携による水素エネルギーサプライチェーンの実現に向けた取り組み

2016年10月28日

長期地球温暖化対策プラットフォーム「海外展開戦略タスクフォース」第2回会合

kkca3351

テキストボックス

資料４

2 © 2016 Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved

船舶海洋車両航空宇宙ガスタービン・機械

プラント・環境モーターサイクル&エンジン精密機械

製品分野紹介


©JAXA

圧縮水素トレーラ液化水素輸送コンテナ

液化水素貯蔵タンク種子島 H-Ⅱロケット基地（液化水素貯蔵タンク）

肥料プラント（水素大量製造）

水素関連製品


ご説明の構成

1.エネルギーを取り巻く状況

2.水素利用への動き

3.水素サプライチェーンのコンセプト

4.水素インフラ技術

5.今後の取組


ご説明の構成





5.今後の取組


COP21 （パリ協定） 1. エネルギーをとりまく状況

上記目標を達成するため、2030年度に原子力

と再生可能エネルギー合わせた電源構成比を

44％まで引き上げる

日本のCO2削減目標

「2030年までに2013年度比26％減」

COP21首脳会合での安倍総理大臣スピーチで

「CO2フリー社会に向けた水素の製造・貯蔵・

輸送技術」の技術開発推進を表明

2015年12月開催


エネルギー経済需給シミュレーション

・CO2フリー水素が25～45円/Nm3（船上引渡し）で供給可能

・CO2制約 2020年：-15％、2050年：-80％（90年比）

・国内でのCCS（CO2 Capture Storage）が困難な場合

＊エネルギー総合工学研究所主催「CO2フリー水素チェーン実現に向けた構想研究会」

にてGRAPEを用いて2010年に実施

検討条件

最も国民経済負担の少ないエネルギー需要割合を算出

水素と将来の国内エネルギー需要 1. エネルギーをとりまく状況


・2050年80％減には、エネルギー利用のほとんどをCO2フリーにすることが必要

・水素価格が35円/Nm3 、45円/Nm3となっても、割合は大きくは変わらない。

一次エネルギー供給量

(MTO

E)

水素需要予測結果（船上引渡し：25円/Nm3の場合）

水素

原子力

LNG

石油

石炭

バイオマス

風力

シミュレーションによる将来のエネルギー需要

水力

1. エネルギーをとりまく状況


ご説明の構成





5.今後の取組


2014年６月、経産省は水素・燃料電池戦略

ロードマップを策定。「未利用資源褐炭から

の水素製造」、「水素発電」が明記

水素利用が国の成長戦略に 2.水素利用への動き

2014年４月、「エネルギー基本計画」が

閣議決定：水素利用が初めて大きく記載

201６年３月、経産省は水素・燃料電池戦略

ロードマップを改訂。→燃料電池自動車/水素

ステーションの普及目標の明確化、水素発電の

取組の具体化等


水素・燃料電池戦略ロードマップ

2040年頃・CCSや国内外の再エネの活用との組み合わせによるCO2フリー水素の製造、輸送・貯蔵の本格化

フェーズ 1 フェーズ 2 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

水素発電の本格導入大規模水素供給ｼｽﾃﾑの確立

水素利用の飛躍的拡大 (燃料電池の社会への本格的実装)

2017年・業務・産業用ＦＣ：市場投入

2020年代後半・海外からの水素価格 (プラント引渡価格) 30円/Nm3

2030年頃・海外からの未利用エネ由来水素の製造・輸送・貯蔵の本格化・発電事業用水素発電：本格導入

2025年頃・FCV低価格化(HV同等）・FCV20万台程度：水素ＳＴ320箇所・2020年代後半に自立化

2020年頃・エネファーム自立化・HVと同等以下の水素価格・FCV4万台程度：水素ＳＴ160箇所程度

2030年頃・FCV80万台程度


注：2016年3月改訂


発電用途

燃料電池自動車（FCV）販売開始

東京オリンピック「水素オリンピックに」

水素発電の本格化 FCVの普及

プロセス用途の水素需要

輸送機器用途

「プロセス用」⇒「FCV」⇒「発電用」の順に需要が進展

水素需要の拡大“FCVから水素発電へ” 2.水素利用への動き

水素大量導入


ご説明の構成





5.今後の取組


検討されている海外CO2フリー水素

水力 H2

風力、水力、天然ガス H2

風力 H2

水力 H2

3. 水素チェーン


ノルウェーの水素・燃料電池貿易検討例

出典：S. Moller-Holst, “European H2 activities”, LH2-workshop, Kyoto, (2015)



CO2フリー水素チェーンのコンセプト

CO2の排出を抑制しながらエネルギーを安定供給

資源国（豪州）利用国（日本）


水素輸送・貯蔵水素利用水素製造

コンバインドサイクル発電所など

プロセス利用

半導体や太陽電池製造

石油精製・脱硫など

輸送用機器水素ステーション

燃料電池自動車など

水素ガスタービン燃料電池など

輸送用機器

発電所

液化水素コンテナ

液化水素貯蔵タンク

未利用資源（褐炭）や豊富な再生可能エネルギーから低コストに水素製造

CCS （CO2回収・貯留）

CO2フリー水素

安価な再生可能エネルギー

液化水素運搬船液化・積荷

褐炭

©JAXA


褐炭とは

•若い石炭で大量、また世界に広く分布

•水分量が50～60％と多い

•乾燥すると自然発火しやすいため、輸送が困難で、

現地の発電でしか利用されていない

輸送できないため、海外取引は皆無で、採掘権のみの

「未利用資源」＝「安価」、「権益取得容易」

多くの水素の製造方法中でも、褐炭からの水素製造は

最も経済的な方法の一つ



豪州の褐炭

ラトロブバレー

褐炭発電所

地平線まで褐炭層あり

地表から深さ250ｍまで一つの層

さらに、その下にもあり

（日本の総発電量の240年分に

相当する褐炭が賦存）

褐炭採掘現場（露天掘り）


Kawasaki_Hydrogen_Road_2016_JP.wmv


世界の褐炭の分布 3. 水素チェーン

100% 南アフリカ(302億t)

その他アフリカ(17億t)

87% 10%

46%

USA(2372億t)

41%

13%

カナダ(66億t)

53% 34%

13%

コロンビア(67億t)

100%

その他南米 (79億t) 93%

7%

中国(1145億t)

54% 30%

16%

インドネシア(280億t)

100% その他アジア(540億t)

46% 52%

インド (606億t)

93%

7%

ロシア (1570億t)

31%

7%

62%

ヨーロッパ(1076億t)

16%

20%

64%

豪州(764億t)

48% 49%

3%

褐炭

瀝青炭・無煙炭

亜瀝青炭

褐炭

出展：WEC2013 Survey of Energy Resources 2013より作成


CCS・CO2貯留場所

褐炭炭鉱（ラトロブバレー）

（CCS：CO2 Capture and Storage、CO2回収・貯留）

連邦政府とビクトリア州政府は

CCSプロジェクト“CarbonNet”を推進中


MORWELL

MELBOURNE

SALE

BAIRNSDALE

ORBOST

WELSHPOOL

80km

大規模CO２貯留容量 © CO2CRC 出典元：

http://www.co2crc.com.au/publications/brochures.html


液化水素・水素の大量輸送手段

・極低温（-253℃）

・気体の1/800の体積

・産業利用やロケット燃料として実用化済の輸送媒体

・高純度=精製不要（蒸発させるだけで燃料電池に供給可能）

液化水素の特徴

国内最大液化水素タンク

（種子島ロケット基地）

LNG船

（エネルギー大量輸送）


JAXA


液化水素貯蔵タンク液化水素貯蔵タンク諸元

型式球形二重殻タンク

貯蔵容積 540m3

設計圧力 0.686MPa+真空

設計温度 -253℃

断熱方式真空パーライト断熱

液化水素の貯蔵 3. 水素チェーン

JAXA

JAXA


液化水素輸送コンテナ液化水素輸送コンテナ諸元

型式 ISO 40ft型コンテナ

内容積 45.6m3

空車重量 22.3ton

水素積載量 2.8ton

断熱方式真空積層断熱

付属加圧蒸発器

液化水素の陸上輸送 3. 水素チェーン


CO2フリー水素商用チェーン Feasibility Study 3. 水素チェーン

•水素原料：豪州の褐炭

•副生CO2処理：現地で貯留 ⇒ CO2フリー

•水素製造規模(用途) ：770t/day、 FCV 300万台 or 火力発電100万kW の燃料相当

ＣＣＳ

褐炭

水素製造液化貯蔵・積荷輸送揚荷

発電所

コジェネ、エネルギー機器

燃料電池自動車（FCV）

再生可能エネルギー電力を使用水素で推進・発電・運用

©トヨタ自動車


8.5

0.5

9.8

3.2

2.6

2.9

2.3

商用チェーン FSの結果

【規模】

水素発電所


水素コスト（船上引渡し）

29.8円/Nm3

FCV 300万台

水素発電 100万kW1基相当

または

水素製造より上は

日本の技術・製品

褐炭燃料

CCS

水素製造

水素液化

積荷基地

水素輸送船

水素パイプライン

©トヨタ自動車


水素チェーンの展開

発電容量

日本の総発電量に占める割合

≒CO2削減量

2,000万kW

10％

6千万トン

100万kW

0.5％

300万トン

40チェーン実証チェーン

（タンカー規模）技術実証 (パイロット) （内航船規模）商用開始 20チェーン

40隻

20プラント

20プラント

80隻

40プラント

40プラント 2020

2025 2030

2040 2050

4,000万kW

20％

1億2千万トン


※既設火力（設備利用率57%,CO2排出原単位600g/kWh）のうち、一部が水素発電に置き換わったと想定した試算


水素の価格と競争力（第三者見解）

出典：第５回水素・燃料電池戦略協議会WG 三菱商事殿資料



オーストラリア政府の意向

連邦、ビクトリア州（褐炭保有）とも本構想を高く評価

2015年12月、日豪両首脳による共同声明で本コンセプトへの支持を表明

水素製造・輸送産業による雇用創出

褐炭の有効利用（付加価値向上）

クリーンエネルギー (水素)の輸出

CO2回収・貯留の推進

大量・安定・CO2排出の少ないエネルギーの確保 (エネルギーセキュリティ)

CO2排出量を劇的に削減 (環境性)

安価なエネルギー(経済性)

2020年の東京オリンピック、パラリンピックで初の水素輸送



ご説明の構成





5.今後の取組


水素インフラ技術展開 4. 水素インフラ技術

褐炭水素製造乾燥・粉砕他褐炭処理技術

液化水素コンテナ極低温技術

水素ガスタービン安定・クリーン燃焼技術

液化水素タンク極低温技術

高圧水素トレーラー複合材関連技術

水素液化機プラント・タービン技術

つくる

はこぶ・

ためる

つかう

ローディングシステム極低温シール機構技術

液化水素運搬船 LNG船技術

JAXA


液化水素運搬船

カーゴタンク

世界初の液化水素運搬船実現に向けて

ステンレス製真空断熱二重殻

2013年12月日本海事協会から基本認証を取得

高断熱支持構造

真空保持のための特殊ドーム構造

パイロット船

4. 水素インフラ技術

水素製造輸送・貯蔵水素利用

IGCコードを補完するガイドラインを日豪共同でIMOに提案 ※ IGCコード:液化ガスのばら積み輸送のための船舶の構造及び設備に関する国際規則 IMO: 国際海事機関


液化水素運搬に関する国際機関の承認

9月5～9日にロンドンにて国際海事機関（IMO）の第三回貨物運送小委員会（CCC3）が開催された

日本が提案していた液化水素運搬に関する安全要求案が審議、承認された

今回の承認でパイロットでの日豪間の運行が唯一IMOの認める正式な適応対象となり、今回建造する液化水素運搬船が世界標準をリードしていくことになる

4. 水素インフラ技術


ご説明の構成





5.今後の取組


2014

「エネルギー基本計画」当社が

合せ持つ技術

商用チェーン

東京オリンピック

水素プロジェクトの展開 5. 今後の取組

2030 2020

パイロット実証

LNG技術

液化水素技術

JAXA


● 商用への入口 ● 褐炭ガス化技術 ● 液化水素の陸上基地-船舶間荷役技術 ● 液化水素の大量海上輸送技術 ● 東京オリンピック開催の2020年度に実現性を技術実証

パイロット実証 5. 今後の取組

H27年度NEDO課題設定型産業技術開発費助成事業

「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」

提供:HySTRA

提供:HySTRA

提供:HySTRA


5. 今後の取組

技術研究組合設立

名称：技術研究組合 CO２フリー水素サプライチェーン推進機構（略称：HySTRA）

設立年月：平成２８年２月

設立時組合員：川崎重工業（株）、岩谷産業（株）、シェルジャパン（株）、電源開発（株）

理事長：原田英一（川崎重工業（株）執行役員）

電源開発


HyGrid研究会

◆参画企業・団体岩谷産業(株)、NTTコミュニケーションズ(株)、川崎重工業(株)・会長企業、九州大学カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所、(株)テクノバ・事務局、(株)システム技術研究所、トヨタ自動車(株)、豊田通商(株)、日産自動車(株)、(株)フレインエナジー、(株)本田技術研究所、三井物産(株)、(株)ローランド・ベルガー

（五十音順、2014年3月31日現在）

http://www.hygrid.jp

電気と水素を活用し、多様なエネルギーから成り立っている社会

5. 今後の取組


HyGridのコンセプト

再生可能エネルギーの大きな変動を吸収

5. 今後の取組

エネルギースケール

太陽光エネルギーの変動

バッテリー

分時間日週季節

時間スケール

風力エネルギーの変動

水素

HyGrid kW

G

W

TW


CO2フリー水素チェーンの意義と効用

褐炭：世界に広く分布、莫大な埋蔵量

現状価格がなく、自主権益の獲得が容易

おわりに

使用時にCO2排出なし（排出は水だけ）

日本の技術・製品でエネルギー確保

水素の普及により、関連産業が成長

供給安定性 1

環境性

産業競争力向上

エネルギーセキュリティに貢献（豪州だけで240年分）

2

3

“究極のクリーンエネルギー”

国富流出を抑制

成長戦略へ貢献

インフラ輸出へ展開


川崎重工業株式会社技術開発本部

〒105-8315 東京都港区海岸一丁目14番5号

Tel: 03-3435-2259 Fax.03-3435-2081

http://www.khi.co.jp

ご清聴ありがとうございました

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