投稿者: morimoto

【理研計器】

理研計器のガス検知器「GD-84D」シリーズが省エネ大賞製品・ビジネスモデル部門を受賞した。半導体市場向けの同製品は業界のスタンダード機として普及している。その要因に迫った。

日本国内に大型工場の建設が計画されるなど、盛り上がりを見せる半導体業界。その工場内では、200種類を超えるガスや薬液、金属材料などが大量に使われている。中には、毒性が強く、人体に悪影響を及ぼすものもあり、万が一の漏洩時には迅速で正確な検知が求められている。

理研計器が手掛ける半導体市場向けスマートタイプマルチガス検知器「GD-84D」シリーズは、大気中の可燃性ガスや毒性ガスの漏洩や酸欠を検知することで警報を発する製品だ。業界のスタンダード機として国内外の工場で多く採用されている。

半導体工場ではガス検知器の点数削減、ガス検知器のコスト削減を含むイニシャルコストの削減が継続的に求められている。そこで、GD-84Dの開発では、従来機から大幅な性能向上を図るため、①自己診断機能を強化した高性能ガスセンサー、②複数のガス検知器を1台に集約すること、③環境負担軽減への配慮―を目指した。

この結果、従来はガス種ごとに必要だったガス検知器について1台で4種のセンサーを搭載できる製品を開発。これに合わせてガスセンサーも新たに開発した。新しいガスセンサーは体積を従来から91%減まで小型化し、寿命では2年の延長を実現した。さらに、ガス検知器内にガスを引き込むポンプも1セットで4種のガスに対応するものを開発したことで、一つの検知器に4台分を集約することが可能となった。これにより、従来機の6割以上の消費電力削減を図った。さらに、電気通信配線やガスのサンプリング配管など周辺部材の導入点数も最大4分の1に削減できるようになった。

導入コスト全体を最適化 省エネや省資源に貢献

このように前機種から大幅に機能集約を実現したことが評価され、GD-84Dは省エネルギーセンター主催の「2022年度省エネ大賞」の製品・ビジネスモデル部門エネルギーセンター会長賞を受賞した。

「1台のガス検知器で4種のガスに対応したのに加えて、サンプリング配管や電力通信配線など周辺部材を大幅に削減したことも評価されたと考えている。サンプリング配管はとても高価だ。従来は使用するガス種ごとにこれを数十m程度導入するため、顧客の費用負担が大きかった。そうした導入コスト全体の削減、省エネ、省資源などが、脱炭素やSDGsの観点から全体的に評価されたのではないか」。営業技術部の森阪秀一部長は、受賞についてこう話す。

現在、検知器は一度設置されたら10年は使用する製品だという。それだけに信頼性が求められる。顧客の要望に応えながらの製品開発は困難を伴うが、今回のような性能向上の実現は産業発展につながる。理研計器はそうした開発に今後も邁進する構えだ。

脱炭素やエネルギー価格上昇をきっかけに企業や家庭での省エネ対策への意識が高まりつつある。省エネ法や建築物省エネ法の改正など制度整備が進む中、ビジネス機会も大きく広がってきた。

2050年カーボンニュートラル（CN）社会の実現に向け、日本のエネルギー需給構造の転換と安定的なエネルギー供給を確保するための法制度整備として、今年4月に改正省エネルギー法が施行された。

具体的には、①非化石エネを含めたエネルギー全体の使用を合理化、②工場などで使用するエネルギーを非化石エネに転換促進、③ デマンドレスポンス（DR）など電気需要の最適化―などを掲げている。そうした中にあって、今後10〜20年後を見据えた期間においては、省エネや低炭素化に資する取り組みが欠かせない。

東京ガスエンジニアリングソリューションズは、鹿児島県初となるエネルギーの面的供給のプロジェクトを手掛けた。病院やホテルに電気と熱を供給。エネルギー効率の高い設備を導入しながら、供給安定性とBCP（事業継続計画）の機能を高めている。

東京製鐵は九州工場で、九州電力管内で発生した余剰電力を消費する「上げDR」に取り組んでいる。九電管内では、需要閑散期の春や秋に太陽光発電の余剰電力が多く発生し、出力制御を行っている。この余剰を解消するため、昼間に割安な料金メニューを設定してもらい、工場を積極的に稼働させている。

ストック平均でネットゼロ 高い目標にどう対応するか

建築物の省エネにおいては、昨年6月に施行した改正建築物省エネ法で、50年に住宅・建築物のストック平均でZEH（ネット・ゼロ・エネルギー・ハウス）やZEB（ネット・ゼロ・エネルギー・ビル）基準水準の省エネ性能を確保することを目指す方針を打ち出している。

省エネ基準適合義務の対象外の住宅、小規模建築物の省エネ基準への適合を25年度までに義務化するとともに、30年度以降に新築される住宅・建築物はZEH・ZEB基準の省エネ性能の確保を目標に掲げている。

この目標達成に向け、大成建設は既築ビルをZEB化する「グリーン・リニューアルZEB化工事」を展開。同工事は、既存建築物の特性を考慮して最適な省エネ、創エネ技術を導入し、事務所を稼働させながら、改修工事を行うことが可能。同工事を実施した同社関西支店では、BEI（省エネルギー性能指標）0・37を達成し、建築物省エネルギー性能表示制度（BELS）において「ZEB Ready」を取得した。

こうした産業や建築向け省エネ施策の最新動向を取り上げる。

【広島ガス】

広島ガスは企業のカーボンニュートラル（CN）に向けた取り組みや省エネ、災害発生時のBCP（事業継続計画）対策の切り札としてコージェネレーションを中心に据えたエネルギーサービスの提供に注力している。2050年CN達成に向け、転換期においては低炭素化が不可欠だ。そこで同社では設備更新による省エネと合わせて天然ガスとLPガスの導入を顧客に促していく。

また、広島県は18年の西日本豪雨で大きな被害を受けた。その教訓から、県全体でBCP対策への意識が高まっており、対策として災害に強いガスインフラの利用を提案している。

そうした提案が奏功し、エネルギーサービスを展開した案件がある。同県を中心とするスーパーチェーン「フレスタ」への停電対応型コージェネの導入事例だ。フレスタは、これまで県内に点在していた惣菜や精肉加工の工場と本社機能を集約した拠点を新設。これに合わせて、停電対応型コージェネをエネルギーサービス方式で導入した。

コージェネは平時に工場や本社の空調などに使用する電気の3分の1を供給。災害発生時は事務所の照明や通信機器に給電し本社機能を維持するようにした。

2グループに分けて運用 電力と熱の負荷に応じて運転

一方で、フレスタは広島市と災害時の物資協定を締結。加えて、工場新設時には災害時の協定を締結し「浸水時緊急退避施設」に認定された。これにより、新工場の4階以上の共用部分に2000人の地域住民を受け入れられるようにした。この避難エリアでもコージェネから給電し、照明やスマートフォンへの充電などに利用できるようにしている。

省エネに関しては、コージェネからの排熱利用とデマンド抑制を効果的に実施するため、6台設置した停電対応型コージェネ（35 kW）の制御を3台×2グループに分けて管理を行っている。一つのグループは工場の熱需要に合わせてベースロードで、もう一方は工場の電力や熱の需要が高い時間帯に運転する。二つに分けたことで、電力と熱の負荷に応じた運転が可能となり、省エネ・省CO2に寄与する。排熱については5台分を貯湯槽用、1台分をボイラーで利用している。

「工場は24時間操業で、深夜もエネルギー需要があるため、ベースロード運転は必須だ。並行して、省エネのため季節変動を考慮する必要がある。夏場は空調を利用するため、フル稼働だが、春や秋は運転を制御することで、省エネ効果を上げている」。産業用エネルギー営業部開発グループの森本瑛梨子主任は効率的な運用について説明する。

同社ではフレスタと同様に、食品工場を中心に省エネやBCPなどをアピールしコージェネを中心としたエネルギーサービスの普及に努めていく。

日本国内に新たな広域送電網を整備する青写真が示された。
電力広域的運営推進機関がまとめた広域連系系統のマスタープランだ。
総額7兆円規模の資金を投じ、洋上風力など再エネ電気の融通を強化する。
とりわけ主軸の海底直流送電では、事業化への期待が高まっている。
一方で事業主体や費用回収スキームをどうするかなど、課題も山積みだ。
関係者の話からは、事業の実現可能性を巡る死角が浮き彫りに。
果たして、広域送電網の整備は日本の国益につながるのか。
構想の先にはカーボンニュートラル社会実現への難題が横たわる。

【アウトライン】脱炭素と電力安定供給の両立へ 50年に向けた広域送電網の絵姿

【レポート】新技術実現と事業環境整備が不可欠 実効性高めるポイントを解説

【インタビュー】50年の広域連系のあるべき姿を提示 具体化には継続的な検証が重要

【座談会】避けて通れない国民負担の話 GXに必要な全体最適の視座

【インタビュー】海底調査後に具体的検討へ デジタルとの一体整備が重要に

【千葉県 いすみ市/リソルの森】

大規模発電所の電力供給に頼らず、コミュニティーで電源と消費施設を持ち地産地消を目指すマイクログリッドが注目を集めている。再生可能エネルギーを用いて、カーボンニュートラル（CN）を目指すほか、地域経済の発展、BCP対策など目的はさまざまだ。千葉県では2019年に台風が襲来し、長期間にわたる停電が発生した。こうした影響もあり、分散型エネルギー導入への関心が高く、複数のプロジェクトが進められている。その代表的な事例が「いすみ市地域マイクログリッド構築事業」と、複合リゾート施設「リソルの森」だ。

関電工が設備構築を手掛けた「いすみ市地域マイクログリッド構築事業」は災害などで系統からの電力供給が途絶えた際に、地域マイクログリッドを立ち上げ、大原中学校やいすみ市役所を含むエリア一帯に電力を供給するもの。関電工といすみ市、東京電力パワーグリッド木更津支社と共同で、この事業を推進してきた。

主な設備は太陽光パネルと蓄電池、LPガス発電機だ。これらをエネルギーマネジメントシステム（EMS）で制御していく。メーカーと共同開発したLPガス発電機を用いることで、長時間の安定した電力供給を可能にした。

いすみ市役所の屋上に216枚の太陽光パネル、大原中学校の屋上に528枚の太陽光パネルを設置。さらに、大原中学校の敷地内にEMSと蓄電池、LPガス発電機、インバータ、バルクなどが設置されている。

LPガスは、アストモスエネルギーと大多喜ガスが供給するCNLPガスを使用する。発電機が4日間以上稼働できる量を備蓄しているという。

安定した電力供給が可能 強靭化に資するシステム

マイクログリッドの立ち上げから復旧までを、3者が連携して行う。①停電の原因調査・復旧の見通し調査、②マイクログリッドの使用判断、③マイクログリッド系統の構築要請、④マイクログリッド関係者への周知、⑤マイクログリッド系統の構築、⑥マイクログリッドモードへの設定変更と発電機起動、⑦復旧―の7ステップだ。完成披露式では、実際に一時的に系統電力を遮断した実演「ブラックスタート」も行われた。

「今回、関電工は太陽光発電と蓄電池、LPガス発電機の三つの電源を統合し、制御するシステムを開発した。これにより、安定した電力供給が可能となった。国土強じん化に貢献する新しいエネルギー供給の形を示せた、と自負している」と、関電工の中摩俊男社長は話す。次なる取り組みとして、システムの標準化とコストダウン、配電事業ライセンスの取得を目指すという。配電事業ライセンスを取得できれば、発電と小売りの兼業が可能となる。関電工は、再エネの地産地消のさらなる促進を目指していく。

もう一つの事例であるリソルの森は、千葉県の中央に位置する複合リゾート施設だ。別荘やホテル、ゴルフ場をはじめ、フィットネスや医療施設を有するメディカルトレーニングセンター（MTC）など、さまざまな施設が330万㎡の広大な敷地に点在している。こうした施設にも脱炭素の波は押し寄せている。

「これまで脱炭素の取り組みは企業が主体だった。いずれは一般の需要家にまで波及する。脱炭素への取り組みがリゾート施設を評価する基準の一つになるのではと考えている」。こう語るのはリソル総合研究所の湯田幸樹会長だ。

施設内で利用し自家消費 自己託送でゴルフ場に送電

同社がエネルギーに関わるようになったのは、ゴルフ場の未利用地を活用するため、再エネ固定価格買い取り（FIT）制度で太陽光発電所を手掛けたことに始まる。ただ、FITは長期にわたり継続できる仕組みではない。このため、エネルギーを地産地消できるやり方を模索していた。そうしたときに、東京電力グループから低炭素投資促進機構（GIO）の支援による「郊外型スマートコミュニティ構築事業」について声がかかり、今回のマイクログリッドを手掛けるようになったという。

同システムは、リソルの森の敷地内に太陽光発電設備（1200kW）を設置。主要施設のMTCで自家消費し、余剰分を隣接するゴルフ場のクラブハウスに託送して、発電した電力を全量消費する仕組みになっている。「当初は全て自営線を敷設して運用しようと考えたが、距離が長くなってしまう。そこで、東京電力パワーグリッドと相談して、系統を利用することで自営線を半分に短縮して敷設し、コスト低減が図れることを確認した。結果、自己託送を行うシステムになった」と設備を管理する東光高岳の石渡剛久フューチャーグリッド推進室長は話す。

マイクログリッドの運営では、前日昼までに自己託送計画を策定し、電力広域的運営機関に提出している。当日は、計画に従い発電量や需要量を制御し、30分間の電力量を計画と一致させている。同時同量が達成できない場合は、インバランスとしてペナルティーが発生する。「ウクライナ危機以降のエネルギーコストの値上がりで、インバランス料金がシステムを運営する上で足かせとなっている。なるべく出さないように注意している」と湯田氏は苦労を語る。

自己託送ルールを順守しながら、インバランスを最小限に抑えるため、MTCには据置型蓄電池100kW、VtoHシステムが1台、ゴルフ場にヒートポンプを設置し、自己託送を実現する制御対象としている。今後はEVや電気カートなどリゾート施設内に導入し太陽光発電の電気をさらに有効活用していく構えだ。

【NextDrive】

これまで大口需要家向けとされていた、同一規格での分散型プラットフォーム。NextDriveが提供する「Ecogenie+」は、家庭から企業まで目的別の活用が可能だ。

近年はエネルギーマネジメントシステム（EMS）のデータ集約に、さまざまな企業が乗り出しており、データを管理制御する仕組みや接続されるデバイスも多種多様だ。これらを一つにまとめるプラットフォームを構築したのが、EMSの開発提供を行うNextDriveだ。

同社は通信基盤の設定、各種デバイスの制御管理、データの可視化や外部システム連携サービスなどを一気通貫で行うプラットフォーム「Ecogenie+（エコジーニー・プラス）」を提供している。プロダクトソリューション部の小長井教宏部長は「プラットフォーム構築で、企業が分散型エネルギーリソース活用に注力し、価値創出に取り組む環境を作りたい」とサービスの意義を語る。

このプラットフォームの利点はその設置、設定の容易さにある。これまで分散型エネルギー設備を同一の仕組みで構築するプラットフォームは、高額で大口需要家向きとされていた。同サービスは、モバイルアプリで簡単に導入でき、家庭内の消費者向け機能から、企業管理者向けシステムまで、使用者の目的に合わせて柔軟に活用することができる。

また、Wi-Fi環境がなくても通信可能な「Atto」や、わずか5cm角と世界最小クラスの「CubeJ」といったエネルギーマネジメントコントローラーによって、スマートメーター、太陽光、蓄電池、EVからエアコンに至る幅広い機器と連携。メーカーごとに異なる設備、異なるプロトコルでも統合管理が可能で、電力の可視化、機器の遠隔制御などを行うことができる。各種端末の情報は、安全性を確保したネットワーク通信で集約し、ZEH（ネット・ゼロ・エネルギー・ハウス）実現やJ―クレジット取得に伴う業務効率化など、企業が分散型エネルギー資源を活用できるようサポートする。

先進性が評価され受賞 分散型リソース集約に寄与

このように、インフラ設備全般へ対応可能な先進性を評価され、Ecogenie+は2022年度の新エネ大賞・新エネルギー財団会長賞（商品・サービス部門）を受賞した。今後の目標について小長井部長は「異なるインターフェース同士のすり合わせでトラブルが起きないよう、満足していただける価値を作る必要がある」と話し、安定したサービス提供に尽力する姿勢を見せた。

企業による分散型リソースの集約促進、そして脱炭素社会構築のために「EMSの再定義を目指す」（小長井部長）。NextDriveのさらなる進化が楽しみだ。

【西部ガス】

福岡市天神地区に新たなランドマーク「福岡大名ガーデンシティ」（FDGC）が誕生した。再開発事業「天神ビッグバン」の一環で、旧大名小学校の跡地約1万㎡を利用。地下1階地上25階建ての「FDGCタワー」と、地上11階建ての「FDGCテラス」、約3000㎡の緑豊かな「FDGCパーク」から構成される。

タワーには商業施設やオフィスのほか、屋内プールやジムを備えたラグジュアリーホテルなどが、テラスには公民館や保育園、クリニックモールや賃貸住宅などが入る。パークにはステージや大型ビジョンがあり、交流施設として活用できる。

「さまざまな人が出会い交流しながら新たな価値を生み出し、成長する拠点」をコンセプトに、西部ガスや積水ハウスなど、5社による特定目的会社が再開発事業に取り組んだ。

西部ガスは都市ガスを供給し、グループ会社の西部ガステクノソリューションがエネルギーサービスプロバイダーとして電気や熱、水を供給する。効率的なエネルギー供給だけでなく、特別高圧を3回線受電し停電リスクに備えるなど、レジリエンスも強化している。

都市ガスと電気のベストマッチ 自然環境も有効活用

都市ガスは、北九州市のひびきLNG基地から高圧・中圧導管を介して供給される。一連の導管は、災害時にも供給が継続できるよう耐震性を強化。震度6程度の地震にも耐え得る認定導管として、九州で初めて第三者機関から認定を受けている。

省エネの要となるガスコージェネ800kW×2台は、非常用発電機の役割を兼ねる常用防災兼用型だ。重油やLPガスが燃料の非常用発電機と違って燃料の備蓄が不要となり、都市ガスの供給が続く限り発電を継続できる。常用防災兼用型であることは、設備のイニシャルコストや設置スペースを削減できるメリットもある。

コージェネの排熱は全て温水回収し、ジェネリンクで空調に利用する。ターボ冷凍機との併用で省エネを図る計画だ。西部ガステクノソリューションESソリューション部の山﨑幸宏専門部長は「ホテルやオフィスなど、施設によって必要とされるエネルギー種や時間帯が異なる。利用状況を見極めながら、都市ガスと電気のベストマッチで効率的に運転し、省エネに貢献したい」と意気込む。

環境にも配慮し、外気を利用したフリークーリングや、井水浄化システムといった自然環境を有効活用する設備も導入している。

西部ガス営業本部都市開発グループの田口龍太郎氏は「お客さまが必要とするエネルギーをいかに安定的かつ効率的にお届けできるかが重要。ガス・電気設備の特性をミックスして、今後もニーズに沿ったエネルギーの供給を実現していきたい」と話している。

【インタビュー】松原浩司/日本熱供給事業協会 専務理事

脱炭素に向けてCO2排出量低減に寄与する熱供給が注目を集める。日本熱供給事業協会も普及に向けて自治体のサポートに注力する。

―長期ビジョン発表から3年が経過しましたが、公表後、どのような動きがありましたか。

松原　カーボンニュートラル（CN）への対応として「温室効果ガス算定・報告・公表制度（SHK制度）」における熱供給事業者別排出係数制度の導入に向けた取り組みを行っています。これにより、熱供給事業者自身がCO2排出の少ない熱を製造する取り組みを助長するとともに、カーボンオフセットされた熱を需要家へ供給できるようになります。国は今年度中の導入を目指しています。

未利用エネルギーの活用 個別では困難な省エネ実現

―制度の導入で熱分野のCO2削減につながりそうですか。

松原　熱供給事業者が未利用エネルギーを有効利用するなど、CO2排出の少ない熱を需要家に供給し始めることで、地域全体のCO2削減につながるものと考えます。

―再生可能エネルギー大量導入について、地域熱供給との親和性や共存のメリットはありますか。

松原　地域熱供給は、地中熱、河川熱など、個別建物では使いづらい未利用熱の活用が可能です。エネルギー需要が集約する地域では、建物に熱源を持つよりも、導管で冷・温水を地域全体に送る方が、省エネ・脱炭素につながります。東京の田町駅東口北地区では、エネルギーマネジメントシステム（EMS）を用いて、天候や施設のエネルギー使用状況などのデータを基に効率的な運転が行われています。地域全体でエネルギーを管理するので、デマンドレスポンス（DR）にも対応できます。

―BCP対策にも寄与しますか。

松原　2018年9月に発生した北海道胆振東部地震のときは強みを発揮しました。エネルギーセンターから供給を受けていた「さっぽろ創世スクエア」ではブラックアウトの中、熱と電気の供給を継続しました。観光客や帰宅困難者に空調の効いた避難場所を提供でき、災害状況の情報発信やスマートフォンの電源提供ができました。地域熱供給の導入は、不動産の価値や自治体の企業誘致力の向上にもつながると考えます。

―自治体との連携についてお聞かせください。

松原　再開発・街づくりにおいて地域熱供給の導入を必ず検討していただきたいです。協会主催の研修会などを通じて、地域熱供給への理解を深めてもらい、ゼロカーボンシティ宣言や脱炭素先行地域の取り組みにどのように貢献できるのか、自治体の皆さまと一緒に考えていきたいと思っています。

―協会として50年に向けた展望はありますか。

松原　地域総合サービス事業（DTS）への進化を目標としています。省エネや脱炭素の課題解決はもちろん、エネルギー以外でも、地域密着型のサービスの展開を通じて、各地域になくてはならない会員企業を増やしていきたいです。

CO2発生量は多いが、低コストで安定した調達が可能な石炭をどう活用していくか。発電時のCO2有効利用や輸送時の燃料削減など、石炭火力の最新環境対策を追う。

カーボンニュートラル（CN）社会を実現する中で、石炭火力発電の在り方が見直されている。

ロシアによるウクライナ侵攻以降、天然ガスの需給がひっ迫し価格が高騰。各国は石炭火力の新たな活用策を探っている。

石炭は他の化石燃料と比べ、採掘できる年数が長く、存在している地域も分散している。またLNGと比べ、市場価格は低く安定しているため、調達コストを抑えることが可能だ。

しかしながら、昨年は石炭の市場価格も高騰した。ウクライナ情勢に加え、それ以前からの石炭権益への投資不足や主要産炭国での人手不足といった要因が重なった結果だ。こうした中、一部の大手電力会社は長期契約に加え、短期・中期契約やスポット契約調達などを組み合わせることでコスト抑制を図っている。使用する石炭の品種も見直している。高品位炭限定ではなく、低・中品位炭の調達も視野に入れ始めた。

世界に誇る環境対策技術 新設による高効率化も

石炭火力には、LNG火力と比較してCO2排出量の多さに加え、SOX（硫黄酸化物）、NOX（窒素酸化物）、すすや燃えカスなどの煤塵といった大気汚染物質の発生量も多いという課題がある。ゆえに、西欧では、将来的な廃止を掲げる国が多い。しかし、電力安定供給のため、中長期的には脱石炭の方向性には変わりないものの、石炭火力を短期的に再活用する方針が示されている。同時に、火力発電の脱炭素化技術の開発も加速中だという。

日本では東日本大震災以降、発電量全体における原子力の比率が大きく低下した。代わりに、LNGと石炭火力の比率は大きく上昇。石油も含めた火力全体の発電量は約7~8割に上る。また、日本はエネルギー資源が乏しく、海外から安定的に調達できる石炭を活用していく必要がある。

高度成長期から40年以上にわたり、環境対策技術や効率的な燃焼方法の開発など、環境負荷の低減に取り組んできた。大気汚染物質の90%以上を除去できる日本のクリーンコール技術は、世界トップクラスといえる。加えて、発電所の新設やリプレースにも取り組んでいる。非効率的な古い石炭火力を、新しく高効率なものに替えることで、CO2の排出量を減らすことが可能だ。

クリーンコール技術の中では、IGCC（石炭ガス化複合発電）に注目が集まる。Jパワーと中国電力が進める酸素吹きIGCCプロジェクト「大崎クールジェン」では、石炭から精製したガスでガスタービンを、ガス精製・燃焼時の熱を利用する蒸気タービンを、それぞれ回して複合発電を行う。さらに、石炭から精製したガスをもとに水素を製造。ガスの主成分である一酸化炭素（CO）と水素（H2）を蒸気（H20）と反応させてCO2とH2に変換。CO2のみを分離・回収する。

その後、つくった水素を用いてガスタービンに加え、600kW級の固体酸化物形燃料電池（SOFC）を稼働させ、発電効率をさらに高める試みを進めている。

燃焼以外の技術も開発進む 運搬からCO2の活用まで

さらに、発電時に排出されたCO2を回収するプロジェクトも進行中だ。具体的には、回収したCO2を地下に貯留するCCS（CO2回収・貯留）や、貯留するだけでなく有効利用するCCUS（CO2回収・利用・貯留）などがある。関西電力の舞鶴発電所では新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）から採択・委託を受け、二つの実証事業を行っている。

一つ目は、川崎重工業と地球環境産業技術研究機構（RITE）と共同で実施するCCS実証だ。舞鶴発電所に、省エネルギー型CO2分離・回収システムの試験設備を設置し、燃焼排ガスからCO2を分離・回収する。この実証は「固体吸収法」という、表面にCO2を吸着する物質をコーティングした固体吸収材を用いた手法で行われる。従来の技術と比較して、CO2分離に要するエネルギーを約40%以上低減することを目指している。

二つ目は、日本CCS調査（JCCS）と共同で実施するCO2の輸送だ。CO2の排出地と貯留地・活用地は離れているケースが多く、安全かつコストを抑えた輸送技術の確立が求められている。この実証では、舞鶴発電所で排出されたCO2を液化し、北海道の苫小牧市に新たに建設される基地まで船舶で輸送する。CCUSを目的とした液化CO2の船舶輸送実証は、世界初となる見込みだ。

石炭を海外から運搬する船の脱炭素化も進められている。商船三井が開発した「ウインドチャレンジャー」は、帆で捉えた風を推進力に変えることで化石燃料の使用を抑える装置だ。新造船・既造船を問わず搭載できる。北米やオーストラリアなどから石炭を輸送する、東北電力の石炭運搬船「松風丸」の場合、航路によって約5~8%以上の燃費を削減可能だ。

燃焼技術そのものの向上はもちろん、排出されたCO2の有効利用といった関連技術の開発・実証が進む。脱炭素社会の実現と安定供給の両立に石炭をどう利用していくか―。そのための取り組みが注目される。

【商船三井】

商船三井は、大型貨物船の燃料消費を抑えるウインドチャレンジャ―を開発した。

さまざまな船に取り付けられるマルチデバイスとして、海運からゼロエミを支援する。

商船三井が開発したウインドチャレンジャー（硬翼帆式風力推進装置）を搭載した、東北電力向けの石炭輸送船「松風丸」が航行している。帆で捉えた風を推進力に転換し、スピードを変えることなく化石燃料の使用を抑える船だ。主に北米や豪州、インドネシアからの石炭を輸送。ウインドチャレンジャー1基を搭載し、日本から北米までの東西航路で約8%以上、日本から豪州までの南北航路で約5%以上の燃費を削減する。

ウインドチャレンジャーは幅約15m、高さ23~53mで、縦に4段階伸縮する。素材はFRP（繊維強化プラスチック）を採用。軽量化して帆全体の面積を大きくするとともに、船のバランスへの影響を最小化している。荷役時には帆の回転を防ぐ安全装置で定位置に固定。前方の視界確保のためにカメラを取り付けるなど、安全性にも工夫を凝らす。

大きな特徴は、形状と優れた操作性だ。風向風速計を搭載した三日月形の帆は、正面の左右25度以外からの風であれば、最適角に自動旋回して捉え、推進力に変える。また、風速に応じて自動で帆を伸縮する。

さらに、専用の航路計算システム「Weather Routing System」を実装。民間気象会社の天気予報をダウンロードして、帆を最も活用でき、燃料を最も削減できる航路候補とその効果を提示する。乗組員が簡単に、風力を最大限効率的に利用できるよう、商船三井が独自開発した。

既存船にも設置可能 各種大型貨物船をアシスト

ウインドチャレンジャーは、新造船はもちろん、既造船にも取り付けられる。船の仕様によっては複数本の設置を提案。海運業界が取り組む燃料転換などによる温室効果ガス（GHG）削減効果をさらに高めることができるのだ。

電力・風力エネルギー事業群第一ユニット電力第一チームの井上岳大チームリーダーは「この先主流になる燃料が現れるのか、複数が並行して利用されていくのか、今は未知数。その中で、どの燃料船に対してもアシストできるのがウインドチャレンジャー」と話し、高額になると予想される代替燃料など、ゼロエミッション・低エミッション燃料の消費量を、種類によらず削減することで強みを発揮したいと抱負を語る。

開発開始から13年。ウインドチャレンジャーを搭載した松風丸が入港できるよう、寄港する国内外全ての港に安全性や環境性を説明し、賛同を得られたのも、開発者が信頼関係を築いてきた船舶会社だったことは大きい。

商船三井は現在、「帆がある船をスタンダードにしたい」との狙いから、2番船への帆の搭載を進めている。環境負荷低減が求められる時流を追い風に、ウインドチャレンジャーの普及を通し、輸送船の脱炭素化に大きく貢献して、海から世界を変えていく。

【関西電力舞鶴発電所】

火力発電の脱炭素化に向けた有力技術の一つとして注目されるのがCCSだ。サプライチェーン構築に向けて、関西電力の舞鶴発電所で二つの実証が始まっている。

ベースロードとして、重要な役割を果たす石炭火力。この安定供給維持に欠かせない電源においても、2050年のカーボンニュートラル（CN）達成に向けては、CO2排出量削減を図る取り組みを進めていかなければならない。その有力候補の一つがCCS（CO2の分離・回収）だ。CCSはこの数年でCN達成に必要不可欠な技術であるとの認識が世界的に急速に広がりつつあり、日本においてもさまざまな実証が立ち上がっている。

二つのCCS実証が開始 コスト削減を進める

石炭火力におけるCCSの取り組みは、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の実証事業「CO2固体吸収材の石炭燃焼排ガス適用性研究」と「CO2船舶輸送に関する技術開発および実証試験」がある。現在、二つの実証は関西電力の舞鶴発電所（出力180万kW）を舞台に展開中だ。

固体吸収材を用いた実証は、川崎重工業と地球環境産業技術研究機構（RITE）が実施する。舞鶴発電所の敷地内に省エネルギー型CO2分離・回収システムのパイロット設備を建設。発電所の燃焼排ガスの一部を利用し、川崎重工の「KCC移動層システム」とRITEのCO2用固体吸収材を用いてCO2を分離・回収する。
分離・回収には、これまでアミン水溶液を用いた吸収法が採用されてきた。ただ、CO2を吸収したアミン水溶液からCO2を分離するには、110℃程度の処理熱が必要になる。これに対し、実証するRITEの固体吸収材では同60℃程度まで低減できる見込みだ。NEDO環境部次世代火力・CCUSグループの布川信主任研究員は「CCSの課題の一つにコスト低減がある。固体吸収材によって熱処理温度を大幅に下げることができればコスト削減につながる」と期待する。
固体吸収材はCO2を吸着する性質を持つアミンを含有した球型多孔質セラミック材料で、これをKCC移動層システムに入れ込む。同システムには三つの工程があり、吸収塔で固体吸収材を用いて排煙からCO2を回収し、再生塔で吸収材に蒸気を流してCO2を分離。乾燥塔で吸収材を乾かした後に吸収塔に戻して再利用する。これを循環させて行う。
今回、舞鶴発電所に建設する実証設備の処理能力は日量40t規模。実証ではシステムの運用性や信頼性の評価、さらに固体吸収材の製造やプロセスシミュレーションなど基盤技術を開発し、固体吸収材の適用性拡大を図る。
CO2船舶輸送実証は、日本CCS調査、エンジニアリング協会、伊藤忠商事、日本製鉄の4者が実施する。舞鶴発電所から排出されたCO2を液化して北海道苫小牧市まで専用船を使って、出荷・輸送から受け入れまで行い、一貫輸送システムの確立、船舶輸送の事業化調査を実施する。年間1万t規模の輸送を行う計画だ。
CO2船舶輸送においても低コスト技術の開発が鍵となる。「液化CO2を低温にすれば、輸送タンクへの圧力を低下でき、タンクの肉厚を薄くしコスト削減を図ることができる。最適な温度・圧力条件を探していく」（布川主任研究員）
輸送船は三菱造船が建造した。エンジニアリング協会が、船主である山友汽船から傭船、研究開発設備である液化CO2の舶用タンクシステムを搭載し運用する。
固体吸収材と輸送船の実証は連携しており、固体吸収材を使って回収したCO2を液化して、ローディングアームで輸送船に搭載して苫小牧市まで運んでいき、降ろして貯蔵タンクに入れる工程までを実証する。

90年代から取り組む関電 CCS実用化に期待

実証の場を提供する関西電力もCCS実用化に向けて取り組みを1990年代から進めてきた。CO2回収装置の研究を三菱重工エンジニアリングと共同で実施。南港発電所（大阪市）にパイロット設備を建設して、吸収液「KS1」を開発した。現在までに「KS21」まで更新され、回収設備は商用化されている。
昨年3月には、国の50年CN宣言を受けて「ゼロカーボンロードマップ」を発表。火力発電の脱炭素化に向けた手段として水素・アンモニア発電、CCSを挙げた。CCSは分離・回収、輸送、貯蔵のバリューチェーン全体に関わっていくことも含め検討を進めている。今年1月には、三井物産と貯留に関する事業性調査の覚書を締結。関西電力が運営する火力発電所から排出されるCO2を対象として、関西電力が回収、三井物産が輸送・貯留を主に担当し、バリューチェーンを一気通貫した事業性などを調査・検討する。
加えて、川崎汽船と液化CO2の船舶輸送に関する共同検討について覚書を締結しているほか、CCSバリューチェーンの事業性調査をエネルギー・金属鉱物資源機構（JOGMEC）から受託している。
「50年CN達成からバックキャストして検討を行う中で、あらゆる技術の進歩に期待している。CCSは実用化するにはコスト低減など課題はたくさんある。一つひとつ解消して実用化にこぎ着けたい。NEDOの実証では、バックアップする役割を担い、良い成果を上げることを願っている」。関西電力火力開発部門脱炭素技術グループの山本哲生チーフマネジャーはこう話す。
電力事業者から見れば、CCSをはじめとしたCN達成に向けたコストは追加でかかるものであり、前述のように可能な限り低減していく必要がある。元来、発電コストが安い石炭火力で、CCSを実現することへの期待は大きい。

（舞鶴発電所は3月14日に火災事故が発生したが、運用を再開。同社への取材は3月6日に行った）

【山梨県】

水素への取り組みは企業ばかりではなく、自治体主導で進めているものもある。山梨県のグリーン水素製造の取り組みには国内企業からの引き合いが相次いでいる。

山梨県と東京電力ホールディングス、東レの3者は昨年2月、共同開発を行ってきた再生可能エネルギー由来の水素を製造するパワーtoガス（P2G）システムを扱う事業会社「やまなしハイドロジェンカンパニー（YHC）」を設立した。同システムは再生可能エネルギーを用いて水素を製造することが可能。カーボンニュートラル（CN）を目指す企業を中心に導入の決定が相次いでいる。

その動きに国も注目。岸田文雄首相、菅義偉元首相、西村康稔経済産業相など、この1年で新旧5人の閣僚が実証拠点である米倉山電力貯蔵技術研究サイト（甲府市）を訪れたという。同地を見学した岸田首相は「国産水素の大規模な供給拠点の整備は我が国にとって重要。政府としても後押しする」とコメントしている。

国内最大規模のP2G サントリー白州工場に導入

昨年9月には、山梨県とサントリーホールディングスがサントリー白州蒸留所と南アルプスの天然水白州工場の脱炭素化に向けて、大容量・モジュール連結式のP2Gシステムを導入する発表した。国内最大級となる1万6000kW規模のシステムを構築し、年間で2200tの水素を製造、これを燃料として利用することで、1万6000tのCO2削減を図るとのことだ。
「海外でも水素実証が進んでいる。2万kWクラスの水素製造設備を入れて実証を進めている拠点が5カ所程度ある。だが、水電解装置に使う膜が異なる。YHCが利用する東レが開発した固体高分子（PEM）型電解質装置の電解質膜は海外製より約2倍の水素を取り出せる。サントリーに導入するシステムの水素製造能力は世界最大になるだろう」。山梨県企業局電気課新エネルギーシステム推進室の宮崎和也室長はこう胸を張る。

海外展開も視野に入っている。スズキと新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の国際実証事業として、インドの工場へのP2Gシステム導入に向け、水素需要やコストなど調査し導入検討に入った。このほか、スコットランドでも導入に向け検討に入っている。

大規模な研究開発施設が稼働 米倉山を水素開発拠点に

今年4月には、P2Gの拠点である米倉山に建設した「次世代エネルギーシステム研究開発ビレッジ」が稼働を開始する。YHCのほか七つの企業や団体が入居し、水素・燃料電池の研究を行う。東京から技術研究組合のFC―Cubicも移転して研究を進める。P2Gシステムからパイプラインを引き、同施設に送りグリーン水素を用いてさまざまな研究が行われる予定だ。
水素利用の面でも注目を集めている。半導体装置のコンポーネント製造や食品加工の分野でもCN達成を見据え、導入検討が進んでいる。昨年3月には、自動車レース「スーパー耐久シリーズ」に参戦するトヨタ自動車の水素エンジンカローラの燃料として、YHCで製造したグリーン水素を提供した。「水素提供はエネルギー関係者以外から反響が大きく、YHCを知ってもらう良い機会になった」（宮崎氏）。

紹介した事例はこの1年にあった出来事で、話題を呼ぶ内容が目白押しだ。同社の快進撃がうかがえる。今後は、P2Gシステムの導入企業を増やしていくのと並行して、導入が決まったプロジェクトを着実に立ち上げて成果を上げていくことに注力していく方針だ。