GHG戦略19-2-2-2「船上CCS搭載に関する取り組み」

2019.08.02
三菱造船
マリンエンジニアリングセンター
開発部
Mitsubishi Shipbuilding Co., Ltd.

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⽬次

1. IMO 環境規制と対策候補
2. IMO 規制 2050(GHG) 対策候補
3. 船舶 ゼロエミッション検討（2018年度実施: 船上CCS搭載)
4. 船舶 ゼロエミッション検討（2019年度: 検討予定）
海外情報︓① ⼤気中から直接CO2回収 (DAC)② DecarbonICETM Project Platform (Denmark MDC)
③ MAN機関 アンモニア燃料への対応④ HyMethShip project (HORISON 2020 program)⑤ Ocean Hyway Cluster (Norway)⑥ Hydrogen project within CMB (Belgium)© 2019 MITSUBISHI SHIPBUILDING CO, LTD. All Rights Reserved.

11. IMO 環境規制と対策候補
IMO 環境規制ステップ
注: 除く、NOx 規制

All ECA 0.1% S
EEDI Phase1(-10%)

Global Cap 0.5% S
EEDI Phase2(-20%)

EEDI Phase3(-30%)

GHG-40% Efficiency

GHG-70% Efficiency-50% GHG Emission

2025

2030

2050

2020

2015

⻑期対策(IMO 2050 era)

中期対策(IMO 2020 era)







低速運航 (EEDI)
船型最適化 (EEDI)
MGO/適合油 (SOx)
排ガス スクラバー (SOx)
LNG 燃料 (EEDI & SOx)

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




⾮化⽯ / ⼈⼯合成燃料
再⽣可能エネルギー
Carbon Free (H2, NH3)
バイオ燃料
CO2 回収炭素クレジット, 排出権取引
電気推進…etc22. IMO 規制 2050(GHG) 対策候補
GHGゼロエミッションのための⻑期対策

 代替燃料 ＝ Carbon Free燃料、⾮化⽯ / ⼈⼯合成燃料の利⽤が有効な対策（下表 ⽐較表参照）
 再⽣可能エネルギーの直接利⽤ ＝ 不安定・変動要素⼤きく、活⽤に難あり
 バイオ燃料 ＝ ライフサイクルとしてのCO2の排出量評価が必要
 電気推進 ＝ エネルギー密度が低い（⽤途、⽬的により有効）
Carbon free 燃料
Hydrogen (H2)

メタネーション燃料

Ammonia (NH3)

Methane (CH4)

Methanol (CH3OH)

製造

再生可能エネルギー利用
水電解

N2+3H2⇒2NH3（⽔素製造︓同左）

4H2+CO2⇒CH4+2H2O（⽔素製造︓同左）

3H2+CO2⇒CH3OH+H2O（⽔素製造︓同左）

物性••••••••••••• 64.5℃• SG=0.792• 19.96MJ/kg

舶用機関 実績

無し

無し

実績 多

実績あり

SCR

SCR

SCR 又は EGR

同左 又は
28% 水混入

SOx 対策不要 (SOx free)

不要 (SOx free)

不要 (SOx free)

不要 (SOx free)

輸送 & 貯蔵

極低温技術

低温技術 （既存技術）

深冷技術（既存技術）

通常配管技術

燃料ハンドリング• 真空防熱２重管配管• BOG 管理

• ２重管配管
• BOG 管理

• ２重管配管
• BOG 管理

• ２重管配管NOx 対策難易度-252.9℃
SG=0.071
141.9MJ/kg
水素脆性⾼© 2019 MITSUBISHI SHIPBUILDING CO, LTD. All Rights Reserved.

-33.4℃
SG=0.674
18.63MJ/kg
毒性-162℃
SG=0.422
48.0MJ/kg毒性低3

2. IMO 規制 2050(GHG) 対策候補
IMO 2050 GHG Δ50%規制対応 代替燃料、ソリューション

航続距離（貯蔵時間）
出⼒

再⽣可能
エネルギー

代替燃料

推進機械

プラグイン・バッテリー

電気推進

GHG
海外 ⑤0%〜5MW

短0%〜5MW

短0%〜5MW

短0%〜5MW短

海外 ⑥潮流発電

太陽光発電

⽔素

直接利⽤

⽔電解⽔素
アンモニア合成

⾵⼒発電

Fuell cell

電気推進

直接燃焼

Diesel+Boiler/GCU

⽔素分離

Fuell cell

電気推進

N⼤気放出

直接燃焼

Diesel+Boiler/GCU（NOｘ処理要）

0%〜10MW中

直接燃焼

Diesel+Boiler/GCU（NOｘ処理要）

0%〜100MW

⻑0%〜100MW

短

空気・窒素分離
⽔素分離

Fuell cell

電気推進

CO2回収

直接燃焼

Diesel+Boiler/GCU

DAC
⼤気中から直接CO2回収

海外 ③
海外 ②（NOｘ処理要）

0%〜10MW中DecarbonICE
海中投棄・貯留排ガスCCS
排ガスCCS-80%0%20%〜100MW⻑

海外 ④0%〜5MW

短（NOｘ処理要）TM
DecarbonICE
海中投棄・貯留排ガスCCS
排ガスCCS

0%〜10MW

中-80%0%20%〜100MW⻑TMメタン

海外 ①（NOｘ処理要）

直接燃焼

Diesel+Boiler/GCU

⽔素分離

Fuell cell

電気推進

CO2回収

直接燃焼

Diesel+Boiler/GCU

直接燃焼

Diesel+Boiler

メタノール
メタネーション

CO2回収コスト:

CC‐Meth

DAC >> CCS
注︓ ① バイオ燃料 ⇒ 航空燃料⽤途が主体になると想定し、外した。
② 有機ケミカルハイドライト ⇒ ⽔素輸送の媒体として有望だが、船内における脱⽔素の技術と分離トルエンの回収・循環スキーム想定が未済のため、今回は外した。

IMO 2020〜30
GHG規制対応 ソリューション

化⽯燃料

EEDI Phase-3Diesel+Boiler
Digitization

Diesel+Boiler
Gas Fuel

Diesel+Boiler/GCU
Diesel+Boiler© 2019 MITSUBISHI SHIPBUILDING CO, LTD. All Rights Reserved.

（SOx,NOｘ処理要）

70%（SOx,NOｘ処理要）68%（NOｘ処理要）

55%（SOx,NOｘ処理要）TM
DecarbonICE
海中投棄・貯留〜100MW

⻑

20%

海外 ②4

2. IMO 規制 2050(GHG) 対策候補
参考資料︓ライフサイクル CO2排出量評価 (DNV・GL)© 2019 MITSUBISHI SHIPBUILDING CO, LTD. All Rights Reserved.

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3. 船舶 ゼロエミッション検討（2018年度実施: 船上CCS搭載）
石炭燃料

人力

風力
石油燃料

ガス燃料

風力CC-Meth(Carbon Cycle system utilizing Methanation)© 2019 MITSUBISHI SHIPBUILDING CO, LTD. All Rights Reserved.

Patent pending6

3. 船舶 ゼロエミッション検討（2018年度実施: 船上CCS搭載）

洋上風車 等

CO2 回収装置
CO2タンクCO2CO2CO2メタン
燃料タンク

CO2タンク

人工メタノール

人工人工メタン
人工メタン
メタン

CC-Meth炭素循環

再生可能エネルギー

CH3OH

H2
海水電解水素製造

CH4
メタネーション合成反応(3H2+CO2⇒CH3OH+H2O)(4H2+CO2⇒CH4+2H2O)

H2O

CO2 回収装置

CO2

メタノール
燃料タンク

(Carbon Cycle system utilizing Methanation)© 2019 MITSUBISHI SHIPBUILDING CO, LTD. All Rights Reserved.

Patent pending7

3. 船舶 ゼロエミッション検討（2018年度実施: 船上CCS搭載）
船上CO２回収装置

 液体アミン吸収法 回収装置
 液化装置 貯蔵装置© 2019 MITSUBISHI SHIPBUILDING CO, LTD. All Rights Reserved.

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3. 船舶 ゼロエミッション検討（2018年度実施: 船上CCS搭載）
Case-1Case-2

VLCC メタン燃料

VLCC メタノール燃料

Case-1: VLCC-メタン燃料

Cadse-2: VLCC-メタノール燃料

主機関

7G80ME-C9.5-GI-EcoEGR
MCR 21,060 kw, NOR 18,950 kw (90%)

7G80ME-C9.5-GIM-EcoEGR
MCR 21,060 kw, NOR 18,950 kw (90%)

CO2 排出量 @ NOR

168.0 t/d209.0 t/d

CO2 削減率

合計 削減率 85.7%(CO2 回収装置効率= 90%, CO2 液化パージガス ロス= 3.1%, CO2 液化⾮凝縮 ロス= 1.6% )+ 40.0%CCS装置駆動 追加エネルギー

右記の機器駆動- 4,550 ton- 5,000 ton(- 1.53 %)(- 1.68 %)

85 M$

85 M$

ガス燃料設備+ 21.5 %+ 16.0 %CCS設備+ 34.0 %+ 36.9 %CCS装置重量影響(Dead weight adjust)
概略船価

追加投資

+ 47.0%・ CO2 回収装置 = 吸収液ポンプ、排ガスブロワー、冷却海⽔ポンプ
・ CO2 液化装置 = CO2 圧縮機、冷凍装置
・ CO2 再⽣装置加熱蒸気© 2019 MITSUBISHI SHIPBUILDING CO, LTD. All Rights Reserved.

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3. 船舶 ゼロエミッション検討（2018年度実施: 船上CCS搭載）
メタネーション燃料コスト 試算
再⽣可能エネルギー利⽤
電⼒単価 (仮定)

⼈⼯合成 メタン *1

⼈⼯合成 メタノール *2

3.0 ￥/kW-h91.0 ￥/kg

54.2 ￥/kg

4.0 ￥/kW-h116.5 ￥/kg

63.8 ￥/kg

5.0 ￥/kW-h142.0 ￥/kg

73.5 ￥/kg

6.0 ￥/kW-h

167.5 ￥/kg

83.2 ￥/kg

7.0 ￥/kW-h

193.0 ￥/kg

92.8 ￥/kg

参考 市場価格 2017 4Q

49.3 ￥/kg

42.9 ￥/kg*1 メタン合成電⼒＝⽇本エネルギー研究所「我が国におけるPower to gasの可能性」2015年12⽉
メタン液化電⼒＝HIS Markit PEP review 2015-13*2 メタノール製造電⼒＝三菱重⼯業技報Vol35-No6(*3)
参考︓欧州の洋上⾵⾞電⼒単価 8.1¥/kW-hよりは安価になると期待。
⽇本の洋上⾵⾞電⼒単価は 30.0 ￥/kW-h。
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3. 船舶 ゼロエミッション検討（2018年度実施: 船上CCS搭載）
投資回収試算結果 (⾦利、DWT減少等は考慮せず)
 ベース船︓
既存の船はMGO (@600$/t) を燃料に使い続けることとし､GHG削減⽬標を達成できない事から､燃料課⾦制度を適⽤し､消費燃料に則して､カーボンプライス全体価格相当を賦課されるとした｡
 CO2回収船 (⼈⼯合成ガス燃料適⽤船)︓
本船には燃料課⾦は適⽤無しとした｡ 回収したCO2を明⽰的カーボンプライス (炭素税・排出権) 価格相当で売買できる事とし､MGO燃料とメタネーション燃料との差額､及びベース船の燃料課⾦との差額を投資回収計算の原資とした｡

Case-1Case-2

VLCC CO2回収-メタン燃料
発電単価 @5¥/kw-h 相当で、カーボンプライス全体価格 (燃料賦課⾦)を200$/t-CO2 相当､回収CO2を20$/t-CO2 相当で取引できれば投資回収20年程度が期待出来る｡

VLCC CO2回収-メタノール燃料
発電単価は@5¥/kw-h相当でも､カーボンプライス全体価格(燃料賦課⾦) が280$/t-CO2 相当､回収CO2を 28$/tCO2) 相当で取引出来無ければ､投資回収20年程度が期待出来ない｡© 2019 MITSUBISHI SHIPBUILDING CO, LTD. All Rights Reserved.

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3. 船舶 ゼロエミッション検討（2018年度実施: 船上CCS搭載）検討まとめ （Mitsubishi CC-Meth）
CO2回収/液化/貯蔵装置 (CCS)

装置・技術については陸上⼤型設備として実績も多く、技術的には確⽴。
船舶に搭載装備することにも問題はないと評価。

VLCC CO2削減率 Δ 85%を確認。 以下の条件であれば投資回収は約20年︓

 燃料課⾦制度の適⽤。（カーボンプライス全体価格相当を賦課｡ 200〜240$/t-CO2）
 再⽣可能エネルギー利⽤電⼒単価。（約 4 ～ 5¥/kw）
 回収したCO2を明⽰的カーボンプライス (炭素税・排出権) 価格相当で売買。 (20 to 24$/t-CO2)

今後の課題︓ハード⾯

 CCS装置の⼩型化、省エネ化、コストダウン 正確な計量・記録システム（回収CO2量、及び CO2 削減率）
 メタネーション燃料バンカリング設備、及びCO2荷揚げ設備

今後の課題︓ソフト⾯

 MBM（Market-based Measure) 燃料課⾦制度とCO２取引スキーム
 CO２削減船の認定スキーム

⼩型船のGHG削減に関しては､船上に⼤規模なO2回収・貯蔵装置を搭載する事は搭貨重量の減少量が⼤きく､また投資額の割合も⾮常に⾼いため課題も多い。 そのため、以下の対応策も並⾏して検討必要。
 電気推進（プラグインバッテリー）
 代替燃料︓バイオ燃料© 2019 MITSUBISHI SHIPBUILDING CO, LTD. All Rights Reserved.

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4. 船舶 ゼロエミッション検討（2019年度: 検討予定）

2019年度︓下記２船型のコンセプト設計纏めを計画
1. 船上CCS搭載 ⇒ 20,000TEU C/S
2. アンモニア燃料適⽤ ⇒ 80 Bulk Carrier© 2019 MITSUBISHI SHIPBUILDING CO, LTD. All Rights Reserved.

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海外情報① ⼤気中から直接CO2回収 (DAC)
スイス Climeworks 社

カナダ カルガリー⼤学 David Keith 教授
Carbon Engineering

カーボン・エンジニアリングのプラントでは、空気を⽔酸化カルシウム溶液を含む塔に通すことでCO2を酸化カルシウムに変化させ、その後のステップで炭酸カルシウムの塊にする。

CO2回収⽅法︓CO2がフィルター表⾯に科学的に堆積。 CO2堆積量が飽和したら、100℃程度の熱をかけてcO2を分離回収。
プラントで集めたCO2は、温室を運営する農業⽣産者や、炭酸飲料を製造する飲料会社、⾷品メーカーなどの販売。
今後は世界中で検討している地中に注⼊する処理と組み合わせても効率よく稼働するであろう。
2025年までに世界中のCO2の１%を回収することを⽬指している。 そのためには、今回建設したようなプラントを25万カ所に設置する必要がある。

炭酸カルシウムは加熱すると酸化カルシウムとCO2に分離するので、CO2だけを取り出して圧縮し、パイプラインを通して地下に埋めている。

Climework社は、現在 1tonのCO2を抽出するのに約 600ドル (約¥66,000)かかっているが操業が増加するにつれて 5〜10年後にはコストが 100ドル (約¥11,000)を下回る⾒込みである。

将来的にはこのCO2を利⽤して燃料の合成を計画。

参考⽐較︓船上CCS MSB 昨年度試算 (⼈⼯メタン燃料使⽤）⇒© 2019 MITSUBISHI SHIPBUILDING CO, LTD. All Rights Reserved.

CO2回収

53〜68 $/ton-CO2,

CO2液化 30〜38 $/ton-CO2

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海外情報② DecarbonICETM Project Platform (Denmark MDC)
CO2のドライアイス化、海中投棄・海底貯留既存技術に基づくソリューション

 DecarbonICETM技術は全く異なる⾰新的な代替⼿段で海洋の炭素回収貯蔵技術。
 既存の船舶に後付けするだけでなく、新しい船舶にも適⽤。
 CO2も他GHGエミッションもドライアイス化して捕らえるため、各船舶に極低温プラントを追加搭載することで、現在の燃料と船舶設計の継続的な使⽤を可能にする。
 ドライアイスを⼩さなブロックに形成。ブロックは運航中に海に放出し、海底に沈め、海底堆積物内にCO2を永久的に貯留する。
 DecarbonICETMソリューションは、500メートルを超える⽔深での国際海運に適⽤可能であり、船ごとに80％オーダーでCO2の排出削減につながる。
 この技術のコストは、CO2 1トンあたり25ユーロ以下を⽬標。

プロジェクトプラットフォーム (MDC:海事開発センター）
共同産業プロジェクトプラットフォームを2019年9⽉に設⽴。
主なプロジェクト⽬標は、脱炭素技術を2020年のセッション中にIMOに提⽰を⽬標。
 技術ソリューション
 規制と環境 操作
 財務および外部への影響
 プロジェクト管理とアウトリーチ

業界パートナー10〜12の船会社サポート(＠€50,000)

 Wartsila︓CO2のドライアイス化貯蔵プラント設計
 DSME︓新造船舶へのプラント搭載・標準設計
 MAN︓既存船へのプラント・レトロフィット設計
 DNVGL & GARD︓リスクアナリシス、Class Notations© 2019 MITSUBISHI SHIPBUILDING CO, LTD. All Rights Reserved.

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海外情報③ MAN機関 アンモニア燃料への対応© 2019 MITSUBISHI SHIPBUILDING CO, LTD. All Rights Reserved.

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海外情報③ MAN機関 アンモニア燃料への対応
MAN-SIEMENS
Ammonia, NH3 as green fuel produced with renewable energy
Ammonia is the logic option

NH3 advantages as green fuel: No carbon. Clean combustion
without CO2 or carbon
 Can be produced 100% byelectrical energy Can easily be reformedto H2 and N2
 Can be stored with high energy
density at <20bar
 Low risk of fire. Relatively
specific ratio of NH3 and air(15-25%) is required to sustaincombustion© 2019 MITSUBISHI SHIPBUILDING CO, LTD. All Rights Reserved.

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海外情報④ HyMethShip project (HORISON 2020 program)( NOx 対策要 )The project started in 2018 and will run for 3 years.
The work is structured into 11 work packages that deal with the precombustion carbon capture system and the internal combustion engine aswell as assess safety, economic and environmental factors and system
integration. The consortium consists of 13 partners including a globallyoperating shipping company, a major shipyard, a ship classificationsociety, research institutes and universities and equipment manufacturers.
The publication will present the structure of the work and preliminary
results of the project.
The project has received funding from the European Union’s Horizon
2020 research and innovation program under grant agreement No 768945© 2019 MITSUBISHI SHIPBUILDING CO, LTD. All Rights Reserved.

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海外情報⑤ Ocean Hyway Cluster (Norway)© 2019 MITSUBISHI SHIPBUILDING CO, LTD. All Rights Reserved.

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海外情報⑤ Ocean Hyway Cluster (Norway)© 2019 MITSUBISHI SHIPBUILDING CO, LTD. All Rights Reserved.

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海外情報⑥ Hydrogen project within CMB (Belgium)© 2019 MITSUBISHI SHIPBUILDING CO, LTD. All Rights Reserved.

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