GHG戦略19-2-2-3
国際海運 GHG ゼロエミッション プロジェクト ⼀般公開セッション「国際海運における脱炭素化技術の可能性」

カーボンリサイクル技術（CCR）に関する取組み

令和元年 8 ⽉ 2 ⽇（⾦）⾚坂インターシティコンファレンス
⽇⽴造船株式会社顧問 熊⾕直和
1⼆酸化炭素と⽔素からメタンを合成
二酸化炭素と水素からメタンを合成する技術は1911年に仏の化学者サバティエが発見した古い技術
二酸化炭素

水素

触媒

メタン

Paul Sabatier
ノーベル賞に輝いた
フランスの化学者
1854-1941

発電所
⼯場等
循環利⽤

2Copyright© 2019 Hitachizosen Corporation. All Right Reservedメタネーション技術の歴史

Global CO2 Recycling
Advocator
Emeritus Prof.
Koji Hashimoto
Tohoku Univ

東北大学、東北工業大学名誉教授の橋本先生
が1993年にグローバル二酸化炭素リサイクル構想を提案。
以来その構想のキーマテリアルである水電解で水素を効率よく発生させる電極材料の開発、二酸化炭素と水素でメタンを合成する触媒の開発を行ってきた。日立造船はその研究に共同で参画。

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委託事業の紹介
2012年〜2015年 NEDO 戦略的次世代バイオマスエネルギー利⽤技術開発（実⽤化技術開発）「⽊質バイオマスのガス化によるSNG製造技術の研究開発」
2013年
経産省 再⽣可能エネルギー貯蔵・輸送等技術開発」
2014年〜2016年 NEDO ⽔素利⽤等先導研究開発事業 に移管
低コスト⽔素製造システムの研究開発「⾼効率低コスト⽔素製造システムの研究開発」
エネルギーキャリアシステム調査・研究「⾼効率メタン化触媒を⽤いた⽔素・メタン変換」
2016年〜2017年 NEDO ⽔素社会構築技術開発事業／⽔素エネルギーシステム技術開発「再エネ⽔素と排ガスCO2によるメタン合成および都市ガスグリッド利⽤を⽬指したPower to Gasシステムの研究開発」フェーズA
2017年ごろからCCUとしてのテーマとなる
2017年〜
NEDO 次世代⽕⼒発電等技術開発／次世代⽕⼒発電基盤技術開発／CO2有効利⽤技術開発
2018年〜
環境省 ⼆酸化炭素の資源化を通じた炭素循環社会モデ
ル構築促進事業／清掃⼯場から回収した⼆酸化炭素の資源化によ4る炭素循環モデルの構築実証
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世界のメタネーション実証プラントプロジェクト
橋本先生、当社グループ 1995年世界初の実証
メタネーション技術の日本での認知度が低い
欧州は早くても2009年からLobby活動が必要であった。
2011年以降の立ち上げがほとんど“Power to Gas projects review: Lab, pilot and demo plants for storing renewable energy and CO2”,
M. Bailera et al. Renewable and Sustainable Energy Reviews 69 (2017)292–312
Copyright©
2019 Hitachizosen Corporation. All Right Reserved近年のメタネーション技術の位置づけ
イベント

2016

CCR研究会設⽴ (4社、東⼤、産総研)
議員勉強会での講演

2017

2018

2019

11⽉
4⽉

⽔素基本戦略に掲載

12⽉

CCR研究会設⽴研究会会員拡⼤(20社、九⼤、東邦⼤、産総研)
第5次エネルギー基本計画に記載
国交省国際海運GHGゼロエミッションプロジェクト発⾜
ダボス会議で安部⾸相⾔及エネ庁にカーボンリサイクル室設⽴
環境省CCUSの早期社会実装会議設⽴
G20軽井沢/⼤阪にてイノベーション技術として展⽰

議員勉強会の様⼦

2⽉
7⽉
8⽉
1⽉
2⽉
2⽉
6⽉

「⽔素基本戦略(概要)」から抜粋

Copyright© 2019 Hitachizosen Corporation. All Right ReservedCCR研究会
2016年 11⽉実効的なカーボンニュートラルを⽬指したCCR研究会を設⽴
炭素循環社会の実現を⽬指して(⾚枠は設⽴メンバー)

⽇⽴造船株式会社

⽇揮株式会社

住友商事株式会社

⼀般財団法⼈電⼒中央研究所

東京電⼒ボールディングス株式会社

旭化成株式会社

上野トランステック株式会社

国際⽯油帝⽯株式会社 エックス都市研究所

⼀般財団法⼈⽇本ガス協会

東邦エンジニアリング株式会社

伊藤忠商事株式会社

JFEスチール株式会社

株式会社九電⼯

⽇本製鉄株式会社

⻄部ガス株式会社

ひびきエル・エヌ・ジー株式会社

⼤阪ガス株式会社

東邦ガス株式会社

⽇本特殊陶業株式会社

特別会員 5名
九州⼤学⼤学院
⼩林客員教授
産業総合技術研究所
⾼⽊研究G⻑、望⽉主任研究員
東北⼤学⾦属材料研究所 秋⼭教授
名古屋⼤学
則永教授
名誉会員 1名
東北⼤学
橋本名誉教授東京ガス株式会社

三菱⽇⽴パワーシステムズ株式会社

株式会社商船三井2018年2⽉16⽇の会員拡⼤総会を経て現在

三井化学株式会社

⼀般財団法⼈⽇本海事協会

平成31年6⽉30⽇現在

27企業・団体
⾮開⽰2社含む

https://ccr‐tech.org/
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第5次エネルギー基本計画 2030年に向けて
第5次エネルギー基本計画は⇒エネルギー政策の基本的⽅向性を⽰す。
2018年7⽉3⽇閣議決定された。

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資源・燃料政策の今後の重点 2019年3⽉7⽇発表

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国⼟交通省の動き

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将来燃料の候補 (⾮化⽯・⼈⼯合成)

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船舶ゼロ・エミッション代替燃料のワーキンググループ設⽴

⽬的
国際海運GHGを2050年までに50％削減することがIMOで採択され、これを達成すべく、化⽯燃料の代替燃料にCO2のメタン化燃料の導⼊を検討する。
• WGのキーワード
CO2関係/H2関係/メタネーション燃料とLNG燃料/物性/燃焼実験 実船実験/ 燃料認証
/GHG評価(EEDI Cf) / プラント関係 / 化⽯燃料問題共有者 / 海事関係 / 採算
• 幹事会社︓
株式会社商船三井• 事務局 ︓
⼀般社団法⼈⽇本海事協会
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CO2の削減効果
再エネ水素
8.4kWh820g CO2150g H2CO2石炭火力発電所
820g/kWh

メタン化反応器

CO2820g CO22.28kWh 出力

ガス火力発電所
360g/kWh298g CH4820g CO2 ÷(1 + 2.28)kWh=250g CO2/kWh

250÷820 x 100(%) =30.5% → 69.5％の削減効果

13Copyright© 2019 Hitachizosen Corporation. All Right Reservedコストは︖

http://criepi.denken.or.jp/jp/kenkikaku/report/download/4nxxfmoGxU5La4rAB0ZV948pEwpJXhCc/T02039.pdf

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稼働率の⽔素単価に及ぼす影響稼働率も影響するが、電⼒単価の影響の⽅が⼤きい

装置前提価格 204百万円 (136千円/kW)

装置前提価格 5,000百万円 (33千円/kW)

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電⼒中研の報告書 ⽔素単価に占める電⼒コストの割合

⽔素単価に占める電解電⼒の⽐率 83.67％
設備費は11.7％

安い電⼒が⽔素単価を決める。
http://criepi.denken.or.jp/jp/kenkikaku/report/download/4nxxfmoGxU5La4rAB0ZV948pEwpJXhCc/T02039.pdf

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CO2の回収コスト

CO2回収、利⽤に関する今後の技術開発の課題と⽅向性 資源エネルギー庁 平成27年6⽉
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全体概算費⽤

CO2単価＝1.9円/Nm3-CO2
CO2 + 4H2 → CH4 +2H2O
1.9 +17.5×4→71.9円/Nm3-CH4
百万BTUのメタン=26.5Nm3-CH4
超概算
71.9円×26.5Nm3÷113円/USD＝16.8＄/mmbtu
2017年9⽉のLNG価格 8.10 $/mmbtu
2014年4⽉のLNG価格 16.79$/mmbtu

⽔素単価 円/Nm3

⽔素単価＝17.5円/Nm3-H2

電力単価3円/kW
水素単価17.5円

電⼒価格が3円以下になれば、14〜15＄も可能。

『丸紅のUAE太陽光 天然ガスより安く、発電コスト2円台』
⽇経新聞の⾒出しCO2を有効利⽤・循環利⽤するため、メタンに対してインセンティブを与える政策が必要
18Copyright© 2019 Hitachizosen Corporation. All Right Reservedメタネーション設備価格
100万円(Nm3-CH4/h)
＠250Nm3-CH4/h

当社
概算値

46万円(Nm3-CH4/h)
＠2,500Nm3-CH4/h

ここでも経済性は設備費よりも電力単価が支配的であり、再エネの大量導入により生み出される余剰電力の価格をどう評価するか？
あるいは海外大規模再エネの輸入手段としてのメタネーションを用いる場合の電力単価設定
19Copyright© 2019 Hitachizosen Corporation. All Right Reservedエネ総⼯研の試算

最も経済的液化
メタン化
CO2 3000円/tで計算

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⽇⽴造船 PEM型⽔電解槽 (ハイドロスプリング🄬)
再⽣可能エネルギーからの⽔素製造
2010 筑波⼤学
2Nm3/h2015 九州⼤学 伊都キャンパス
⽔素ステーション (1Nm3/h)

2016 福島再⽣可能エネルギー研究所(5Nm3/h)

2012 福島再⽣可能エネルギー研究所
5.5Nm3/h, 2.6kW

2017 トヨタ⾃動⾞九州株式会社の宮⽥⼯場 FCVフォークリフト⽤ (24Nm3/h)

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反応器設計

Differential reactor
Differential flow reactors
are used for thedetermination of the
kinetics of catalytic
reactions.

Integral reactor
Integral flow reactors areused for thedetermination of reactor
designActual dataReactor Design

CFD Analysis
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⽇⽴造船のメタン化技術

メタン化触媒反応器

反応器

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CO2とH2でメタンを合成する実証機(弊社柏⼯場)
第一反応器

第二反応器

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2016年ETOGAS社を買収〜Power to Gasシステムの世界No.1企業へ〜

アルカリ⽔電解槽

メタネーション反応装置

ETOGAS社
がエンジニアリングを担当
2016年10⽉
資産取得

世界最⼤のメタネーションプラント
Audi e-gas plant
⼊⼒ Max 6.3MW
⽔素 Max 1,260Nm3/h
メタン Max 315Nm3/h

BioMethan社
2015年 HZグループ傘下

25Copyright© 2019 Hitachizosen Corporation. All Right Reserved⽯炭ガス化ガスのSNG
石炭の水蒸気改質ガスから合成天然ガス(Synthetic Natural Gas)を作るプラントは
米国North Dakotaで既に商用化1984年以来稼働
MethodeName of Process

PurposeType of gasfire

Condition

Catalyst

2 stages of adiabatic First︓300〜450℃
BASF:Ni basis
fixed bed
Second︓260〜
catalyst
315℃
Pressure Unknown
Gas recycle

Lurgi

SNG by Coal gasification

TREMP（Topsoe's
Recycle Energy
efficient
Methanation
Process)

3 stages of fixed
SNG from Coal gasfication
bed
with using heat recoverd
from nuclear powerGas recycle

250〜700℃
30bar

Haldor Topsoe︓MCR-2X,MCR4

Conoco/BGC

SNG by Coal gasification

Adiabatic fixed bed

Undisclosed

Undisclosed

HICOM

SNG by Coal gasification

Multi stages of fixed
230〜320℃
bed
25〜70barGas recycle

Fixed Bed

Linde

SNG by Coal gasification

RMP（Ralph M.
Parsons)

不明

Fixed Bed
Keeping at constant
Undisclosed
temperature byindirect heatexcange315〜538℃
4〜6段断熱固定床
4.5〜77bar

Pellet(3.2mm,5.4mm)
Unkown in detail

StatusRemarks

・Demonstration︓SA、Findings Demonstrationm
Sasolburg (SASOL)
・Inpact of H2S, the conversion rate is・Commercial︓USA、Northsignificantly reduced at 4.0mg/m3
Dakota(Great Plains Synfuels
・Surface area is reduced by nickelPlant)
crystallization ofMore than 20 years
・Life of catalyst:4years
Operating rate: 98.7%
・Demonstration
EVA II/ADAM II
10,150h・The demonstration plant closed in 198
・TOPSOE are supplying TREMP process

・Demonstration
Westfield Coal Gasification
Plant (Scotland)
・2000hr operation in the testplant
・Pre-commercial
Westfield Development
Center (Scotland)

・Improved BGC process
・CO2 separtion was carried out after
methanation
・Steam（but sintering occured）

Undisclosed

Undisclosed

・Steam injection to reduce Carbon formation.
・Concept of the reactor is utilize synthesis ofmethanol

Undisclosed

Undisclosed

・CO shift reaction at the same time
・No gas recycle

3 stages of adiabatic
400〜750℃
fixed bed

Ni系 NiO〜60%

Unknown

ICI/Koppers

SNG by Coal gasification
Koppers-Totzek
Gasfication

Bureau of Mines

SNG by coal gasification

Fultized Bed
多段原料導⼊200〜400℃
20.7barRanny Ni・1120hr operation at the test ・Ni basis catalyst is higher activity than Fe（２times recovery)basis catalyst, but has its S durability weaker.

SNG by coal gasification

Fultized Bed２段原料導⼊
層内熱交換器430〜530℃
69〜87barHarshaw Chemical
Company
Ni, Cu, Mo

・2200hr operation in the labo
scale

300〜500℃
20〜60bar

Undisclosed

商⽤（⼩規模）Fultized Bed Bi-Gas
Comflux(ThyssengasGmbH)

SNG by coal gasification

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CO＋3H2→CH4+ H2O
ΔH=‐206ｋJ/mol‐CH4

発熱量⼤CO2＋4H2→CH4+ 2H2O
ΔH=‐165ｋJ/mol‐CH427
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G２０ 軽井沢、G20大阪国際メディアセンター
G20 軽井沢 G20 イノベーション展会場
入口

メタネーション技術の展示

世耕経済大臣G20 大阪国際メディアセンター展示

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G20軽井沢、G20大阪での展示パネル

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謝辞

本⽂にも記載しておりますように、本報告は、国⽴研究開発法⼈新エネルギー・産業技術総合開発機構（ＮＥＤＯ）の委託業務の成果の⼀部を活⽤しています。
ここに謝意を表します。

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