コージェネ大賞技術開発部門 理事長賞

水素30%混焼 高効率8MW級ガスタービンコージェネ「PUC80D」の製品化

2022年2月4日
川崎重工業株式会社
エネルギーソリューション＆マリンカンパニー© 20132014 Kawasaki
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開発背景 『カーボンニュートラル実現に向けて』●2050年カーボンニュートラルに向け､2030年ＣＯ２排出量46％削減●最終エネルギー消費量の50%は熱エネルギー⇒熱エネルギーの脱炭素化に水素燃料は必須（国際エネルギー機関）⇒CO2フリーの熱と電力が供給可能な水素コージェネ普及はカーボンニュートラル実現のため重要

出典 経済産業省「「2050年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略, 2021年6月」を基に当社で作成© 20132014 Kawasaki
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22開発背景 『CO2フリー水素チェーンの構築』
資源国(豪州)利用国(日本)

CO2フリー水素
プロセス利用CCS ※を組み合わせた化石燃料改質や豊富な再生可能エネルギーから低コストに水素製造

半導体や太陽電池製造
石油精製・脱硫 など

輸送用機器

安価な再生可能エネルギー

水素ステーション
燃料電池自動車 など

HySTRA

液化水素運搬船

液化水素トレーラ

産業用機器

貯蔵タンク

水素ガスタービン
水素ガスエンジン
水素ボイラなど
発電所

液化・積荷

化石燃料

CCS
（CO2回収・貯留）

つくる

JAXA

はこぶ／ためる

コンバインドサイクル発電所 など

つかう

当社は世界に先駆けてCO2フリー水素チェーン構築に挑戦⇒水素普及のため水素ガスタービン、ガスエンジンを早期製品化© 20132014 Kawasaki
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開発目的 『水素混焼ガスタービン早期普及によるCO2削減』
2021

2025

2030

2040

2050

46%削減

カーボンニュートラルCO2排出量
2000万t/年
最大300万ｔ/年

水素調達*1

水素混焼対応ガスタービン

天然ガス運転水素30%混焼運転

水素専焼化
水素運転

水素ガスタービン実証
水素発電導入期

水素発電普及期

出典 *1 経済産業省「「2050年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略, 2021年6月」

新設・既設改造により水素混焼ガスタービンを早期に普及し、エネルギートランジションにおけるCO2排出量削減に貢献© 20132014 Kawasaki
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製品の特長項目

水素30%混焼PUC80D

水素混焼率

水素0～30％volの任意割合で混焼可能

ＣＯ2排出量天然ガス専焼に比べ 年間4000ton削減

既設機への水素混焼適用
新設機での将来水素混焼対応・既設機器は流用（改造範囲最小化）
・水素燃料設備と燃料混合装置を追加
将来水素混焼する場合、水素燃料設備と燃料混合装置のスペースを考慮ＮＯｘ値

天然ガス専焼時と同じ 52.5ppm(02:0%換算）© 20132014 Kawasaki
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水素混焼 性能比較
ＰＵＣ８０Ｄコージェネ

天然ガス専焼水素３０％混焼

発電出力 （ｋＷ）

7610

7650

天然ガス量（Ｎｍ3/h)

2040

1835

水素流量 （Ｎｍ3/h)

0787

蒸気発生量 （ｔ/ｈ）

17.1

17.2

発電効率 (%)

33.1

33.2

総合効率 (%)

85.2

85.5

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水素混焼 システムフロー© 20132014 Kawasaki
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水素混焼 燃焼器への影響

中圧および実圧燃焼試験設備により水素燃焼試験を行い部品温度、エミッション、燃焼振動等を確認・評価し製品化© 20132014 Kawasaki
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水素混焼 燃焼制御

水素混焼時はメイン燃料流量を減らし追焚燃料流量を増加⇒希薄予混合燃焼への影響を小さくし、NOx抑制および逆火防止© 20132014 Kawasaki
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水素混焼 CO2削減効果･商用電源＋ガスボイラに比べ、ＣＯ2排出量を年間1.9万ton削減･天然ガスコージェネに比べ、ＣＯ2排出量を年間0.4万ton削減© 20132014 Kawasaki
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1010水素混焼から専焼へ ガスタービン開発ロードマップ*1 出典：経産省「2050年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略

2021

国内水素成長戦略*1

2022

現状
水素ｺｽﾄ 100円/Nm3
水素量0.02万 ton/年

PUC50D
PUC80D5MW
8MW

PUC180D
PUC300D

18MW
30MW

水素

PUC50D
PUC80D

5MW
8MW

PUC180D
PUC300D

18MW
30MW

PUC50D
PUC80D5MW
8MW

PUC180D
PUC300D

18MW
30MW

100 %（拡散燃焼器）

発電出力

水素混焼（ DLE燃焼器）

ｺｰｼﾞｪﾈ機種

2023

2024

2025

2021年6月」～

2030
目標（2030年時）
水素コスト 30円/Nm3
水素量300万 ton/年

水素発電設備の実機実証

水素発電の社会実装促進
水素30%
混焼

21年度 水素混焼PUC80Dを製品化
22年度 全機種へ展開
拡散燃焼/水素0~100%

拡散燃焼/水素0～100%

世界初、水素専焼コージェネ設備PUC17（2018年完成）

水素 100 %燃焼器）
MMX（マイクロミックス燃焼/水素100%
マイクロミックス燃焼器（微小拡散燃焼）マイクロミックス燃焼/水素100%

2020年代中盤 水素専焼（拡散燃焼）
後半 水素専焼（ドライ燃焼）を全機種製品化© 20132014 Kawasaki
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まとめ
カーボンニュートラル実現に向けて
熱エネルギーの脱炭素化に水素燃料は必須⇒CO2フリーの熱電供給可能な水素コージェネは重要な役割
エネルギートランジションへの対応
水素混焼ガスタービンを早期に普及しCO2排出量削減に貢献
既設改造は機器流用し改造範囲を最小化⇒既設ＰＵＣ８０Ｄ×100台の水素混焼化でＣＯ2排出量を年間40万ton削減水素混焼から専焼へ
2022年度
水素混焼ガスタービンを全機種製品化
2020年代中盤 水素専焼（拡散燃焼）を全機種製品化
2020年代後半 水素専焼（ドライ燃焼）を全機種製品化© 20132014 Kawasaki
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1212© 2014 Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved

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