ISSN0913-0020

The Japan Research and Development Center for Metals

一般財団法人

金属系材料研究開発センター

2021.12

No.422

TODAY「水素社会」を拓くアンモニア

価、省エネ法に基づく発電効率に係るベンチマーク基準の改正、発電利用にあたっての安全確保を図るため

元戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）「エネルギーキャリア」
サブ・プログラムディレクター

の設備基準等の見直し等が行われる必要がある。
加えて、「エネルギー基本計画」で掲げられた 2050 年、2,000 万トンの供給量の確保に向け、まずは 2030 年までに 300 万トンのサプライチェーンの構築に取り組む必要がある。このための資源外交の展開、公的ファイナン
スの供与等の官民連携による資源確保を行う必要がある。
現在、これらの課題の克服のための制度整備や政策

塩沢 文朗
水素エネルギーとしてのアンモニア（NH3）について「JRCM ニュース」で書くのは、2015 年 4 月以降、今回で 4 回目 1) になる。NH3 の CO2 フリー燃料、水素エ
ネルギーキャリアとしての可能性がようやく認知されたのは、2017 年 12 月の「水素基本戦略」になってのことなのだが、今般、閣議決定された第 6 次「エネルギー基本計画」では、「水素・アンモニア」が「2050 年カー
ボンニュートラル」目標実現のための重要なエネルギー源の一つとして位置付けられた。2014 年から 5 年の間、
SIP「エネルギーキャリア」2) で NH3 の主として発電燃料としての直接利用に関する研究開発と調査分析に携わり、その後もその成果の普及に取り組んできた者の一人として、そうした NH3 の可能性が広く認知されたことには多少の感慨を覚える。
今では、CO2 フリー燃料としての NH3 のサプライチェーン構築に向けた、国内外企業の取り組みに関するニュースを目にすることは珍しくなくなった。ここ
最近の資源価格の変調による悪影響が少し心配だが、NH3 の導入に向けた活動の中心は、すでに企業が担いつつあると言えるだろう。
しかし、NH3 のサプライチェーンの構築には、まだいくつかの重要な取組み課題が残っているし、将来の日本のエネルギーシステムにおける CO2 フリーエネル

的支援が講じられつつある。
他方、重要だが解決の方向性が見えていない課題もある。CO2 フリーの価値の評価の問題である。再エネ由来の水素を原料とする NH3（“ グリーン ”NH3）の製造コ
ストが低下するまでの間 3) は、天然ガスを原料とし CCS
で CO2 を除去した CO2 フリー NH3（“ ブルー ”NH3）の製造コストが安い。“ ブルー ” の CO2 フリー NH3 のコストは、当然に天然ガスよりも高いので、CO2 フリーの価値 4) がコストに反映されない限りは、天然ガスに対する CO2 フリー NH3 の競争力はない。
カーボンニュートラル目標の達成における NH3 の役
割についても、さらに検討の余地がある。水素エネル
ギーは、産業分野の脱炭素化でも大きな役割を期待されている（例えば、そのために、年間、鉄鋼業で 700
万トン、石油化学工業でも 700 万トンの大量の水素が必要との試算がある）のだが、それだけ大量の水素を調達、輸送する手段は確立していない。水素に再転換することなく、直接、CO2 フリーの燃料として利用できることが NH3 の大きなメリットの一つだが、もうひとつの NH3 の大きな特長は、大量の水素エネルギーを
長距離、比較的安価に輸送できることにある。このため輸送量と輸送距離次第では、NH3 から水素に（クラッギーとしての NH3 の役割についても、その全体像が明らかになっているとは言えないと思う。今回は、紙幅も限られているので、これらの課題等についての私の見解を、簡潔に列記してみたい。
研究開発面の課題は、NH3 の発電利用における高混キングにより）再転換しても、その水素はコスト的に優位となる可能性がある 5)。こうした水素キャリアとしての NH3 の可能性についても、今後、追求されることが必要ではないかと思う。

焼化・専焼化の実装のための実証を積み重ねることである。発電利用においては技術の長期安定性と信頼性の確認が特に重要であり、そのための長期実証を行う必要がある。このために、2024 年に混焼率を 20%まで
段階的に高めることを目指した NH3 混焼実証が、JERA

1) 2015.4 No.342 「水素エネルギーの利用と SIP『エネルギーキャリア』」
2018.3 No.377 「『水素基本戦略』とエネルギーキャリアとしてのアンモニア」
2021.5 No.415 「カーボンニュートラルの実現とアンモニア」
2) 内閣府の戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）「エネルギーキャリ
ア」は、2014~18 年度の間、実施された。
3) 2035~40 年頃には、電解コストの低下により、“ グリーン ”NH3 の製造コ
ストが “ ブルー ” を下回ると考えられている。
4) ここで言う「価値」には、規制による制約やブランドイメージ等の非価格的要因により生ずる価値を含む。
5) 実際、ドイツの thyssenkrupp は、エネルギーキャリアとしての NH3 のポ
テンシャルをフルに活用するため、NH3 クラッキングの新技術開発に投資していくことを発表している。

（株）の碧南石炭火力発電所で既に始まっている。
発電分野での NH3 利用環境を整えるための制度整備も重要である。NH3 発電電力の非化石価値の適切な評

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JRCM REPORT

日独エネルギー・環境フォーラム、アジアヒートポンプ・蓄熱技術ネットワーク東京
ワークショップ、欧州の産業用高温ヒートポンプ DryFiciency プロジェクト報告会に参加して一般財団法人 金属系材料研究開発センター
1. はじめに
未利用熱エネルギー革新的活用技術研究組合(TherMAT) の高温ヒートポンプに関する技術調査活動の一環として、① 2021 年 2 月 16 日～ 18 日にオンラインで開催された「日独エネルギー・環境フォーラム」、② 2021 年 2 月 25 日にオンラインで開催された「アジアヒートポンプ・蓄熱技術ネットワーク東京ワークショップ」、③ 2021 年 7 月 6 日にオンラインで開催された「欧州の産業用高温ヒートポンプ DryFiciency
プロジェクト報告会」に参加し、産業用高温ヒートポ
ンプに関連する内容を中心に、技術・市場・政策等の動向を調査したので概要を報告する。
2. 第 11 回日独エネルギー・環境フォーラム 1) の概要
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）、ドイツ連邦経済・エネルギー省（BMWi）、ドイツ連邦環境・自然保護・原子炉安全省（BMU）の共催で、第 11 回日独エネルギー・環
境フォーラム「産業の明日 - 産業分野の脱炭素化」
がオンラインで開催された。各日約 300 名、延べ約900 名が参加。
2-1. 産業分野の脱炭素化が日独両国の気候変動とエネ
ルギーの政策・戦略・シナリオに果たす役割（基調講演）
BMU ノ ベ ル ト・ ゴ リ セ ン 氏： 産 業 セ ク タ ー のCO2 排出量は 30％。あらゆるセクターでの対応が必要。2020 年はコロナの影響で排出量は 8％減った。2021 年のリバウンドを避け 2019 年をピークとする必要がある。再生可能エネルギーを増やし化
石エネルギーを過去のものとし、2030 年に 55％削減し、2050 年にカーボンニュートラルを達成する。ドイツでは 7 万人の雇用をかかえる石炭産業か
らの脱石炭プロセスが必要。このことにより CO2 排
出量はかなり削減される。石炭の時代は終わった。
ドイツでは 2030 年に再生可能エネルギーを電力の65％とし、2050 年には電力もカーボンニュートラ
ルとする。現在、ドイツ国内での熱供給や交通において CO2 排出には 25 €/ トンが課せられているが、2025 年には 55 €/ トンとなる見込み。エネルギー
集約型産業である鉄鋼業では、20 億€の基金によりグリーン水素による直接還元に取り組んでいる。
BMWi ウルズラ・ボラック氏：産業の脱炭素化は課題でありチャンスである。ドイツでは 2020 年において 50％近くを再生可能エネルギーで賄った。2022
年末までに原子力発電を全廃し、2030 年までにグリッドを拡張刷新し、再生可能エネルギーをさらに急速に60％に拡張し、2038 年までに石炭発電を全廃する。
JRCM NEWS No.4222磁性・先進技術研究部長

豊田 俊介

NEDO 石塚博昭氏：2019 年欧州グリーンディール
政策が発表された。日本ではグリーン成長戦略を公表。産業分野の脱炭素化は電化と電力の脱炭素化が前提。成長の機会でもある。2 兆円の基金を設けて開発
新技術を社会実装してゆく。未利用熱エネルギーの有効活用が重要。水素も重要で 2017 年に水素基本戦略を策定し、技術のプラットフォームとして福島水素エ
ネルギー研究フィールド FH2R を立ち上げた。
経済産業省・資源エネルギー庁 木原晋一氏：日本のエネルギー政策として、3E ＋ S（エネルギーの安定供給、経済効率性、環境への適合、安全性）を基本概念としたグリーン成長戦略を策定した。東日本
大震災以後、原発は９基再稼働している。今後 2030年の目標を議論する。民間の投資を期待。洋上風力、
水素、燃料アンモニア、原子力など。洋上風力は漁業者との調整が１つの課題。水素は水素価格が課題。
2030 年には 3 $/kg、2050 年には 2 $/kg を目指す。
燃料電池車の普及なども念頭。1 万 kW の水電解シ
ステムを福島に稼働させた。水素の海上輸送もスコープ。火力発電も 2045 年には 100％水素とする。炭素リサイクルでは CO2 を資源と捉えて CCUS が必要。
2019 年 に 技 術 ロ ー ド マ ッ プ を 策 定。 昨 年 Tokyo
Beyond Zero Week を開催。技術立国により経済と環境の好循環を図ってゆきたい。
環境省 瀨川恵子氏：脱炭素の動きを加速したい。
カーボンプライシングは温暖化対策税として検討がなされている。石炭火力の輸出には少なくとも高効率という厳しいクライテリアが必要。日本では 200 以
上の地方公共団体が 2050 年の GHG Net 0 を宣言している。これは人口の 75％以上に相当する。鉄鋼連
盟も 2050 年の GHG Net 0 を宣言している。これらに向けた法的な整備が必要。現在、COP26 に向けて
CO2 排出削減の 2030 年目標が策定されている。各企
業にも登録してもらい義務化してゆく方向。EV 補助、部屋の断熱・換気、人材なども重要。東京、横浜、京都など 228 の市がゼロカーボン City を表明している。
2-2. 産業界はいかにカーボンニュートラルを達成
できるか？
世界市場志向国の気候中立産業への道―課題、方向
性、枠組み条件 エコ研究所 フェリックス・クリス
チャン・マッテス氏：ドイツにおいて CO2 排出量は1990 年代から大きく下がってきている。これまで
水素は 1980 年代、2000 年頃、2018 年以降と 3 回ブームがあった。現在、天然ガスと CCS により作られるブルー水素が利用可能な状況になってきている。

気候中立な産業 ― 鉄鋼、化学、セメント業界にとって鍵となる技術及び政策的オプション Agora
Energiewende フ ィ リ ッ プ・ ハ ウ ザ ー 氏：1990 年
から 2000 年にかけて CO2 の排出量は削減された。
2030 年に 69％をグリーン電力とするために、今後風力発電を増やす必要がある。この際ピーク電力への対処が必要となる。鉄鋼業の CO2 削減には水素が必要。CCS はチャレンジ。2050 年でも農業、産業廃棄物による CO2 の排出は残る。リサイクル、循環経済も重要。これらの産業では 2030 年の 55％のCO2 排出削減目標に向け、CO2 削減に必要なコストをそれぞれの技術において大幅に下げる必要がある。
産業部門の脱炭素化 東京大学 有馬純先生：2050
年のカーボンニュートラルに向けての産業政策として 14 の成長分野が示されている。電化がすすめられるため 2050 年に向けて電力需要は 30 ～ 50％増大する。水素も要素の一つ。10 年間で 2 兆円のグリーンイノベーション基金が設けられた。電力の脱炭素化のための分担とコストを明らかにする必要がある。水素還元製鉄等の実現には現在の約 100 円 /m3 の水素価格を 8 円 /m3 まで下げる必要がある。
2050 年気候ニュートラルー産業部門のエネルギー
トランジションと水素 自然エネルギー財団 西田裕子氏：現在 Agora と共同で 2050 年までの道筋をコスト最適で解くなどのシミュレーションを行っている。石炭、原子力は 2030 年で終える前提。グリーン水素が産業の脱炭素に重要でありコストが重要。
現状グリーン水素は電力よりコスト高。産業用の水素は半分が国産、半分は輸入されるとの前提を置いている。CCS は考慮に入れていない。
2-3. 産業分野の脱炭素化に向けた課題、戦略及び技術的選択肢産業分野の脱炭素化に向けた道筋 気候保護コンピ
テンスセンター ベルンド・ヴェンツェ氏：産官学をつないで、産業分野の脱炭素化に取り組んでいる。
ボッシュにおけるカーボンニュートラルの立場
ボッシュ ラウラ・ジープマン氏：ボッシュでは2030 年までに、炭素ニュートラルエネルギ―などのために 10 億€を支出し、省エネ投資に 10 億€を支出し、省エネの結果 10 億€支出を削減する計画である。
デジタル化による脱炭素化 アドヴァンシング・サ
ステナビリティ社 クリス・タッペン氏：エネル
ギー、輸送、産業、農業などの分野での CO2 削減に
デジタルソリューション技術が重要。
産 業 分 野 の デ ジ タ ル 化 ―Future Energy Lab プ ロ
ジェクト ドイツエネルギー機構 マティアス・
ベーゼヴェタ―氏：ドイツエネルギー機構ではス
タートアップ、アカデミアを繋ぎサポートし、エネ
ルギー転換を後押ししてゆく。
産業のエネルギーマネジメントにおけるデジタル化―
気候中立に向けた足がかり NRW エネルギー機関

エックハルト・ビュッシャー氏：ドイツでは南部が再生可能エネルギーの供給地で、北部がエネルギーの需要地となっている。
再生可能エネルギーは増えており、電力の生産地と消費地の接続が課題となってくる。
高温熱ポンプ－産業のための効率的でグリーンなプロセス熱 ドイツ宇宙航空センター ウーヴェ・
リーデル氏：ガスターピンサイクルを用いた高温ヒー
トポンプ開発プロジェクト CoBra を計画している。
2019 年に研究所を立ち上げた。エネルギーや産業プ
ロセスの排熱を用いて、150℃以上 550℃までの熱需要を賄う。この温度範囲の熱需要は全体の 30％を占めるが、対応可能なヒートポンプがない。加熱能力 MW クラスの出力が必要。排熱を利用した電力供給もスコープとしている。パイロットプラントを建設の予定。まず、2021 年に空気を熱源とした加熱
温度 300℃、加熱能力 300kW のプロトタイプを作成し、さらに、2024 ～ 2025 年では 400℃、MW ク
ラスを目標とする。効率 COP は、40℃から 150℃
で理想的には 3.8 だがまずは 2.0 で良しとする。
クローネ社表面工学センターにおける廃熱利用
ベルンハルト・クローネ社 マティアス・シュリク
テン氏：自動車シャシー部品の表面処理工場における排熱有効利用の結果を紹介。CO2 排出量を 33％削減できた。
アルミ製造における資源効率向上を通じた省エネ
Aluminium Norf 社 クラウス・ヴェルナー・デー
ル氏：スクラップチャージング工程の自動化によるCO2 削減を計画。
産業分野の脱炭素化における水素の役割―産業界における需要と利用法 フラウンホーファーシステム
イノベーション研究所 アンドレア・ヘルプスト氏：
産業分野の脱炭素化における水素利用についての対応技術と課題を整理。
ド イ ツ 国 内 初 の 水 素 ネ ッ ト ワ ー ク の 実 現 RWE
Generation SE 社 リサ・ヴィルナウアー氏：再生利用可能エネルギーで作られた水素等をラインパイ
プを用いて広域に供給するプロジェクトが進行中。
SALCOS® ―CO2 排出量をおさえた鉄鋼製造のための
持続可能性コンセプト ザルツギッター・フラッハ
シュタール社 ペーター・ユッフマン氏：CO2 フリー
水素を利用した水素製鉄の問題は経済性。水素への設備投資費用とオペレーション費用が高くなる。
産業分野を中心とした社会の脱炭素化に向けたデジタル化／エネルギーマネジメントの取組み
NEDO 矢部彰氏：ドイツでは CCS には懐疑的。地
盤がしっかりしていないとならない。コストは安い。
2050 年までのカーボンニュートラル達成と日立の取り組み 日立製作所 門田和也氏：日立製作所
は、エネルギーの生産、供給網、貯蔵、需要、デジタルソリューションなどを通して世界的なカーボン
ニュートラル達成に貢献してゆく。
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Smart Energy Store への挑戦 ローソン 樋口智治氏：
ローソンはゼロエネルギーストアと IT 技術をベースとしたスマートエネルギーストアを目指している。
産業セクターにおける脱炭素化 東京電力エナジー
パートナー 佐々木正信氏：脱炭素化は電化と電力の脱炭素化により進められてゆく。この実現には、
デジタル化、再生可能エネルギーの変動への対応、バッテリー、産業熱需要に対応するグリーン水素が必要。産業用高温ヒートポンプでは、鉄鋼、製油な
どの大容量の熱需要は賄えない。マクロのバーチャ
ルパワープラント VPP の効果で、ユーザーは EV 接続などが自由に可能となる。
数理最適化による製造工程全般のエネルギー保全と温室効果ガス放出の削減 東洋エンジニアリング
若林敏佑氏：蒸気ボイラーや、リボイラーなどを含む化学プロセスでの省エネは簡単でない。ピンチ解析ベースの熱とエネルギーの総合的なシミュレー
ションによりソリューションを提供している。
銅精錬におけるリサイクル技術によるリサイクル社
会と脱炭素化実現へのイニシャティブ JX 金属
竹内智久氏：リサイクルスクラップ利用により非鉄金属製造における CO2 排出量を削減。
水 素 活 用 に よ る 革 新 的 製 鉄 技 術：COURSE50
日本製鉄 野村誠治氏：製鉄において高炉法が 7 割を占めている。水素還元は技術的にも難易度が高い。
吸熱反応となるため熱の補給が必要。水素の調達価
格、高い電気料金も課題。
工場を核とした CO2 フリーエネルギーバランシング
スキーム 丸紅 柚木博行氏：丸紅では水素エネル
ギー製造、輸送、利用技術や CO2 削減技術に対して世界的に取り組みを進めている。日本での洋上風力はこれから。北海道苫小牧に太陽光の大規模発電施設を建設。牛糞からのバイオガスも検討。ウィンドパークをオンショアからオフショアへ新しく設置し、グリーン水素を製造してゆく。
CO2 フリーの水素社会構築を目指したP2Gシステム
山梨県 坂本正樹氏：山梨県は、再生利用可能エ
ネルギーを用いた水素製造プロジェクトなど、CO2削減技術に関連したプロジェクトに多面的に取り組んでいる。
3. 第 9 回アジアヒートポンプ・蓄熱技術ネットワーク
東京ワークショップ 2) の概要
一般財団法人ヒートポンプ・蓄熱センターの主催で、第 9 回アジアヒートポンプ・蓄熱技術ネットワー
ク AHPNW 東京ワークショップ「ネットゼロエミッ
ションに向けたヒートポンプの役割」がオンラインで行われた。約 100 名が参加。
開会挨拶 ヒートポンプ・蓄熱センター 小宮山宏氏：
本ネットワークはアジア地域におけるヒートポンプ
全般の普及を狙いとして 2011 年に 7 か国で発足。
今後世界的にエネルギー需要の増大は確実であり、
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一方世界で 120 以上の国が 2050 年 CO2 ネットゼロを宣言している。日本ではエコキュートが 2020
年現在 700 万台まで普及した。今後、産業用、業務用のヒートポンプの普及拡大により、アジア地域の脱炭素化に貢献してゆきたい。
脱炭素社会実現のためのヒートポンプ技術 欧州
ヒートポンプ協会 Thomas Nowak 氏：欧州における産業用、業務用ヒートポンプ普及の状況・狙い・
課題を概説。
2017 年東京共同宣言について―日本の現状―
ヒートポンプ・蓄熱センター 佐々木俊文氏：日本
での産業用のヒートポンプ導入は 2013 年の設定
ターゲットに対して遅れている。この要因として、
工場それぞれのエネルギ利用状況の把握が必要となること、それぞれに応じた設備とすると汎用機化が難しい点などが挙げられる。こうした点も考慮し、産業・業務部門における高効率ヒートポンプ導入促進のための補助金の枠組みが新たに設けられた。
タイにおけるヒートポンプ市場のトレンドおよび政策
タイ国エネルギー省 Supachai Sampao 氏、キングモ
ンクット工科大 Piyatida Trinuruk 先生：日泰共同で行った産業用ヒートポンプのオンサイト試験を紹介。
ヒートポンプの動向と展望：韓国の市場とエネル
ギー政策 韓国産業技術研究所 Jun Choi 氏：韓国
では産業用ヒートポンプ市場は未形成。
中国のエネルギー政策とヒートポンプ市場 中国建筑科学研究院 Yang Lingyan 先生：中国においては
産業用ヒートポンプ技術、市場は未発達。
ヒートポンプの現状と展望・インド市場の可能性
インド暖房冷凍空調学会 Vishal Kapur 氏：ホテルでのヒートポンプ適用事例を紹介。産業用は、農業、自動車、食品工業の、洗浄、プロセス熱供給に利用されている。そのほとんどは蒸気再圧縮型ヒートポンプ。
ベトナムのエネルギー遷移とヒートポンプ市場の可 能 性 ハ ノ イ 工 科 大 学 Hoang-Luong Pham 先
生：ホテルでの適用事例の紹介と、産業用ポテンシャ
ルとして食品工業での適用を例示。
ヒートポンプの動向とエネルギー政策 インドネシ
ア冷暖房熱流体技術研究所 Agus Wismakumara 氏：
ヒートポンプ導入はエアコン、給湯などから。
東南アジアへのヒートポンプ給湯機普及に向けた
HPTCJ の取組み ヒートポンプ・蓄熱センター／
前川製作所 町田明登氏：ホテル、病院等業務用温水供給ヒートポンプのタイ、ベトナム、インドネシ
アを対象とした普及活動について報告。業務用は運転パターン情報はあるものの浴槽文化は浸透していない。今後は空調を含むシステムの高層マンションへの適用・普及を検討してゆく。
ネットゼロエミッションに向けたヒートポンプの役割
早稲田大学 齋藤潔先生：ヒートポンプ役割と展望についてシミュレータに言及しながら概説。産業分野への普及には産業分野の垣根を超えることが肝要。蓄熱システムは、従来、昼夜の電力料金差を利用した節約のために導入されたが、今後は多数の機器を繋いだデマンドレスポンスのために使われてゆく。多くのシステムを繋いだ構成要素の１つとしてヒートポンプは使われてゆくべき。
閉会挨拶 ヒートポンプ・蓄熱センター 林由紀夫氏：
中国ではヒートポンプの導入が急拡大している。アジア地域におけるネットゼロエミッションに向け、ヒートポンプ開発技術の社会実装が重要。
4. 欧州の産業用高温ヒートポンプ DryFiciency プロ
ジェクト報告会 3) の概要
欧州の産業用高温ヒートポンプ DryFiciency プロ
ジェクトの総括報告会がオンラインで行われた。
2050 年 CO2 排出正味ゼロに向けたロードマップ
国際エネルギー機関 IEA Timur Guel 氏、Peter Levi
氏：電力、産業、運輸、業務各分野ごのとの 2050
年 CO2 ゼロにむけた 5 年ごとのマイルストーンを設定。2050 年 CO2 ゼロには現在開発途上にある技術の実装・適用が不可欠。発展途上国での大幅な産業分野での生産増大と並行して CO2 ゼロ化を進めるた
めに、産業分野についてもドラスティックな CO2 削減が必要。削減には既に投資されている CO2 を排出する現有設備の余命についても考慮する必要がある。
特に平均寿命が 40 年程度と長い中国における新しい鉄鋼業関連設備への対応が課題となる。化学、セメントなど他の重工業分野においては平均設備寿命
が 25 年であり、設備更新の際にロックインを避ければ 2050 年までの CO2 削減の潜在余地はかなりある。化学、鉄鋼、セメントなどの重工業の CO2 ゼロには CCUS や水素など技術革新を要する方策の適用が不可欠。化学、鉄鋼、セメント以外の産業での熱需要に対する電気エネルギーのシェアは現在 20％未
満だが、2050 年には 65％を占めると想定される。
DryFiciency プロジェクトの概要 オーストリア技術研究所 AIT Veronika Wilk 氏：DryFiciency プロ
ジェクトは 2016 年に始まり、3 つのサイトで実証試験を行った。乾燥工程は産業分野におけるエネル
ギー消費の 10 ～ 25％を占める。このうち実際の製品加熱に用いられるエネルギーは 15％程度。コンソーシアムでは閉ループと開ループのヒートポンプ
それぞれについて検討を行った。プロジェクトでは
レンガ乾燥、でんぷん乾燥、生物汚泥乾燥について
160℃までの熱供給を狙いとしたヒートポンプで実証試験を行った ( 図１)。
Wienerberger 社のレンガ乾燥工程では、レンガ
焼成炉の排熱を利用して、90°の温水をヒートポン
プに供給し、温度 115℃、湿度 2％などのガスでレンガを乾燥させる。計算では 160 ～ 120℃のヒート
ポンプ乾燥により、従来の天然ガスバーナーに比べ、エネルギー使用量、CO2 排出量ともに 65 ～ 80％削減される。要素技術としてスクリュー型とピストン型コンプレッサー、潤滑油と冷媒をヒートポンプ用に開発した。AIT 製の閉ループ 160°熱供給ヒート
ポンプでは冷媒に R1336mzz(Z) を用いた。レンガ
乾燥工程（95 → 120℃、130℃→ 160℃に加熱）とAgrana 社のでんぷん (110 → 135℃、150℃に加熱 )乾燥工程での各々 5 ヶ月に及ぶ実証試験の実績温度データ等が紹介された。成績係数 COP は加熱温度
差Δ T Lift が増大するほど低下し 1.5 ～ 3.5 のレベル。
ヒートポンプの加熱出力は約 300kW。開発機器は
今後加熱分野におけるエネルギーと CO2 削減に大きく貢献すると期待される。
開ループヒートポンプシステムの開発と実証結果
SINTEF 社 Michael Bantle 氏、EPCON 社 Jan
Haraldsen 氏：蒸気を再圧縮・加熱し、直接／間接
蒸気乾燥器に供給。冷媒は水。1 ～ 3 段圧縮で検討。
ノルウェーの Scanship 社の生物汚泥乾燥工程がデモンストレーションサイト。成績係数 COP はΔ T Liftが増大するほど低下する。新たにコンプレッサーを開発。自己蒸気機械圧縮型ヒートポンプで 45℃昇温、
COP ＞４、加熱能力 500kW を達成。
DryFiciency プ ロ ジ ェ ク ト の 産 業 分 野 CO2 削 減 政
策・戦略へのインパクト 欧州ヒートポンプ協会
Thomas Nowak 氏：欧州ヒートポンプ協会は 2000
年に設立され現在 22 か国、146 の団体がメンバーとなっている。産業用途、地域熱供給もヒートポン
プ適用のターゲットの１つ。2020 年現在、1480 万

図１．DryFiciency プロジェクトで実証試験に供された高温ヒートポンプの外観 *（Wienerverger 社レンガ乾燥工程に導入された閉ループヒートポンプ ( 左 )、Agrana 社でんぷん乾燥工程に導入された
閉ループヒートポンプ ( 中 )、Scanship 社の生物汚泥乾燥工程に導入された開ループヒートポンプ ( 右 )）*Wilk 氏プレゼン資料より許可を得て転載

JRCM NEWS No.422

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台のヒートポンプにより、203TWh 相当の化石燃料が削減され、4060 万トンの CO2 が削減されている。
ヒートポンプの製造拠点は現在欧州に 165 か所以上あり、82 億€の市場となっている。ヒートポンプ関連で 9 万人フルタイム相当の雇用を生んでいる。ヒートポンプ市場は 2010 年から 2020 年にかけて年率
約 10％で成長してきた。産業用ヒートポンプは推計約 18,000 台が稼働している。加熱能力は 50 ～5000kW。欧州では産業分野において、2950TWhのエネルギー需要があり、うち 1958TWh が熱需要である。このうち 724TWh がヒートポンプでの供給の可能性がある熱需要である。
産業分野の熱需要におけるヒートポンプは漸増傾向にあり現在約 20％を占めている。2035 年までに 50％となるか ? 温冷熱需要において、住宅向け
温冷熱需要の占める割合は年々増加しており現在約20％となっている。欧州での業務用熱需要の 65％、住居用熱需要の 40％をヒートポンプで賄うことを目標としている。これは現在の既存ヒートポンプの約 4 倍に相当する。2050 年にゼロカーボンを達成
するには産業用ヒートポンプの毎月 500MW 分の新設が必要。産業用や地域熱供給向けの大型ヒートポ
ンプには、地所内他工程の過剰エネルギーの排熱利用や、再生可能エネルギーをエネルギー源とするな
ど、閉じたエネルギーサイクルを構築する必要がある。ヒートポンプの適用の際には、排熱と熱需要の熱バランスが重要な鍵。
産業分野における高温ヒートポンプポテンシャルの取り込み パネルディスカッション：ヒートポンプはエネルギーを削減し、CO2 排出力削減に寄与する。変動への対応性、耐久性、安全性も重要。AGRANA 社は2050 年までのカーボンフリー製造を目指している。
CO2 削減は EU だけの課題ではない。Wienerberger
社もゼロカーボンフットプリントプロダクトを目指しており、脱カーボン化に向け投資してゆく。
今後の技術開発について パネルディスカッション：
大型ヒートポンプ適用のための課題は、電力コスト、
投資対効果（現状 ROI は 3 ～ 5 年が求められている）、
既存熱供給インフラ、供給温度の制約・限界、既存工程へのヒートポンプシステムの組み込み（蒸気ベースの工場インフラの一新、新しいシステム導入に際してのダウンタイム、など）、安全性・信頼性（日常のダウンタイムの極小化）、経験知識の不足、など。
工場プロセスには冗長性も必要。ハイブリッド乾燥システムや既存ボイラーをバックアップに用いるの
The Japan Research and Development Center for Metals

も一法。適用拡大には DryFiciency の後継プロジェク
トは必要か ? 新技術を用いた圧縮機の開発は必要。プ
ロセスごとの標準化も必要。欧州において天然ガスは枯渇しつつある。一方、蒸気そのものも必要とされている。CO2 排出価格の影響は ? 今後 50 ～ 60 €/トンになるようなことになると大きな変化になる。
5. おわりに
TherMAT プロジェクト (JPNP15007) の技術調査活動の一環として、関連する 3 つの会議に参加し、高温ヒートポンプに関する内容を中心に技術・市場・政策等の動向を調査した。この結果、前報 4）と同様、国情の違いや、国を超えた共通の目標や課題について認識を深めることができた。
今後引き続き、本プロジェクトにおいて分室として携わっている産業分野の排熱実態調査と導入シナリオの検討、ヒートポンプ等の統合解析シミュレー
ション技術の構築などを通して、産官学の連携により 2050 年カーボンニュートラル社会の実現へ貢献してゆきたい。なお、本プロジェクトにおいて開発
した産業用ヒートポンプシミュレーター 5) は、金属系材料研究開発センター JRCM のホームページ(http://www.jrcm.or.jp/) のリンク集『▶「産業用ヒー
トポンプシミュレーター」ダウンロードページ』経由で、アフィリエーションの入力と ID とパスワードの取得によりダウンロード可能となっているので是非活用頂きたい ( 図 2)。

図 2. 産業用ヒートポンプシミュレーターのダウンロードの要領[ 参考文献 ]1) https://www.nedo.go.jp/events/report/ZZAT09_100018.html
2) https://www.hptcj.or.jp/Portals/0/ahpnw/9thmeeting/9_202102.pdf
3) https://dryficiency.eu/
4) 豊田：「日独工場排熱利用エキスパートワークショップ、IEA ヒートポンプ
国際会議 2021 ＠済州に参加して」JRCM NEWS 第 418 号 (2021.8) pp.2-6.
5) 占部、宮岡、鄭、齋藤、渕上、町田、豊田：「ヒートポンプ導入効果を定量評価できる産業用ヒートポンプシミュレーターの開発」エレクトロヒート
No.239 (2021.9) pp.9-14. 、など

発 行
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JRCM NEWS ／第 422 号

2021 年 12 月 1 日
小紫 正樹
一般財団法人 金属系材料研究開発センター〒 105-0003 東京都港区西新橋一丁目 5 番 11 号 第 11 東洋海事ビル 6 階

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