特集

脱炭素社会の実現に向けて ～カーボン・ニュートラル・ポートの形成～

燃料アンモニアのサプライチェーンについて
中山 伸一郎

三菱商事株式会社
次世代発電燃料事業部 燃料アンモニア・水素導入室

1. はじめにエネルギーとしての期待が高まっている。エネルギー輸入国である我が国にとって、脱炭素社会における有効な手段、また、我が国は、エネルギー調達を海外からの石油・天然ガス・石ゼロエミッション火力としてのアンモニアを利用した発電、船炭等の輸入に大きく依存しており、2010 年代のエネルギー自舶燃料としての検討が進められており、その検討状況について給率は 10% 前後で推移している。エネルギー政策の基本方針で報告する。

ある S ＋ 3E の実現にあたっては、再生可能エネルギーの導入を積極的に進めつつ、海外から安定的に競争力のあるエネルギー調達を継続する必要があると考えられる。特に、気候変動対策

 ネルギー基本計画における2. エ
アンモニアの位置付けとしての温室効果ガス排出量削減は、速やかな対応が求められ先般公表された第 6 次エネルギー基本計画の素案 2）において、ており、新たなエネルギー源として水素利用の検討が行われて既存のエネルギー源に加えて水素・アンモニアが新たに言及さきた。水素の大規模利用にあたっても国内水素供給は限定的でれた。2030 年度に向けた温室効果ガスの新たな削減目標の達ある為、海外から調達する必要があり、内閣府の戦略的イノベー成に向けて野心的な見通しが示され、総発電量 9,300〜9,400ション創造プログラム（SIP）ではエネルギーキャリアに関する億 kWh に対して、水素・アンモニアで電源構成 1% 程度を賄う検討が実施され、その中でアンモニアにも注目が集まった。

ことが想定されている。アンモニアに関しては既設の石炭火力

アンモニアは、①水素の効率的なキャリアであること、②物への混焼技術の導入・普及により 2030 年時点で年間 300 万ト性が安定しておりエネルギーとして直接利用できること、③製ンの需要が想定されている。さらに、2050 年のカーボンニュー造技術が確立し年間約 2 億トンの生産が有ることから、次世代トラルの実現に向け、水素・アンモニア発電が電源構成の 10%程度を占めることが参考値として公表されている。
同素案において、火力発電は安定供給を前提とし、再エネの瞬時的・継続的な発電電力量の変化にも対応可能な設備容量を確保する一方、調達リスク・発電量当たりの CO2 排出量の観点や、備蓄性／保管の容易性といったレジリエンス向上への寄与度等の観点を踏まえ、LNG・石炭・石油における適切な火力のポートフォリオを維持するとされている。また同時に、火力発電の継続と脱炭素を並行して実現させ得る燃料アンモニアの導入検討が進められている。
仮に、石炭火力発電において 20％のアンモニア混焼を行うと、CO2 排出は 20％抑制される。国内大手
電力会社の保有する全石炭火力発電において 20％混

図1

SIP「エネルギーキャリア」で取り上げたエネルギーキャリア1）

18 CDIT 2021 ▷ No.56

焼を実施した場合、約 4,000 万トンの CO2 排出抑制

脱炭素社会の実現に向けて特集となるが、これは国内電力部門からの排出量の約 1 割を削減すおり、全世界生産量は約 2 億トン / 年である。その中で、貿易量ることになる。また、国内大手電力会社の保有する全石炭火は1割程度の約 2 千万トン / 年に留まり地産地消の傾向がある。

力発電をアンモニア専焼にリプレースした場合、約 2 億トンのアンモニアの取引価格は基本的に需給に影響される。熱量換

CO2 排出抑制効果が有り、これは現在の国内電力部門の CO2算価格で他燃料と比較すると、基本的に他燃料よりも価格は高排出量を半減することになる。

く、かつ変動が大きいことがわかる。
（図 4 参照）従って、アンモニアを燃料用途で活用する際には、安定的かつ競争力ある価国際海事機関（IMO）は 2008 年を基準年とし、2030 年ま格で調達可能な仕組みを作る必要がある。

でに国際海運全体の平均燃費を 40％以上改善、 国際海運からの GHG 総排出量を 2050 年までに 50％以上削減、 早期にアンモニアは冷凍品・中圧品・高圧品の 3 形態にて輸送さGHG 排出ゼロの目標を掲げている。アンモニアは船舶燃料とれ、LPG 等その他ガス系貨物と同型の物流設備が使用される

しての活用も検討されており、国際海運分野における脱炭素対が、アンモニアは金属腐食性を持つ為、焼鈍等の特殊加工を追応において、船舶用燃料としての活用も期待されている。

加で施す必要がある。設備投資・運賃の高額化並びに設備のアンモニア専用化が進む傾向にある。

3. 既存のアンモニア市場規模と燃料アンモニアの導入に向けた課題

国内では宇部興産、三井化学、昭和電工、日産化学がアンモニアを製造しており、中圧品内航船（1,000 トン以下）・高圧品ローリー（約 10 トン）等により輸送される。一方、輸入品は、現在アンモニアは、肥料用途を中心とした市場で取引されて燃料アンモニア利用による CO2 削減と消費量
将来的なアンモニア専焼（アンモニア火力発電）へのリプレースによって電力部門の 5 割の CO2 排出削減。
石炭火力での 20％混焼によっても、 電力部門の 1 割の削減が可能。
他方、 石炭火力１基（100 万 kW）で年間 50 万トンの燃料アンモニアが必要となる。
ケース20％混焼（※１）

50％混焼（※１）

専焼（※１）（参考）
１基 20% 混焼

CO2
排出削減量

約 4,000 万トン

約 1 億トン

約 2 億トン

約 100 万トン（※2）

電力部門の CO2 排出の約 1 割

アンモニア需要量

約 2,000 万トン

電力部門の CO2 排出の約 5 割

約 5,000 万トン

約 1 億トン

約 50 万トン※１ 国内の大手電力会社が保有する全石炭火力発電で、 混焼 / 専焼を実施したケースで試算。
※２ 日本の二酸化炭素排出量は約 12 億トン、 うち電力部門は約４億トン

図2

燃料アンモニア利用によるCO2削減と消費量3）

現在、 世界の原料用アンモニア生産は年間約2億トン程度。 そのうち貿易量は1割（約2000万トン）に留まり、 ほとんどが地産地消されている。
日本の原料用アンモニア消費量は約108万トン（2019年）。 うち、 国内生産は約8割、 輸入は約2割（インドネシア ・ マレーシアより）
。
生産内訳
東南アジア
6%
中東
9%

輸入内訳

その他
中東 6%
7%
中南米8%
アフリカ
10%

北米
12%

ヨーロッパ
9%

欧州27%

単位︓100 万トン

その他11%

南アジア
10%

生産量推移

190

東アジア
32%

180
170

約 2 億トン（2019 年）

北米
11%

160

ユーラシア
12%

北米 その他
2%
欧州 7%
7%

アフリカ
10%

約 2000 万トン（2019 年）

南アジア
13%

ユーラシア
23%

単位︓100 万トン

貿易量推移

2018

中南米
23%
中東
16%

図3

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 202019

約 2000 万トン（2019 年）

東南アジア
12%

東アジア
17%

150

輸出内訳

172010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

（出典︓三菱商事の資料をベースに一部加工）

アンモニア市場に関する現状3）

CDIT 2021 ▷ No.56 19

（約 1 千トン未満）の受入設備にて内航船やローリー等による小口配送・納入（約 10〜数百トンロット）が行われている。
石炭火力発電プラント 1 基（100 万 kWh）への 20% 混焼を行う場合、50〜60 万トン / 年のアンモニア使用が想定されるが、中圧・高圧での小規模物流は現実的でなく、大規模物流インフラ構築が必要となる。

4. 供給拠点の開発（1）燃料アンモニア製造方法
アンモニア（NH3）の一般的な製法は、水素（H2）と窒素（N2）の二種類の原料をハーバー・ボッシュ法により化学合成して製
図4

アンモニアと原油・天然ガスの価格推移（三菱商事調べ）造される。窒素源は空気中に約 8 割存在する窒素が使用され、水素源は経済合理性の観点から大半が天然ガス、石炭等の化石燃料（＝炭化水素）が使用されている。この化石燃料の改質反

表5
輸送形態

応による水素製造時に、CO2 が同時に発生するが、CCS（EOR4）

アンモニア輸送形態

圧力輸送方法を含む）やカーボンリサイクルにより処理することで、化石燃15,000 トン
以上

大型船料由来のアンモニアの低炭素化が図られる。

温度

ロット

摂氏-33.3 度

冷凍品

常圧

中圧品

約 3~4kg/cm2 摂氏± 0 度

200 トン～
1,000 トン小型船

高圧品～18kg/cm2

10 トン前後

ローリー・パイプライン

常温

また、別のアンモニアの低炭素化の方法として、再生可能エネルギーを用いた水（H2O）の電気分解による水素製造がある。
水の電気分解では、水素（H2）と酸素（O2）が発生し、CO2 は発生しない。

冷凍品大型船で輸送され、本邦 3 拠点及び韓国 1 拠点の輸入タ

現在の技術と再生可能エネルギーのコストからすると、化石ンク（新居浜／住友化学、水島／旭化成、名古屋／東レ、韓国

燃料（天然ガス）由来のアンモニア製造は CO2 処理コストを勘

麗水／南海化学）において一時受入された後、中圧・高圧品と案してもコスト競争力に優れ、導入時期に於いては天然ガス由して二次転送されている。

来＋ CO2 処理したアンモニアの検討が主になされている。燃

我が国では国内品の物流が太宗を占めてきた歴史から、タン料アンモニアの社会導入促進に当たっては、燃料アンモニアのク容量及び受入桟橋は小規模である傾向にある。対して韓国・低炭素の価値が担保される様、一般社団法人クリーン燃料アン

台湾は比較的早い時期に輸入品への切替を行った経緯もあり、モニア協会が中心となり、ライフサイクル CO2 排出量評価を比較的大規模設備で輸入されている。

考慮した形での、化石燃料由来のアンモニア（＋ CO2 処理）や、燃料用途のアンモニア消費が想定される既存石炭火力発電所
では、現在は脱硝用途でアンモニアを消費しており、概ね小型

図620 CDIT 2021 ▷ No.56

再生可能エネルギー由来のアンモニア等の定義・認証システムについての議論が進められている。

アンモニアの製造方法5）

脱炭素社会の実現に向けて

図7

特集

製造方法毎のコスト比較 5）（2）生産の適地

表 8 プラント検討前提条件の主要項目／コスト試算前提条件 4）

生産地においては、産油・ガス国 / 再生可能エネルギー生産や CO2 処理方策等の観点を踏まえて経済性を担保していく必要がある。

項目

詳細

立地

Geismer, ルイジアナ州

生産能力3,300MTPD。1 系列

稼働時間

8,000 時間 / 年

CO2 回収率

プロセス：全量、排ガス：90%。
合計：＞ 95%

天然ガス調達プラント BL で天然ガスグリッド（SONAT orTETCO）へ接続イプライン網が存在、商業ベースで CO2 EOR が行われ、CO2CO2 パイプライン

プラント BL で Denbury 社 CO2 パイプラインへ接続販売の蓋然性が高い為、有力な供給候補地と考えられる。同様

出荷

隣接するミシシッピ川より出荷

北米は豊富な天然ガス埋蔵量に加え全国にパイプライン網が整備されており、また、天然ガス市場（Henry Hub）が存在する。原料ガスのインフラが充実していることに加えて、CO2 パに豪州、中東諸国もガス埋蔵量、CO2 を CCS 処理する適地が存在するという観点から、有力な供給候補地と考えられる。

・比較的低炭素で同じ天然ガス由来燃料のLNGは、日本着コスト

また、2020 年には日本エネルギー経済研究所が、サウジアはアンモニア換算で約$200〜250/MTの水準であるが、天然ラビアでのブルーアンモニア製造、本邦向けに輸送し、サプラガスを直接 -162℃に冷却し、液化するLNGに比し、天然ガスイチェーン実証を行っており、斯様の知見活用も重要となる。

を化学的に（エネルギーを消費して）加工し、炭素（CO2）を除（3）米国における燃料アンモニア製造・供給の考察いた形で -33℃で液化するアンモニアは、製造工程における消戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）/ エネルギー費エネルギー見合いの経済性が劣後するため。アンモニアの燃

キャリア「CO2 フリー水素利用アンモニア製造・貯蔵・輸送関料使用実現に際しては、この経済性の溝を埋め合わせる政策支連技術の開発」（三菱商事研究開発期間：平成 29 年 11 月 1 日

援（補助金乃至はCO2 チャージ等）の設計・導入が重要である。

〜平成 31 年 3 月 31 日）において、米国における既存インフラ② CO2 処理を利活用する形での、燃料アンモニア生産コスト及び CO2 処・米国では過去約 40 年間に亘り CO2 EOR が実施されており、理についての考察を紹介する。

2016 年時点で約 145 の CO2 EOR プロジェクトが稼働し、①生産コスト0.3MMbl/ 日の原油が生産されている。米国 CO2 EOR 市場ルイジアナ州 Geismer に於いて、天然ガスからアンモニアは、Permian（TX,NM 州）/Gulf Coast（TX,LA 州）/Rockyを製造し、プロセスから回収した CO2 を Denbury 社（CO2 パMountain（WY 州）/Midcontinent（TX,KS 州）の主要 4 地区

イプラインを所有する EOR 油田・ガス田開発会社）へ販売するに分布し、これらの地区合計で米国市場の約 90% を占める。

ケースを想定して生産コストの考察を行った。

・2016 年時点の CO2 供給量は約 76Mil MT/ 年あり、内、天然・諸 前提条件に基づき算出した米国 CO2 フリーアンモニアの由来（CO2 田からの産出）が 54Mil MT/ 年（72%）
、工業由来

日本着（CFR Japan）コストは、IEEJ が推定している $350/（排ガス、化学工業等由来）が 22Mil MT/ 年（28%）
を占める。

MT 程度に収まる可能性があるとの検討結果となった。

CO2 の潜在的な供給量は両ソース合計で 33.5Tcf（≒ 32 年間

CDIT 2021 ▷ No.56 21

6. おわりに次世代エネルギーとして期待される燃料アンモニアの大規模サプライチェーン構築において、2030年300 万トン/ 年の国内利用、2050年1億トン/ 年規模の国内外利用を見据え、以下の観点での取組が重要と考える。こうした取組を通じ、日本企業による中長期的な燃料アンモニアの安定調達を達成し、且つ、アジア諸国への技術やノウハウの展開へと繋げ得ることが期待される。
図9（1）既存の肥料・化学市場への影響が及ばない様、燃料需要立

米国 CO2 供給ソース、CO2 EOR オペレーション纏め 4）

ち上がりのタイミングと合わせた生産拠点の開拓・輸送方法の整備。

分）
存在するが、天然由来の CO2 供給能力は減少傾向にあり、（2）我が国がコントロール出来る形で燃料アンモニアを確保す工業由来の CO2 源開拓への要求が高まっている。

る為、日系企業が主体となった生産拠点開発、及び、導入

5. 本邦での輸入受入基地

初期からの計画的な最適ロジスティクス整備。

国土交通省にて、国際物流の結節点・産業拠点となる港湾に（3）燃料アンモニア導入官民協議会や CNP 検討会等に基づく、おいて、水素・アンモニア等の次世代エネルギーの大量輸入や官民一体の All Japan による導入促進を前提としたグラン貯蔵・利活用等を図るとともに、脱炭素化に配慮した港湾機能ドデザインの検討・政策支援等の取組。の高度化等を通じて温室効果ガスの排出を全体としてゼロにす【参考文献】

る「カーボンニュートラルポート（CNP）」の形成検討が開始さ

1）内閣府 . SIP（エネルギーキャリア）の取組み〜水素エネルギーキャリアとしてのアンモニアの役割 , 2018 年 5 月

れている 6）。燃料アンモニアの大規模受入基地の整備を進める

2）資源エネルギー庁 . エネルギー基本計画（素案）, 2021 年 7 月に当たっては、CNP の検討と連携を図り平仄を揃え進めてい3）資源エネルギー庁 「. 燃料アンモニアサプライチェーンの構築」プロジェ
クトの研究開発・社会実装の方向性 , 2021 年 8 月

くことが重要となる。

4）三菱商事 . 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「CO2 フリー水素利用アンモニア製造・貯蔵・輸送関連技術の開発」,
2019 年 3 月

燃料アンモニアの基地整備の課題として、①最適な立地選定（港湾制約・需要地分布等を考慮）、②安全・環境上の問題への

5）燃料アンモニア導入官民協議会 . 燃料アンモニア導入官民協議会中間取りまとめ , 2021 年 2 月

対応（地震津波災害等への対応、プロセッシング関連設備の安6）国土交通省港湾局 . カーボンニュートラルポート（CNP）の形成について ,2021 年 3 月

全管理）、③港湾設置に対する地域コンセンサスの形成等が考えられる。

カーボンニュートラルポート（CNP）のイメージ（バルクターミナル等）
各企業輸送先等へ横持ちトラック輸送等への燃料電池導入

石炭（NH3等）・LNG（H2等）
火力発電への混焼によるCO2削減

横持ち輸送
港湾荷役機械への燃料電池導入

水素等輸送

水素等活用型産業の立地促進
水素等
専焼発電

水素・アンモニア等
貯蔵施設整備水素ステーション

臨海コンビナート産業における水素等利活用の拡大水素タンク

MCH、アンモニア、CO2等貯蔵タンク

LNGタンク

水素・アンモニア等
輸送船

水素パイプライン
水素・アンモニア等
燃料船

トラック等向け
水素ステーションの整備

水素・アンモニア等輸出入・配送拠点となる港湾施設の整備

工作機械
（FC）

横持ちトラック（FCV）

水素ステーション

洋上風力発電由来等の水素輸送ネットワーク構築

LNG輸送船MCH、アンモニア、CO2等輸送船

CO2輸送・利活用
水素・アンモニア等
輸入拠点※MCH：メチルシクロヘキサン

水素・アンモニア等
輸送船

水素輸送
気体での輸送

出典：豊通エア・リキードハイドロジェンエナジー(株)HPイメージ

出典：常盤港運(株)HP イメージ

※FCV：燃料電池自動車（Fuel Cell Vehicle）

図 10

22 CDIT 2021 ▷ No.56

出典：山九海陸(株)HP

出典：HySTRA HP※FC：燃料電池（Fuel Cell）

カーボンニュートラルポートのイメージ 6）

出典：川崎重工(株) HP

液体での輸送
出典：岩谷産業(株)HP