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～

水素駆動型 RTG の開発と課題
浅見 織音

市村 欣也

株式会社三井 E&S マシナリー
運搬機システム事業部企画管理部
戦略企画 Gr 兼 水素ビジネス推進室

株式会社三井 E&S マシナリー
運搬機システム事業部企画管理部
戦略企画 Gr

1. はじめに2020 年 10 月に日本政府は 2050 年カーボンニュートラルの実現を目指すことを宣言した。国土交通省ではカーボンニュートラルポート（以下、CNP）の形成に取り組んでおり、コンテナターミナル（以下、CT）内における荷役機器、特にラバータイヤ式ガントリクレーン（以下、RTG）の様に、ディーゼルエンジンを搭載した荷役機器の脱炭素化に注目が集まっている。

図1

2. RTG の低炭素・脱炭素化

ゼロエミッショントランステーナ®イメージ図

従来のハイブリッド型 RTG では巻下時のエネルギーを蓄電

従来型の RTG には 400〜500kW 程度のディーゼル発電機池に蓄積し、巻上時にはディーゼルエンジン発電機セットで得セットが搭載されており、1 時間あたり 20 リットル以上の軽られるエネルギーと蓄電池から得られるエネルギーを併用して油を消費している。当社では、巻下時のエネルギーを蓄電池に荷役していたが、ゼロエミッショントランステーナ ® では、蓄蓄積し、巻上加速時のエネルギーに再利用するハイブリッド型電池を大型化し FC パワーパックで発電したエネルギーを全てRTG について、2004 年に米国ロングビーチ港でフライホイー大容量蓄電池に蓄積し、大容量蓄電池から供給される電力で荷ル式の実証試験を実施、2007 年に名古屋港へスーパーキャパ役することにより、FC の小型化と定常運転化を図っている。

シタ式の初号機を、2011 年に神戸港へリチウムイオン蓄電池本開発は国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発式の初号機を納入した。リチウムイオン蓄電池式ハイブリッド機構（NEDO）の「燃料電池等利用の飛躍的拡大に向けた共通課型 RTG の軽油消費量は従来型の 50％程度である。

題解決型産学官連携研究開発事業／研究開発項目Ⅲ（燃料電池2.1. 水素駆動型 RTG の開発の多用途活用実現技術開発）」の助成対象として 2021年 6 月に米国ロサンゼルス・ロングビーチ港では 2030 年までに港湾採択された。助成期間は 2023 年 3 月までであり、当社大分工場地区における排出ガスをゼロに（ゼロエミッション化）するクに設置された開発試験用トランステーナ ®（写真1）に FC パワー

リーン・エア・アクション・プランが推進されている。当社でパックを実装し、従来のディーゼルエンジン発電機セットで駆は、この動きに対応し、いち早く水素燃料電池（以下、FC）を動するRTGと同等の荷役能力を発揮出来ることを実証する。

電源とする RTG（以下、ゼロエミッショントランステーナ ®

注 1））の開発に着手した（図 1）。

2.2. 水素駆動型 RTG の課題
1）水素供給体制の整備

図 2 に、従来のハイブリッド型 RTG の駆動系構成図を示す。

仮に、現時点で水素駆動型 RTG が実用化できたとしても、ゼロエミッショントランステーナ ® では、ディーゼルエンジ水素を安価、大量かつ安定的に供給する体制が整備されなけれン、交流発電機、整流器等で構成されるパワーユニットを燃料ば、荷役作業に投入してゆくことは不可能である。RTG のみ電池、水素タンク、補機類等で構成される FC パワーパックにならず、荷役機器の水素駆動化では CT オペレータ、荷役機器変換し、リチウムイオン蓄電池を大容量化する。

メーカ、水素供給事業者、行政機関が一体となって検討を実施

26 CDIT 2021 ▷ No.56

脱炭素社会の実現に向けて特集

リチウムイオン蓄電池
大容量化

FCパワーパックに変換
図2

RTG駆動系構成図であり、実用化までに相当の時間を要すると見込まれる。このため、当面は、RTG にも水素乗用車と同様の圧縮水素ガスタンクを搭載することになる。圧縮水素ガスタンクの小型化を図るには、より高圧のものを用いることが望ましい。なお、トヨタ自動車の水素乗用車ミライでは初代が 35MPa、第二世代が70MPa の圧縮水素ガスタンクを採用している。
3）水素の RTG への充填作業
水素駆動型 RTG の導入に際しては、水素充填作業を容易にする必要がある。これには、充填頻度、充填時間、作業の手間

写真1

開発試験用トランステーナ®

し、安定的な水素サプライチェーンを構築する必要がある。

を現状のディーゼル給油に近づける必要がある。
充填頻度は最低でも 1 日 1 回、望ましくは数日に 1 回を目指すべきである。しかしながら、高圧ガス保安法第 24 条の 2 第一方、安定的な水素サプライチェーンが構築されるまでに1 項、高圧ガス保安法施工令第 7 条第 2 項により、300m3以上は、なお相当の時間を要すると見られ、当面の RTG 導入におの圧縮水素は特定高圧ガスとなり、保安法第 24 条の 3 によりいては、将来水素サプライチェーンが構築できた際に、水素駆技術基準に適合することが求められる。300m3の水素では、動型へ容易に改造できるものを導入しておくことが望ましい。

RTG を数時間程度しか稼働できないと想定されており、法的すなわち、ディーゼル発電機セットを FC パワーパックに、軽規制緩和も視野に入れて議論する必要がある。

油燃料タンクを水素燃料タンクに換装するのみで、電気制御部

充填時間は、供給水素圧と機上水素タンクの圧力差によると品や機械部品はそのまま流用できるようにすべきである。

ころが大きい。水素を加圧して充填する場合、高圧ガス保安法

2）水素燃料電池、水素タンク等機器の小型化

第 5 条第 1 項に規定される第一種製造者として、事業所ごとにCT においては、コンテナの蔵置密度を上げ土地を有効活用都道府県知事の許可を受けなければならない。一方、両者の差することが重要課題である。このため、RTG は狭隘なスペー圧で充填する場合、高圧水素を輸送する必要があるが、RTG

スで運用されており、機器の搭載スペースは少なく RTG 本体

機上タンクが 70MPa の場合、82MPa 以上の水素を輸送するからの張り出し寸法は厳しく制限され、機上に搭載する FC や必要があり、水素供給業者との調整が必要である。

水素タンクを小さくする必要がある。
FCについては、回生エネルギー蓄電再利用システム（ハイブ3. おわりにリッドシステム）の蓄電池容量を向上させ、FC自体の出力を小

本稿では、水素駆動型RTGの課題や検討事項について説明しさくすることが効果的である。それにより、水素消費量を少なた。RTGの機動性、すなわちオペレーションの自由度を活かしつくすることが可能となり、水素タンクの小型化を図ることができつ低炭素化・脱炭素化を図ることを念頭に検討する必要がある。

る。ただし、FCと蓄電池の費用バランスに注意し、一方を小さ本稿が、CNPの計画等に携わる方の参考になれば幸いである。

くするために他方が高価になりすぎないようにする必要がある。
また、水素タンクを小さくするためには液体水素の利用が最も効果的であるが、輸送、貯蔵、充填のための技術開発が必要

注1）ト ランステーナ®は当社⼦会社であるPACECO CORP.の登録商標です。当社はPACECO CORP.のライセンシーとして、トランステーナの開発・製造を⾏っています。

CDIT 2021 ▷ No.56 27