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～

水素の輸送・取扱い等について
中島 康広

前田 和真

岩谷産業株式会社
技術・エンジニアリング本部
水素技術開発部長

岩谷産業株式会社
技術・エンジニアリング本部
水素技術開発部

プラント「株式会社ハイドロエッジ」を設立し、当時ロケット

1. まえがき用燃料に限定されていた液化水素を一般産業用にも展開した。
今日においては、液化水素販売シェア 100% の国内唯一の液▶脱炭素へ向けた世の中の動向
世界的な脱炭素の動きが加速する中で、菅内閣総理大臣は2020 年 10 月の所信表明演説にて「2050 年カーボンニュート
1）化水素サプライヤーとなっている。
現在、当社の商業用液化水素製造プラントは全部で 3 拠点

ラル、脱炭素社会の実現を目指す」ことを宣言した 。また、存在する。2006 年に、前述した国内初となる商業用大型液化

同年 12 月には、「2050 年カーボンニュートラルに伴うグリー

水素プラント、「株式会社ハイドロエッジ」を大阪府堺市に設立

ン成長戦略」が経済産業省にて策定され、成長が期待される産し、以降、2009 年に千葉県市原市の「岩谷瓦斯株式会社千葉2）

業 14 分野において、政策を総動員することが発表された 。

工場」、2013 年に山口県周南市の「株式会社山口リキッドハイ

この 14 分野の中の 1 つに水素産業が明記されており、水素産ドロジェン」の運転を開始している。当社は液化水素の製造以業の現状と課題、今後の取り組み、成長戦略の工程表がまとめ外にも、約半世紀にかけて積み上げてきた液化水素を安全に取られている。

り扱うノウハウをもとに液化水素の輸送、利活用で様々な取りまた、国土交通省においても国際物流の結節点・産業拠点となる港湾において、水素、アンモニア等の次世代エネルギーの大量輸入や貯蔵、利活用等を図るとともに、脱炭素化に配慮した「カーボンニュートラルポート（以下、CNP）」の形成に取り
3）組むこととしている 。

組みを行っている。

2. 陸上における水素の輸送と荷役▶水素の基礎物性
水素は、無色無臭で、最も密度の小さい物質である。また、水素エネルギー社会の実現に向けて、経済産業省では水素関沸点が -253℃と極低温で、 常温常圧で気体の水素も常圧で連技術開発をメインとして推進、国土交通省では港湾における-253℃まで冷却すると液化水素となる 4）。このような物性か社会実装をメインとし、両輪で推し進めることとしている。

ら、メタンが主成分である天然ガスに比べ、重量あたりのエネ▶岩谷の水素事業の歴史

ルギー密度が高く、拡散しやすい一方、液化水素に変換するた

こうした世の中の動きに先駆け、当社はいち早く水素をエネ

めには -253℃まで冷却しなくてはならず、多量のエネルギールギーとして着目してきた。さらに水素がエネルギーとして活と断熱技術が必要となる。

用されると高密度な輸送形態が必要となるため、水素を極低温▶陸上における水素輸送（-253℃）まで冷やし、体積を約 800 分の 1 にできる液化水素

水素の大量輸送は、前章の極低温に冷却した液化水素としての有効性にも着目した。1965 年、いち早く液化水素のフィー輸送する方法と、常温水素ガスのまま圧縮し圧縮水素としてジビリティスタディ（FS）に着手し、1978 年には、我が国初輸送する方法がある。液化水素は、常温水素ガスに比べ、約の商業用液化水素製造プラントを稼働させた。さらには 1986

800 分の 1 の体積にすることができる。陸上液化水素輸送用タ

年、当社が宇宙開発事業団（現：JAXA 宇宙航空研究開発機構）

ンクローリーのタンク幾何容積は約 20m3、40 フィートコンテへ供給した液化水素により、初の国産 H-I 型ロケット 1 号機のナは約 40m3であり、それぞれ約 1,500kg、3,000kg の水素を打ち上げに成功した。また、2006 年には商業用大型液化水素貯蔵、輸送することができる。一方、圧縮水素は一般的に 1544 CDIT 2021 ▷ No.56

脱炭素社会の実現に向けて特集〜20MPa に圧縮し、常温水素ガスに比べ、150〜200 分の 1の液化水素受入設備とタンクローリーの概略フローを図 2 に示の体積となる。陸上圧縮水素輸送用トレーラーは長尺容器をす。ローリーと貯槽、その間の液化水素配管では、外部からの約 20 本束ねており、約 250kg の水素を貯蔵、輸送することが入熱を防ぐために、真空二重の構造となっており、水素ガスをできる。したがって、液化水素の 40 フィートコンテナは圧縮利用する際には、送ガス蒸発器により水素を気化させ、ユー水素トレーラーと比べると、12 倍水素輸送能力が高いと言えザーへと供給する。

る（図 1）。一方で、液化水素は -253℃という極低温の物性を

液化水素の荷役手順の大きな流れは、主に、フレキシブル持つため、容器外部からの入熱により少しずつ蒸発してしまう

ホース接続、気密確認、置換、加圧、送液の 5 段階である。受という問題が発生する。そのため、液化水素の容器は魔法瓶の入設備とローリーをフレキシブルホースで接続した後、水素ガような真空二重殻構造で、いかに容器の断熱性能を高め、蒸発スにより接続部の気密確認を行い、漏れがないことを確認する。

ガスを減らすかということが、水素の輸送や貯蔵において重要

その後、ホース内の水素純度を高めるために水素置換作業（パーとなる。タンクローリーあるいは 40 フィートコンテナでは、ジ）を行う。水素漏洩がなく水素純度も条件を満たしたら、ロースーパーインシュレーションという軽量かつ高度な断熱方式をリーに付帯する加圧蒸発器によりローリータンク内を加圧し、用いている。

荷役準備は完了である。最後にローリー液出口弁を開とし、ロー輸送形態

幾何容積（概算値）

水素輸送量（概算値）

14 m3

250 kgリータンク内圧力によって液化水素の送液を開始する。
▶液化水素陸上輸送・荷役の安全規制

圧縮水素トレーラー

液化水素受入設備や、液化水素のタンクローリーあるいは40 フィートコンテナは高圧ガス保安法の適用を受けている。
その中でもタンクローリーあるいは 40 フィートコンテナは、

液化水素ローリー

20 m3

高圧ガス保安法一般則 2 条 12 項にある移動式製造設備に該当1,500 kgする。移動式製造設備が満たすべき技術上の基準については、
液化水素40フィートコンテナ

40 m3

図1

基本的に同法一般則 8 条に詳細が規定されている。特に、水素3,000 kg

ステーション向けの液化水素貯槽に充填するものに関しては、同法一般則 8 条の 3 項に規定があり、充填ホースの基準、緊急

水素輸送形態と水素輸送量遮断装置の設置等、具体的に規定されている。
他にも、高圧ガスの移動に係る保安上の措置として、移動監▶陸上における液化水素受入設備と荷役
通常の液化水素の販売においては、タンクローリーあるい視者が必要となる場合がある。特に水素ステーション向け液化は 40 フィートコンテナで液化水素を輸送し、水素ユーザー敷水素貯槽に充填する際には、充填する液化水素重量に関わら地内の貯槽に液化水素を充填（荷役）していく。水素ユーザー

ず、移動監視者が必要となる。
（同法一般則 49 条 17 項）

3. 港湾における水素の輸送▶港湾における水素輸送の例
液化水素貯槽放出管

ガス 相

2050 年カーボンニュートラル実現に向けた

︓液化水素︓水素ガス

港湾における取組みにおいて、水素輸送の例が︓真空二重配管挙げられている 5）。具体的には、海外水素の輸液相入を目的とした「受入岸壁、貯蔵施設等の確保」
や船舶燃料のカーボンフリー化を目指した「水素等燃料船へのバンカリング（燃料充填）」、受自己加圧
蒸発器
フレキシブルホース液化水素
タンクローリー

ユーザー

送ガス
蒸発器

入貯蔵設備から水素発電所までの「パイプライン等による水素等の配送」と記載されている。
今後、港湾においても様々な目的で水素の輸送が行われることが想定されるが、輸送の形態は

図2

液化水素受入設備の概略フローそれぞれの目的で大きく異なる。
「受入岸壁、貯CDIT 2021 ▷ No.56 45

蔵施設等の確保」では、海外からの大規模水素輸入を目的としらには CNP の実現には、 安価で大量な CO2 フリー水素サプており、エネルギー密度の高い液化水素等が採用される。
「水ライチェーン構築が不可欠であると言える。 これに先立ち、素等燃料船へのバンカリング（燃料充填）」については、現在の2016 年には当社、 川崎重工業、 電源開発、 シェルジャパン

燃料電池車のように高圧の水素ガス（数十 MPa 程度）が採用さの 4 社で CO2 フリー水素サプライチェーン推進機構（以下、れる場合や、船舶燃料としてより多くの水素が必要となる場合HySTRA）を設立し、「未利用褐炭由来水素大規模海上輸送サプ

では、上記同様液化水素の可能性も考えられる。この点についライチェーン構築実証事業」を進めている。2030 年には、本ては、必要水素量、技術実現性、容器重量、法規制等、様々な実証試験を踏まえ、未利用の褐炭から水素を大量に製造・液化面から検討する必要がある。
「パイプライン等による水素等の配し、液化水素運搬船で日本に輸入することを目標としている。

送」については、主に水素受入基地から水素発電所への輸送がHySTRA は国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開想定され、低圧の水素ガス（数 MPa 程度）が採用される。

発機構（以下、NEDO）の助成の下、図 3 のような上流から下▶港湾における水素輸送に関する当社の取り組み流までの日豪サプライチェーンを実証する。具体的には、①液こうした港湾における水素輸送について、当社の取組みを紹化水素の長距離大量輸送技術の開発、②液化水素荷役技術の開介する。
「受入岸壁、貯蔵施設等の確保」に関して、オーストラ発、③褐炭ガス化技術の開発の実証を行う 8）。現在、神戸市にリアにある未利用資源の褐炭や、風力や太陽光などの再生可能ある液化水素受入基地および豪州にあるガス化設備はそれぞれエネルギーから水素を大量に製造し、日本に輸入する事業を現

当社および電源開発にて運営中、川崎重工業が建造した液化水在検討している。特に褐炭から製造した水素の輸入事業に関し素運搬船は船舶としての試運転をほぼ終えている。ては、現在、実証段階に進んでいる（次章参照）。また、「水素▶当社の運用する液化水素受入基地等燃料船へのバンカリング（燃料充填）」に関しては、大阪・関当社の運営する液化水素受入基地（正式名称：神戸液化水素

西万博等での船舶商用化を目指し、水素燃料電池船と船舶用水荷役実証ターミナル）の設備概要について紹介する。基地設素ステーションの開発を進めている。さらに、「パイプライン備概要を図 4 に示す。液化水素受入基地は、液化水素の貯蔵等による水素等の配送」に関しても、大手電力会社との水素専を行う液化水素タンク（容量：2,500m3）、基地と船舶で液化焼発電あるいは天然ガスとの混焼発電の検討を進めている。

水素の荷役を行うためのローディングアームシステム（以下、LAS）、その他設備で構成される。液化水素タンクは前述のよ4. 海外水素輸入へ向けた取り組み

うに真空二重の構造となっており、高い断熱性能を維持している。LAS はこの実証試験用に世界で初めて開発され、真空二▶海外水素輸入の目標と現状2050 年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略」に重のフレキシブルホース型を採用している。将来的には、現在

おいては、国内の水素需要の高まりに合わせ、国内外合わせの LNG 受入基地にて採用されているスイベルジョイント型が6）て年間 300 万トンの水素を導入すると発表している 。特に見込まれるため、2022 年にその型式の LAS を設置し、追加試海外からの水素輸入について、2017 年に策定された「水素基験を実施予定である。その他設備としては、試験中蒸発した水本戦略」7）にもあるように、2030 年に年間 30 万トンの水素を素ガス（ボイルオフガス：以下、BOG）を圧縮する BOG 圧縮機、輸入する目標を立てている。水素エネルギー社会の実現、さそれを貯蔵する BOG ホルダー
（容量：300m3、圧力約 2MPa）、

図3

46 CDIT 2021 ▷ No.56

日豪サプライチェーン実証全体

脱炭素社会の実現に向けて特集

水素ガスを放出するためのベントスタックがある。

点である。特に今回は港湾での水素取扱いとなる後者の安全な▶液化水素受入基地の運用体制

荷役について簡単に説明する。荷役設備の概略フローを図 5 に

現在、本受入基地は岩谷グループ約 30 名で運用している。

示す。荷役そのものについては、前述した陸上におけるタンク

また、本設備は高圧ガス保安法が適用されており、高圧ガスのローリーでの荷役と基本的に同様であり、LAS 接続、気密確製造に係る事業の実施を統括管理する高圧ガス製造保安統括者

認、置換、加圧（またはポンプ駆動）、送液の 5 段階からなる。

（免状不要）と運用体制各直に 1 名の保安係員（有資格者）を置

液化水素運搬船からの揚荷では、付帯する液化水素用ポンプにいている。また、港則法第 23 条第 4 項での危険物運搬許可でより送液し、反対に液化水素運搬船への積荷では、基地タンク求められる荷役安全管理体制の構築も行っている。のガス相の圧力を上げ、送液している。また、液化水素送液▶液化水素の荷役実証と今後中は大量の BOG が発生するため、BOG 圧縮機により圧縮し、液化水素運搬船と受入基地での実証試験項目は主に、液化水BOG ホルダーへと貯蔵する。さらに BOG が発生する場合はベ素運搬船の開発とその運搬船との安全な液化水素の荷役、の 2ントスタックを使用し、大気中に放散する。

本実証試験を通して、 大規模な液化水液化水素貯蔵タンク

ローディングアームシステム（LAS）

素設備の安全な運用方法を構築するために、 運用・実証データを取得している。

ベントスタック

液化水素運搬船

さらに、今後はそれらのデータを踏まえ、ローリー荷役設備
BOGホルダー
BOG圧縮機

将来の液化水素受入基地の規模・仕様を検討していく。来るべき 2030 年の水素エネルギー社会の構築に向け、本実証で得管理棟たノウハウを活用していきたい。

【参考文献】
液化水素運搬船 主要目

液化水素荷役実証ターミナル 主要目

液化水素貨物タンク

容量1,250m3 ×1基(水素積載量75トン)

断熱

真空二重殻SI断熱

船体部

寸法全長116m×幅19m×深さ10.6m

図4

液化水素貯蔵タンク

容量2,500m3 （水素貯蔵量150トン）

断熱

真空二重殻パーライト断熱

LAS方式

真空二重フレキシブルホース型

2）2050 年 カ ー ボ ン ニ ュ ー ト ラ ル に 伴 う
グ リ ー ン 成 長 戦 略（https://www.meti.
go.jp/press/2020/12/20201225012/20201225012-1.pdf）

液化水素受入基地の設備概要

3）第 1 回カーボンニュートラルポート（CNP）の形成に向けた検討会（令和 3 年 6 月 8 日（火））資 料 1（https://www.mlit.go.jp/common/001408123.pdf）

ベント
スタック

︓液化水素︓水素ガス

ガス 相

ローディング
アーム

液相

液化水素貯槽

液化水素運搬船

図54）高圧ガス保安協会基礎物性（https://www.khk.
or.jp/hydrogen/foundation.html）

BOG
加温器

︓真空二重配管

液化水素受入基地の概略フロー

1）第 二百三回国会における菅内閣総理大臣所信
表 明 演 説（https://www.kantei.go.jp/jp/99_suga/statement/2020/1026shoshinhyom
ei.html）

BOG
圧縮機

自己加圧
蒸発器

BOG
ホルダー

液化水素タンクローリー

5）第 1 回カーボンニュートラルポート（CNP）の形成に向けた検討会（令和 3 年 6 月 8 日（火））資 料 2（https://www.mlit.go.jp/common/001408124.pdf）
6）2050 年 カ ー ボ ン ニ ュ ー ト ラ ル に 伴 う
グ リ ー ン 成 長 戦 略（https://www.meti.
go.jp/press/2020/12/20201225012/20201225012-1.pdf）
7）水 素 基 本 戦 略（https://www.cas.go.jp/jp/seisaku/saisei_energy/pdf/hydrogen_basic_strategy.pdf）
8）未 利 用 褐 炭 由 来 水 素 大 規 模 海 上 輸 送 サ プ ラ
イチェーン構築実証事業 事業進捗状況の説 明（https://www.nedo.go.jp/content/100927613.pdf）

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