2020年技術実証開始国際水素サプライチェーン構 …0 2019年9月26日 2020年技術実証開始国際水素サプライチェーン構築に向けた川崎重工の取り組み

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2019年9月26日

2020年技術実証開始

国際水素サプライチェーン構築に向けた

川崎重工の取り組み

RITE主催未来社会を支える温暖化対策技術シンポジウム in 関西

2© 2019 Kawasaki Heavy Industries, Ltd. All Rights Reserved

船舶海洋車両航空宇宙

エネルギー・環境プラントモーターサイクル&エンジン精密機械・ロボット

製品分野紹介


ご説明の構成

1. エネルギーを取り巻く状況

2. 水素利用への動き

3. 水素サプライチェーンのコンセプト

4. 水素インフラ技術

5. プロジェクトの展開


COP21 （パリ協定）

日本のCO2削減目標「2030年までに26％減」

日本他、先進国のCO2削減目標

「2050年までに80％減」

2015年12月開催

1. エネルギーをとりまく状況

低炭素から脱炭素へシフト

（２℃目標のみならず努力目標1.5℃への言及）

2016年11月4日に発効

米中含む180か国・地域が批准（2018年末時点）


COP21 （パリ協定）を受けて国内の動き

2030年度にCO2フリーの電源構成比

（原子力と再生可能エネルギー）を44％とする

→7/3 第５次エネルギー基本計画でも変わらず

低炭素電源（非化石価値）市場の開設へ

FIT電源を対象に2018年5月18日より開始

非FITのCO2フリー電源には2020年度以降適用

上記の電源構成比を電力小売事業者に義務化する

1. エネルギーをとりまく状況


ガスタービン(GT) 発電は、ベース

ロードを担う一方で、迅速な負荷

追従により再生可能エネルギーの

間欠性を補償し電力系統の安定性

を強化する重要な役割を担う

燃料を天然ガスから水素に転換する

水素GTは、CO2の排出無しに再生

可能エネルギーの変動を調整できる

さらに、余剰再生可能エネルギーに

よる電解水素製造は、再生可能

エネルギーの導入促進に貢献し、

かつこの水素を燃料にGTで発電す

ることで再生可能エネルギーと電力

需要のミスマッチを補うことができる

2014

電源

構成

比率

[%]

02050

100

非CO2フリー電源

水力, 原子力（ベースロード）

水素 GT（ベースロード）

発電出力

朝昼夜

ベース水力、原子力

ベース火力（石炭、天然ガス、石油）

調整火力（天然ガスGT）

太陽光電力需要発

電出力

朝昼夜

ベース水力、原子力

ベース火力（水素GT）

調整火力（水素GT）

太陽光

余剰電解水素

電力需要

CO2フリー発電および水素発電の進展イメージ1. エネルギーを取り巻く状況


ご説明の構成







2014年６月、経産省は水素・燃料電池戦略ロード

マップを策定。「未利用資源褐炭からの水素製造」、

「水素発電」が明記

水素利用が国の成長戦略に2.水素利用への動き

2014年４月、「エネルギー基本計画」が閣議決定

水素利用が初めて大きく記載

→2018年7月の第5次基本計画ではより具体化

2019年３月、経産省は水素・燃料電池戦略ロードマップを改訂。→ 技術革新による水素のコスト

低減を目指して、重要技術の性能・仕様等の数値目標と共に達成のためのアクションプランを明記


水素戦略（省庁連携共通シナリオ）

2.水素利用への動き

首相官邸ホームページより

水素を再エネと並ぶ選択肢と位置付け

安価な原料から大量製造：褐炭や海外再エネを活用国際的な液化水素サプライチェーン開発は、2030年頃の商用化に向けて2020年代半ばまでに商用化実証を実施

燃料電池車・バス・水素ステーションの普及加速

水素発電の商用化・大量消費（水素消費量1,000万トン、発電容量3,000万kW)

水素基本戦略（省庁連携共通シナリオ）

技術革新による水素のコスト低減を目指して、重要技術の性能・仕様等の数値目標と共に達成のためのアクションプランを明記

公開の場における、達成状況の評価および課題共有も実施

水素・燃料電池戦略ロードマップ（初版2014年6月、2019年3月改訂）

日本が水素エネルギーの社会実装と政策において世界をリード

日本のロードマップに倣い、フランス、EU、米国、豪州、中国、韓国等がロードマップを策定/策定中


グローバル企業の動き Hydrogen Council


THE LINDE GROUP

TOTALALSTOM

Iwatani

Equinor

engieBMW

GROUP

Shell

DAIMLER

GM

AUDIAngloAmerica HONDA HYUNDAI Air Liquide TOYOTA

PLASTIC OMNIUM

COP23 ボンでのCEOイベント

資源エネルギー・電力・運輸・製造業・商社等の世界的なリーディングカンパニー60社で構成

日本企業：トヨタ、ホンダ、川崎重工、岩谷産業、JXTGエネルギー、豊田通商、三菱商事、三井物産、丸紅、住友商事、三菱重工、SMBC、NGK

水素を利用した新エネルギー移行に向けた共同のビジョンと長期的な目標を提唱するグローバル・イニシアチブ（活動体）

水素がエネルギー移行にもたらす役割の認識のもと、政府や主要なステークホルダーとともに、効果的な実行計画を作り出すことを目指す


水素導入ビジョン2050 Hydrogen Council & McKinsey


2017年11月にレポート”Hydrogen Scaling Up” を発行：

水素市場は、2.5兆ドル規模、世界で3,000万人の雇用を創出

エネルギーの18%とCO2削減の20%を担う

CO2削減量 60億トン/年（2010年：世界で約500億トン排出、原料由来等も含む）

水素発電量は1,500TWh/年に達する（直近10年は日本：約1,000TWh/年、世界：約22,000TWh/年）

余剰再エネ500TWh/年を貯蔵、有効利用

日本の水素・燃料電池戦略ロードマップは継続的な開発や投資

を導く上で有効として、各国にロードマップ策定を推奨

フランス、EU、米国、豪州、中国、韓国等がロードマップを策定/策定中


ご説明の構成







CO2フリー水素チェーンのコンセプト

CO2の排出を抑制しながらエネルギーを安定供給

資源国（豪州）利用国（日本）

3. 水素チェーン

水素輸送・貯蔵水素利用水素製造

コンバインドサイクル発電所など

プロセス利用

半導体や太陽電池製造

石油精製・脱硫など

輸送用機器水素ステーション

燃料電池自動車など

発電所

液化水素コンテナ

液化水素貯蔵タンク

未利用資源（褐炭）や豊富な再生可能エネルギーから低コストに水素製造

CCS（CO2回収・貯留）

CO2フリー水素

安価な再生可能エネルギー

液化水素運搬船液化・積荷

褐炭

JAXA

水素ガスタービン水素ガスエンジン燃料電池など

産業用機器


褐炭とは

•若い石炭で大量、また世界に広く分布

•水分量が50～60％と多い

•乾燥すると自然発火しやすいため、輸送が困難で、

現地の発電でしか利用されていない

輸送できないため、海外取引は皆無で、採掘権のみの

「未利用資源」＝「安価」、「権益取得容易」

多くの水素の製造方法中でも、褐炭からの水素製造は

最も経済的な方法の一つ



地平線まで褐炭層あり地表から深さ250ｍまで一つの層さらに、その下にも褐炭層あり（この地区だけで、日本の総発電量の240年分に相当する褐炭が賦存）

褐炭火力発電所

褐炭採掘現場（露天掘り）

褐炭炭鉱（ラトロブバレー）



Gorgon project商用CCSプロジェクト2019 運開

South west hubFlagship program2025 運開予定

Otway projectCCS実証プロジェクト実証中

CarbonNetFlagship program2020年代運開予定

ZeroGenFlagship program

WandoanFlagship program

両プロジェクトFlagshipから外れる


豪州のCCSプロジェクト


連邦政府とビクトリア州政府はCCSプロジェクト“CarbonNet”を推進中

80kmのCO2パイプライン

褐炭炭鉱（ラトロブバレー）

メルボルンから150km

CCS・CO2貯留場所3. 水素チェーン

（CCS：CO2 Capture and Storage、CO2回収・貯留）

© CO2CRC出典元：

http://www.co2crc.com.au/publications/brochures.html

CCSイメージ図


液化水素・水素の大量輸送手段

・極低温（-253℃）で液化 ⇒ 気体の1/800の体積

・高性能断熱技術（二重殻真空断熱）の採用で、LNGと同等の長期貯蔵を実現

・高純度=精製不要（蒸発させるだけで燃料電池に供給可能）液化水素は高純度（99.999%以上）であり、純度を要求されるFCV用燃料（99.97%以上＊）に適している

*ISO14687-2 FCV用水素燃料規格

・毒性無し、無臭、温室効果無し

国内最大液化水素タンク（種子島ロケット基地） LNG船（エネルギー大量輸送）


JAXA


高い環境性能（CO2排出評価）

水素の製造からステーションでのFCVへの充填までのCO2排出量は、褐炭由来水素は国内再生可能エネルギー由来水素と同等の低排出

製造

輸送・貯蔵

充填

（図はみずほ情報総研（株)殿資料＊より引用）

＊ライフサイクルを考慮した水素の温室効果ガス排出量に関する評価報告書（概要版）（2016年12月）

水素 1Nm3あたりの温室効果ガス排出量 [kg-CO2e/Nm3-H2]



ご説明の構成







水素インフラ技術展開4. 水素インフラ技術

褐炭水素製造／水電解乾燥・粉砕他褐炭処理技術／高効率水電解技術

液化水素コンテナ極低温技術

水素ガスタービン安定・クリーン燃焼技術

液化水素タンク極低温技術

高圧水素トレーラー複合材関連技術

水素液化機プラント・タービン技術

つくる

はこぶ・

ためる

つかう

ローディングシステム極低温シール機構技術

液化水素運搬船LNG船技術

産業競争力増進には三位一体の取組が

重要

ルール

技術知財

JAXA

©Tokyo Boeki Engineering

HySTRA


水素液化機

独自のキーハード、膨張タービンで水素液化機を実現

超高速回転

水素ガス軸受

液化温度：-253℃


水素製造輸送・貯蔵水素利用


液化水素運搬船

カーゴタンク

世界初の液化水素運搬船実現に向けて

ステンレス製真空断熱二重殻

2013年12月日本海事協会から基本認証を取得

高断熱支持構造

真空保持のための特殊ドーム構造

パイロット船



IGCコードを補完するガイドラインを日豪共同でIMOに提案※ IGCコード:液化ガスのばら積み輸送のための船舶の構造及び設備に関する国際規則

IMO: 国際海事機関


液化水素運搬に関する国際機関の承認4. 水素インフラ技術

2016年9月5～9日にロンドンにて国際海事機関（IMO）の第三回貨物運送小委員会（CCC3）が開催された

日本が提案していた液化水素運搬に関する安全要求案が審議、承認された

2016年11月21～25日にMaritime Safety Committee (MSC: 上記CCC3の親委員会), 97回目セッションが開催され、本件が正式承認された

今回建造する、液化水素運搬船が世界標準をリードしていく


液化水素運搬船パイロット船の配置（例）

荷役機器および電動機室

積荷格納システムカバー

荷役装置

ガス放出マスト

ディーゼル発電電気推進システム

提供：HySTRA



ローディングシステム（フレキ式）耐久試験4. 水素インフラ技術

最大可動範囲の設定・検討

海上揺動環境下において下記性能を目標とする

⇒ 基本設計、耐久試験が完了

【陸上-海上間移送技術】の概要

NEDO補助事業（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）にて実施

提供：HySTRA



液化水素貯蔵タンク液化水素貯蔵タンク諸元

型式球形二重殻タンク

貯蔵容積 540m3

設計圧力 0.686MPa+真空

設計温度 -253℃

断熱方式真空パーライト断熱

液化水素の貯蔵

JAXA

JAXA




液化水素輸送コンテナ液化水素輸送コンテナ諸元

型式 ISO 40ft型コンテナ

内容積 45.6m3

空車重量 22.3ton

水素積載量 2.8ton

断熱方式真空積層断熱

付属加圧蒸発器

液化水素の陸上輸送4. 水素インフラ技術



高圧水素の陸上輸送水素製造輸送・貯蔵水素利用


高圧複合容器搭載圧縮水素輸送

トレーラ：

・FCV 72台分の水素を運搬

・H28年度、3～５号機をJXTG

エネルギー殿に納入

川崎エンジニアリング(株)HPより

高圧水素輸送トレーラ諸元

全長※ 9,180mm

全幅 2,490mm

全高 3,590mm

重量※ 20t

容器積載本数 34

水素積載量 360kg

45MPa級複合容器諸元

全長 3,020mm

直径 436mm

重量 200kg

圧力 45MPa

内容積 300L

容器構造タイプ3


天然ガス用ガスタービンの燃焼器だけを交換し水素燃料へ対応（圧縮機とタービンは変更無し）

課題は，安定燃焼と低NOx化

圧縮機燃焼器タービン

水素ガスタービンの技術課題水素製造輸送・貯蔵水素利用



試験後の燃料噴射弁水素燃焼時

燃料噴射弁の赤熱

・天然ガスに比べ燃焼速度が速い

・消炎距離が小さい

燃焼器部品の高温化，燃焼器上流への逆火

・天然ガスに比べ燃焼温度が高い

（燃焼器内の局所的な温度）

NOx増加（NOx排出が温度の指数関数）

DLE燃焼器での逆火（天然ガス・水素混焼時）

水素燃焼時の高温化とNOx増加4. 水素インフラ技術


燃料噴射弁を天然ガス・水素混焼対応に変更するのみ（別途，水素供給インフラは必要）

水/水蒸気噴射にてNOxを低減

拡散燃焼器と燃料噴射弁

M1ガスタービン燃焼器と燃料噴射弁

燃料噴射弁中央から噴射される水と

形成される水噴霧

燃料噴射弁

燃焼器


水素・天然ガス自在型噴射ノズル（ウエット方式）


天然ガス 100%水素 0%

0%100%

60%40%

20%80%

水素割合：多

火炎挙動の把握（燃焼器内可視化計測）

水噴射率 [%]

0

150

300

450

600

750

0 20 40 60 80 100 120 140

1.0

0.5

1.5

2.0

2.5

水素+水噴射

天然ガス+水噴射

規制値

NO

x 排

出量

[排ガ

ス規

制値

比]

水噴射によりNOxを規制値以下まで低減

NEDO「水素社会構築技術開発事業／大規模水素エネルギー利用技術開発」「水素ＣＧＳ活用スマートコミュニティ技術開発事業」でエンジン実証実施


燃料自在型・低NOx燃焼技術（ウエット方式）


ご説明の構成







2014

「エネルギー基本計画」当社が

合せ持つ技術

商用チェーン

東京オリンピック

水素プロジェクトの展開20302020

LNG技術

液化水素技術

JAXA

パイロット実証*2

2018 神戸 *1

水素ガスタービンコージェネレーション


商用実証提供：ＨｙＳＴＲＡ

*2 H27年度～H32年度（予定） NEDO課題設定型産業技術開発費助成事業「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」

*1 H27～H30年度 NEDO課題設定型産業技術開発費助成事業「水素CGS活用スマートコミュニティ技術開発事業」


水素と天然ガスを燃料とする１ＭＷ級ガスタービンを有する発電設備（水素ＣＧＳ）を用いて、地域レベルでの「電気」「熱」「水素」エネルギーの効率的な利用を目指す新たなエネルギーマネジメントシステム（統合型ＥＭＳ）の技術開発・実証を行う実施者：大林組（幹事）、川崎重工協力企業など：神戸市、関西電力、岩谷産業、

大阪大学(29年度まで)、他

H27～H30年度 NEDO課題設定型産業技術開発費助成事業「水素CGS活用スマートコミュニティ技術開発事業」


神戸における水素CGS(*)実証(*) CGS=Co-generation System

実証地

../CG_Photo/18年日豪チェーン・神戸スマコミ/【最終】神戸スマコミ実証の記録_日本語版20180831.mp4


実証におけるエネルギー供給先

双方向蒸気融通

電

神戸新交通

■エネルギーの供給能力電力およそ 1,100kW熱およそ 2,800kW

エネルギー供給先

水素CGSエネルギーセンター

中央市民病院

ポートアイランド処理場

ポートアイランドスポーツセンター

国際展示場

ポートアイランド

実証地★

市街地にて水素100%を燃料としたガスタービン熱電供給は世界初

(2018年11月時点)



水素ＣＧＳ実証設備（神戸ポートアイランド）

気化器

水素ガス圧縮機

天然ガス圧縮機

液化水素タンク

水素ガスタービン

排熱ボイラ

ボイラ用水関連設備

制御盤


神戸All_170930.mp4


水素ＣＧＳ実証内覧会（神戸ポートアイランド/2017.12.10）

岩谷産業牧野会長

川崎重工金花社長

神戸市議会北川議長

NEDO古川理事長

エネ庁日下部長官

神戸市久元市長

大林組梶田常務

関西電力岩根社長

（※）参列者の所属・役職は内覧会開催当時



水素専焼

混焼率

世界初となる市街地におけるガスタービンでの水素100%の熱電供給を達成（NEDO、大林組、KHIの共同でプレスリリース）

水素ＣＧＳ実証運転（水素専焼熱電供給）2018.4.19-20



動画を紹介します

観察方向

水素ガスタービン水素・天然ガス切替運転ウェット方式の水噴射燃焼器は水素と天然ガスを自在の混合率で運転可能

（水素100％専焼 ⇔ 水素・天然ガス混焼 ⇔ 天然ガス100%）

水素普及の初期段階から天然ガス混焼を併用することで水素利用の普及を促進



水素ＣＧＳ・システムフロー図5. プロジェクトの展開

IGTC2019_神戸スマコミ成果報告（和）190807.pptx


日豪パイロット実証全体構成

NEDOポーション： NEDO助成事業で①豪州でのガス化、②液化水素運搬船、③日本での荷役基地の3パートで構成される

豪州ポーション：豪州政府助成事業でガス精製から豪州荷役基地までのパートで構成される

水素製造プラント：豪州でのガス化及びガス精製を指し、電源開発が所掌するパート

港側プラント：豪州でのトレーラーから荷役基地までを指し、川崎重工が所掌する予定のパート

HySTRA



● 商用への入口

● 褐炭ガス化技術

● 液化水素の陸上基地-船舶間荷役技術

⇒ 神戸市殿の支援を得て神戸空港島に基地を建設

● 液化水素の大量海上輸送技術

● 東京オリンピック開催の2020年度に実現性を技術実証

水素サプライチェーンのパイロット実証5. プロジェクトの展開

H27～H32年度(予定) NEDO課題設定型産業技術開発費助成事業

「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」にて実証HySTRA

J-Power

HySTRA

../CG_Photo/18年日豪チェーン・神戸スマコミ/【最終】HydrogenRoad神戸_日本語版180831-01.mp4


技術研究組合設立

名称：技術研究組合 CO２フリー水素サプライチェーン推進機構（略称：HySTRA）

設立年月：平成２８年２月

組合員：川崎重工業（株）、岩谷産業（株）、シェルジャパン（株）、電源開発（株）、丸紅（株）、JXTGエネルギー（株）

電源開発

HySTRA



液化水素荷役基地神戸空港島配置計画

ローディングアーム液化水素タンク

真空二重断熱配管


提供：HySTRA


液化水素運搬船パイロット船の配置

提供：HySTRA

タンクカバー

マニホールド

ベントマスト

タンクドーム

液化水素タンク(1,250m3)

貨物配管

(真空二重管)

全長 116メートル航海速力 13ノット(*)

全幅 19メートル航続距離 11,300海里(*)

定員 25名推進方式電気推進 1ノット = 1海里/時=1.852km/時



（2019/5時点）

内外槽断熱フィルム取付け

内槽組み上がり

2019年夏に内外槽一体化を完了し真空層の真空引きを実施予定また、配管艤装品の製作を継続実施

鏡板加工

液化水素運搬船液水貯蔵タンク製造状況（KHI播磨工場）



起工式 2019/6/11 ブロック工法による船台での建造（2019/7時点）

液化水素運搬船建造状況（KHI神戸工場）

建造イメージ



液化水素荷役基地主要目

液化水素貯蔵タンク

2,500m3

直径19m球形真空二重殻

ローディングシステム

口径6インチ真空二重断熱緊急離脱機構

BOG(※）処理

BOG圧縮機BOGホルダーベントスタック

その他設備

ローリー受入設備等

液化水素貯蔵タンクベントスタック

ローディングシステム

BOGホルダー

BOG圧縮機

ローリー受入設備

配管ラック

神戸空港島液化水素荷役基地概略図（※）BOG: ボイルオフガス

液化水素荷役基地主要目

提供：HySTRA



液化水素荷役基地建設状況（神戸空港島）

（2019/7時点）

液化水素タンク

ボイルオフガスホルダローディングアームプラットホーム

加温器



丸紅山添副会長

AGLVesyCEO

METI平木政務官

豪連邦Turnbull首相

Vic州Pulford大臣

電源開発北村会長

岩谷産業上羽副社長

川重村山会長

ラトロブ市Clancey副市長

豪連邦Cash大臣

提供：J-POWER 提供：J-POWER

・褐炭の町ラトローブバレー現地で、2018年４月12日に豪州ポーションへの補助金決定の公開行事を開催

・METI 平木政務官、NEDO佐藤理事、豪州政府ターンブル首相（当時）などが列席

・企業は、川崎重工、J-POWER、岩谷産業、丸紅、AGL（豪州エネルギー会社）が参加

豪州ポーション公表イベント（ラトロブバレー）

※肩書は当時



メルボルン

ラトロブバレー（褐炭水素製造プラント）

ヘイスティングス（水素液化・積荷基地）

ビクトリア州メルボルン90km

褐炭水素製造プラント：ラトロブバレーの褐炭炭鉱隣接地に建設

水素液化・積荷基地：ヘイスティングスの海岸付近に建設

150km

豪州側サイト位置関係5. プロジェクトの展開


褐炭水素製造プラント

（CG予想図）

ロイヤンA褐炭火力発電所

褐炭水素製造プラント（ラトロブバレー）



褐炭前処理（乾燥・粉砕）

ガス化炉

ガス精製

水素ガストレーラー

管理棟

褐炭水素製造プラント（ラトロブバレー／CG予想図）

提供：J-Power



桟橋エリア（液化水素船積み）基地メインエリア

（水素液化）

液化水素運搬船

水素液化･積荷基地（ヘイスティングス／CG予想図）



基地メインエリアの樹木の伐採と整地が2019/6からスタート

水素液化･積荷基地建設状況（ヘイスティングス）

（2019/7時点）



CO2フリー水素チェーンの意義と効用

褐炭：世界に広く分布、莫大な埋蔵量

現状価格がなく、自主権益の獲得が容易

おわりに

使用時にCO2排出なし（排出は水だけ）

供給安定性1

環境性

産業競争力向上

エネルギーセキュリティに貢献（豪州だけで240年分）

2

3

“究極のクリーンエネルギー”

水素の普及により、関連産業が成長

化石燃料改質水素で水素社会を導入将来は再生可能エネルギー由来の水素に移行

広範な産業領域と雇用機会

SDGs実現への道


川崎重工業株式会社技術開発本部

〒105-8315 東京都港区海岸一丁目14番5号

Tel: 03-3435-2259 Fax.03-3435-2081

http://www.khi.co.jp

ご清聴ありがとうございました

神戸All_170930.mp4

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2020年技術実証開始 国際水素サプライチェーン構 …0 2019年9月26日 2020年技術実証開始 国際水素サプライチェーン構築に向けた 川崎重工の取り組み

2020年技術実証開始国際水素サプライチェーン構 …0 2019年9月26日 2020年技術実証開始国際水素サプライチェーン構築に向けた川崎重工の取り組み