再生可能エネルギーによる安価な水素製造に必要な技術レベルを試算

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蓄電池援用の妥当性を初めて提示、再エネの主力電源化にむけた開発指針として期待

2018/12/13  物質・材料研究機構,東京大学,広島大学

NIMSは東京大学、広島大学と共同で、太陽光発電と蓄電池を組み合わせた水素製造システムの技術経済性評価を実施し、国際的に価格競争力を持った安価な水素製造に必要な技術レベルを明らかにしました。

概要

  1. NIMSは東京大学、広島大学と共同で、太陽光発電と蓄電池を組み合わせた水素製造システムの技術経済性評価を実施し、国際的に価格競争力を持った安価な水素製造に必要な技術レベルを明らかにしました。本成果は、再生可能エネルギーの主力電源化に向けた技術開発の重要な指針となります。
  2. 2014年9月の再生可能エネルギーの新規申し込み保留問題や、2018年10月に九州電力管内で実施された太陽光発電の出力制御など、再生可能エネルギーの不安定な出力や低い年間稼働率が課題となっています。その対策として、再生可能エネルギーの電力から水素を製造し、貯蔵・利用する「P2G (Power to Gas) システム」や、余剰電力を蓄電池にためるシステムが検討されてきました。しかし、そのほとんどはコスト高につながると結論され、国内の再生可能エネルギーをさらに活用し、将来の主力電源化を目指すための技術開発の方向性が不透明でした。
  3. 今回、研究チームは、太陽光発電の発電量に応じて、蓄電池の充放電量や水電解装置での水素の製造量を調整する統合システムを設計し、その技術経済性を評価しました。将来的な技術向上を織り込み、蓄電池や水電解装置の容量など網羅的に検討することで、安価な水素製造に必要な技術レベルを明らかにしました。例えば、2030年ごろには十分実用化可能と考えられる、放電特性は遅いが安価な蓄電池を開発することで、1m3あたり17~27円という、国際的にも価格競争力の高い水素製造が国内においても実現できる可能性を示すことができました。
  4. 今後、提案するシステムに求められる要素技術のレベルを、研究開発の目標値としてフィードバックするとともに、大規模な出力制御を受けたり電力網に接続できなかったりしても成立する太陽光発電システムの可能性を検討するなど、社会実装に向けた取り組みを加速したいと考えています。
  5. 本研究は、NIMSエネルギー・環境材料研究拠点 古山通久ユニット長、東京大学サステイナビリティ学連携研究機構 菊池康紀准教授 (研究の大部の推進時NIMSエネルギー・環境材料研究拠点) 、東京大学先端科学技術研究センター 杉山正和教授、広島大学大学院工学研究科 市川貴之教授からなる研究チームによって行われました。また本研究は、文部科学省の統合型材料開発プロジェクト (拠点長 : NIMS 魚崎浩平) の一環として行われました。
  6. 本研究成果は、International Journal of Hydrogen Energy誌にて英国時間2018年12月13日に掲載されます。

「プレスリリース中の図 : 太陽光発電の発電量に応じて、蓄電池の充放電量や水電解装置での水素の製造量を調整する統合システム」の画像

プレスリリース中の図 : 太陽光発電の発電量に応じて、蓄電池の充放電量や水電解装置での水素の製造量を調整する統合システム



掲載論文

題目 : Battery-assisted low-cost hydrogen production from solar energy: Rational target setting for future technology systems
著者 : Yasunori Kikuchi, Takayuki Ichikawa, Masakazu Sugiyama, Michihisa Koyama
雑誌 : International Journal of Hydrogen Energy
掲載日時 : 2018年12月13日
DOI:10.1016/j.ijhydene.2018.11.119

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