エネルギー転換におけるグリーンで低炭素の水素

グリーンで低炭素の水素とは何を意味するのか、そしてなぜそれが持続可能な成長モデルへの移行過程において中心的な役割を果たすのか。その応用例を見てみましょう

水素の可能性への関心は現在高まっていますが、歴史的な瞬間では特にその利用が好まれているようです。への移行を加速させようという政治的、制度的、産業界の意志。 より持続可能な経済 資源の使用と消費、環境と人々への影響に注意を払います。

水素はキャリアであり、エネルギー源ではありません. 。これは、水などの他の要素と結びつかない限り、自然界には存在せず、他のエネルギー源によって生成される必要があることを意味します。私たちの社会の脱炭素化において水素がどのように真に戦略的な役割を果たすことができるのかをより深く理解するには、水素がどのように生成され、その用途が何であるかを理解する必要があります。

• 水素の生成方法
• 欧州連合が水素に注目する理由
• グリーン水素、成長のための 3 つのフェーズ
• 水素の応用
• 輸送と蓄積
• グリーン水素の価格はいくらですか
• 水素の需要を刺激する方法
• 再生可能水素の原産地保証
• Pnrr の緑色の水素

水素の生成方法

水素は、 さまざまな方法で生産された そしてそれぞれは排出量の異なる割合に対応します。以下は便利な語彙です。

• 電気で作る水素 または 低炭素 (電気ベースの水素または低炭素水素):この場合 電気分解により水から水素が得られます 現在では主に化石燃料から生産されている電気を使用します。このプロセスは非常に高い温度、つまり数百度の温度下で行われるため、エネルギー消費量が非常に多くなります。低炭素水素は、バイオガス改質によっても得られます。つまり、高発熱量の炭化水素の変換により一酸化炭素と水素のガス状混合物が得られる場合です。最後に、バイオマスの生化学的変換を通じて。
• 私たちが言う再生可能資源からエネルギーが生産されている場合 再生可能水素またはグリーン水素 （再生可能水素またはクリーン水素）。後者の場合、温室効果ガスの排出はゼロに近づきます。
• 廃棄物から水素を製造（循環水素）:循環型水素は、廃棄物の管理と処分を専門とする部門と化学産業の相乗効果によって生成され、低炭素水素の形態の 1 つです。リサイクル不可能な廃棄物の部分酸化プロセスである廃棄物化学技術を通じて、循環ガスとも呼ばれる合成ガスを得ることが可能です。後者は、回収された使用済み材料の化学変換から得られることから「循環型」と定義される水素を生成するための基礎として使用でき、同時に埋立地や焼却による処分を回避できます。
• 化石資源から生成される水素 (化石ベースの水素):天然ガスの改質または石炭のガス化による化石燃料からの水素の製造を示します。これらは水素の 2 つの最も強く放射する形態であり、従来、それぞれ灰色の水素と黒色の水素として知られています。
• 炭素回収により化石から水素を生成 または 低炭素 (炭素を捕捉した化石ベースの水素または青色水素):上記のプロセスを炭素の最大 90 パーセントを捕捉するシステムと組み合わせると、灰色の水素よりも放射性が低いが、緑色の水素ほど高純度ではない形態の水素が得られます。エレクトリックブルーの水素製造技術は市場で入手可能です。そのアーキテクチャは従来の水蒸気改質と似ていますが、水蒸気メタン改質と CO2 回収システムの吸熱反応を促進するために電気の使用が追加されています。
• 水素由来の合成燃料 (水素由来の合成燃料):これらは、航空用の合成灯油、自動車用の合成ディーゼル、または化学や肥料で使用されるさまざまな分子など、水素から得られる合成燃料です。

従来、この用語が使用されています 緑、青、灰色の水素 によって生成される水素をそれぞれ示します。 再生可能エネルギー, 、炭素回収とから 化石燃料.

欧州連合が水素に注目する理由

この運送業者を検討しているのは、 欧州委員会 ～からの持続可能な経済再開の柱 COVID-19（新型コロナウイルス感染症. 。それだけでなく、これは、2015 年に署名されたエネルギー移行経路における重要な要素と考えられています。パリ協定 そして2050年までの気候中立性、つまり炭素排出と吸収のバランスの達成。で 世界の再生可能エネルギーの見通し 2020, イレーナ パリ協定で設定された目標を達成するには、地球上で消費されるエネルギーの 8% を水素で生成する必要があると推定しています。

 

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ヨーロッパの幹部が立ち上げたのは、 欧州の水素戦略. 。その文書の中で彼は「行動を起こす時は今だ」と記し、なぜ水素が必要なのかを明らかにしている。まず第一に、それはその性質を明らかにします 多用途性:原料、燃料、またはエネルギー貯蔵として。それから彼はそれらを説明します 応用の可能性:輸送から分散型エネルギー生産に至るまで、鉄鋼や化学など、いわゆる「軽減が難しい」エネルギー消費の高いプロセスなどの工業プロセスでの使用を経由します。

この航空会社は現在、主に化石燃料、天然ガス、石炭から生産されているヨーロッパのエネルギーミックスの一部をカバーしています。に記載されている推定によると、水素ロードマップ ヨーロッパ 2019年、作成者 燃料電池・水素共同事業（Fch Ju）, 、分野における研究開発活動を支援するための官民パートナーシップ。 燃料電池 と水素の消費量が 665 テラワット時 (TWh) になるという野心的なシナリオでは、この輸送会社の成長により、2050 年までにヨーロッパで 100 万人の直接的および間接的な雇用が創出される可能性があります。全体として、グリーン水素には最大 1,800 億～4,700 億ユーロ、ブルー水素には最大 30 億～180 億ユーロの投資が見込まれます。今後 30 年間でエネルギー需要の 24 パーセントを満たすことができるようになります。

計画では REPowerEU, 、欧州委員会が2022年3月8日に発表したところによると、欧州はエネルギー自立を達成するためにグリーン水素の生産と消費をさらに加速させています。 ロシアのガス. 。実際、2030年までに欧州で再生可能水素を1,000万トン生産し、さらに1,000万トンを非欧州諸国から輸入するという目標を立てており、さらに2億ユーロをこの媒介物質の研究に割り当てている。

グリーン水素、成長のための 3 つのフェーズ

エネルギー移行の過程において真に戦略的な役割を果たすためには、その生産は再生可能エネルギーによって行われなければなりません。したがって、本当の目的はグリーン水素の生産量を増やすことです。この目的のために、欧州幹部は次のように提言しています。 大規模プロジェクト, 、生産コストを削減し、より多くの生産性を実現するために、広範囲の 便利。

動的なエコシステムを構築するために、欧州委員会は 3 つの段階での成長を提案しています。

1. 最初のフェーズ:インストール 6GWの電解槽 による 2024 まで生産します 100万トン 緑色の水素。
2. 第二段階:インストール 40GWの電解槽 による 2030 まで生産します 1000万トン。
3. 第三段階:大規模プロジェクトの開発のおかげで、グリーン水素は世界に届くはずです。 2030年から2050年までの成熟度, 、同時に再生可能エネルギーの大量生産。

水素の応用

いわゆる水素技術の研究と応用を加速すること。 水素バレー, 、有名なシリコンバレーの名前を思い出させます。これらは地理的に区切られた地域であり、輸送用電力、住宅用および産業用暖房、送電網のバランシングに特化したインフラストラクチャを実装およびテストするために世界中で設立されます。欧州プロジェクトの一環として Ipcei Hy2Use, 、廃棄物水素化プラントの開発に対して、イタリアの企業 NextChem に 1 億 9,400 万ユーロの返済不要の寄付が授与されました。初期段階では、水素は年間 1,500 トン、エタノールは年間 55,000 トンの生産が見込まれます。水素生産は需要の進化に応じて年間最大2万トンまで増加する。このプロジェクトはローマの水素バレーを構成し、水素の生産、輸送、蓄積、使用のための国家サプライチェーンの開発のための産業規模での初の技術インキュベーターとなる。循環型水素は灰色の水素と比較してコスト面で競争力があり、これがより広範な普及を促進する可能性があります。

短期的には、再生可能な低炭素水素はさまざまな分野で簡単に応用できるようになるでしょう。 製油所, の生産工場では、 アンモニア そして 肥料. 。その中には、NextChem がグリーンアンモニアの生産と北欧への輸送を含むエンジニアリング サービスのプレフィードを獲得した Madoqua プロジェクトも含まれます。さらに、次のような場合にも応用できます。 エネルギー多消費産業, 鉄鋼製品や化学製品など、 海上および重量輸送, 、ゴムや鉄に塗布し、排出量の削減に貢献します。

彼らのために 水素燃料電池 待たなければなりませんが、Horizo​​n Europe 資金提供プログラムと燃料電池と水素の共同事業はどちらも、ヨーロッパの技術的リーダーシップを加速することを目的としています。

輸送と蓄積

水素の貯蔵には、物理​​的（加圧シリンダー内）または化学的（つまり、より容易に輸送できる液体および安定した化合物に水素を結合させることによる）があります。水素は輸送できる 純粋または混合, 、 フィット 気体または液体, 、ガスネットワークに沿って、または LNG ターミナルに停泊しているトラックや船舶で。混合すると水素の価値が減少し、消費される天然ガスの品質も変化することに注意してください。エンドユーザー向けのインフラストラクチャとアプリケーションの設計で異なる標準が受け入れられると、市場が断片化する危険があります。一方、現時点で最も便利な解決策は次のとおりです。これには、潜在的に長距離にわたって大量の水素を配布、貯蔵、供給できるようにするためのガスインフラの再転換が含まれます。

キャリアはピーク時の需要をカバーし、保証するために保管できます。 確実な供給 エネルギーの。与えるだけでなく 柔軟性 ネットワークにアクセスし、いわゆる セクター交尾, 、つまり、電力ネットワークとガスネットワークの統合です。水素の通過のためのインフラの設計は、現在進行中の水素に関する規制の見直しも考慮して、生産の種類、需要、輸送コストを分析した後でのみ可能になります。 欧州を横断するエネルギーネットワーク (テンイー).

グリーン水素の価格はいくらですか

より広く使用されるためには、グリーン水素がさらに普及する必要があります。 便利. 。今日ではそうではありません。価格はキロあたり 2.5 ～ 5.5 ユーロですが、青色のものはキロあたり 2 ユーロ、灰色のものは 1.5 ユーロです。値はレポートで報告されます 水素の未来 国際エネルギー機関 (IEA) の基準であり、メガワット時 (MWh) あたり 35 ～ 87 ユーロの電気料金に基づいています。継続を反映した数値 原材料価格の変動 地政学的およびエネルギーシナリオに影響を与える継続的な変化によって決定される強い不確実性の気候により、水素の製造に使用されるエネルギーは急増しました。

いずれにしても、次の 1 つの点は変わりません。電力による生産が増加すれば、再生可能水素の価格は下がる 電解槽 そして、へのアクセス 低コストの再生可能エネルギー. 。コミュニティの目標は、2030 年までに 1 キログラムあたり 1.8 ユーロに達することです。キャリブレーションができることにより、 投資 したがって、民間団体の支援が優先事項となります。この意味で、同数の世界的に有名な企業の 190 人の CEO が献身的に取り組んでいます。国際水素評議会 そして、この団体に参加している機関、業界、市民社会の多くの代表者たち。欧州クリーン水素アライアンス （クリーン水素アライアンス）は、その目標を実行するための戦略と同日に発足しました。

現在、欧州連合では、約 280 社 (そのうち 60% が中小企業) が電解槽の製造と供給に取り組んでおり、1 ギガワット (GW) 以上の電解槽が開発中です。現在、ヨーロッパの総生産能力は年間 1 GW 未満です。欧州産業界の意志は達成することです 2030年までに電解槽40GW 欧州では同様の数がEUの輸出地域でも同様です。実際の例を挙げると、1MW の電気分解により 24 時間で 400 kg のグリーン水素が生成され、1 kg の水素で自動車は 100 km 走行できます。

ヨーロッパのエグゼクティブを対象とした社内調査によると、 ヨーロッパにおける水素生成:コストと主な利点の概要, 、2030年までに電解槽の建設は、 240億ユーロから420億ユーロの間. 。これらはさらに2,200億～3,400億ユーロをかけて、風力発電と太陽光発電による80～120GWの生産能力に接続する必要がある。 110億 これらは、二酸化炭素回収および貯蔵システムを備えたプラントの改修（適応を意味する専門用語）に使用されます。その他 650億 それらは運送業者の輸送、流通、保管を目的としています。現在存在する約 100 の給油ステーションと比較して、新たに 400 の給油ステーションを設置するには、以下の範囲のリソースが必要となる可能性があります。 8億5000万ユーロと10億ユーロ。

水素の需要を刺激する方法

欧州委員会は、再生可能で低炭素の水素の供給増加と水素の供給量の増加を一致させたいと考えています。 リクエスト. 。これには、重要な原材料に関する行動計画 (原材料行動計画）ヨーロッパの第三国への依存を減らし、供給を多様化したいと考えています。そして、それには循環経済のための新しい行動計画の実施が必要となります（循環経済行動計画）、環境と人間の健康を尊重する、より循環的な経済モデルを刺激します。

したがって、それらは必要になります サポートポリシー. 。経営陣は、の導入を含むさまざまなオプションを検討しています。 最小割り当て 特定の分野における再生可能水素（低炭素を含む）またはその派生品の利用。または、しきい値または 1 つを採用する 共通規格 炭素排出量を削減し、低影響またはゼロ影響の水素の生産を促進します。

支持的な政治的枠組みは、この分野で肥沃な土壌を見つけるだろう。 再生可能エネルギーに関する欧州指令 そしてその中で排出量取引制度, 、連合の排出量取引システム。これらに追加されるのは、 2030年気候目標計画, 、産業革命以前のレベルと比較して温室効果ガス排出量を 55% 削減する計画、および 産業政策, 、産業戦略のプロット。それをサポートする準備ができているのは、 次世代EU.

全体として、この複雑な規制構造は、生成される水素の種類を考慮して、個々の加盟国の技術的成熟度に応じて差別化されたサポートを提供することを目的としています。保証も忘れずに 市場の相互運用性 純粋な水素については、純度や汚染物質の閾値に関する国境を越えた運用ルールや共通の品質基準が必要となる場合がある。

再生可能水素の原産地保証

2020 年 6 月に欧州連合は、 認証 そして 水素の産地保証 再生可能エネルギーで生産されています。ザ」発表 欧州エネルギー委員会の カドリ・シムソン, は、昨年2月12日のデジタルイベント「中東欧水素会議」で、これまでの約束を確認した。一部の措置は6月にも予定されている 55に適合, 、ヨーロッパが2030年までに温室効果ガス排出量を55パーセント削減することを目標とするパッケージ。 欧州のグリーンディール.

Pnrr内の水素

ほぼすべての加盟国が水素を自国に含めています 国家エネルギーおよび気候計画 (プニエツ), 、それによってエネルギー効率の目標を確立します。 再生可能資源 二酸化炭素排出量の削減。プラットフォーム上でアイデアを共有することは、この意味で有益です ハイネット 欧州エネルギー総局によって開発されました。

で 国家復興・強靱化計画 (Pnrr) 水素は、エネルギー集約度が高く、拡張可能な電化オプションを持たないセクターを脱炭素化するのが難しいセクターを脱炭素化するのに役立つ重要な要素とみなされています。これらには、アンモニアやメタノールなどの基礎化学部門、石油精製、鉄鋼、ガラスなどが含まれます。具体的には、水素は以下の範囲に該当します。 ミッション2, 構成要素 2 M2C2 – 再生可能エネルギー、水素、ネットワーク、持続可能なモビリティ。政府は総額 594 億 6,000 万ユーロを割り当てています。具体的には、最高のリソースは各分野での水素の使用を促進することを目的としています。 軽減するのが難しい （20億ユーロ）、での水素の生産に 放棄された工業地帯 （5億）と水素の実験 鉄道輸送 (3億)。

水素研究開発への投資として見込まれている1億6,000万ドルのうち、1億1,000万ドルが、2022年夏に生態移行省によって割り当てられた。 オペレーションリサーチ計画（Por）. 。この計画はENEAによって策定され、ENEAはCNRおよびRSEと協力して資金の主要部分（7,500万）を受け取る権利があり、航空会社のバリューチェーン全体に焦点を当てます。生産、保管、流通、最終用途に応じて、異なる量のリソースが割り当てられます。2025年までに、気候変動ガスの排出を削減するための再生可能資源とグリッド電力からの水素の生産に関連する研究活動に関する期待される成果がイタリアの産業界に移転され、国のグリーン移行を推進する予定だ。

14 か国にとって、水素は代替インフラとして検討すべき解決策です。26人が政治文書に署名 水素への取り組み, 、すでに2018年9月にオーストリアのリンツで開催されたエネルギー大臣の非公式会議中に。

2021 年から 2027 年まで、彼らは、欧州地域開発基金 そして 結束基金, 、再生可能エネルギーと低炭素水素の分野で革新的なソリューションを開発するための技術移転、官民パートナーシップ、パイロットプロジェクトを刺激します。

結論として、水素は次のことを提供します。 素晴らしい機会 欧州連合の健全性を回復し、エネルギー供給の多様化と確保のための同盟を築く。考えられるパートナーとしては、 オーストラリア、カナダ、ノルウェー、韓国 そして何よりも、 北アフリカ 地理的に近いことと、再生可能技術の成長という点で豊かな可能性があるためです。で推進されたイノベーションを忘れずに 日本 または 米国, 、 例えば。水素は誕生したばかりの市場であるため、欧州委員会はユーロ水素取引のシステムを開発し、持続可能なエネルギー取引における通貨の役割の強化を支援する予定である。