効率的な水素輸送の先駆的取り組み：川崎重工業が持続可能な未来に向けたイノベーションを推進

水素エネルギーの大きな可能性にもかかわらず、その影響は燃料をA地点からB地点まで費用対効果の高い方法で移動できるかどうかにかかっています。そこで川崎重工業の新しい 貨物収容システム （CCS）が登場[1]二重殻構造と高度な断熱材を備えたこの格納容器システムは、大量の水素をより経済的に輸送できる可能性を秘めています。上のレンダリング画像は、160,000トンの水素貯蔵容器を示しています。³ 液化水素キャリア。

の成功を基に 水草フロンティア,[2] 液化水素を輸送する世界初の船である川崎重工の成果は、商業目的での大量輸送を実現した。実証船よりも桁違いに大きな貯蔵タンクで水素を輸送する。このような海上輸送が可能になれば、経済的な大量配送が実現し、最終的にはクリーンな水素のコストを下げることができる。

技術的なブレークスルーにはデジタル技術の偉業も伴う。カワサキは、 Suiso プラットフォームは、水素のトレーサビリティを確保するために、生産から利用までサプライチェーン全体をデジタルで管理および可視化するシステムです。水素輸送のデジタル面と物理的面の課題に取り組むことで、川崎重工は、世界的に高まる需要を満たすための、低コストで大量流通できる流通チャネルの姿を予見しています。

水素経済へのより広範な影響

液化水素を輸送する場合、熱の浸透は固有の課題となります。容器のサイズが小さくなると浸透は大きくなりますが、水素を液化状態に保つために -253° C の温度を維持する必要がある場合、これは理想的とは言えません。そのため、比較的小さな貯蔵容積には高い熱性能が必要です。真空断熱膜はこれを実現するのに役立ちますが、輸送コストも増加します。

大型コンテナは容積ベースで熱浸透に対する耐性が高く、断熱と冷却の性能とエネルギー要件をそれぞれ低減します。真空断熱を必要としない CCS により、川崎重工の開発は液化水素輸送の新たな可能性を示しています。よりコスト効率の高い断熱材を備えた大型の運搬船が経済的に実行可能な輸送の道を切り開くことができるのです。これにより、エネルギー生産者はゼロ排出燃料を必要とされる場所により近い場所へ輸送できるようになります。

技術革新

実証船として2年間運用されたすいそフロンティアは、真空密閉膜層の助けを借りて水素を液化状態で保持する1,250立方メートルのタンクを搭載していました。より大きな容量から所望の熱性能を実現するために、川崎重工は信頼性と安全性を確保するための特別な構造コンセプトを必要としていました。

特徴的な新型CCS「CC61H型」は、容積に対する外表面積を最小化する球形設計を採用しています。そのため、CC61H型は真空密閉層ではなく二重殻断熱システムを採用しており、内部と外部の2層システムの両方でガス置換とクールダウン性能を確保しています。これにより、安全性が確保され、運用コストが削減され、商業的実現可能性が向上します。

川崎重工は、大型液化水素運搬船に搭載可能なCC61H型試験タンクを設計。1隻あたり4万立方メートルのタンクを4基搭載し、総積載量は16万立方メートルと、すいそフロンティアの実証試験で使用した容積の128倍にあたる。検証では、CC61H型タンクのガス置換、冷却、昇温サイクル試験、組立、溶接、断熱作業性などの構造健全性検証を実施。大型タンク内で不活性ガスを用いて効率的に水素を置換できること、断熱性能が計画通り確保されていることを確認した。

ハードウェアの開発と並行して、水素が低炭素であることを証明するデジタル フレームワークを構築することが不可欠です。その目的に向けて、Suiso プラットフォームは一連のサービスで水素取引をサポートしています。排出量と炭素強度の評価を可能にし、認証アプリケーションをサポートし、水素のトレーサビリティの帰属データを提供するなど、さまざまな機能を備えています。

このプラットフォームを通じて、ユーザーは流通チャネルを管理して取引プロセスを円滑にし、非財務情報を開示し、低炭素水素の認証を受けることができます。このような機能により、最終的には、企業がデジタル管理を通じて流通経路を追跡し、クリーンな水素をビジネスの脱炭素化の手段として自信を持って採用できるようになります。

残された課題

インフラの観点から見ると、現在の水素の大半の原料である従来の炭化水素の代わりに再生可能エネルギーを利用した電気分解で水素を製造するには、依然として大きなコスト障壁が残っています。川崎重工は、液化水素の費用対効果の高い輸送を検証しながら、より経済的な水素製造を継続していきます。これと並行して、川崎重工は高効率の液化装置と水素ガスを使用したコジェネレーションシステムを開発します。

実行可能性の向上、コスト効率の向上

川崎重工は、コストを削減し、液体水素輸送の実現可能性を高めるために、タンクの形状、断熱システム、貨物容量をすべて最適化し、液体水素に対する世界的なさまざまな需要を満たす運搬船を設計しています。

水素輸送技術の革新は、新しい形態の再生可能エネルギーをより実用的、アクセス可能、かつ経済的なものにするために不可欠です。実際、こうした取り組みは世界をより持続可能な未来に近づけます。そうして初めて、社会は私たち全体の未来にとって非常に重要なネットゼロ排出目標を達成できるのです。

川崎重工の現在の目標は、2030年まで実施される実証プロジェクトで、大型の液化水素運搬船の開発を継続することです。これらのプロジェクトは、国境を越えた液化水素の海上サプライチェーンのより広範な商業化をサポートし、川崎重工が水素エネルギーを推進し、カーボンニュートラルを実現し、最終的にはより環境に優しい地球を実現するために設計されています。

[1] この水素協議会の記事は川崎重工の プレスリリース 2023年6月発行

[2] 「すいそ」は日本語で水素を意味する