水素協議会
脱炭素化に向けた競争が加速する中、水素が中心的な位置を占めています。エネルギー転換のための技術ソリューションを提供する大手企業 Topsoe では、最先端の固体酸化物電解セル (SOEC) 工場に注目が集まっています。
革新的な低炭素技術に対する最大の資金援助プログラムの一つであるEUのイノベーション基金から9,400万ユーロの助成金を受け、トプソーは今年、デンマークのヘルニングにある新しいSOEC製造施設を稼働させる予定だ。工場の初期能力は500メガワット（MW）のSOECユニットで、将来的にはさらに拡張される可能性がある。これはトプソー史上最大の投資の一つだ。
電解装置は、電気を使って水分子を水素と酸素に分解し、水素を生成します。再生可能電力で駆動すると、電気分解によって排出ガスの少ない水素が生成され、鉄鋼、鉱業、長距離輸送などのエネルギー集約型産業の脱炭素化に使用できます。これらの産業は、世界の温室効果ガス排出量のおよそ 30% を占めています。
実際、トプソーは、ヘルニング電解装置で生産されるクリーンな水素が、4000万トン以上のCOを削減すると期待している。2化石燃料を一切使用せずに生産される従来の水素と比較して、最初の 10 年間の稼働で 100 万トン相当の排出量を削減できます。これは、毎年 95 万台以上の自動車を道路から排除することに相当します。Topsoe が数ギガワット (GW) 規模の市場になると予測している SOEC 工場は、世界中の電解装置生産の将来的な拡張性を示しています。
技術革新、施設の進歩
水素電気分解は、SOEC、プロトン交換膜 (PEM)、アルカリ電気分解の 3 つの主な技術で行われます。SOEC は 3 つの技術の中で最も新しいもので、液体の水ではなく高温と蒸気を必要とします。SOEC は、容量に対してコストが高いため、これまであまり魅力的ではありませんでしたが、高温で動作するため、反応速度が速く、伝導率も高くなります。つまり、より低い電圧で動作し、水素出力に対する電力消費量を削減できるため、より少ない電力でより多くの水素を生産できます。
確かに、トプソーの 独自の次世代SOECテクノロジー 従来の電解技術に比べ、電力入力単位あたり 20% ～ 30% 多い水素を生産できます。アンモニア、メタノール、鉄鋼生産などの廃熱を発生する技術と組み合わせると、Topsoe の SOEC 電解装置はメガワットまたはギガワットの容量で業界最低の平準化水素コストを実現できます。
そのため、この電気分解は、高価格の電力市場や化学製品または電子燃料の生産に特に適しています。Topsoe の最初の SOEC 顧客である First Ammonia は、その完璧な例です。ニューヨークに拠点を置くこの会社は、2025 年から、Topsoe の SOEC 技術を使用してクリーンなアンモニアを生産するモジュール式の商業規模のプラントを開発する予定です。
SOEC 技術を拡大するために、Topsoe は製造業でも同様の限界を押し広げる必要がありました。デンマークでは、まさにそれが実現しました。2024 年に稼働開始予定の Topsoe の 23,000 平方メートルのヘアニング工場では、約 150 人が直接雇用されるほか、サプライ チェーン、建設、メンテナンスなどを通じて、多数の間接的な雇用機会が創出されます。
この施設は、この種のプロジェクトとしては初めてのもので、数多くの学習機会を提供しました。Topsoe は、船舶、航空、鉄鋼、その他の産業をサポートするインフラストラクチャを開発するとともに、電解槽の製造を 100 倍に拡大し、電解槽の容量を 5 メガワットから 500 メガワットに増やしました。
エネルギー転換へのより広範な影響
トプソーのクリーン水素は、低排出電力発電など、さまざまな産業やプロセスで化石燃料の代替として使用できます。また、同社の Power-to-Xプロセスでは、クリーンな水素がエネルギーキャリア、原材料生産などの原料または直接燃料となります。用途は、鉄鋼やセメント生産からアンモニア、eメタノール、さらには持続可能な航空燃料まで多岐にわたります。
規制当局はトプソーの成功に大きく依存している。ヘルニング工場は、2030年までに欧州全域に40GWの電解装置を設置するというEU委員会の提案を支持しており、 ネットゼロ産業法は、気候変動対策と産業競争力を加速できる8つの戦略的ネットゼロ技術の1つとして電解技術を挙げています。
需要が増加するにつれて、ヘアニングはさらなる可能性を予測している。トプソーは ABBおよびFluorと提携電化と自動化（ABB）とエンジニアリングと建設（Fluor）のリーダーである同社は、電解槽製造施設の標準化されたコンセプトを設計し、 最近発表された計画 米国バージニア州に$4億ドル規模のSOEC施設を新設する。ハーニングの経験はバージニア工場に利益をもたらすだろう。標準化されたコンセプトと新たな効率化もその恩恵を受けるだろう。
Topsoe は、デンマークと米国の施設を皮切りに、新たなパートナーシップとビジネス モデルを模索し、先駆者を集めて、将来を見据えた新しい連合を形成する予定です。オーストラリア、ヨーロッパ、北米に市場があるため、電解装置の生産を加速し、プロジェクトの完了ペースを速め、規制を明確にすることが重要です。
今後に向けて学んだ教訓
EU の気候目標に沿うとともに高まる消費者需要を満たすため、Topsoe の新しい SOEC 電解装置工場は、持続可能なエネルギーに向けた大きな一歩を踏み出したことを示しています。このような高効率電解装置の製造は、変化をもたらす水素製造の世界的な例となります。
Topsoe にとって、それは SOEC 技術の開発とこれらの工場の建設だけではありません。この技術を Power-to-X バリュー チェーンのより広範な範囲の一部にすることも意味します。これにより、Topsoe は SOEC とバックエンド ソリューションを統合して、リスクの少ない競争力のある製品を提供し、クリーン水素、クリーン アンモニア、eMethanol などの重要なサプライ チェーン パートナーになることができます。Topsoe は、下流の合成技術と関連プロセスに数十年にわたって取り組んできた豊富な経験と技術的ノウハウを基盤にしています。
Topsoe は、固体酸化物燃料電池から SOEC ユニットまで、電気分解分野で 40 年の歴史を持ち、優れたパフォーマンスと信頼性を提供するのに役立つ何千ものデータ ポイントを持っています。これまでで最大の投資の 1 つが現在開発中であり、同社はこれが始まりに過ぎないと考えています。Topsoe は、政策立案者、規制当局、およびより広範な一般の人々と志を同じくするプロジェクトに取り組んでおり、これらの最初の教訓を今後に活かす準備ができています。
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