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技術開発Technological Development

技術革新による石炭利用と地球温暖化対策の
両立への取り組み

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化石電源のゼロエミッション化への取り組み

イーグルプロジェクトイメージ画像1
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石炭ガス化で目指す究極の高効率発電

J-POWERは、石炭利用に伴うCO2排出量を低減させるため、さらなる高効率化を目指し、石炭ガス化技術の研究を長く続けてきました。
この技術により、生成したガスを燃焼して発電するガスタービンと排熱を利用して蒸気で発電する蒸気タービンを組み合わせた「石炭ガス化複合発電(IGCC)※1」、これに燃料電池を組み合わせた「石炭ガス化燃料電池複合発電(IGFC)※2」といった究極の高効率発電の実現を目指しています。
また、J-POWERが取り組(zu)む酸素を用いた石(shi)炭(tan)ガス化技術(酸素吹IGCC)は、効率的なCO2の分離・回収が可能という特徴があり、火力発電のCO2を経(jing)済的にゼロエミッション化できる可能性(xing)があります。

  1. IGCC:Integrated Coal Gasification Combined Cycle
  2. IGFC:Integrated Coal Gasification Fuel Cell Combined Cycle

大崎クールジェン プロジェクト

大崎クールジェンプロジェクトイメージ画像1
大崎クールジェンプロジェクトイメージ画像2
大崎クールジェンプロジェクトイメージ画像3

J-POWERは中国電力(株)と共同で、広島県大崎上島で大崎クールジェンプロジェクトを進めています。ここでは、酸素吹IGCC・IGFC及びCO2分離・回収技術の商用化に向けた3段階の実証事業(NEDO※1助成事業)に取り組んでいます。
第1段階の酸素吹IGCC実証試験では、17万kW級実証プラントとしては世界最高水準となる発電効率51.9%※2を達成しました。また、目標を大幅に上回る負荷変化率も達成し、出力変動に迅速・柔軟に対応することが実証できました。これにより、季節や時間帯・天候に左右される再生可能エネルギーの出力変動を補う役割を果たし、再生可能エネルギーのさらなる導入拡大を支えることができます。
CO2分離・回収を行う第2段階では、基本性能(CO2回収率90%以上、CO2回収純度99%以上)を確認し、より純度の高い水素ガスの製造・発電を可能としました。さらに、CO2液化設備を追設することでCO2分離・回収、液化プロセス実証を行い、燃料電池を組み合わせる第3段階の実証試験とともに、2022年度末に目標を達成して完遂しました。
今後も水素発電の早期(qi)実(shi)現に向け、更なる研究・実(shi)証試験(yan)を検討していきます。

  1. NEDO:国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
  2. 発電端効率(LHVベース)
大崎クールジェン(株)実証試験設備
第2段階のCO2分離・回収設備

CO2回収・貯留(CCS)技術の研究開発

CO2回収・貯留(CCS)技術は、発電時に発生したCO2を回収し地中深くへ閉じ込める技術です。J-POWERは2022年よりENEOSホールディングス(株)と共同で、国内での大規模なCCS事業化調査を開始し、2023年2月には国内CCSの事業化に向けた準備を加速するため、ENEO(株)およびJX石油開発㈱と共同で合弁会社「西カーボン貯留調査(株)」を設立しました。また2023年8月には、独立行政法人エネルギー・金属鉱物資源機構から、先進的ccs事業の実施に係る調査を受託しました※1。これは、2023年度またはそれ以前のCO2貯留開始を想定し、CO2分離回収・輸送・貯留に関する設計作業および貯留層評価等を行うものです。
これらの調査・検討で得られた知見を通じ、国内で初めての本格的なCCSバリューチェーン※2について、2030年度からの実装開(kai)始に挑(tiao)みます。

CCS技術の概念
  1. ENEOS(株)・JX石油開発(株)、J-POWERの3社で受託
  2. CO2の分離・回収、輸送、圧入・貯留からなるバリューチェーン

CO2の有効活用(カーボンリサイクル)の技術開発

回収したCO2を資源として有効活用する方法も検討しています。CO2は炭酸飲料といった食料品やドライアイス、植物の生育増進など、身近に広く利用されています。
大崎クールジェンでも、CO2分離・回(hui)収設備を用(yong)いて回(hui)収したCO2の有(you)効活用(yong)の検討に取り組んでいます。例えば、J-POWERが北九州市でカゴメ㈱と共(gong)同運(yun)営しているトマト菜園や、微細(xi)藻類からバイオ燃(ran)料を生産(chan)する研(yan)究、中国電力㈱などが開発した環(huan)境(jing)配慮(lv)型コンクリート等での活用(yong)の可能性を想定しています。

CO2利用方法の例

CO2フリー水素供給を目指した取り組み

J-POWERは、豪州で褐炭をガス化して水素を製造し、日本に輸入するという、世界で初めてとなる国際的な液化水素サプライチェーン構築実証試験に参画し、2022年、本試験を無事完遂しました。
J-POWERはこの実証試験において、石炭ガス化の知見を活かして、褐炭ガス化・水素精製設備を担当しました。
将来的には、CCS技術と組(zu)み合わせることで、「CO2フリー水素」サプライチェーンの商用(yong)化を目(mu)指しています。CO2フリーの水素エネルギーは、資源の少(shao)ない日本(ben)にとってエネルギー安全保障と地球温暖化対策の観点から有望な技術です。

オーストラリアで建設が進む褐炭ガス化炉・水素製造試験設備(提供:HySTRA)
オーストラリアで建設が進む褐炭ガス化炉・水素製造試験設備(提供:HySTRA)
水素サプライチェーンの全体図

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