成果報告書詳細
管理番号20110000001030
タイトル平成21年度成果報告書 エコイノベーション推進事業「海外再生可能エネルギーの大陸間輸送技術の調査」
公開日2011/7/2
報告書年度2009 - 2009
委託先名財団法人エネルギー総合工学研究所
プロジェクト番号P07026
部署名研究開発推進部
和文要約我が国の限られたエネルギー資源の賦存量とエネルギー消費量、およびエネルギー源の多様化を考慮すると、原子力や二酸化炭素回収貯留技術の導入・推進に加え、海外からの再生可能エネルギーの導入も積極的に推進すべきであろう。再生可能エネルギーは世界に広く分布している資源であるが、利用可能なエネルギー密度には分布があり、このエネルギー密度は、エネルギー転換時の経済性と密接に関係する。
本調査研究では、海外の賦存量が多くかつ安価に利用可能な再生可能エネルギー由来の電力を我が国へ輸送するエネルギーキャリアとして、電力、化学媒体(液体水素、トルエン/メチルシクロヘキサン系有機ハイドライド)を選定した。選定したエネルギーキャリア毎に再生可能エネルギー由来の電力を我が国に導入するためのエネルギーシステムを概念設計し、技術的成立性、経済性、システムを利用することによるCO2排出削減量を評価した。その結果に基づき、再生可能エネルギーの大陸間輸送技術の実現のためのロードマップを作成し、技術開発課題についての提言の作成を行った。実施項目毎の概要は下記である。
(1)再生可能エネルギー大陸間輸送技術に係る要素技術の調査
海外の再生可能エネルギーの大陸間輸送技術に必要な要素技術の技術・コストの現状と、今後数十年の技術開発の見通し等について国内・海外の公開情報ベースに調査をおこなった。電力では、超電導ケーブル技術、常電導ケーブル技術、敷設工法など、化学媒体に共通する技術として水電解、水素タービン、液体水素については、液化技術、貯蔵技術、輸送技術、有機ハイドライドでは、水添・脱水素技術を中心に調査を実施した。
(2)再生可能エネルギー大陸間輸送システムの概念設計
本調査で検討する海外の再生可能エネルギーの大陸間輸送技術では、基幹エネルギーシステムとして必要な電力量を供給できることを前提とし、化学媒体への変換を経由する電力輸送と海底ケーブルによる電力輸送システムの概念設計を行った。設計する範囲は、電力・化学媒体とも、再生可能エネルギーを用いて発電し送電網に入った直後から我が国の配電網に入る直前までとした。ここでは、電力、液体水素、有機ハイドライドをエネルギーキャリアとするシステムを概念設計した。
(3)再生可能エネルギー大陸間輸送技術の評価・比較
再生可能エネルギーが豊富に賦存する地域を複数想定し、各エネルギーキャリアについて、距離、各システムの技術成立性、経済的成立性、システムを使用することによるCO2削減量の比較評価を実施した。経済性評価では、電力あたりの経済性の距離依存性を明らかにした。その結果、数千キロメートルで電力と化学媒体による輸送のブレークイーブンポイントがあることがわかり、それより短い距離では電力が、それより長い距離では化学媒体が有利であることがわかった。
(4)今後技術開発を行うべき技術の提言の作成
本調査で行った評価に基づき、比較評価を行ったそれぞれのエネルギーキャリアを用いた海外再生可能エネルギーの大陸間輸送技術を実現するための提言を作成した。提言はロードマップとして作成され、本技術の普及を2030年ごろとし、そこに至るまでの各段階における実証事業、必要な要素技術や達成すべきパラメータを盛り込んだ。この提言に基づき技術開発、実証事業プロジェクトを立ち上げるべく関係各所へ働きかけ、クールアース50の目標達成に強力に貢献してゆく所存である。
英文要約Renewable energy imported from foreign countries or other regions should be strongly promoted from the viewpoint of energy security, poor abundance of energy resources and energy demand in Japan in addition to the promotion of nuclear energy and carbon capture and sequestration. Renewable energy of high energy density is distributed in specific regions though renewable energy is broadly available on the Earth. For example, suitable areas for electric generation by wind turbines are limited. Energy density of renewable energy is closely related to the cost of energy conversion.
Electricity and two chemicals (liquefied hydrogen and organic chemical hydride (toluene/ methylcyclohexane)) were selected as energy carriers of renewable energy in this study. Conceptual design for inter-continental renewable energy transportation systems using each energy carrier was done. An environmental and economical evaluation of the systems has been carried out. The economical evaluation is the cost of electricity converted from imported renewable energy. The environmental evaluation is reduction of CO2 emission due to the application of these systems. Te technology road map for inter-continental renewable energy transportation systems has been developed. Finally the RD&D plan for inter-continental renewable energy transportation systems was proposed.
(1) Survey of elementary technologies for inter-continental renewable energy transportation
The state of the art technology for inter-continental renewable energy transportation was surveyed. The content of survey was cost information, efficiency and R&D outlook for each technology. Surveyed technologies are shown as follows;
Electricity: normal conducting cables, superconducting cables and cable placing technology
Common technologies for chemicals: electrolyzers and hydrogen turbines
Liquefied hydrogen: liquefaction, storage and transportation technologies
Organic chemical hydride; hydrogenation/dehydrogenation technologies.
(2)Conceptual designs of inter-continental renewable energy transportation systems
Conceptual design for inter-continental renewable energy transportation systems using electricity, liquefied hydrogen and organic chemical hydride was done. The unit size of designed systems was set to be 1GW because designed systems were decided to play a large role in electric power distribution. The boundary of evaluation and design in this study is from the electric grid in foreign regions to the one in Japan.
(3) Economical and environmental evaluation of inter-continental renewable energy transportation
An environmental and economical evaluation of the systems has been carried out. It was found that the breakeven point between the systems using electricity and chemicals were around 4000km. Transportation of renewable energy by electricity had economically competitive edge in the distance of 4000km or less. In other words, transportation of renewable energy converted into chemicals had economically competitive edge in the distance of 4000km or more.
(4) Technology road map for inter-continental renewable energy transportation systems
The technology road map for inter-continental renewable energy transportation systems has been developed. The road map includes the mile stone for research, development and demonstration. In the road map the intercontinental renewable energy transportation system was assumed to be commercially available in 2030. The RD&D plan is going to be proposed to a variety of stakeholders in order to contribute to the achievement of Cool Earth 50.
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