成果報告書詳細
管理番号20160000000529
タイトル平成26年度ー平成27年度成果報告書 水素社会構築技術開発事業 水素エネルギーシステム技術開発 発電機能を有する水素製造装置を用いた水素製造・貯蔵・利用システムの研究開発
公開日2016/7/13
報告書年度2014 - 2015
委託先名高砂熱学工業株式会社 国立研究開発法人産業技術総合研究所
プロジェクト番号P14026
部署名新エネルギー部
和文要約件名:平成26年度ー平成27年度成果報告書 水素社会構築技術開発事業 水素エネルギーシステム技術開発 「発電機能を有する水素製造装置を用いた水素製造・貯蔵・利用システムの研究開発」

再生可能エネルギー由来発電機の導入量増加に伴い、水素の製造、輸送・貯蔵、利用技術を組み合わせたエネルギーシステムによる再生可能エネルギー等の変動出力を安定化させる技術の確立が求められている。本調査研究「発電機能を有する水素製造装置を用いた水素製造・貯蔵・利用システムの研究開発」では、本システムの特徴を活かした事業可能性が高い導入サイトやそのサイトにおける最適なシステム仕様の検討を行い、将来的な事業化時に想定する本システムの基本仕様と最適な構成を特定することを目的として、以下を明らかにした。
1. 水電解・燃料電池一体型セルと水素貯蔵設備からなる本システムの特徴を活かした事業可能性が高い導入サイトは、オフサイト型水素ステーションを併設した業務用建物であり、その業務用建物とは、年間を通じて安定した電力需要と給湯需要があって、セントラル給湯方式が導入された都心部の病院やホテルである。
2. システムの最適な導入規模は、セントラル給湯方式が導入されている建物の受変電容量や、既存建物での電力・給湯需要を考慮して、水電解・燃料電池一体型セルに関しては水素製造能力:167Nm3/h、発電出力:200kWであり、水素の貯蔵量は200Nm3である。
3. 水素の吸放出に必要なエネルギーや、今回特定した水素貯蔵量規模におけるコストや装置サイズを勘案した結果、本システムの導入サイトや運用に最適な水素貯蔵方式は水素吸蔵合金タンクである。
4. 本システムは、地域の低炭素化や水素社会の本来の姿を、大規模水素インフラの整備を待たず、業務用建物に併設した水素のエネルギーステーションを起点として段階的に実現するシステムであり、以下の特徴がある。
・再エネ由来電力の出力抑制分を『需給連携により系統網を介して吸収・活用』するPower to Gasシステム
・『民生-運輸部門間でエネルギーと設備の双方向融通』を実現(無駄の最小化)できるシステム
・水素需要先の複数化(コジェネ+車)で『ランニングリスクを低減』できるシステム
・水素ステーションの位置付けを『地域のエネルギーステーション(常用・非常用)』へと発展できるシステム
・地価の高い都心部設置向けの『コンパクト』なシステム
英文要約Title:Technology Development for the Realization of the Hydrogen society. Technology Development of Systems using Renewable Energy-derived Hydrogen. Development of Hydrogen Production-storage-utilization System adopting Hydrogen Production Device with the Electric Generation Function (FY2014-FY2015) Final Report

Because of increasing of renewable energy, utilization technology of fluctuation output of renewable energy is required. Hydrogen production-storage-utilization energy system is one of the solution to realize the request. In this feasible study ‘Development of Hydrogen Production-storage-utilization System adopting Hydrogen Production Device with the Electric Generation Function’, to specify suitable specification of this system and suitable component for commercial use, suitable introduction sites were examined, where feature of this system could be suitable and economically feasible.
1. The hydrogen production-storage-utilization system mainly consists of the water electrolizer-fuel cell unitized reversible cell (URC) system and the hydrogen storage tank system. For the system, economically feasible sites are commercial buildings with off-site hydrogen station. The buildings must have annually stable power demand and hot water demand, and must have central hot water supply system. Moreover, its need to locate in metropolitan sites. Hospitals and commercial hotels have those features.
2. Suitable output specification for the installation is 167Nm3/h size water-electrolyzer, 200kW class fuel cell and 200Nm3 class hydrogen storage. Those specification was introduced by considering substation facilities capacity, power demand and hot water demand of suitable commercial building for this system.
3. Considering reaction energy, hydrogen storage capacity for this suitable site, initial cost of the facility and the facility size, metal- hydride tank was best option to utilize hydrogen in this suitable introduction sites.
4. This system can realize low-carbon-emission society of some area and ideal hydrogen society gradually by using a hydrogen station introduced in commercial building as a starting point. This system have following features.
This system is Power to Gas system. This system can absorb and utilize output restraint power of renewable energy by using grid.
This system can realize bidirectional accommodation of energies and facilities between consumer section and transportation section. This can realize minimization of energies and facilities wasteful.
This system can be lower operation risk because of diversification of hydrogen demand (for Cogeneration system and Fuel cell car).
This system can enhance the hydrogen station and the station can become energy station for local area in the future.
This system can save an installation space. This feature is ideal for metropolitan commercial building because of the high land price.
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