成果報告書詳細
管理番号20160000000760
タイトル平成26年度‐平成27年度成果報告書 水素利用等先導研究開発事業 エネルギーキャリアシステム調査・研究 エネルギーキャリアシステムの経済性評価と特性解析
公開日2016/10/28
報告書年度2014 - 2015
委託先名一般財団法人エネルギー総合工学研究所
プロジェクト番号P14021
部署名新エネルギー部
和文要約件名:平成26年度‐平成27年度成果報告書 水素利用等先導研究開発事業 エネルギーキャリアシステム調査・研究 「エネルギーキャリアシステムの経済性評価と特性評価」

本調査・研究では、以下の2事業を実施した。
事業1:エネルギーキャリアシステム調査・研究 エネルギーキャリアシステムの経済性評価と特性解析
事業2:トータルシステム導入シナリオ調査研究 キャリア技術コスト分析・長期的エネルギー需給影響評価・シナリオ検討
事業1においては、エネルギーキャリアシステムを解析評価するための汎用フレームワークを構築し、この汎用フレームワークを用いて、複数の新規エネルギーキャリアプロセス(個別のプロセス技術)の解析評価を実施した。これにより、新規エネルギーキャリアプロセスの有効性を評価し、実用化にあたり各エネルギーキャリアプロセスが既存競合技術に打ち勝つための今後の研究開発課題と目標を提示した。評価対象とした新規エネルギーキャリアプロセスは、本調査・研究事業が帰属するNEDOエネルギーキャリアシステム調査・研究事業の中で他の研究委託先によって研究開発が進めている以下の3種のプロセス技術とした。
a.水素分離膜を用いたメチルシクロヘキサンの脱水素プロセス技術
b.高効率メタン化触媒を用いた水素/メタン変換プロセス技術
c.溶融塩を用いた水と窒素からのアンモニア電解合成プロセス技術
事業2においては、再生可能エネルギーからの電力で電気分解等により水素を製造し、水素あるいはアンモニア等のエネルギーキャリアに変換して貯蔵・輸送・利用するシステム(エネルギーキャリアシステム全体、すなわちトータルシステム)について、個別要素および全体のシステム効率解析やコスト解析を実施し、当該トータルシステムが導入されるための課題やその導入シナリオ案を作成し、提示した。併せて、トータルシステムが実現された場合の長期的なエネルギー需給への影響を、当研究所が開発を進めてきた日本を代表する統合評価モデルのひとつであるGRAPE(Global Relationship Assessment to Protect the Environment)を用いて評価し、その整合性を確認した。
本調査・研究において開発した汎用フレームワークを用いた評価手法や個々の要素技術をトータルシステムとしてとらえて導入シナリオを描き、その実現可能性を検討するという手法は、他のエネルギーキャリアシステムの評価・解析にも適用可能な汎用性の高いものである。本調査・研究の成果を活かし、今後、他のエネルギーキャリアシステムの研究開発においても同様の手法を用いることにより、研究開発目標のより一層の具体化・明確化がはかられ、実用化に向けた動きが加速されることが期待される。
英文要約Title:Advancement of Hydrogen Technologies and Utilization Project / Analysis and Development on Hydrogen as an Energy Carrier / Economical Evaluation and Characteristic Analyses for Energy Carrier Systems (FY2014-FY2015) Final Report

This study consists of the following two projects.
Project-1: Analysis and development on hydrogen as an energy carrier / Economical evaluation and characteristic analyses for energy carrier systems.
Project-2: Research on the introduction scenario of an energy carrier total system / Cost analysis of energy carrier technologies, Impact evaluation of long term global energy supply and demand, Development of scenario on hydrogen technologies and utilization.
Project-1: A general-purpose framework for the analysis and evaluation of energy carrier systems was developed. Using this general-purpose framework, multiple new energy carrier processes, including elemental process technologies, were analyzed. Effectiveness of new energy carrier process was evaluated by this framework and future R&D tasks and goals of the process technologies were presented to overcome the existing competing technologies. Following three types of new energy carrier process technologies were evaluated.
a. Dehydrogenation process technology of methyl cyclohexane using hydrogen separation membrane.
b. Hydrogen - methane conversion process technology using high efficiency methanation catalyst.
c. Electrolytic ammonia synthesis process technology from water and nitrogen using molten salt.
Project-2: Energy carrier systems are assumed composed of hydrogen production by electrolysis using electric power from renewable energies or other processes, and energy carrier conversion, followed by energy carrier storage-transportation-utilization. Total system and individual elements efficiency and cost analyses were carried out and challenges and introduction scenarios were presented. In addition, the total system introduction impacts on long-term energy supply and demand was assessed using GRAPE, one of the most famous integrated assessment model in Japan, developed by the Institute of Applied Energy.
Valuation methods developed in this study are versatile. Developed methods are applicable to other energy carrier systems through more concrete R&D target settings.
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