発電の燃料、アンモニアに注目　ＩＨＩなどが発電利用を推進、環境負荷低減に大きく貢献

　■ＣＯ２ゼロ、輸送・貯蔵も容易

　発電の燃料として、アンモニアが注目されている。ＩＨＩが石炭火力発電の燃料である微粉炭にアンモニアを混ぜて燃やす実験に成功するなど、徐々に技術開発が進みつつある。アンモニアは水素を多く含み、燃やしても二酸化炭素（ＣＯ２）が発生しない。水素に比べて輸送や貯蔵がしやすいなどの長所もあり、実用化されれば環境負荷低減に大きく貢献しそうだ。

　燃料混合比率は世界最高

　ＩＨＩの実験は、相生工場（兵庫県相生市）の試験用ボイラーを使い、昨年１２月から今年１月にかけて行われた。実際に使われている石炭火力発電所の１００分の１の規模とはいえ、燃料に占めるアンモニアの比率は２０％と、世界最高水準を達成。実用化のめどをつけた。

　アンモニアはＮＨ３の化学式が示す通り、窒素と水素の化合物だ。燃やすと窒素ガスや窒素酸化物（ＮＯｘ）、水に分解され、ＣＯ２を排出しないため、燃料に混ぜるほど、温暖化対策として有効だ。

　しかも常温で圧縮するか、マイナス３０度程度に冷やすと液体になり、運搬・貯蔵が容易だ。肥料や化学品の原料で、発電所でも排煙脱硝装置に使われているため、既存の輸送インフラも有効活用できる。ボイラーも、既存の石炭火力用の改修で対応できるという。

　ただし、アンモニアは大気汚染の原因となるＮＯｘを排出する。そこでＩＨＩは、アンモニアを貯蔵タンクから燃焼バーナーに供給する方法を工夫、ＮＯｘ排出濃度を従来の石炭火力と同程度に抑えた。今後はさらなる排出低減に向け改良を重ねるほか、実際の石炭火力への採用を想定した事業化調査（ＦＳ）を行い、２０２０年にも実用化したい考えだ。

　石炭火力はＣＯ２排出量が多いのが弱点で、最近は再生可能エネルギーの普及で先行する欧州を中心に、“排斥”の動きが広がっている。しかし発電コストが低いため、そう簡単になくせないのも実情。ＩＨＩによると、国内の石炭火力発電所を同社の燃焼法に置き換えれば、国全体のＣＯ２排出量を４％減らせるという。藤森俊郎・産業システム・汎用（はんよう）機械事業領域事業開発部長は「国内の電源構成の約３割を占める石炭火力に適用されることで、日本のＣＯ２排出削減に大きく寄与する」と社会的意義を強調する。

　石炭火力へのアンモニアの活用は、電力中央研究所や中国電力も技術開発を行っている。中国電力は昨年７月に水島発電所（岡山県倉敷市）で実験を実施、燃やしても発電効率が落ちないことを確認した。当初は燃料に占めるアンモニアの割合を０．６％と想定していたが、天候の影響で出力が１２．０万キロワットに下がった分、０．８％とやや高まった。それでもＩＨＩの実験よりはかなり低いが、事業用の発電所で燃やしたのは国内初だ。同社は、一定条件下で排出されるＮＯｘの濃度が下がる傾向にある事実も発見。関連特許を出願した。

　製造インフラも着々と

　一方、発電への利用を視野に入れたアンモニアの製造インフラも整いつつある。日揮はこのほど、福島県に１日当たり２０キロを試験生産する設備を新設。従来のアンモニアが圧力を高めてから水素と空気中の窒素を化合して作るのに対し、新触媒によってより少ない気圧で製造すし、圧縮機の使用電力を減らす方針だ。

　アンモニアは石炭火力以外でも活用が見込まれている。ＩＨＩは今年３月、２０００キロワット級のガスタービンで、天然ガスとアンモニアを一緒に燃やす実験に成功。同じ月には、改質器を使わずにアンモニアを直接供給する固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）も開発した。同社が目指すのは、アンモニアの製造から利用までを網羅した仕組みの構築だ。藤森事業開発部長は「早期の技術構築・社会実装を実現するよう、研究開発を加速していく」と意気込む。（井田通人）