究極のエネルギー貯蔵。 アンモニア

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グリーンエネルギーへの挑戦

気候変動により異常気象が頻発し、IPCCがさらに1.5度の気温上昇を防ぐための排出量削減目標を設定する中、世界中で再生可能エネルギーへの転換が図られている。 化石燃料からグリーンエネルギーへの移行が世界的に進む中、このグリーンエネルギーの長期貯蔵と長距離送電が求められています。 アンモニアは、室温で液体であることから、水素のキャリアとして非常に効率がよく、容易に輸送することができるため、両方の用途に適しています。

  • 他の再生可能エネルギーが断続的に利用可能な場合のグリーン・エネルギーの提供

太陽エネルギーは太陽が輝いているときだけ生産されます。 風力エネルギーは、風が吹いているときだけ生産されます。 これらの電源が発電されるエネルギー全体に占める割合が大きくなればなるほど、ますます普及しているこれらの再生可能エネルギーの利用が天候によって制限されるという事実の重要性が増してきます。 再生可能エネルギーの生産量と消費者需要のズレは、今や有名な「再生可能エネルギーのダックカーブ」で示されています。再生可能エネルギーによるエネルギー収支の変動は、この需要を満たさなければならない電力会社にとって深刻な問題を引き起こします。 この課題に対する答えは、すぐに利用可能な再生可能エネルギーの貯蔵ソリューションから得られるだろう。 高稼働率燃料電池は、これらのソリューションの重要な構成要素になり得ます。

  • Leveraging excess capacity from Renewables

再生可能エネルギーによって発生した余剰容量を抑制する代わりに、この余剰エネルギーを液体アンモニアとして貯蔵し、燃料電池で将来使用することが可能です。

  • Offering a green, lower cost alternative to diesel
    Diesel generators to date have played a major role in providing power in the poor-grid economies of developing countries.このように、ディーゼル発電機は、発展途上国の貧しいグリッド経済において、電力を供給する大きな役割を果たしました。 これらの発電機は、ディーゼルやその他の化石燃料による大気汚染の少なくとも一因となり、毎年世界で700万人が死亡しています。 エネルギーキャリアとしてディーゼル燃料を「グリーンアンモニア」に置き換えることで、非電化地域や貧しい電化地域に住む35億の人々が、クリーンで信頼性の高いグリーンエネルギーを利用できるようになるのです。 アンモニアで稼働する通信塔および農村電化用の GenCell A5 オフグリッド ソリューションを発売することで、現在まだ送電網の外にいる何百万人もの人々がエネルギーにアクセスできるようになります。 二次電池は、さまざまな種類とサイズのものが開発されています。 二次電池の利点は、エネルギー効率と充電による長寿命、そして持ち運びが可能なことである。

    電池と並行して、エネルギー貯蔵のもうひとつの人気トレンドは水素技術に基づくもので、燃料電池、充電式自動車、移動機械などの革新的なアプリケーションの駆動に水素を活用するものである。 電気分解のようなアプリケーションでは、余剰の再生可能エネルギーを使って水からクリーンでグリーンな水素を製造します。この水素は輸送、貯蔵が可能で、燃料電池を使った再電化を可能にします。

    水素としてのエネルギー貯蔵容量は、電池のそれをはるかにしのぎます。 では、なぜこの技術は市場を制覇していないのだろうか。 その理由は、水素としてのエネルギー貯蔵が困難だからである。 生産地から消費地まで配送するための実行可能な水素インフラを構築することは、簡単な問題ではありません。 水素の大量集中生産は、ガスであれ液体であれ、高い配送・流通コストがかかり、一方、少量分散生産は法外なコストがかかる。 水素配送は、高いコスト、輸送中のエネルギー効率損失、水素純度の問題、漏れの傾向などの制約があります。

    科学者たちは、これらの制約を克服するために新しい水素キャリアに取り組んでいます。 水素キャリアは、自由な水素分子以外の化学状態で水素を貯蔵することができる。 水素を供給する興味深い方法の1つは、生産現場で化学化合物を水素化し、それを供給地点または燃料電池内で脱水させることである。 担体としては、金属水素化物、カーボンなどのナノ構造体、可逆性炭化水素など、化学的・物理的な貯蔵技術が考えられる。 また、鉱山で作られた地下洞窟に水素を送り込み、安全に貯蔵する方法もある。 Power to Gasは、既存のインフラを経由して輸送される天然ガスに水素を注入する技術です。 燃焼によりエネルギーが放出されます。炭素の 20％を水素で置き換えることにより、排出量も同様に 20％削減されます。

    Ammonia as an energy carrier

    もうひとつの選択肢は、アンモニアをエネルギー媒体として使用することです。 利点は多い。 第一に、アンモニアは経済的である。 入手しやすさ – 世界で2番目に広く生産されている化学物質であり、年間2億トンのアンモニアが生産されています。 輸送性 – アンモニアは貯蔵が容易で、高圧貯蔵も必要ない。 また、アンモニアは、アルカリ性電解質を使用するアルカリ型燃料電池と化学的に相性が良いことも大きな利点です。 また、アンモニアを分解して水素を製造する際、有害な汚染物質が発生しない。 また、炭素を含まないため、炭素の副産物も発生しない。つまり、アンモニアは「カーボンニュートラル」な未来の選択肢なのだ。 アンモニアは有毒な化学物質であり、強烈な臭いがあるが、規制に従って慎重に扱えば、農業、冷凍、半導体、染毛剤、浄水などの用途に安全に使用されている。 しかし、水素キャリアーとしてのアンモニアの最大の利点は、液体でありながら、穏やかな加圧と極低温の制約がなく、高い水素貯蔵密度を実現できることである。

    すでに今日、GenCellは、液体アンモニアを活用して、グリッドを超えた自律的な「ナノ発電所」として機能するオフグリッド電力ソリューションの燃料となる燃料電池を開発し、グリッドを超えて電力を供給する際に、汚染されたディーゼル発電機を置き換えることができるようにしました。 現在、この燃料電池は工業的に生産されたアンモニアで作動する。アンモニアは主に、一般的に使用されているが汚染度の高いハーバーボッシュ法で生産されている。 ハーバーボッシュ法では、金属触媒を用いて窒素と水素を反応させ、アンモニアを合成する。 このプロセスは、200気圧の圧力と500℃近い高い反応温度で実施される。 ハーバーボッシュ法は、生物圏に活性窒素を蓄積させる最大の要因の一つであると言われている。 完全にグリーンな電力を提供するために、汚染物質であるハーバーボッシュ法に代わるグリーンアンモニアを作る環境に優しいプロセスの開発に取り組んでいます。 再生可能エネルギーによるクリーンなアンモニアの工業生産が可能になれば、肥料や浄水、アルカリ燃料電池の燃料など、幅広い用途に活用することができます。 この方程式には炭素が含まれないため、この技術が成熟すれば、100％グリーンな分散型発電が可能になります。 太陽光や風力エネルギーを使ってグリーンアンモニアをオンサイトで生産し、そのアンモニアを使ってグリッド以外の場所でアルカリ燃料電池発電機を動かし、地方の電化を可能にし、世界をグリッドパリティに近づけるという、完全なクリーンエネルギーのループを可能にすることを私たちは想定しています。 詳細については、[email protected].

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