大分県内に低コスト・グリーン水素製造実証プラントの建設に着手

清水建設（株）＜社長 井上和幸＞はこのほど、大分県玖珠郡九重町において、地熱とバイオマス資源を活用した世界初の低コスト・グリーン水素製造技術を適用した実証プラントの建設に着手しました。この製造技術は、（有）市川事務所＜社長 市川勝（北海道大学名誉教授）＞、エネサイクル（株）＜社長 野村征充＞、大日機械工業（株）＜社長 鳥巢秀幸＞、（株）ハイドロネクスト＜社長 永井正章＞と共同開発したものです。

この技術の特長は、国内に豊富に存在する地熱とバイオマス資源を活用することで、製造時のCO₂排出量を市販水素の1/10以下に、かつ製造コストを太陽光などの再生可能エネルギーを活用した水電解水素の1/3以下に相当する24～38円/m³（Nm³-H₂）に低減できることです。

水素は、利用時にCO₂を排出しないクリーンなエネルギー源であり、脱炭素社会に向け低コストで大規模なグリーン水素製造技術の開発が求められています。すでに水素が市販されていますが、製造過程においてLNGなどの化石燃料を改質して相当量のCO₂を排出するため、グリーンではなくグレー水素と呼ばれています。一方、再生可能エネルギーによる水分解で水素を製造する技術が開発されていますが、依然、製造過程において相当量のCO₂の排出を伴い、かつ製造コストが高止まりしています。

こうした課題を一挙に解決するのが低コスト・グリーン水素製造技術です。この技術を適用したプラントは、木質チップの炭化炉、炭化物をガス化する改質反応器、水素精製装置から構成されます。水素の製造プロセスは、初めに炭化炉に投入した木材チップを蒸し焼き状態にして炭化物（C）を生成させます。次に炭化物を改質反応器に投入して水蒸気を加え、炉の中を800℃超の高温にすることで炭化物と水蒸気を化学反応させ、改質ガスと呼ぶH₂、CO、CO₂、水蒸気を含む混合ガスを生成させます。この改質ガスを再び高温で化学反応させてH₂の含有量を高めた後、PSAガス精製装置と金属膜水素分離装置で燃料電池用グリーン水素（純度99.999％以上）を抽出・製造します。

このプラントでは、水素製造の過程で生成する1,070℃の高温ガスを熱源とし電力使用量を抑制していること、余剰となる高温排熱（ガス）を地熱発電用水蒸気の追い炊き熱源として売熱できることから、水素製造コストを大幅に低減できます。高温ガスは、炭化炉で副生する燃料ガスやタールを空気燃焼させることで生成されるものです。

実証プラントは、「令和2年度環境省CO₂排出削減対策強化誘導型技術開発・実証事業」の対象になっており、清水建設（株）が環境省から助成金を得て建設するもので、水素製造能力は50Nm³/hです。実証プラントは来年3月末に竣工し、3ヶ月の試験運転期間を経て7月からプラントの性能検証を実施します。具体的には多様な木質チップを利用できること、製造過程においてCO₂を発生させないこと、水素製造コストを検証し、2023年3月に環境省に検証結果を報告します。

清水建設（株）は2025年までに、実証事業を通じて取得するノウハウを活用し、大分県及び熊本県、鹿児島県など、九州を中心に中小地熱発電所に併設する水素製造実用プラントを複数建設する計画です。実用機の水素製造能力は250～1,000Nm³（22.5～90kg‐H₂）/h、時間当たりの木材チップ投入量は2t/h、地熱水蒸気使用量は0.65t/hを想定しています。