カーボンニュートラル達成に向けた世界的な動きと、二酸化炭素排出量削減のためのネットゼロ構想の活性化により、グリーン水素産業は急成長しています。クリーンな水素製造の開発を推進するためには、技術革新と全体的な製造コストの削減が成功のための重要な要素です。
水素製造のバリューチェーンにおいて、水素の調製は上流段階であり、水の電気分解が主流です。貯蔵と輸送は中流段階であり、水素エネルギーの大規模開発は、水素のユニークな特性のために困難でコストがかかります。最後に、水素の応用は下流段階であり、主に輸送、発電、産業用燃料などの分野に焦点を当てています。
電解槽による水素製造の安定化
上流段階では、電解槽のような装置が不可欠です。電解槽は電気を使って水を水素と酸素に分解し、グリーン水素を製造します。
水電解による水素製造は、太陽光や風力などの再生可能エネルギーの電力を使用するため、選択肢の中で最も二酸化炭素排出量が少ない。しかし、これらの再生可能エネルギー源は、気候や気温の変化により、変動が激しく、断続的であることが多い。その結果、水素製造の安定性に影響するため、電解槽の運転効率と電解能力は、水素製造の全体的なパフォーマンスにとって非常に重要です。
ロックウェル･オートメーションはAvid Solutions社と協力し、電解槽の能力と性能を向上させることで、企業がグリーン水素をより効率的かつ迅速に製造できるよう支援します。ターンキー･プラント･オートメーション･サービスで電解槽と水素(H2)液化用のグリーン水素ソリューションを提供する一方、Avid Solutions社は、グリーン水素プラントを迅速に立ち上げ、稼動させるための統合プロセス制御と制御技術(OT)ソリューションを提供します。
安全と信頼性の優先
水素生産者は、上流工程の最適化とエンド･ツー･エンドのプロセス統合を実現することで、操業の継続性を考慮しなければなりません。他の分野の製造メーカと同様、稼働効率の向上と全体的な操業コストの削減は、各生産段階でのエネルギー使用の最適化、再生可能エネルギー源の余剰の削減、プロセスの全体的なエネルギー効率を高めるための単位排出量の削減によって達成できる重要な成功要因です。
安全の問題も無視できません。2019年、ノルウェー、米国、韓国で水素関連の安全事故が発生しました。2019年5月、韓国の江原道で水素燃料貯蔵タンクが爆発しました。その1カ月後の2019年6月には、米カリフォルニア州サンタクララで水素貯蔵タンクが漏洩･爆発し、その数日後にはノルウェーのオスロ郊外にある水素補給ステーションが炎上･爆発しました。
これらの事故により、死傷者や物的損害が発生し、安全を最優先することの重要性を痛感させられました。ロックウェル･オートメーションは、電気安全とプロセス安全を考慮し、設計、配備、稼働、モニタ、メンテナンスにおいて、カスタマイズされたソリューションとコンサルティングサービスを提供しています。グリーン電力、グリーン水素、グリーン化学処理の設計、稼働、メンテナンスは、上流から下流にわたって調整され、水素製造全体を通じて安全基準が満たされ、実施されるよう支援します。
さらに、水素充填ステーションの中核機器であるコンプレッサの安全性にも真剣に取り組まなければなりません。ドイツのビーレフェルトにある環境に優しい水素充填ステーション(HRS)を例にとってみると、燃料電池車には超高圧水素しか使用できないため、コンプレッサには耐久性と安全性を実現する信頼性と弾力性のあるコンポーネントを装備する一方、それらの水素アプリケーション用に追加の安全機能を提供する必要があります。ロックウェル･オートメーションの制御システムソリューションとその技術は、水素コンプレッサの構築に使用され、生産と運用効率を最適化しながら、厳しい安全要件を満たし、従業員の安全を向上させるのに役立ちました。これにより、水素補給ステーションのシームレスな管理が可能になり、最終的にはビーレフェルトがクリーンエネルギー転換をリードすることを支援しました。
水素産業におけるさらなるイノベーションと成功の創出
グリーン水素市場が拡大するにつれ、エネルギー生産インフラを持つ業界関係者にとって、この分野に参入することがますます魅力的になってきています。まず、水素生産者は適切な専門知識を持つ協力者を探し、関連技術をより効果的に適用してリスクを軽減できるように支援してもらう必要があります。
ロックウェル･オートメーションは、水素生産者がゼロから始める場合でも、既存の施設を改修する場合でも、さまざまな成熟度の目標達成に向けて水素生産者と協力し続けています。
最近では、2024年6月に、水素と再生可能エネルギーの混合で駆動する世界初のゼロエミッション船が、7年間と68,000海里をかけて世界一周の航海を完了しました。ロックウェル･オートメーションは、エナジー･オブザーバー号と連携して、温室効果ガスや微粒子の排出をゼロにして運航するこの船の動力源となるオートメーションシステムとサービスを提供しています。
エナジー･オブザーバー号は、世界規模の航海中、24時間のエネルギー自立を確保するために、太陽光パネル、風力タービン、リチウムイオンバッテリ、水素製造システムといった断続的な再生可能エネルギーを組み合わせて使用しています。エネルギー管理システムはロックウェル･オートメーションの高度な制御技術に基づいているため、エナジー･オブザーバー号のチームは船上と陸上の両方でエネルギー利用をモニタ、制御、最適化し、エネルギーの種類を切換えるタイミングについて情報に基づいて決断することができます。
ロックウェル･オートメーションは、専門知識を蓄積し、さまざまな側面から水素エネルギー業界全体のアップグレードと強化に役立つ高度なソリューションを提供してきました。ソリューションには、統合プロセスおよび電力制御、安全、リアルタイムデータ収集、資産管理、予測メンテナンス、システムのシームレスな統合などがあり、水素製造プロセスの多様なニーズと技術要件を満たし、業界関係者が生産を最適化し、運用効率を達成し、クリーンエネルギーへの移行推進を支援します。
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この記事は、アジア太平洋地域の水素産業に関する2部構成の前編です。水素のトレンドに関する記事の前編はこちらをクリックしてご覧ください。
