水素圧縮技術でサステナブルなモビリティを実現

グリーン水素

数世紀にわたり、石油、石炭、ガスなどの化石燃料は、世界の人々の社会的･経済的地位の向上と発展に寄与してきました。しかし、これらの化石燃料の燃焼は、大気中の二酸化炭素を増加させ、気候変動など地球環境に悪影響を及ぼしてきました。しかし、今、脱炭素社会の実現に貢献する新たな選択肢として、「グリーン水素」が注目されています。水素は自然界に最も多く存在する化学元素であり、燃焼してもCO2を排出せず、水蒸気しか発生しないのが大きな特長です。また、水の電気分解(電流を流して水の分子を壊す)で製造すれば、最も普及しているメタンの改質とは異なり、このプロセスでもCO2は排出されません。また、再生可能エネルギーで発電したものであれば、水素はグリーン、再生可能と呼ばれます。
 

ビーレフェルト水素ステーション

このクリーンで再生可能なエネルギーがもたらす恩恵を活用する企業が増えています。その1つが、原子力産業におけるヨーロッパのリーディングカンパニーであるフラマトム社です。23カ国に子会社を持ち、15,000人以上の従業員と33億ユーロ以上の年間売上高を誇る同社は、技術開発、イノベーション、研究開発、経済の脱炭素化に強くコミットしています。

フラマトム･スペインのグリーン水素&エネルギー貯蔵マネージャであるビセンテ･ソレール氏は、次のように説明しています。「温室効果ガスの削減と経済の脱炭素化は、気候変動を食い止めるために、当社にとって最優先の課題です。再生可能な水素の製造･貯蔵･供給に関する技術やターンキープロジェクトの設計･開発は、フラマトムの重要な活動です。」実際、同社は10年以上にわたって、再生可能水素、エネルギー貯蔵、スマートグリッドの分野で技術やプロジェクトを開発してきました。

この間、フラマトム社は、再生可能な水素、特にモビリティ分野向けのHRSの製造、貯蔵、供給に関する設備の設計、開発、統合、試運転を行なってきました。モビリティを念頭に置き、同社はドイツのビーレフェルト市にサステナブルバス用のグリーン水素充填ステーションを開発しました。具体的には、この水素ステーションは1,000kgの水素を貯蔵でき、50～500バールで圧縮、350バールで吐出が可能で、24時間体制でMobielの新型バスに対応しています。

この水素バスは、クリーンでサステナブル(持続可能)な、環境にやさしいエネルギーを使って、毎日大気中に二酸化炭素が排出されるのを防いでいます。この水素ステーションは、スペインのハイパーバリック社が提供する水素コンプレッサ「KS95」なしでは運営できません。KS95は、この種のコンプレッサとしては初めて、スペインで完全開発された技術で国際市場に投入されました。

スペインのブルゴスにあるハイパーバリック社は、当初高圧水事業を手がけていましたが、その後、水素関連のソリューションも提供するようになり、ポートフォリオを多様化させています。「化石燃料や天然ガスへの依存度を下げるため、エネルギーとしての水素を成功させるための大きな課題の1つである高圧水素圧縮に注力している企業は、世界でもごくわずかです」と、ハイパーバリック社のセールスマネージャであるアレハンドロ･ブランコ氏は述べています。

ハイパーバリック社の水素技術に関する経験が、フラマトム社との最初のコンタクトにつながりました。ソレール氏は次のように述べています。「流体圧縮システムの世界的リーダとして高く評価され、最大950バールの水素を圧縮できる装置を開発していることから、会社やその能力、水素用装置について知るために連絡を取ったのです。ハイパーバリック社のコンプレッサを手に入れるという我々の決断は簡単でした。ハイパーバリック社は、流体圧縮の分野で長い経験と実績を持つ堅実な企業で、水素を超高圧まで圧縮できる堅牢な装置を開発しており、まさに私たちが求めていたものでした。」

燃料電池自動車で利用するためには、水素を200〜950バールという非常に高い圧力に圧縮する必要があります。ブランコ氏は次のように説明します。「ハイパーバリックの圧縮技術ソリューションには、最大限の耐久性と安全な運転を実現するために、高度な特性を持つ材料を使用した、高品質で弾力性があり信頼性の高い2つのコンポーネントが含まれています。」

具体的には、コンプレッサはKS95で、入口圧力は最大20～40バール、H2出口圧力は最大950バールです。2段増圧シリンダ、油圧システム、冷凍システム、ベント回路、空気圧回路、計装･制御パネルなど、水素を圧縮するために特別に設計された要素が含まれています。「コンプレッサユニットの中で最も関連性の高い部品が高圧増圧器です。ハイパーバリックの技術は2段式マルチプライヤをベースにしており、高い油圧効率と冷却効率を実現しています」と、ブランコ氏は付け加えます。
 

ロックウェル･オートメーションの技術を活用

ハイパーバリック社では、長年にわたり加圧水製造装置にロックウェル･オートメーションの技術を使用しており、水素コンプレッサにもいくつかのロックウェル･オートメーションのコンポーネントが含まれています。「水素コンプレッサの製造プロジェクトを開始するとすぐに、以前から知っている信頼できるプロバイダであるロックウェル･オートメーションにサポートを依頼しました。彼らとなら安心して共同作業ができます。」

特にこのプロジェクトでは、水素は非常に不安定な気体であるため、水素コンプレッサに不可欠なセキュリティ機能を追加したロックウェル･オートメーションの制御システムソリューション一式を選択したのです。これに加えて、ブランコ氏は次のように述べています。「また、ロックウェル･オートメーションの機器を相互接続できる「ロックウェル･オートメーションの通信リング」を、PLCからセカンダリPLCまで追加することが重要です。これは、同じ機器を持つ複数のユニットでネットワークを管理する際に非常に便利です。ロックウェル･オートメーションのプログラミング環境にも感謝しています。特に使いやすいインターフェイスと、問い合わせや質問があるときの迅速なサポートが魅力です。」

これらの技術と高圧市場におけるハイパーバリック社の経験により、最も効率的なソリューションを提供し、水素1キログラム当たりの圧縮に使用する資源を少なくする水素コンプレッサの開発という目標を達成しやすくなりました」と、ブランコ氏は述べます。

フラマトム社は、この設備をできるだけ早く稼動させることに関心を持っていました。ソレール氏は次のようにコメントしています。「ハイパーバリック社の協力と準備のおかげで、これが実現しました。ハイパーバリック社は、ユニットの供給と配送の契約も合理化してくれました。ハイパーバリック社のような経験を持つ会社と仕事をすることで安心感が得られます。これは、新興産業の最初のプロジェクトにおいて非常に重要なことです。」

結論として、ビーレフェルト水素ステーションプロジェクトは、フラマトム社の再生可能水素ロードマップのマイルストーンとなります。「このプロジェクトは、当社が主契約者として、ターンキーEPC水素セグメントに取り組んだ最初のプロジェクトであり、非常に成功したことを報告できることをうれしく思います」と、ソレール氏は締めくくりました。