それによると、アンモニア自体はゼロ炭素化合物であると同時に、エネルギー密度が非常に高く、液体水素の1.5倍です。化学的な性質上、アンモニアの液化温度はマイナス33℃と非常に液化しやすいのに対し、水素はマイナス253℃まで下げる必要があり、車両輸送でもパイプ輸送でもアンモニアを液体化するのは比較的難しいとされています。

水素エネルギーはコストの挑戦に直面しているほか、貯蔵と輸送の難題にも直面しています。そこで、アンモニアを水素の貯蔵運搬媒体とする研究が国内外で始まっています。水素担体としての役割に加えてアンモニアは炭素ゼロ燃料でもありますそれによると、アンモニアと酸素の燃焼反応産物は水と窒素で、窒素は空気の約78%を占めているため、アンモニアの燃焼過程での炭素排出はゼロです。

オーストラリア工学院の程一兵院士はフォーラムで、アンモニアは炭素ゼロ燃料として、ケイ酸塩建材や火力発電業界の炭素削減目標の実現にとって重要な意義を持つと述べました。分析によると、2050年、2060年に全世界でカーボンニュートラルが実現しても、依然としてエネルギーの4分の1が燃料に依存しており、海上輸送、長距離重量車、製鋼、高温工業製造、航空などが含まれるため、アンモニア燃料による炭素含有燃料の代替が必要となります。

アンモニア水素エネルギー融合事業の立地加速

このようなアンモニアの特性を踏まえて、業界ではアンモニアと水素のエネルギー融合を追求し、水素エネルギーの貯蔵と輸送の新システムを構築しています。また、国内外ではアンモニア水素混焼燃料が重要な炭素削減手段の一つとして取り上げられています。

近年、エネルギー資本がグリーンアンモニア産業に大挙進出しています。資料によると、エンジン企業のカミングス、水素燃料電池大手のプラグなどがアンモニア水素のサプライチェーンを構築し始めています。米メディア「市場観察」によると、今年11月、プラグはエジプトから年産9万トンのグリーンアンモニアに10万キロワットの電解装置を供給することを受注し、生産したグリーンアンモニアは水素燃料として使用されます。

2020年、米国の最大のガス製品と化学工業会社はサウジアラビアで共同で400万キロワットの水素プロジェクトを開発して、グリーン水素工場を建設して、プロジェクトの総投資額は50億ドルに達して、これまでに発表された世界最大の水素プロジェクトです。稼働すれば、工場は1日650トンのグリーン水素を生産し、水素バス2万台の動力を供給することができます。また、輸送や輸出を容易にするために「水素アンモニア変換技術」を適用し、年間120万トンのアンモニアを生産し、エンドユーザーがアンモニアを水素に変換して、2025年にはアンモニアの生産を本格化する予定です。

2021年、世界最大のアンモニア生産者であるノルウェーのYara internationalとノルウェーの再生可能エネルギー大手Statkraft、および再生可能エネルギー投資会社Aker Horizonsは、ノルウェーで欧州初の大規模なグリーンアンモニアプロジェクトを立ち上げると発表しました。

また、日本もアンモニア燃料の産業チェーンを重視しています。厦門大学エネルギー学院の王兆林教授によると、日本ではアンモニア燃料技術の研究開発とテストが長年続いています。日本石炭発電の炭素削減策の一つとして、石炭・アンモニア水素混焼への大幅な取り組みが始まり、現在、技術レベルは商用化の規模に達しています。日本の経済産業省の発表によると、2030年までに日本の発電用燃料に占める水素とアンモニアの割合が10%ずつとなり、2050年までに世界で1億トン規模のアンモニアのサプライチェーンネットワークが構築されるとしています。

アンモニアは水素を蓄え、供給し、供給することが重要

王兆林教授は「中国には非常に成熟したアンモニア輸送・分配システムがあり、アンモニアはより安全で、貯蔵・輸送しやすい。また、同じ体積の液体アンモニアは液体水素よりも少なくとも60%水素が多い。経済性の優位性が際立っている」と述べました。

「現在、高圧水素タンクのコストは約60万/箇で、液化水素の貯蔵と輸送設備のコストは120-150万/セットです。アンモニアの貯蔵輸送システムが成熟しているため、タンクのコストは水素の約50倍にもなります。また、アンモニアの貯蔵と輸送のエネルギー消費量と損失は水素に比べてかなり低く、同じ距離と輸送条件でもアンモニアは天然ガスよりも多くのエネルギーを輸送できます。王兆林氏は言います。

程氏はまた、水素・アンモニア融合は国際クリーンエネルギーの先見性、破壊性、戦略性の技術発展方向であり、水素エネルギー発展の重大なボトルネックを解決する効果的な方法であると同時に、高温ゼロ炭素燃料を実現するための重要な技術路線でもあるとみなしています。ただし、海外ではアンモニア水素融合の応用プロジェクトが進んでいますが、国内での研究や応用はまだまだ少ないことに注意が必要です。

上記の専門家は、具体的な応用レベルに至るまで、アンモニア燃料にはまだ技術的な課題があると指摘しています。まず、アンモニアは燃焼速度と熱値が低く、水素に比べてはるかに低いため、高効率の工業応用に不利です。また、大規模なアンモニア水素変換と貯蔵輸送を実現するためには、大容量貯蔵輸送設備、触媒などの分野でさらなる技術的難関を突破する必要があります。