オフショアエネルギーにおける水素のバランス

Sealhyfe プロジェクトは、海上での課題を克服できることを実証しました。画像提供: Lhyfe

洋上風力発電の断続性は、グリーン水素生産にとって課題であると同時にチャンスでもある。

水素製造は電力の供給と需要のバランスをとるために利用されるため、洋上風力発電所では新しい世代のプラットフォームがスペースを占めることになるだろう。グリーン水素はオフグリッドの風力発電所で製造できるが、グリッド接続されていれば、ピーク時に電解装置を稼働させて製造し、後で貯蔵することもできる。

「ここでは、再生可能エネルギー生産の供給と需要の変動を均衡させるために、バッテリーとは異なる規模で稼働できるグリーン水素が重要な役割を果たす」と、ノルウェーの水素企業ハイスターの広報顧問、シンネ・マイレ・ジェンセン氏は言う。HyPilotプロジェクトの一環として、協力企業であるエクイノールは、洋上風力発電に典型的に見られる変動出力に合わせて調整された水素生産用のハイスターの高効率PEM電解槽の実証を計画している。

グリーン水素はオフグリッドの風力発電所で生産できるが、風力発電所がグリッドに接続されている場合には、ピーク時に電解装置を稼働させて生産し、後で貯蔵することもできる。
画像提供：SwitchH2

PEM電解装置は、電力の変動に対処するために素早く増減できますが、頻繁な起動と停止は部品の劣化につながる可能性があります。しかし、Sealhyfeプロジェクトは、海上での課題を克服できることをすでに実証しています。Lhyfeは、Plugの1MW PEM電解装置の14か月間の試験を実施し、最大生産能力を含む、経験する電力の変動を管理するシステムの能力を確認しました。達成されたパフォーマンスは、陸上と同等でした。Lhyfeは、2026年から10MWシステムを運用することを目指しています。
別のプロジェクトでは、SwitcH2とBW OffshoreがパートナーのStrohm、MARIN、TU Delftと共同で、300MWの電解プラントを使用してピーク時に1日あたり790トンのグリーンアンモニアを生産できるオフショアグリーンアンモニアFPSOを開発しています。

FPSO は、船上で直流に変換された風力と波力エネルギーを使用して、PEM 電解装置に電力を供給します。

「船舶の発電・配電システムは、再生可能エネルギーに加えて船舶の発電システムから電力を追加できるため、電解槽を常時稼働させるために必要な電力を生産できます」と、SwitH2の国際ディレクター、ボブ・リートフェルト氏は語る。「この方法により、プラントの停止を回避し、風のない日でも稼働を継続するために必要な電力を常に生成できます。」

同氏は、電解装置を集中管理するプラットフォームを持つのが合理的で、より経済的だと言う。「個々の風力タービンに分散配置する場合、電力を貯蔵できなければまったく発電できないときがあり、再起動が困難になり、その状況を打開するためにタービンに水素貯蔵またはバッテリー電源が必要になる可能性が高く、非常にコストがかかります。集中管理された電解装置は、必要に応じて船舶のシステムから追加の電力を供給できるため、常に稼働状態を維持できます。」

SwitH2 は、電解装置用の集中型プラットフォームを持つことが論理的かつより経済的であると考えています。
画像提供：Swith2

洋上風力に加えて太陽光も大いに意味があると同氏は言う。「風力、波力、太陽光を組み合わせるとより安定しますが、それでもバックアップ電源が必要な日もあります。当社の FPSO で生産された液体アンモニアの形でエネルギーを貯蔵するのが、これを行う最も簡単で経済的な方法であり、FPSO 内に貯蔵するのも簡単です。水素貯蔵やバッテリー貯蔵はより困難で、最適なソリューションではありません。」

EU が資金を提供する HYScale イニシアチブの参加者によると、重要でない原材料を使用する PEM の開発であるアニオン交換膜 (AEM) 電解装置技術も、拡張可能で経済的なソリューションを提供できる可能性があるという。CENmat が開発したこの特定の技術は、より高い電流密度で安定して動作できるため、プラントをよりコンパクトにできると、CEO の Dr Schwan Hosseiny 氏は言う。「2050 年までに 4～5 テラワットの電解装置を予定していますが、電解装置を低電流密度で動作させると、膨大なスペースが必要になるため、省スペースが重要です。」