山梨県企業局新エネルギーシステム推進課 副主査 鈴木隆之
団体名
山梨県企業局
東京電力エナジーパートナー株式会社
東レ株式会社
株式会社巴商会
UCC上島珈琲株式会社
大成建設株式会社(共同研究先)
住友ゴム工業株式会社(協力先)
発表日 2024年7月19日
水素社会構築技術開発事業/
地域水素利活用技術開発/
水素を熱源とした脱炭素エネルギーネットワークやまなしモデルの技術開発
NEDO水素・燃料電池成果報告会2024
発表No.B2-13
連絡先:
山梨県企業局新エネルギーシステム推進課
(TEL:055-234-5268)
事業概要
1. 期間
助成事業期間:2022年2月〜2026年3月
2. 最終目標
3. 成果・進捗概要2カーボンニュートラル実現に向けて、我が国においてエネルギーの最終消費の約7割を占めている化石燃料の使
用をグリーン水素へ転換するため、山梨県等が進めてきた実証成果を発展させ、新たな水素の利用モデルを開拓、
化石燃料からのエネルギー転換を推進するための技術開発を実施する。
研究開発項目[1] 500kW級ワンパッケージP2Gシステムの開発
• ワンパッケージP2Gシステム1号機の製造、据付及び単体試運転調整を完了
研究開発項目[2] 水素エネルギー社会拡大を促す次世代容器のカードル・トレーラー開発とマルチ圧力出荷設備
• マルチ圧力充填パッケージの詳細設計・製作を完了、土木建築設計・障壁工事設計を実施
研究開発項目[3] 水素エネルギーを活用する脱炭素グランドマスター工場のモデル化
• 地域の再エネ余剰電力を有効活用する為の統合制御EMSを開発し、大成ユーレック川越工場に設置
研究開発項目[4] 水素焙煎機の技術開発を通じた食品加工の脱炭素化
• 工業用スケール水素焙煎機、脱臭機の設計完了・製作開始、水素容器格納庫の完成 31.事業の位置付け・必要性
◆だいやまーく本事業を実施する背景や目的
2. 地球温暖化対策の推進
メガソーラーに隣接設置可能で配電
線への負荷を軽減する
1.5MWMax2.3MW(370 Nm3/h)
PEM型水電解装置の開発
大口需要家の化石燃料利用をグリー
ン水素に置換しCO2を大幅削減
1.エネルギー自給率の向上
再生可能エネルギーの導入量を拡大
エネルギー消費の75%を占める燃料の非化石化
確立
Yamanashi
Hydrogen
Company
ビジネスモデル
研究開発資産を活用し
化石燃料を代替する
CO2フリー水素
供給事業実証
を5年間実施予定
技術
実証
P2Gシステム やまなしモデルの特徴 41.事業の位置付け・必要性
◆だいやまーく本事業の位置づけや意義、必要性化石燃料電気(再エネ等)電気(火力)
CO2の排出電気や熱エネルギー化石燃料主体
転換
燃料H2直接
直接
間接電化
グリーン水素電気(再エネ資源国、国内再エネ等非化石電力)電気や熱エネルギー発電
発電P2GCO2
フリー
P2Gが
電力需要を
支え
再エネが
拡大
再エネを追求 51.事業の位置付け・必要性
◆だいやまーく本事業の位置づけや意義、必要性
GI基金事業
要素技術開発から実施
これまでの実証技術を活用
P2G規模=10MW
P2G規模= 0.5MW〜
10ton/hの蒸気供給
0.25ton/hの蒸気供給
10万kW級への発展
10万件導入への発展
再エネ資源国での電解
省エネ法特定事業者
面的なネットワークでの電解
小口需要家
電圧6kV
国内84万件
(6割の電力を消費)
100MW
電圧66kV以上
国内1万件
(4割の電力を消費)
国内事業
標準化
標準化
配電線向けソリューションとして、小規模パッケージモデルを構築し、国内市場へ幅広く普及させる。
需要規模と電力網のレギュレーションのポイントを掴み標準化 62.研究開発マネジメントについて
◆だいやまーく研究開発の目標と目標設定の考え方(根拠)
研究開発項目 研究開発目標 根拠
研究開発項目[1]
500kW級ワンパッケージ
P2Gシステムの開発
目標I 水電解装置等を用いた自家消費による分散型エ
ネルギー供給システムの実現
1 500kWワンパックP2Gシステムの基本設計・試作・設置
2 500kWワンパックP2Gシステム製品化に向けたスタック・
BOPの最適化
3 500kWワンパックP2Gシステム製品化に向けた運転条
件最適化・評価実証
4 研究開発項目[3]における2パターンの水素利用方法に
合わせたパッケージの導入・実証
(新規性)
• 国内市場と最適のマッチングが想定される500kWのP2Gパッ
ケージモデルは存在しない
(独創性)
• MW級の水電解装置を年間を通じて運用している事業者は
山梨県以外になく、実践の経験から得られるパッケージは他
では考案できない
(優位性)
• 国内に84万契約存在する配電線の需要家に分散型システ
ムとして水素導入を促す最適なサイズ
• この500kWの電解槽にBOPを含めてワンパッケージとして創造• 電力設備と、エネルギーマネージメントシステムを実装すること
で、機器設置のコストメリットを追求するのみならず、電力の調
達・利用・制御というP2Gシステムの根幹部分もパッケージ 72.研究開発マネジメントについて
◆だいやまーく研究開発の目標と目標設定の考え方(根拠)
研究開発項目 研究開発目標 根拠
研究開発項目[2]
水素エネルギー社会拡
大を促す次世代容器の
カードル・トレーラー開発
とマルチ圧力出荷設備
目標II GI基金の社会実装計画による大規模な水素製造
拠点の周辺地域での利活用
1 次世代450気圧水素圧力容器カードル・トレーラーの開
発・実証
2 マルチ圧力出荷設備の開発・実証
3 地域水素ロジシステムの開発・実証
(新規性)
• 水素ガスの大量輸送とサテライトでの水素貯蔵を兼ねる450
気圧のカードル、トレーラーは商用ベースで存在していない。ま
たマルチ圧力充填システムは未だ市場には無い
(独創性)
• 水素の製造、充填、貯蔵、大量輸送と需要家消費ニーズを
踏まえた信頼性の高い水素供給ロジスティックシステムを構築
(優位性)
• 超高圧水素複合容器や金属水素化物貯蔵のエンジニアリン
グ技術を有しており、既存のリソースを最大限利用することで
現在ある水素利用技術でカーボンニュートラルの早期実現を
提案できる知見を有している 82.研究開発マネジメントについて
◆だいやまーく研究開発の目標と目標設定の考え方(根拠)
研究開発項目 研究開発目標 根拠
研究開発項目[3]
水素エネルギーを活用す
る脱炭素グランドマスター
工場のモデル化
目標III 既存インフラを最大限活用した社会実装モデル工
場の創出
1 大量の熱需要など電化が困難な産業部門を、水素設
備の導入によって脱炭素化する事業について、既存工場
の稼働データから使用する5種のエネルギー(購入電力、
太陽光発電、LNG、自家生成水素、購入水素)を算
出し、脱炭素化の進展に応じて必要となる設備および水
素設備導入方法を検討
2 地域の再エネ余剰電力を有効活用するためのP2G、蓄
電池、PVの統合制御EMSの開発・実証
3 上記を含め水素の供給条件の異なる2工場でのパッケー
ジモデル実証
(新規性)
• 工場における(オンサイトPV、環境価値付系統電力、P2G
水素、水素サテライト、既存燃料(LNG))5つのエネル
ギーシステムを統合したマネージメントシステムは存在しない
• 地域の再エネ余剰電力を有効活用するための「P2G、蓄
電池、PV」を統合制御するEMSは存在しない
(独創性)
• 水素を熱エネルギーとして利用をするべく、既存設備と共存さ
せることで、安定的な工場操業および脱炭素化を促進する
統合システム
(優位性)
• 需要家の負担を最小化するため、機器の販売ではなく、エネ
ルギーサービス(ES)としての提案 92.研究開発マネジメントについて
◆だいやまーく研究開発の目標と目標設定の考え方(根拠)
研究開発項目 研究開発目標 根拠
研究開発項目[4]
水素焙煎機の技術開発
を通じた食品加工の脱
炭素化
目標IV カーボンニュートラル実現に向けた電化が困難な産
業部門等の脱炭素化
1 微細火力調整が必要なコーヒー向け水素焙煎機の試
作・実証
2 水素脱臭機の試作と連動制御による工業用サイズ焙煎
機のスケールアップ実証及び工場導入検証
(新規性)
• 水素をエネルギーとした焙煎機などの食品加工装置は存在し
ない
(独創性)
• 水素焙煎機の発案は高い独創性を持つ
(優位性)
• コーヒー焙煎のカーボンニュートラル技術は現時点で具体的な
開発がされておらず業界に先駆けて水素焙煎の技術開発が
できれば競合他社に比べて消費者にSDGs(環境対策)への
アピールが可能 102.研究開発マネジメントについて
◆だいやまーく研究開発のスケジュール
研究開発項目 2021 2022 2023 2024 2025[1]500kW級ワンパッケージP2G
システムの開発
東京電力EP
東レ[2]水素エネルギー社会拡大を促
すマルチ圧力出荷設備
巴商会[3]水素エネルギーを活用する脱
炭素グランドマスター工場のモ
デル化
東京電力EP
大成建設[4]水素焙煎機の技術開発を通
じた食品加工の脱炭素化UCC基本設計
(1・2号機)
製造 試運転・調整
実証運転(1号機)
基本構想・設計 エネルギーセンター構築
商用スケール設計
パイロット焙煎機実証
水素受入設備
大型脱臭機・脱臭機
発注・導入 大型焙煎機・大型脱臭機実証
TYPE4容器トレーラー基本設計・詳細設計
製作
水素ロジシステム構築・実証試験
N:N水素供給ロジシステム評価
商用スケール設計
基本構想・設計 EMS運用
実証運転(2号機)
TYPE4容器トレーラー製作
マルチ圧力出荷設備設計
エネルギーセンター運用
(1号機)
製造 試運転・調整
(2号機) 112.研究開発マネジメントについて
◆だいやまーく研究開発の実施体制及び進捗管理NEDO山梨県企業局
東京電力エナジーパートナー株式会社
東レ株式会社
株式会社巴商会
東京電力エナジーパートナー株式会社
(共同研究) 大成建設株式会社
UCC上島珈琲株式会社
事業統括プロジェクトリーダー
研究開発内容〔1〕
500kW級ワンパッケージP2Gシステムの開発
研究開発内容〔2〕
水素エネルギー社会拡大を促す次世代容器のカードル
・トレーラー開発とマルチ圧力出荷設備の開発・実証
研究開発内容〔3〕
水素エネルギーを活用する脱炭素グランドマスター工場のモ
デル化
研究開発内容〔4〕
水素焙煎機の技術開発を通じた食品加工の脱炭素化
各研究開発目標に専門知識と実行力をもったリーダーを配置し所掌の範囲を明確化
分科会的に定例の工程会議などを実施出来る体制を構築し、事業の進捗を管理
(協力) 住友ゴム工業株式会社
3.研究開発成果について
<ワンパッケージP2Gシステムの構成>12[1] 500kW級ワンパッケージP2Gシステムの開発
<試作機の性能について>
125 250 380 5083062.390.9125.6
水素製造量(Nm3/h)
整流器入力電力(kW)
整流器入力電力と水素製造量の関係
• 2024年2月の試運転結果は上図の通り。
• 整流器入力電力に比例した水素製造能力が確認できた。
(整流器入力電力:508kW→水素製造:125Nm3/h)
純水製造
装置
冷却塔
水素気液
分離管
酸素気液
分離管
水電解装置
整流器
変圧器
700kVA
150KVA
遮断機P2G EMS
高圧6.6kV
交流電源
純水
酸素+水
水素+水
給水
給水
直流
500kW
補機パッケージ
基本パッケージ
0.8MPa(G)
水素
冷却水
水電解装置室
電気室
酸素
最大
120Nm3/h
水素ガス系統
電気系統
水・ガス系統
水素
冷却水 クーラー
P2G試作1号機の製造・工場試運転および実証場所への据付・単体試運転調整完了
◆だいやまーく研究開発の進捗状況
3.研究開発成果について
機器の直接販売もしくは機器をリースしてのエネルギーサービス提供について検討中。13[1] 500kW級ワンパッケージP2Gシステムの開発
◆だいやまーく実用化・事業化のイメージ
【エネルギーサービスの例(検討中)】
お客さま
LNGボイラ(バックアップ)
東電EP
東電EP
実質再エネ電気
水電解装置 水素タンク 水素ボイラ
非化石
証書
オンサイトPV
ガス料金
ES料金
電気料金
熱・蒸気
熱・蒸気
系統電気
系統電気LNG水電解に用いる電気
グレー水素
再エネ
電気LNGグリーン水素
移行
電気、ガス、蒸気、環境価値をEPが全てまとめて提供
系統電気
(グレー水素)↓オンサイト
再エネ電気
(グリーン水素)
3.研究開発成果について
[2]水素エネルギー社会拡大を促す次世代容器のカードル・トレーラー開発とマルチ圧力出荷設備
◆だいやまーく研究開発の進捗状況
TYPE4容器トレーラーの詳細設計
TYPE4容器トレーラーの製作図、外形図、系統図を作成
TYPE4容器およびオンタンクバルブ・TPRDの詳細設計を実施、試作評価を実施
トレーラー用容器弁の設計確認試験(JPEC-S0006)の認証取得
【TYPE4容器トレーラー 製作図 3D図】
TYPE4容器カードルの詳細設計
複合容器カードルの製作図、外形図、系統図を作成
【複合容器カードル 3D図】14 3.研究開発成果について
[2]水素エネルギー社会拡大を促す次世代容器のカードル・トレーラー開発とマルチ圧力出荷設備
◆だいやまーく研究開発の進捗状況
TYPE4容器・マルチ圧力出荷設備の運用に係る安全データ取得
マルチ圧力充填パッケージからTYPE4トレーラへの充填を想定し、TYPE4容器へ模擬充填を実施。熱挙動を確認。1551.655.860.0
(53.6)
(58.7)
(63.1)2530354045505560650 60 120 180 240 300 360 420
経過時間 min
温度 °C01020304050607080
圧力
MPaG
環境温度: 40°C 35°C 30°C
水素ガス供給設備
・常用圧力 103MPaG
・最大供給能力 825Nm3/h
FL RV AV
低圧回収
接続導管:30m
耐爆カバー
窒素ガス
窒素ガスP2Tg1
Ts1a-d
Ts4 Ts5
Ts2a-d Ts3a-cTg3Tg2P1Ta1P0P3
Type4複合容器:185リットルFLTg0
RV RV AVAVHVFM高圧回収
模擬トレーラー室Ta2(ボスII)
(ボスI)
圧力 P0 減圧弁入口 P1 減圧弁出口 P2 容器入口
Ta1 模擬トレーラー室内 Ta2 外気(模擬トレーラー室外)
Tg0 トレーラ室入口水素 Tg1 容器入口水素 Tg2 容器内水素I Tg3 容器内水素II
Ts1 容器外表面1 Ts2 容器外表面2 Ts3 容器外表面3 Ts4 ボスI外表面 Ts5 ボスII外表面
機器 FL フィルター AV 遮断弁 RV 減圧弁 FCV 流調弁 FM 流量計
温度
【熱挙動確認試験 概要】 【熱挙動確認試験 結果】
3.研究開発成果について
[2]水素エネルギー社会拡大を促す次世代容器のカードル・トレーラー開発とマルチ圧力出荷設備
◆だいやまーく研究開発の進捗状況
マルチ圧力出荷設備の詳細設計
マルチ圧力充填パッケージの製作を実施
充填対象識別システム、対象容器に応じた充填システム、過充填防止システムの設計を実施
マルチ圧力出荷設備の土木建築設計・障壁工事設計を実施
【マルチ圧力充填パッケージ 外観】 【マルチ圧力出荷設備 充填対象イメージ図】 16
45MPa充填
19.6MPa充填
3.研究開発成果について
[3]水素エネルギーを活用する脱炭素グランドマスター工場のモデル化
地域の再エネ余剰電力を有効活用する為の統合制御EMSを開発。大成ユーレック川越工場に設置。
統合制御 EMS の機能
PV 発電電力を利用して、以下の計画を作成
• 整流器出力指令電力
(水素製造計画:全て AC 電力値)
• 蓄電池充電計画
• 自己託送計画
• 売電計画
• 蓄電池放電計画
• P2G システム高速制御計画
※(注記) リアルタイム制御については、需給一体型
EMS のリアルタイム制御機能を利用する
需給一体型EMS
統合制御EMSCEMS工場側EMS
工場側EMS
P2G_EMS
系統電力17太陽光
発電
工場の
電力需要
蓄電池 水素需要 水素貯蔵
自己託送
売電
◆だいやまーく研究開発の進捗状況
3.研究開発成果について
P2G試作2号機設置場所は住友ゴム工業白河工場に決定。オンサイトPV、環境価値付系統電力、P2G水素、水素サ
テライト、既存原料(LNG等)の5つを調和させた脱炭素化を目指す。18[3]水素エネルギーを活用する脱炭素グランドマスター工場のモデル化
【実証概要】
◆だいやまーく研究開発の進捗状況
3.研究開発成果について
既存の工場をカーボンニュートラル化するためには、工場の安定操業を保ちながら徐々に再エネを導入し、グリーン
水素への転換を実現する供給システムの構築が重要。実証の中でより経済性に優れた形を確認していく。19[3]水素エネルギーを活用する脱炭素グランドマスター工場のモデル化
◆だいやまーく今後の対応方針
※(注記)「YHC-FEHAS」(Five phase energy harmony system)場内PV、系統環境価値電力、P2G水素、水素サテライト、既存燃料の五つが調和したシステム
地域の住宅用PV
余剰電力 203.研究開発成果について
[4]水素焙煎機の技術開発を通じた食品加工の脱炭素化
◆だいやまーく研究開発の進捗状況及び今後の対応方針
工業用スケール水素焙煎機、脱臭機の設計を完了、制作中(2024年度完成予定)
パイロット焙煎機の知見を基にシングルバーナー形式(水素、都市ガスを単体のバーナーで混合燃焼)にて
工業用スケール機を作成中。UCC富士工場に導入予定。
水素容器格納庫の完成 UCC富士工場敷地内に45MPaあるいは19MPa水素トレーラーの受入可能な格納庫を整備。
パイロット水素焙煎機で製造した水素焙煎コーヒーのモニター調査を実施
【工業用スケール水素焙煎機】
【水素容器格納庫】
従来型・次世代型トレーラー受入用
食品業界に先駆けた、水素社会の実現に資する
取り組みとして高い評価を得られた。
【ジャパンモビリティショー2023での
水素焙煎コーヒーに掛かるアンケート調査】
n=2,583 214.今後の見通しについて
◆だいやまーく実用化・事業化に対する今後の課題と対応方針
電化が難しい領域における化石燃料からの
エネルギー転換
解決すべき課題(事業目標)
山梨県、東京電力、東レは実証の成果を事業化するためYHC(やまなしハイドロジェンカンパニー)を設立
P2Gサービスを2022年から開始
経済産業省殿、
国立研究開発法人新エネルギー・産業技術
総合開発機構(NEDO)殿の
御支援に感謝申し上げます。