水素のはなし その2

水素のメモ

 

福島水素エネルギー研究フィールド(FH2R)で電気分解による水素製造装置がある。

水素製造用電力 10MW

水素製造量 1200Nm3/h

という事は、1MWhで120Nm3作れることになる。

メガソーラーがあれば120Nm3の水素が作れるということだが、メガソーラーは何となく規模が分かるが水素の120Nm3はよく分からない。

感覚として掴むには、1気圧の水素120m3とは、5m*5m*5m=125m3くらいの大きさ。

 

1MWhで120Nm3作れるということは

1Nm3の水素を製造するのに必要な電力は8.3kWh

電力1kWhで製造できる水素は0.12Nm3となる。

 

 

水素1Nm3での発電電力は5kwh

という事は、水素120Nm3で、電力600kwhの発電。

これを見ると、1MWhなので1000kWhの電力を消費して600kWhの電力を発電したことになる。

ロス率は40%となる。

蓄電池の場合、ロス率は5%ほどなので蓄電の為に水素を製造するのは無駄となる。

ちなみに蓄電池の場合のロスはどこで発生するのかをメモしておく。

まず、充電するときに不安定な直流電流を4.2Vの安定した電圧に変えるコンバーターを通す時に2〜3%、次に放電するときに交流電力に変えるインバーターを通す時に2〜3%、合わせて5%ほどのロスが発生する。

 

話を戻すが、やはり電気分解での水素は無駄が多いようだ。

ではなぜ、電気分解の水素というものが着目されているのか。

電気分解による水素製造コストを見てみる。

太陽光パネルで1kWhの電力を発電するためのコストも簡単には把握できない。

一つ、メガソーラー(1,000kW)2億円とする。

年間発電量は1,100,000kWhくらいだろう。

メンテナンス費が年間300万円

20年間発電するとしたら6,000万円

2.6億円で20年間に22,000,000kWh発電する。

しめて、kWh当たりの単価は12円となる。

改めて、今、電気代はkWhあたり28円とかするので、太陽光の方がずっと安い。

ただし、真昼間しか発電しない。

 

さて、話を戻すと、

1MWhで120Nm3の水素なので、12,000円の発電コストで120Nm3の水素製造となる。

1Nm3の水素製造コストは100円となる。

しかし、この価格には水素製造装置のイニシャルコストが抜けている。

 

 

燃料電池で水素から発電する場合、廃熱も利用できるから、蓄電価値+熱利用価値もでてくる。

このあたりに蓄電池を上回る価値が出てくるのではないか、と考えている。

 

その前に、一度燃料電池の仕組みをみてみる。

まず、電気が流れるには電子を取り出して、その電子が流れる経路を作ってやらねばならない。

燃料電池内に水素ガスをおくってやると、電池内には電極が2つあり、水素イオン(H+)と電子(eー)に分離して-電極にH+が集まり、+電極にeーが集まろうとするときに経路を通る、そこで電気が流れる。

+電極には空気中の酸素が集まり、経路から流れてきたeーとくっついてO-になる。

-電極に集まっているH+とくっついてH2O、つまり水が発生する。

このときに熱も発生するので、その熱(温水)を使ってやれば効率的となる。

 

三菱重工や東芝エネルギーシステムズなどの産業用燃料電池はMWクラスまで対応できるようだ。

その場合、施設に熱の利用なども考えると、けっこうシステムの改修工事が大規模になりそうだ。

40万円/kWで、1000kWとなると4億円ほどの設置コストとなる。

耐用年数10年とすると年間4000万円ほど。

 

 

では、まとめる。

メガソーラーで電気分解して水素を作り、そこから夜間などに発電させた場合のコストである。

太陽光パネルで水素を製造すると1Nm3が100円となる。

1MWの出力とするならば、年間1,100,000kWhの発電量になるので、8.3で割ってやると、132,530Nm3となる。

1Nm3の水素で5kWhの発電ができる。

132530×5=662,650kWhの電力を生む

この電力に要するコストは

太陽光パネル費(太陽光から電力)として1300万円

水素製造装置費(電力から水素製造)として?

でも、エネ庁の資料では結局1Nm3で100円とされている。

であれば、逆算して132,530Nm3*100円で13,253,000円、ん~水素製造装置のイニシャルが消えてしまう。

産業用燃料電池費(水素から電力)として4000万円

とりあえず、663,000kWhの電力に1700万円ほど。

kWhあたり25円ほど。

これに、熱利用ができるので、もっと効率的になり全体をみると安くなるはずである。

であれば、水素利用は可能、となるが、なぜ、コストが合わない、と言われているのだろう。

 

 

 

 

 

 

少しco2の観点からメモしておく。

大手電力会社から電気を買うと0.4(kg-co2/kwh)の排出係数。

ドライヤーの消費電力は1.2kWの定格能力のものの場合、5分使えば1/12時間なので、0.12kWh。

そうすると、0.048kgの二酸化炭素を排出したことになる。

容積でいうと半径5mの球が1000kg

または、1kgで500㍑。

0.048kgという事は、25㍑。

だから、ドライヤーを5分使うと25㍑の二酸化炭素を排出したことになる。

 

 

 

 

 

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 が付いている欄は必須項目です

*

CAPTCHA