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神戸製鋼所は2023年6月、高砂製作所でハイブリッド型水素ガス供給システムの実証試験を開始した。

この取り組みでは、液化水素気化プロセスと再エネを活用した水電解式水素発生装置をパラレル配置したハイブリッド型とすることで、供給コストの低減と再エネ特有の供給不安定性解消の両立を図る。

また、工業炉やボイラなど水素利用設備の稼働状況を遠隔監視し、水素使用量の変動に応じて供給設備を最適制御する。さらに、液化水素の気化時に発生する冷熱を工場内の設備冷却や空調、ヒートポンプなどに活用することで、製造プロセスの効率向上や省エネ化にもつなげる。

産業分野の脱炭素では、電力よりも「熱」の対策が課題とされる。日本の最終エネルギー消費の約6～7割は熱利用とされ、その中でも産業部門の割合が大きい。工業炉やボイラなどが主な熱需要設備となっている。そのため、天然ガスや重油などの燃料を水素へ転換する技術は、製造業の脱炭素化の有力な選択肢として注目されている。

同社の試算では、高砂製作所で稼働する100基以上の加熱炉で消費される化石燃料を水素に置き換えた場合、年間最大約3.6万tの水素利用ポテンシャルがあるという。熱エネルギー主体の製造拠点では、水素需要が大きくなる可能性を示すデータといえる。

NEDO・水素社会構築技術開発に関する取り組み

今回、同社が行うシステム実証の一部は、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）による「水素社会構築技術開発事業」において、調査委託および助成事業に採択されている。

調査委託では、「熱によるエネルギー消費が主体の工場の脱炭素化に向けた水素利活用モデルに関する調査（2021年12月3日採択）」を行う。

具体的には、熱によるエネルギー消費が主体の工場の脱炭素化に向けた手段の1つとして、主要なエネルギー消費設備である工業炉・ボイラーなどでのCO₂フリー水素の利用を目指した調査を実施する。高砂製作所で実稼働する設備の運転状況の調査により、水素へ燃料転換する場合の技術課題を整理し、水素製造・供給・利用モデルを構築するのが狙いだ。

また、助成事業では、「液化水素冷熱の利用を可能とする中間媒体式液体水素気化器の開発」を行う。

2030年の水素発電商用化に向けてガスタービンの水素混焼・専焼実証が計画されており、これに伴い大型の液化水素気化器も必要となる。同事業では、同社の液化天然ガス気化器で実績のある中間媒体式気化器の要素技術を活かして、冷熱回収型液化水素気化器の小型実証機を試作し、液化水素を用いた実証試験を行うことで液化水素気化器の伝熱性能や機械的データを取得し、大型化に向けた基盤開発を行う。

同社は、これらの実証試験を通じて、水素社会の実現に向けたソリューションを提供し、今後も同社グループならではの価値を創造していくとしている。