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【研究成果】再生可能エネルギーによる安価な水素製造に必要な技術レベルを試算 ～蓄電池援用の妥当性を初めて提示、再エネの主力電源化にむけた開発指針として期待～

概要

1. 国立研究開発法人 物質?材料研究機構(NIMS)は東京大学、広島大学と共同で、太陽光発電と蓄電池を組み合わせた水素製造システムの技術経済性評価を実施し、国際的に価格競争力を持った安価な水素製造に必要な技術レベルを明らかにしました。本成果は、再生可能エネルギーの主力電源化に向けた技術開発の重要な指針となります。

2. 2014年9月の再生可能エネルギーの新規申し込み保留問題や、2018年10月に九州電力管内で実施された太陽光発電の出力制御など、再生可能エネルギーの不安定な出力や低い年間稼働率が課題となっています。その対策として、再生可能エネルギーの電力から水素を製造し、貯蔵?利用する「P2G（Power to Gas）システム」や、余剰電力を蓄電池にためるシステムが検討されてきました。しかし、そのほとんどはコスト高につながると結論され、国内の再生可能エネルギーをさらに活用し、将来の主力電源化を目指すための技術開発の方向性が不透明でした。

3. 今回、研究チームは、太陽光発電の発電量に応じて、蓄電池の充放電量や水電解装置での水素の製造量を調整する統合システム（下図）を設計し、その技術経済性を評価しました。将来的な技術向上を織り込み、蓄電池や水電解装置の容量など網羅的に検討することで、安価な水素製造に必要な技術レベルを明らかにしました。例えば、2030年ごろには十分実用化可能と考えられる、放電特性は遅いが安価な蓄電池を開発することで、1m3あたり17～27円という、国际的にも価格竞争力の高い水素製造が国内においても実现できる可能性を示すことができました。

概要3の図

4. 今後、提案するシステムに求められる要素技術のレベルを、研究開発の目標値としてフィードバックするとともに、大規模な出力制御を受けたり電力網に接続できなかったりしても成立する太陽光発電システムの可能性を検討するなど、社会実装に向けた取り組みを加速したいと考えています。

5. 本研究は、NIMSエネルギー?環境材料研究拠点 古山通久ユニット長、東京大学サステイナビリティ学連携研究機構 菊池康紀准教授（研究の大部の推進時NIMSエネルギー?環境材料研究拠点）、東京大学先端科学技術研究センター 杉山正和教授、広島大学大学院工学研究科 市川貴之教授からなる研究チームによって行われました。また本研究は、文部科学省の統合型材料開発プロジェクト（拠点長：NIMS 魚崎浩平）の一環として行われました。

6. 本研究成果は、International Journal of Hydrogen Energy誌に掲載されました。

论文情报

  • 題目: Battery-assisted low-cost hydrogen production from solar energy: Rational target setting for future technology systems
  • 著者: Yasunori Kikuchi, Takayuki Ichikawa, Masakazu Sugiyama, Michihisa Koyama
  • 雑誌: International Journal of Hydrogen Energy
【お问い合わせ先】

【研究内容に関すること】

国立研究開発法人 物質?材料研究機構 エネルギー?環境材料研究拠点-ナノ材料科学環境拠点 技術統合化ユニット

ユニット長 古山 通久 *責任著者

E-mail: KOYAMA.Michihisa＊nims.go.jp (＊は半角＠に置き換えてください)

TEL: 029-860-4757

国立大学法人 東京大学 サステイナビリティ学連携研究機構

（2018年3月まで国立研究開発法人 物質?材料研究機構 エネルギー?環境材料研究拠点-ナノ材料科学環境拠点 技術統合化ユニット 招聘研究員を兼務）

准教授 菊池康紀 *責任著者

E-mail: kikuchi＊platinum.u-tokyo.ac.jp (＊は半角＠に置き換えてください)

TEL: 03-5841-1597

国立大学法人 広島大学大学院 工学研究科

教授 市川貴之

E-mail: tichi@hiroshima-u.ac.jp (＊は半角＠に置き換えてください)

TEL: 082-424-4596

国立大学法人 東京大学 先端科学技術研究センター

教授 杉山正和

E-mail: sugiyama@enesys.rcast.u-tokyo.ac.jp (＊は半角＠に置き換えてください)

TEL: 03-5452-5720

【报道?広报に関すること】

国立研究開発法人 物質?材料研究機構 経営企画部門 広報室

E-mail:pressrelease@ml.nims.go.jp (＊は半角＠に置き換えてください)

TEL:029-859-2026

国立大学法人 東京大学大学院 新領域創成科学研究科 総務係

E-mail: sato.yumiko@mail.u-tokyo.ac.jp (＊は半角＠に置き換えてください)

TEL: 04-7136-5578

国立大学法人 広島大学広報グループ

E-mail: koho@office.hiroshima-u.ac.jp (＊は半角＠に置き換えてください)

TEL: 082-424-3749

掲載日 : 2018年12月13日


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