アンモニア燃料とは？メリット・デメリットや研究開発が進む利用方法を解説

製造過程でのCO2排出はアンモニア燃料の課題であり、このようなアンモニアは「グレーアンモニア」と呼ばれます。

このCO2排出の課題を解消するため、「ブルーアンモニア」と「グリーンアンモニア」の研究が進められています。

ブルーアンモニアは、製造時に発生するCO2を分離・回収して、地中に貯蔵しCO2排出を軽減します。アンモニア製造時には化石燃料が用いられますが、CCS技術（CO2を回収して地中に貯留・圧入する技術）を用いてCO2排出を削減する仕組みです。

ブルーアンモニアの活用例としては、株式会社IHI※は、サウジアラビアン・オイル・カンパニー（サウジアラムコ）と一般財団法人日本エネルギー経済研究所の実証試験で、ガスタービンの燃料にブルーアンモニアを混焼する試験を公表しています。

※出典：株式会社IHI「世界初，カーボンニュートラルな「ブルーアンモニア」を利用する混焼試験を実施 ～CO₂フリーアンモニアのバリューチェーン構築に向けて，燃料製造側と利用側をつなぐ～」

グリーンアンモニアは、再生可能エネルギーの電力で水を分解して製造された水素を活用します。水素原料と製造するエネルギーの双方でCO2を抑制できるため、製造時のCO2排出の課題をクリアするアンモニアです。

なお、アンモニア燃料は実用化への途中にあり、ブルーアンモニアとグリーンアンモニアの製造にはコストがかかる側面があります。

現時点ではグレーアンモニアの使用でアンモニア燃料の普及を行いながら、次のステップでブルーアンモニアの導入、その後のステップでグリーンアンモニアを導入するロードマップが描かれています。

アンモニア燃料は現在、様々な用途での利用が検討されています。以下では、火力発電や燃料電池などを例に、アンモニア燃料の利用方法を解説します。
 

アンモニア燃料は石炭との混焼が比較的容易であるため、石炭火力発電での活用が進められています。国内の石炭火力発電所全てでアンモニア燃料を20%混焼するだけでも、約4,000万トン※のCO2排出を削減できる見込みです。

※出典：経済産業省 資源エネルギー庁「アンモニアが“燃料”になる？！（後編）～カーボンフリーのアンモニア火力発電」
 

アンモニア燃料は、燃料電池の分野でも研究開発が進められています。

例えば京都大学※1では、株式会社ノリタケカンパニーリミテドや三井化学株式会社などの共同研究で、アンモニアを直接燃料とした固体酸化物形燃料電池の発電に成功しました。株式会社IHI※2では、1kWクラスの固体酸化物形燃料電池の発電を実現しています。

※1出典：京都大学「アンモニアを直接燃料とした燃料電池による発電」
※2出典：株式会社IHI「アンモニアを燃料とした燃料電池システムによる1kWの発電に成功　～CO₂フリーのクリーンな燃料電池　低炭素社会の実現に寄与～」

火力発電所ではガスタービンも使用されていますが、燃料に天然ガスだけでなくアンモニアを利用できれば、CO2の排出を軽減できます。

株式会社IHI※では、2,000kW級のガスタービンで液体アンモニア100%の発電に成功しました。今後、長時間での耐久性評価をクリアできれば、2025年にもアンモニア燃料100%のガスタービンを実用化できる見込みとしています。

※出典：株式会社IHI「世界初，液体アンモニア100％燃焼によるガスタービンで，CO2フリー発電を達成～燃焼時に発生する温室効果ガスを99％以上削減～」

工業炉は日本のエネルギー利用の約17％を占めており、CO2排出の削減が求められる部分です。

工業炉分野のアンモニア燃料の事例には、中外炉工業株式会社※が挙げられます。中外炉工業株式会社は大阪大学と共同して、工業用アンモニアバーナの開発に取り組んでいます。

※出典：中外炉工業株式会社「アンモニアバーナの開発」
 

輸出入で船舶を利用する日本にとって、アンモニアを船舶燃料に導入する価値は大きいです。

2024年1月、日本郵船株式会社※はアンモニアを燃料とする輸送船の建造に関する契約を株式会社ジャパンエンジンコーポレーションなどと締結し、2026年に竣工を目指しています。

※出典：日本郵船株式会社「アンモニア燃料アンモニア輸送船の建造決定」

アンモニア燃料の実用化が期待されているように、国内外で脱炭素化を目指す潮流は、今後ますます高まると考えられます。企業で具体的な脱炭素化に向けた取り組みを行うなら、日々の情報収集は欠かせません。

アンモニア燃料での火力発電をはじめ、脱炭素化の情報収集をしたい方は、ぜひ「H2 ＆ FC EXPO 水素燃料電池展」や「ZERO-E THERMAL EXPOゼロエミッション火力発電EXPO」をご活用ください。

H2 ＆ FC EXPO 水素燃料電池展とZERO-E THERMAL EXPOゼロエミッション火力発電EXPOは、世界規模の新エネルギー総合展「スマートエネルギーWeek」の構成展です。

H2 ＆ FC EXPO 水素燃料電池展は、水素の社会実装に向けた最新の製品・技術が集う展示会です。水素の製造や輸送、貯蔵や使用に関する製品・技術が出展されます。

ZERO-E THERMAL EXPOゼロエミッション火力発電EXPOでは、アンモニア燃料の活用をはじめ、火力発電システムや保守運用、プラント監視などの様々な製品・技術が出展されます。

両展示会には世界中から人と情報が集まり、出展社と来場者で技術提案や商談などが行われます。次世代エネルギーの技術動向、最新の知見に触れる良い機会です。

火力発電や水素活用に関わる方々が多数来場するため、関連する技術をお持ちであれば、展示会への出展もぜひご検討ください。各展示会の詳細は、以下のリンクからご確認いただけます。

■H2 ＆ FC EXPO 水素燃料電池展
詳細はこちら
■ZERO-E THERMAL EXPOゼロエミッション火力発電EXPO
詳細はこちら
 

アンモニア燃料は燃焼時にCO2を排出しないゼロエミッション燃料であり、既存のサプライチェーンを活用できるメリットもあります。一方、製造過程でCO2が発生するなど、実用化に向けた課題も残されています。

脱炭素化に向けて、アンモニア燃料はカーボンニュートラルの一翼を担う次世代の燃料です。火力発電や燃料電池、ガスタービンなど様々な分野で研究開発が進められているため、最新の動向に注目しましょう。

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※「H2 & FC EXPO 水素燃料電池展」「ZERO-E THERMAL EXPOゼロエミッション火力発電EXPO」は、「スマートエネルギーWeek（SMART ENERGY WEEK）」の構成展です。