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ガスタービン・ガスエンジン
重工業大手がガスタービンの脱炭素化に向け、水素で燃焼する製品開発を加速している。世界シェア首位の三菱重工業は生産拠点の高砂製作所に実証設備「高砂水素パーク」を稼働させた。川崎重工業はコージェネレーション(熱電併給)向け製品を水素混焼・専焼に対応させる。両社はガスエンジンでも同様に取り組んでいる。
「水素」専焼、25年商用化 中小型
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三菱重工が稼働した実証設備「高砂水素パーク」
ガスタービンは天然ガス火力発電の主要機器で、三菱重工は蒸気タービンと組み合わせて2重に発電するガスタービン・コンバインドサイクル(GTCC)が得意だ。ガスタービンは燃焼器の交換と燃料系統の追加により、水素で燃焼できるようになる。泉沢清次社長は「研究開発は非常に順調で、実用化に進んでいる」と手応えを見せる。
高砂水素パークでは、2023年中に出力45万キロワット級の大型製品で水素30%の混焼を試験する。24年には50%の混焼を目指す。同4万キロワット級の中小型製品では24年に専焼を試験する。専焼での商用化時期は、大型製品は30年以降、中小型製品は25年を目指している。
自前で水素を製造・貯蔵し、ガスタービンに供給する体制も整える。水素のサプライチェーン(供給網)全体での事業化だ。脱炭素に向けたエネルギートランジション(移行)事業では、「モノづくりを基軸に、ハブになる」(泉沢社長)戦略を志向しており、高砂水素パークで実践できるかが問われる。
コージェネ NOx規制に対応
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川重のガスタービンコージェネレーションシステム「PUC17MMX」
川重はドライ方式で水素専焼できる燃焼器搭載の出力1800キロワット級ガスタービンコージェネレーションシステム「PUC17MMX」を発売した。ドライ方式で水素専焼できるのは同社によると世界初。安定的に水素を燃焼し、大気汚染防止法の窒素酸化物(NOx)規制値を超えずに運用できる。工場の自家発電向けに提案する。
同方式は水噴射せずにNOx低減する燃焼方法で、発電効率は高いが燃焼温度のコントロールが難しい。マイクロミックス燃焼と追い焚(だ)き燃焼を組み合わせて開発した。
天然ガスとの混焼も対応し、水素を体積比50―100%で利用できる。新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)事業で開発した技術を活用した。
ガスエンジンの水素対応では、川重はガスエンジンの全機種を水素混焼に対応する予定だ。その後は水素専焼製品の投入も目指す。
三菱重工の子会社三菱重工エンジン&ターボチャージャは産業技術総合研究所との共同研究で、レシプロガスエンジンを改良した単気筒エンジンを水素のみで安定燃焼できる技術を確立した。この技術による水素専焼エンジンの発電実証試験を24年度に相模原工場で始める。
6気筒の500キロワット級水素専焼エンジンを開発して発電セット化し、実証試験に必要な水素供給設備も建設する。発電装置として求められる安全性評価や性能検証を実施し、26年以降の製品化を目指す。