現在、世界では脱炭素社会へ向けたさまざまな政策や取り組みが行われています。中でもグリーンアンモニアは次世代の資源エネルギーとして注目されていて、国内でも実証実績があります。特に太陽光発電事業などの再生可能エネルギーを所有している企業は、導入しやすいエネルギー事業です。
そこで今回は、グリーンアンモニアの特徴や将来性、再生可能エネルギーとの関連性やメリットについて詳しくご紹介します。次世代エネルギーを事業として取り入れたい方や再生可能エネルギー事業を発展させたい方などは、参考にしてみてください。
アンモニアとは何？
アンモニア（NH₃）は無色透明の気体で、強い刺激臭を持っています。その成分は水素と窒素です。
掃除や虫刺され薬などのほか、肥料としても使用されており、中でも肥料の使用率は世界的に高い水準で、需要の高い物質といえます。
近年では、カーボンニュートラルや脱炭素社会の実現に向けて、アンモニアの成分が燃料分野などで注目されています。
グリーンアンモニアの製造方法
グリーンアンモニアは、通常のアンモニアと同じ成分です。しかし製造方法において、既存のアンモニアと大きく異なります。それでは、グリーンアンモニアの特徴と製造方法について確認していきましょう。
再生可能エネルギーで生成された水素を原料
グリーンアンモニアとは、再生可能エネルギーを用いて生成されたアンモニアのことです。既存のアンモニアは化石燃料を用いて生成するため、水素を取り出す際に二酸化炭素が排出されてしまいます。
一方でグリーンアンモニアは、太陽光発電や風力発電といった、非化石燃料で発電する設備で生成されています。そのため、生成段階で二酸化炭素の発生を抑えられるという特徴があります。
アンモニアと水の電気分解
グリーンアンモニアを含む全てのアンモニアは、水の電気分解によって分離した水素を窒素と合わせることで発生します。
水の電気分解とは、電解質のある溶液（水を通す物質が含まれた溶液）に電極を入れ、電流を流した際の酸化還元反応で分解を行う方法です。
水を電気分解した場合は、水素と酸素に分かれます。アンモニアの生成に必要なのは水素なので、水素のみ取り出し、窒素と合成させる仕組みです。
水素と窒素の合成には、ドイツで生まれたハーバー・ボッシュ法で行います。特殊な装置にセッティングした鉄系金属の触媒（化学反応を起こすための物質）を過熱し、高圧の状態にしておくと、水素と窒素が合成されます。
ブルーアンモニアやグレーアンモニアとの違い
グリーンアンモニアの概要を理解した方の中には、ブルーアンモニアやグレーアンモニアといった他のアンモニアとの違いについて気になっている方も多いかと思います。
ここでは、グリーンアンモニアとブルーアンモニア、グレーアンモニアの違いについて紹介していきます。
ブルーアンモニアはCCUSやCCSによってCO2の回収しながら生成されたもの
ブルーアンモニアとは、CCUSやCCSという新技術によって、二酸化炭素の分離回収を行いながら生成されたアンモニアのことです。まず天然ガスや石炭などを水蒸気と化学反応させて水素を発生させ、窒素と合成させればアンモニアを生成することが可能です。
また化学反応によって発生した一酸化炭素は、水蒸気との化学反応で水素と二酸化炭素に分かれます。あとは、次世代技術のCCUSやCCSで二酸化炭素を回収し、再利用もしくは地中や海底で貯留する仕組みです。
CCSとは、工場や発電所などで排出された空気から二酸化炭素のみ分離回収し、地中や海底などで貯留し続ける新技術のことです。ちなみにCCUSの場合は、二酸化炭素の分離回収・貯留に加え、再利用が含まれています。
化石燃料による燃焼工程は含まれているものの、CCS・CCUSの設備内で回収できるため、環境に配慮されたアンモニア生成方法として知られています。
グレーアンモニアは化石燃料から生成されたもの
グレーアンモニアは、天然ガスや石炭などを水蒸気との化学反応で水素と一酸化炭素に分離させ、窒素を合成して生成したアンモニアのことです。
生成方法はブルーアンモニアと変わりません。ただし、化学反応によって発生した二酸化炭素をそのまま排出しているため、他の生成方法と比較して環境への負荷がかかります。
グリーンアンモニアの将来性
続いては、グリーンアンモニアの将来性や強みについて1つずつ確認していきましょう。
水素を運搬しやすく取り出しやすい
アンモニアの生成に必要な水素は、燃焼させてタービンの回転と発電、燃焼の必要な設備への活用、燃料電池など、あらゆる分野で役立てられるエネルギーです。
しかし水素は可燃性という性質を持っているため、運搬時に爆発してしまう危険性もあります。また、体積の関係で運搬できる容量に制限があります。
一方、水素が含まれているアンモニアは、爆発の危険性を避けながら運搬することが可能です。運搬後は、必要に応じて水素と窒素を分離させて活用できます。
さらにグリーンアンモニアなら生成時の二酸化炭素排出量が抑えられているため、環境に優しいエネルギーおよび運搬手段といえます。
カーボンフリー燃料なのでCO2排出量を抑制
グリーンアンモニアはカーボンフリー燃料で、かつ生成時の二酸化炭素排出量を抑えられるため、脱炭素という点で優れているエネルギーです。
グレーアンモニアと呼ばれている従来のアンモニアは、グリーンアンモニアと同じく物質に炭素が含まれていないカーボンフリー燃料です。そのため、燃焼させても二酸化炭素の排出を抑えられます。
しかし、グレーアンモニアを生成する際に二酸化炭素を排出してしまいます。
一方、グリーンアンモニアは再生可能エネルギーで発電した電力で生成するため、間接的な二酸化炭素排出量も抑制できます。
水素より価格が安い
環境負荷の少ないグリーンアンモニアは、発電コストの安いエネルギーという強みもあります。
水素は発電に活用できるものの、可燃性だけでなく発電コストの高さという点でもアンモニアより負担の多いエネルギーです。
水素の発電コストは1kWhにつき20.9円、一方アンモニア発電は1kWhにつき12.9円なので、7円以上安く発電できます。（10％混焼の場合：混焼とはガスや石炭火力発電に混ぜて燃焼させること）
出典：経済産業省「燃料アンモニア導入官民協議会 中間取りまとめ」
再生可能エネルギーが普及すればするほど、グリーンアンモニアを得やすくなり、発電コストの安いアンモニア発電への注目度が高まる可能性もあります。
出光では技術開発が進んでいる
出光興業では、水素と窒素の合成時に二酸化炭素を排出させない新しいグリーンアンモニアの製造方法に関する技術開発を始めました。
グリーンアンモニアを含めすべてのアンモニアは、水素と窒素の合成時にハーバー・ボッシュ法という高温・高圧による化学反応方法が用いられています。また、化学反応の発生時に二酸化炭素なども排出されてしまいます。
ブルーアンモニアは、CCS・CCUS技術で二酸化炭素を回収します。ただし、二酸化炭素の排出量そのものは抑えられていません。
そこで出光興業は、高温・高圧環境でなくともアンモニアを生成でき、なおかつ二酸化炭素の排出量を抑制できる新しい方法を模索しています。
グリーンアンモニアに適した再生可能エネルギー
事業の一環としてアンモニアを利用している企業の中には、グリーンアンモニアの導入を検討し始めた企業も多いかと思います。そこで最後は、グリーンアンモニアに適した再生可能エネルギー発電設備を紹介します。
産業用太陽光発電が運用管理しやすい
再生可能エネルギー発電設備の中でも、産業用太陽光発電は運用管理しやすい設備といえます。
産業用太陽光発電は出力10kW以上の太陽光発電で、太陽光パネルから吸収した日光を電気へ変換し、各種設備に供給します。
再生可能エネルギー発電設備の風力発電や水力発電、バイオマス発電、地熱発電は、いずれも億単位のコストがかかります。また、風の吹きやすい地域や地熱のある土地、廃棄物の回収管理を行いやすい土地、ダム建設可能な立地など、土地選定の難しい設備ばかりです。
一方で太陽光発電所は、出力100kW台で1,000万円台から設置できます。また、空き地や山間部、倉庫や工場、カーポートの屋根など、さまざまな場所で発電できるため、運用管理しやすい側面もあります。
自己託送方式なら遠方の土地から自社へ電力供給可能
太陽光発電は特に普及している再生可能エネルギーということもあり、さまざまな運用方法やサービスが展開されています。
自社の敷地内に太陽光発電所を設置するためのスペースを確保できないという時は、自己託送方式を検討してみるのがおすすめです。
自己託送方式とは、電力の自家消費を行いたい場所から遠方の敷地に太陽光発電所を設置し、既存の送配電網（送電設備）を使用して電力を供給してもらう方法のことです。
たとえば、電力使用したい場所をA、太陽光発電所を設置できる場所をBとした場合、本社から遠い自社の敷地Ｂに太陽光発電所を設置し、工場やアンモニア生成設備のある本社Ａへ電力を供給できるということです。
場所の制約を受けずに発電と電力供給を行えるのは、太陽光発電ならではの強みといえます。
グリーンアンモニアは太陽光発電事業者にもメリットが多い！
グリーンアンモニアは、水素を取り出すための電力を再生可能エネルギー発電設備でまかなう、二酸化炭素排出量の少ないアンモニアを指しています。
また、グリーンアンモニアを発電やその他の用途で使用したい場合は、太陽光発電所の購入や電力購入、設置を検討してみることをおすすめします。太陽光発電は、コストや設置しやすさ、サービスの充実度という点で優れています。
グリーンアンモニアを活用していきたい方やグリーンアンモニア生成に必要な電力設備を探している方は、今回の記事を参考にしながら太陽光発電を検討してみてはいかがでしょうか。
非FIT型太陽光発電所は、FIT認定を受けた太陽光発電所と異なり、FIT制度の影響を受けずに運用・設備の改修を行うことが可能です。また、発電した電気は全量自家消費できますし、グリーンアンモニア生成のために使用しても問題ありません。
弊社とくとくファーム0は、非FIT型太陽光発電所の売買仲介をはじめ、太陽光発電事業者と需要家（電力使用者）のマッチングなど、設備導入や太陽光由来の電力購入に関するサポートを行っています。
また、太陽光発電用の土地を所有していない、設置に適した土地がない時は、とくとくファーム0で太陽光発電用地のご提案、自己託送方式による設置プランなど、お客様の状況に合わせてさまざまなプランをご用意しています。
少しでも太陽光発電所の導入方法について関心を持ち始めた方や太陽光発電所に関する詳細を知りたい方は、お気軽にご相談ください。
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