2018 Fiscal Year Research-status Report
低炭素とレジリエンスを両立する持続可能なCO2フリー水素供給システムの設計
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17K00658
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
古林 敬顕 東北大学, 工学研究科, 助教 (40551528)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中田 俊彦 東北大学, 工学研究科, 教授 (20260416)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 水素 / 脱炭素 / サプライチェーン / 再生可能エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、日本の脱炭素社会に向けて、再生可能エネルギー由来のCO2フリー水素のポテンシャル及びCO2削減効果を評価するとともに、水素エネルギーを利用した地域エネルギーシステムの設計を目的とする。具体的には、太陽光や風力の利用可能量からCO2フリー水素の賦存量分布を推計して、需要地に供給する水素供給システムの設計手法を構築する。得られた結果を基に、東北地方の対象地域をケーススタディとして、CO2フリー水素を電力、熱、輸送用燃料として利用した場合のCO2削減効果、エネルギー効率及びコストをそれぞれ定量評価する。さらに、水素供給システムを地域エネルギーシステムの最適設計に組み合わせることで、脱炭素化とレジリエンスを両立した社会システムの構築に資する。
当該年度は、CO2フリー水素の利用が低炭素化に及ぼす影響を、インベントリ分析を用いて定量評価した。多様な水素製造手法を比較して、再生可能エネルギー由来のCO2フリー水素と、化石燃料や系統電力由来の水素の、経済性、環境性を比較した。また、国内の電力消費量及び再生可能エネルギー供給量の時間変化をもとに、風力発電及び太陽光発電の導入量が増加した場合の余剰電力量を算出し、電力需要を考慮したCO2フリー水素の供給ポテンシャルを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は、以下の三段階で行う計画である。第一に、CO2フリー水素のポテンシャルマップを作成し、水素供給システムの設計手法を構築する。次に、構築した手法を対象地域に適用して、水素供給コスト及びCO2排出量を示す。得られた結果を基に、インベントリ分析によってCO2フリー水素の利用に伴うCO2削減効果やレジリエンスの向上等の価値を示す。さらに、水素供給システムと従来のエネルギーシステムの設計手法を組み合わせ、低炭素化とレジリエンスを両立する持続可能な地域エネルギーシステムの最適設計手法を構築する。現在までに第二の段階を概ね達成したので、おおむね順調に進展していると言える。ただし、当初の計画では、当該年度に地域のレジリエンスの定量評価手法を構築する予定であったが、達成できなかった。これは、当初の計画には含まれていなかった、再生可能エネルギー供給量及び電力消費量の時間変化まで考慮したCO2フリー水素のポテンシャルを解析したためであり、解析の精度は当初の計画に比べて向上した。
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| Strategy for Future Research Activity |
水素供給システムの設計手法と、従来のエネルギーシステムの設計手法を組み合わせて、CO2フリー水素を考慮した地域エネルギーシステムの設計手法を構築する。電力、熱、輸送用燃料のすべての需要を対象として、スケールメリットを考慮した施設配置問題の最適化モデルを開発する。構築した手法を用いて、低炭素とレジリエンスを両立する地域エネルギーシステムを最適設計する。CO2排出量最小化、レジリエンス最大化等を目的関数とした場合の、CO2フリー水素の需要量及び利用形態を明らかにして、CO2フリー水素の導入が地域に与える影響を定量的に示す。
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| Causes of Carryover |
2019年4月から所属が変わることとなり、新しい所属では必要となるデータなどを新たに購入する必要があるため、予算の一部を次年度に繰り越すこととした。
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