IMO2020:ノルウェーにおける大量の液体水素の増加

Joseph DiRenzo、PE19 7月 2019

水力、風力、太陽光、および原子力エネルギーからの余剰の再生可能エネルギーが水素に変換され、海運業界で輸送用燃料として使用される配電網を想像してください。ゼロエミッション燃料の魅力で、多くの船主は新たに建造された船舶のために水素を真剣に検討し始めています。大胆な第一歩として、ノルウェー国は主要な海事会社にこの新興技術分野のさまざまな側面について実現可能性調査を実施するための多数の助成金を提供してきました。この議論の中心となるのは、「どのように」水素がその供給源からエンドユーザーに輸送されるのかということです。

ノルウェーのエネルギー大手Equinorおよび階級協会DNV-GLと共同で、ノルウェーに本拠を置く企業であるMoss MaritimeおよびWilhelmsen Ship Managementは、このような事業の技術的および経済的側面を分析するためにフィージビリティスタディを最近実施しました。 Moss Maritimeの液化天然ガス(LNG)担当副社長のTor Skogan氏とWilhelmsenのSpecial Projects担当副社長のPer Brinchmann氏が、ノルウェーにおける新たな大量の液体水素市場の見識を提供しました。州が後援する研究機関であるInnovation Norwayからの助成金を受けて、これらの企業は、新興の水素経済に不可欠な役割を果たす9,000立方メートルの容量を持つ液化水素輸送用のキャリアを設計するための技術的研究に着手しました。

バルク液体水素の成長市場
海上水素分野の専門家との議論によると、フェリーとクルーズ船はこの技術を採用する最初のタイプの船である可能性が高いです。 Brinchmann氏は、水素フェリーの建設と利用のために、EUのResearch and InnovationプログラムHorizon 2020からの助成金であるFLAGSHIPSを指摘した。 Horizon 2020からのプレスリリースは、世界で最初の液化水素フェリーの1つが、ノルウェーの地元の運送会社であるNorledによって運営され、2021年までにスタヴァンゲル北東のFinnøyルートで使用されることを示しています。

水素バリューチェーンをさらに発展させるために、Moss、Wilhelmsen、Equinor、およびDNV-GLは、ノルウェーのフィヨルドで運航する提案されたフェリーおよびクルーズ船に液体水素を供給するためのバルクキャリアの設計に着手しました。液化水素のさまざまな方法や製造場所をマッピングする際、グループは、再生可能エネルギー源からの電気分解によって生成された「グリーン水素」と、水蒸気メタン改質からの「ブルー水素」を炭素回収と組み合わせて検討しました。電気分解プロセスにおいて、水は、電流と特殊な膜を利用するプロセスを通して水素と酸素に分けられます。その一方で、炭素回収と組み合わされた水蒸気 - メタン改質は、石油製品、一般的には天然ガスの燃焼、および燃焼後の炭素排出の捕捉および貯蔵を含む。

Brinchmann氏は次のように述べています。 「これはボリュームゲームです。高い投資コストを正当化するために必要なボリュームをどのように作成しますか?」 Moss Maritime、Wilhelmsen Ship Management、Equinor、およびDNV-GLによる液化水素輸送用のバルクキャリアのレンダリング。写真提供:モス海事。

運航中に排出ガスを発生しない船舶の配備から生み出された善意に加えて、ノルウェー政府は、船舶所有者が特定の運航地域でゼロエミッション船を採用することを奨励する規制の発行を計画しています。

Brinchmann氏は、次のように説明しています。 2026年以降にノルウェーに来るクルーズ船は、他の種類の燃料を移動しない限り、排出物のために特定のフィヨルドに入ることが許されないでしょう。これはあなたが変える必要があるという業界への強いシグナルです。時間が経つにつれ、フィヨルドに入りたがっているオペレータの中には…水素に変えることを強いる人もいます」。

特定のノルウェーのフィヨルドに加えて、スバルバード、ノルウェー本土の北に位置する厳粛な北極圏の島はまた、液化水素の新興市場かもしれません。ノルウェー政府が石炭からの移行を推し進めて、当局は島に電力を供給するために水素と燃料電池を検討しています。 Brinchmann氏は、次のように述べています。「1つの選択肢は、Tjeldbergodden [Equinorにメタノールプラントとガス受入ターミナルがあるTrondheim近くのサイト]からスバールバル諸島に水素を出荷することです。この船はスバールバル諸島に供給するための水素の輸送を扱うように設計されていました。 Innovation Norwayからの[私たちの]助成金は、主にスバールバル事件に基づいていました。

Wilの特別プロジェクト担当副社長、Per A. Brinchmann。ヴィルヘルムセンホールディングASA。写真提供:ヴィルヘルムセン。
技術革新と課題

大量のコケ液化天然ガス(LNG)運搬船の元の設計者であるモス海事は、液化水素運搬船の実現可能性調査の技術的な先導役を務めました。 LNG運搬船および浮遊LNGターミナル用の50年以上にわたる極低温システムの設計を利用して、同社は燃料補給能力を備えた9,000立方メートルのバルク液化水素運搬船のための設計の開発に着手しました。

「液化天然ガスと液化水素の間には多くの類似点があります」とSkogan氏は説明します。 「(フィージビリティスタディにおける)重要な点の1つは、船舶のさまざまな運転モードを定義し、それによって船舶に必要な機器を特定することでした」。
「市場の関連ベンダーに近づくと、そのような船舶に必要なすべての機器ではないにしても、ほとんどの機器はサプライヤが提案する準備がほぼ整ったと結論付けました。サプライヤの中には、自社製品を提供する準備を整えるために努力し続けるという小さなギャップがあることを確認しました。それはかなり近いと言えるでしょう」。スコガン氏は続けて、この研究では「ショーストッパー」は明らかにされていないと指摘した。

フィージビリティスタディでは、貯蔵タンクの外側からの熱の侵入から自然に発生するボイルオフガス(BOG)の取り扱いについても検討しました。 「我々は、真空断熱材を使用することで、船上に再液化プラントを設置しなくても管理できるほど低いBOG率になってしまうと結論付けました。これは、CAPEXとOPEXにとって有利です。」とSkogan氏は述べました。ほとんどのLPG運搬船といくつかのLNG運搬船に見られる再液化プラントは、BOGを冷却してそれを液体に戻す。 「これは、ターミナルでの積込み作業の後、タンクを閉じたままで船舶が複数の目的地に航行できることを意味します。タンクの圧力は、自然の熱侵入と荷降ろし作業の結果として増加しますが、タンクの合理的な設計圧力内になります。スコガン氏は、このデザインはデザインのコストと複雑さを軽減するために選択されたものであると明言しました。 Skogan氏は、タンク構造に関する専有情報を掘り下げずに、この船舶用に提案された2つの4500立方メートルのタンクに対して低いBOG率を達成するには、真空スペースと特殊な断熱材が必要であると説明しました。

次のステップ
Skogan氏とBrinchmann氏は、世界中のさまざまな段階で液化水素プロジェクトが実施されているため、次のステップへの準備が整っていると述べました。 「そのような実現可能性レベルでは、私たちは原則としてApproval In Principleの基盤となる文書を作成することからそれほど遠くありません。これは、技術が市場に導入されることを実証するためにしばしば使用される最初の技術ステップです。」スコガン氏は述べた。

次のステップとして、Skogan氏は、「貯蔵タンクシステムの試運転および試運転に関連するものを含むさまざまな船舶の運用についてより詳細に作業し、関連機器の仕様にさらに焦点を当てる」と述べた。と材料」。

この詳細レベルを具体化するために、Skogan氏は、特定の顧客のニーズに基づいて「特定のプロジェクト要件を満たすように設計を調整できる特定のプロジェクト」を求めました。

Skogan氏およびBrinchmann氏との話し合いから、世界中の規制機関がすべての輸送部門でより厳しい排出量を要求するにつれて、海上のバルク水素への関心が高まり続けることは明らかでした。その上、ノルウェーが海洋水素研究の世界的な叙事詩センターの1つであり続けることは明らかです。