1.NEDO クリーンコール技術の取組 CO2 回収コスト削減技術発電効率の改善 NEDO プロジェクト IGCC (EAGLE STEP-1) IGFC 向け石炭ガスクリーンナップ技術開発 IGCC 水蒸気添加噴流床ガス化技術開発技術確立時期 2006 年 2017 年 2030 年石炭火

(1)

2015年2月13日

NEDO環境部部長

安居徹

NEDO フォーラムクリーンコール技術セッション

CO

₂

分離回収技術の現状と展望

(2)

New Energy and Industrial Technology Development Organization

CO2回収コスト削減技術

2 IGFC向け石炭ガスクリーンナップ技術開発

IGCC水蒸気添加噴流床ガス化技術開発

【燃焼前回収法】

【その他の回収法】

ケミカルルーピング燃焼技術開発

CO

₂

回収型次世代IGCC技術開発

高炉製鉄所からのCO

₂

削減

（COURSE50）

NEDOプロジェクト

IGCC (EAGLE STEP-1)

2006年

１．NEDOクリーン・コール技術の取組

製鉄業における

低炭素化

石炭火力発電に

おける低炭素化

CO

₂

分離・

回収技術

の開発

発電効率

の改善

CO

₂

分離・

回収及び

排出抑制

低品位炭の利用

乾燥及び改質

低品位炭利用ビジネスモデル検討・

海外実証

2017年

2030年

2014年

2035年

2030年

– 2050年

技術確立時期

EAGLEでの化学吸収法、物理吸収法

の適用性評価 (STEP-2 & 3)

(3)

3 ２．２０４０年までの世界の石炭需要見通し

27%

24%

46%

37%

 石炭は、石油や天然ガスなど他のエネルギー源に比べて、地域偏在性が低く、かつ、安価で比較的

価格も安定。

 エネルギー需要全体の伸びに併せて拡大の見通しであり、今後とも重要なエネルギー源として期待

されている。

Mtoe

World primary energy demand by source

出典: World Energy Outlook 2002, 2004, 2007

–2012, 2014

World power generation by source

(4)

米・財務省基準：500 g-CO

2

/kWh

EIB（欧州投資銀行）： 550 g-CO

₂

/kWh

発電燃料別 kWh 当たりのCO

₂

発生量

1400

1200

1000

800

600

400

200

0 [g

-CO

2

/k

W

h]

1195

967

907 ₈₈₉

958 ₈₆₄

806

695

476

375 中国

米国ドイツ世界

インド

_{（日本平均）}

石炭火力

USC IGCC

石油火力

（日本平均）

LNG火力

（汽力

）

LNG火力

（複合平均）

出典：電力中央研究所（2009）、各研究事業の開発目標をもとに推計。：海外については、CO₂ Emissions Fuel Combustion 2012

 効率のよい超超臨界石炭火力発電においても、LNG火力発電に比べおよそ2倍のCO

₂

を排出。

 石炭火力最も発電の利用にあたっては、更なる効率の向上とCO

₂

の貯留・利用が必要。

4 ３．発電時におけるＣＯ２発生量の比較

CCSで

削減

CCS付

石炭火力

(5)

４．CCSの導入見通し

出展：GCCSI Global Status of CCS 2014

炭酸ガス発生抑制を行わない場合には2050年に500億トンに年間CO

₂

発生量は増加し世界の平均

気温は約6℃増加する。

IEAのモデルでは平均気温の上昇を2℃に抑えるために年間CO

₂

発生量を約150億トンに削減する必

要があり、CCSはこのCO2削減量の１４％を担うとされている。

億ton/年

原子力発電

再生可能エネルギー

燃料転換

発電効率向上

と燃料転換

省エネルギー

省エネルギー 38%

燃料転換 9％

発電効率向上と燃料転換 2％

CCS 14%

再生可能エネルギー 30%

原子力発電 7%

600

400

200 6℃上昇

500億トン

2℃上昇

150億トン

１４％

(6)

４．１世界のIGCC-CCS開発状況

2005

2020

1995

2000

2010

2015

1990

●Puertollano

（スペイン,318MW,1997）

●Buggenum

（オランダ,284MW,1994）

●Polk Power

（米,315MW,1996）

●Wabash River

（米,296MW,1995） ●IGCC : 運開、発電端出力 ○IGCC-CCS： CCS開始予定、年間貯留量

Edwardsport ●

_{(米,630MW,2013）}

Taean ●

(韓,300MW,2015）

Teeside ○

（英,2018,4.2Mtpa）

Don Valley Hatfield ○

（英,2018,4.75Mtpa）

Green Gen○

(中,2016,2Mtpa）【プロジェクトの一例】 Green Gen ・中国 GreenGen社

・PhaseⅠ（2006-2011） 2,000tpd IGCC Tianjin

Phase Ⅱ（2010-2013） 3,500-2,000tpd IGCC+水素製造+CCS Phase Ⅲ（2014-2017） 400MW IGCC+水素製造+FC+CCS 【プロジェクトの一例】 Kemper ・米国 Southern 社・発電端出力582MW ・2014運開予定・貯留量3.0Mtpa

IGCC

IGCC＋CCS

Pre-Combustion方式

によるCCSの実施

●ガス化技術の進化

●一層の高効率化とCCSの実現、低コスト化

世界各国でIGCC+CCSの実証プラントが

盛んに計画されている

HECA ○

(米,2018,3Mtpa）

Kemper ○

（米,2014,3.5Mtpa）

Cash Creek New Gas ○

(米,2018,5Mtpa）

6 大崎CG ○

（日,2019,0.3Mtpa）

勿来 ●

(日,250MW,2007）

Summit ○

（米,2018,2Mtpa） ７00m 1500m

(7)

４．２世界の大規模ＣＣＳプロジェクト

出展：GCCSI Global Status of CCS 2014

現状ではCO

₂

/EORが主流

(8)

４．３ CCSの課題

 現状はCO

₂

が売れるCO

₂

/EORが主に実施されている

 CCSは帯水層貯留の場合コスト増加のみで事業の経済性が無く、政策的措置がとら

れた場合にのみ実現される。

 CO

₂

/EOR以外の帯水層貯留は、長期間のCO

₂

貯留のため、PA（社会的受容性）に十

分留意して、地域住民のコンセンサスを得て進める必要がある。

 分離・回収は既存技術の組合せで現状でも実現可能な技術であるが、コスト負担低

減が課題

 貯留技術は数百万トン/年の大規模貯留時の貯留CO

₂

貯留範囲予測の高精度化と

サイト閉鎖後の低コスト、継続的CO

₂

挙動監視技術の開発が必要

CCSの概要（帯水層貯留）

CO2/EORの概要（枯渇油田の再生）

政策課題

技術課題

(9)

５．現状の発電・CCSコスト構造

(1)

(2)

(3)

(4)

陸上基地 から貯留 洋上基地 から貯留 6,187 9,892 10,973 11,343 8,246 10,831 0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 ケース① ケース② ケース③ ケース④ ケース⑤ ケース⑥ C O 2の費用（円／トン C O 2）分離・回収エネルギーペナルティ液化・昇圧輸送貯留（1259km）（1074km）（704km）（120km）（120km）（輸送無 0km） 6,187 9,892 10,973 11,343 8,246 10,831 0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 ケース① ケース② ケース③ ケース④ ケース⑤ ケース⑥ C O 2の費用（円／トン C O 2）分離・回収エネルギーペナルティ液化・昇圧輸送貯留（1259km）（1074km）（704km）（120km）（120km）（輸送無 0km） 陸上基地 から貯留 洋上基地 から貯留 分離・回収 エネルギーペナルティ （効率低下による費用増） 液化・ 昇圧輸送貯蔵

CO

2

の

費

用

（円／ト

ン

CO

2

）

陸上基地からの貯留

_{洋上基地からの貯留}

洋上基地

帯水層 CO2貯留層帯水層 CO2貯留層 発電資本費 発電O&M費 発電燃料費 輸送資本費 輸送O＆M費 貯留O＆M費 貯留資本費

分離・回収で約3円/kWh増加

IGCCにCCSを適用した場合の発電原価

分離・回収は約3,500円/t-CO

₂

CO

₂

の費用

3,500円

/tonCO

2

3円/kWh

(10)

METI 直轄事業

METI補助事業

NEDO技術開発

10 ６．CO

₂

分離・回収技術

ポストコンバッション

CO

₂

回収技術

プレコンバッション

CO

₂

回収技術

（化学・物理）

酸素燃焼

CO

₂

回収技術

CO

₂

回収型

次世代ガス化技術

石

炭

焚

ボ

イ

ラ

ー

石

炭

ガ

ス

化

民間企業開発

ケミカルルーピング

CO

₂

膜分離回収技術

分離回収装置が必要

分離回収装置なし

(11)

B-1

B-2

11 B-1) 従来のCO

₂

分離・回収技術（化学吸収法）

[DOE/NETLReport 2010より]

B-2) ケミカルルーピング燃焼技術開発

CO

₂

分離・回収に伴う発電効率の損失低減

A-1) 従来のCO

₂

分離・回収技術（化学吸収法）

[DOE/NETLReport 2010より]

A-2) EAGLE – 化学吸収法

A-3) EAGLE – 物理吸収法

A-4) CO

₂

回収型次世代IGCC技術開発

石炭焚き火力（超々臨界圧）

石炭ガス化複合発電

A-1

A-2

A-3

A-4

損失: 2ポイント

（CO

₂

回収率: 約100%）

目標：CO

₂

分離・回収コストの低減

基準:石炭ガス化複合発電

（CO

₂

分離・回収なし）

（乾式ガス精製）

６．１ CO

₂

分離・回収技術の開発

基準:微粉炭火力（超々臨界圧）

（CO

₂

分離・回収なし）

損失: 9ポイント

（CO

₂

回収率: 90%）

損失: 7ポイント

（CO

₂

回収率: 90%）

損失: 6ポイント

（CO

₂

回収率: 90%）

損失: ≓ 0ポイント

（CO

₂

回収率: 約100%）

損失: 9ポイント

（CO

₂

回収率: 90%）

(12)

石炭ガス化設備

空気分離装置

ガスタービン建屋

CO

₂

分離・回収設備

（化学吸収法）

CO

₂

分離・回収設備

（物理吸収法）

ガス精製設備

150 t/day EAGLEパイロットプラント, J-POWER（北九州市）

₁₂

６．２化学吸収法と物理吸収法の開発

(13)

13 3.4ポイント改善

さらに

1.0ポイント改善

 CO

₂

分離・回収による効率損失の大幅な削減を達成。

 CO

₂

分離・回収コストが3円/kWhから2円/kWhに低減可能かどうか今後精査。

CO

₂

分離・回収法

送電端効率

効率損失

CO

₂

分離・回収なし

45.6%

CO

₂

分離・

回収あり

（回収率:

90%）

化学吸収法

再生塔再生

（従来法）

34.8%

10.8%

加熱フラッシュ再生

（新開発）

38.2%

7.4%

物理吸収法

39.2%

6.4%

（1,500ºC級ガスタービン導入想定）

６．３ CO

₂

分離・回収技術の開発

化学吸収法と物理吸収法の開発（EAGLE STEP-2 & 3）

(14)

14  CO

₂

分離・回収設備やシフト反応器の不要なCO

₂

回収型IGCC技術

 CO

₂

回収後も42%の送電端効率が期待できる革新的なIGCC基盤技術の開発

（CO

₂

分離・回収に相当する効率損失は2ポイント）

 CO

₂

分離・回収に相当するコスト：3円/kWhから2円/kWhへの低減が期待できる技術

ガス化炉

酸素

CO

₂

石炭

GT ST G

電力

合成

ガス

CO

₂

回収

CO: 66%

H

₂

: 24%

CO

₂

: 5%

燃焼器

酸

素

CO

2 リサイクル

６．４ CO

₂

回収型次世代IGCC技術開発

GT: ガスタービン

ST: 蒸気タービン

G: 発電機

CO

₂

リサイクル

技術確立時期: 2035年

(15)

15 空

気

反

応

塔

燃

料

反

応

塔

窒素

MO

_X

MO

_X-1

石炭

空気

サイクロン

蒸気

サイクロン

CO

₂

: (98%, dry)

HRSG

窒素: (98%, dry)

HRSG

HRSG:排熱回収ボイラ

蒸気（発電用）

窒素

MO

_X

６．５ケミカルルーピング燃焼技術開発

技術確立時期: 2030年

 中小型石炭火力発電所向け（100 MW ～ 500 MW）

 空気分離装置不要。排ガスがほとんどCO

₂

・・・・・ CO

₂

分離・回収設備不要。

 CO

₂

回収後も送電端効率46%を目指す技術開発

 CO

₂

分離・回収に相当するコスト： 4円/kWhから2円/kWhへの低減が期待できる技術

(16)

16

７．まとめ

1. CO

₂

分離・回収コストの低減は、

・CO

₂

を貯留するCCSの場合でも

・CO

₂

を利用するCCUSの場合でも重要な課題

2. NEDOは石炭火力発電からのCO

₂

分離・回収エネル

ギーの４０％低減を達成し、コスト低減の目処を得

た

3. 引き続き技術開発を進め、CCSまたはCCUSが

世界の温暖化対策の有力な選択肢となることに貢

献する

(17)

17 本日の講演

• JPOWER：

ＮＥＤＯの事業で行ったEAGLEの成果と、この技術を活用した

2015年2月13日

NEDO環境部 部長

安居 徹

NEDO フォーラム クリーンコール技術セッション

CO

2

分離回収技術の現状と展望

CO2回収コスト削減技術

2

IGFC向け石炭ガスクリーンナップ技術開発

IGCC水蒸気添加噴流床ガス化技術開発

【燃焼前回収法】

【その他の回収法】

ケミカルルーピング燃焼技術開発

CO

2

回収型次世代IGCC技術開発

高炉製鉄所からのCO

2

削減

（COURSE50）

NEDOプロジェクト

IGCC (EAGLE STEP-1)

2006年

１．NEDOクリーン・コール技術の取組

製鉄業における

低炭素化

石炭火力発電に

おける低炭素化

CO

分離・

回収技術

の開発

発電効率

の改善

CO

分離・

回収及び

排出抑制

低品位炭の利用

乾燥及び改質

低品位炭利用ビジネスモデル検討・

海外実証

2017年

2030年

2014年

2035年

2030年

2030年

– 2050年

技術確立時期

EAGLEでの化学吸収法、物理吸収法

の適用性評価 (STEP-2 & 3)

3

２．２０４０年までの世界の石炭需要見通し

27%

24%

46%

37%

 石炭は、石油や天然ガスなど他のエネルギー源に比べて、地域偏在性が低く、かつ、安価で比較的

価格も安定。

 エネルギー需要全体の伸びに併せて拡大の見通しであり、今後とも重要なエネルギー源として期待

されている。

Mtoe

World primary energy demand by source

出典: World Energy Outlook 2002, 2004, 2007

–2012, 2014

World power generation by source

米・財務省基準：500 g-CO

/kWh

EIB（欧州投資銀行）： 550 g-CO

/kWh

発電燃料別 kWh 当たりのCO

2

発生量

1400

1200

1000

800

600

NEDO環境部部長

安居徹

NEDO フォーラムクリーンコール技術セッション

₂

₂

₂

₂

₈₈₉

₈₆₄

米国ドイツ世界

_{（日本平均）}

₂

₂

３．発電時におけるＣＯ２発生量の比較