世界のCCT/CCS開発の概要
John Gale
ゼネラル・マネジャー
lEA温室効果ガスR&Dプログラム
JCOAL CCTセミナー
2012年6月6～7日
東京
概要
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当組織の簡単な紹介
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全世界のCCT/CCS開発活動の概要
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対象地域: カナダ、米国、欧州、韓国、中国
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日本の活動の概要
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対象分野: 発電と産業部門の両方における開発
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結論
lEA温室効果ガスR&D
プログラム
• 1991年に創設された共同国際研究プログラム • 目的: 化石燃料の使用から排出される温室効果ガスの削減でテクノロジー が果たし得る役割に関する情報を提供すること • 二酸化炭素回収貯留 (CCS) に焦点を置く • 次のような情報を生み出す
客観性、信頼性、独立性を備えた情報
政策に関連するが政策を規定しない情報
外部の専門的な査読者によって審査された情報 • 活動内容: 調査・研究および報告 (>250)、国際研究ネットワーク (リス ク、モニタリング、モデリング、井戸、酸素燃焼、炭素回収、社会調査、 固体ルーピング)、GHGTコンファレンス、IJGGC、R&Dおよび実証の推進 (例: Weyburn)、サマースクール、ピアレビュー世界のCCS開発
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大規模なR&Dおよび導入・展開活動が進行中
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米国、カナダ、中国、韓国、日本•
ペルシャ湾岸諸国、欧州 (英国、スペイン、オランダ)、 ノルウェー•
大規模なR&Dが進行中だが、導入・展開は停滞中
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オーストラリア、ドイツ•
大規模なR&Dが進行
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ブラジル、メキシコ•
R&Dプログラムを開発中
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インド、南アフリカ米国におけるCCT/CCS開発
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CCT/CCSに関する大規模なRD&D活動
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CCUSへの注力
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"U" はCO2-EORを表す•
CCSプロジェクトを財務的に安定させる手段として 使用されている•
大規模な産業用CCSコンポーネント
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世界初のバイオCCSプロジェクト7
パートナーシッ
プ 地質区 貯留タイプ
Big Sky Sweetgrass Arch- Duperow層 含塩層
MGSC イリノイ盆地 - Mt. Simon砂岩層 含塩層 MRCSP ミシガン盆地 - St Peter砂岩層またはナイアガラリーフ層 含塩層/油田 PCOR パウダー川盆地 - 泥質層 含油層 アルバータ盆地 - Sulphur Point層 含塩層 SECARB 内部岩塩堆積盆 - タスカルーサ （Tuscaloosa）層 油田/含塩層 内部岩塩堆積盆 - パラクシー（Paluxy） 層 含塩層 SWP ワサッチ高原- ナバホ砂岩層 含塩層 WESTCARB 地域ごとの特徴 未定 8 7 3 1 2 4 6 5 9 圧入続行中 2012年に圧入を計画 2013～2015年に圧入を計画 圧入目標 - 最低予定量 2件の継続中のRCSP圧入プロジェクト 2011年11月現在、 圧入継続中 2009年4月圧入開始 コア・サンプリング 取得済み 注記: 地図上に表示された一部の場所は最終的な 圧入地と異なることがある。 2012年3月 圧入開始
RCSPフェーズIII: 開発フェーズ
大規模な地質検査 地質評価井戸完成 監視井戸設置済み 1 2 3 4 7 6 9 5 88 CCPI ICCSエリア1 FutureGen 2.0
主なCCUS実証プロジェクト
プロジェクトの場所とコスト配分 Southern Company ケンパー郡IGCCプロジェクト IGCC-輸送用ガス化装置+ CO2回 収 投資総額: ~26.7億ドル、DOE: 2.7億ドル EOR – 3M TPY、2014年開始 NRG W.A. Parish発電所 燃焼後CO2回収 投資総額: 3.39億ドル、DOE: 1.67億ドル EOR – 1.4M TPY、2014年開始Summit TX Clean Energy
改良型IGCC+ CO2完全回収の商業化実証 投資総額: ~17億ドル、DOE: 4.5億ドル EOR – 3M TPY、2014年開始 HECA 改良型IGCC+ CO2完全回収の商業化実証 投資総額: ~40億ドル、DOE: 4.08億ドル EOR – 3M TPY、2018年開始 Leucadia Energy メタノール・プラントからのCO2回収 東部TX油田におけるEOR 投資総額: 4.36億ドル、DOE: 2.61億ドル EOR – 4.5M TPY、2015年開始
Air Products and Chemicals, Inc.
水蒸気‐メタン改質器からのCO2回収 東部TX油田におけるEOR 投資総額: 4.31億ドル、DOE: 2.84億ドル EOR – 1M TPY、2013年開始 FutureGen 2.0 酸素燃焼+ CO2回収および含塩層隔離の大規模試験 投資総額: 13億ドル、DOE: 10億ドル 含塩層 – 1.3M TPY、2016年開始
Archer Daniels Midland
エタノール・プラントからのCO2回収 含塩層におけるCO2貯留 投資総額: 2.08億ドル、DOE: 1.41億ド
ル
エネルギー動向を変化させる
•
シェール・ガスが米国のエネルギー動向を
変化させている
•
米国は、天然ガスの自給自足国/輸出国になる
ことが可能
•
ガスの価格が低い米国では、石炭火力発電から
天然ガス複合発電 (NGCC) に関心が移っている
•
米国EPAの規制•
多くの州で石炭プラントに許認可の問題がある•
"石炭" 反対ロビーカナダにおけるCCS/CCT
•
CCSを対象とした活動の大半は、
アルバータ州のタールサンド/石油・ガス抽出に
関係している
•
大規模な石炭開発は、サスカチュワン州の
Boundary Dam燃焼後回収レトロフィット (改修)
•
十分な資金に基づく民間および州の資本•
最初の燃焼後回収の実証となる見込みBoundary Dam統合CCS設備の3号機の設計
139 MW ― 既設 150 MW + 改修 蒸気 石炭 火炉 空気 加熱器 灰 廃棄物 貯留 熱回収 ループ 石灰 CaSO4、H2O (ジプサム) CO2 吸収設備 リボイラー (再沸器) コンプレッサー 地質学的貯留 EOR グレードの CO2 122 MW + 寄生給電 N2、水、 少量のNOX、CO2 微量: PM、Hg 排 気 塔 BD 3号機の改修欧州のCCT/CCS開発
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欧州の開発は、CCSの導入・展開を妨げてきた
多くの問題に影響されている
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財政安定条約/ユーロ危機•
緊縮財政策/債務危機•
連立政権•
欧州連合排出権取引制度における認証排出削減量 (CER) の 価格•
一般社会の懸念 ― CO2貯留/化石燃料の使用•
原子力の安全性の問題 o CCSのリバウンド効果なし•
エネルギー効率/再生可能エネルギーのターゲット達成状況 の悪さ o CCSのリバウンド効果なし•
環境問題 ― ニトロソアミン/ Mongstad (ノルウェー)欧州におけるCCSの現状
•
英国 ― 2つのFEED調査が完了
•
LongannetおよびKingsnorth ― どちらのプロジェクト も進捗なし•
第2回のプロジェクト募集が進行中 ― NER300の成果に 沿って実施•
オランダ ― ROADプロジェクトのFEEDが完了
•
最初のプロジェクトが欧州委員会によって承認 o プロジェクトはオランダ政府の発表待ち ― 2012年6月に予定 ?欧州におけるCCSの現状 (2)
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スペイン ― Compostilla OXYCFB300
•
30MWth規模でテスト済み•
ポーランド ― Belchatow
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地質学的スクリーニングが進行中•
ノルウェー
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Statoil/Snohvitが進行中•
CCSを併設したMongstad NGCC o 環境問題によって遅延見込み · ニトロソアミン/ニトラミン o 現在の実施状況は不明NER300
• 世界最大のCCS資金供給メカニズム • 3億排出枠単位 (EUA) • 現在の募集額は45億ユーロ ― CCSの大規模実証プロジェ クトと革新的な再生可能エネルギー・プロジェクトに対 する2つの提案募集によって配分される (6～8 CCS) • 第1回の募集 (2億EUA): 2011年5月9日までに欧州投資銀 行と欧州委員会に申請 • 第2回の募集 (1億EUA): 2012年 (選定は2013年の後半) • 現在の状況:•
22 のCCSプロジェクト o 4つの250 MW発電所 ― 燃焼後 o 8つの250 MW発電所 ― IGCC o 4つの250 MW発電所 ― 酸素燃焼 o 4つの産業プロジェクトCCSプロジェクトの申請状況
プロジェクト名 回収タイプ 国 規模 状態
Easton Grange IGCC 英国 850 MW新設
Lynemouth IGCC 英国 既設の420 MWプラントの改修 Killinghome IGCC 英国 430 MW新設
Hatfield No. 1 IGCC 英国 900 MW IGCC新設
Hatfield No. 2 燃焼後 英国 450 MW NGCC新設 中止 Longannet 燃焼後 英国 600 MW改修 中止 Drax Power 酸素燃焼 英国 420 MW新設プラント Peterhead 燃焼後 英国 385 MW NGCC新設 Hunterston 燃焼後 英国 1700 MW新設石炭火力プラント Eemshaven 燃焼後 オランダ 1600 MW新設石炭火力プラント Buggenham IGCC オランダ 233 MWプラントの改修
Corus CO2 酸素燃焼 オランダ HISARNA ULCOSテクノロジー Air Liquide Refinery ロッテルダム オランダ 新設水素プラント
Florange 酸素燃焼 フランス ULCOSテクノロジー Janschwalde 酸素燃焼 ドイツ 250 MW新設石炭ボイラー 中止 Porto Tolle 燃焼後 イタリア 660 MWボイラーの改修 中止 Belchatow 燃焼後 ポーランド 250 MWボイラーの改修 Compostilla 酸素燃焼 スペイン 300 MW CFB Turceni 燃焼後 ルーマニア 330 MW新設褐炭プラント
今後の見通し
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当初は6～8プロジェクトで計画
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CO2価格30ユーロ/tに基づく•
現在の価格は8ユーロ/t付近で静止•
EIB/ECからの判定待ち
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財政的または政治的な理由で、さらに多くのプロ
ジェクトが途中で取り下げられると予想される
•
欧州ではCCT/CCSが停滞気味
•
最も活発な国は英国とオランダ
ThyssenKrupp Steel Europe
Workshop CCS IEAGHG / VDEh 8. - 9. November
Prof. Dr. Gunnar Still
18 ULCOWIN ULCOLYSIS ULCORED HIsarna TGR - BF Greenfield Revamping DR Brownfield Revamping BF Electricity Natural gas
Coal & sustainable biomass
ULCOWIN ULCOLYSIS ULCORED HIsarna TGR - BF 実験室での パイロット パイロット・プラント (1 t/h) 2011年に建設予定? パイロット・プラント (8 t/h) 2010年始動 パイロット・テスト (1.5 t/h) デモ・フェーズ 2015年稼動 Greenfield Revamping DR Brownfield Revamping BF 電気 天然ガス 石炭 & 持続可能バイオマス CCSに大きく依存 欧州は、ULCOSプロセスの世界で最も力強い推進者である ULCOSブランドのプロセス・ファミリー
19
オーストラリア
•
稼働中のR&Dプログラム
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Otway（オトウェー）/ CO2CRC大規模圧入
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Gorgonは2014年に稼動予定
o 最大のオフショア圧入プロジェクト o 4Mt/年を沖合の塩水帯水層に注入 o 圧力制御を目的とした塩水抽出/再注入用の井戸を建設 o この規模では世界初の圧入プロジェクト•
オーストラリアでは多数のプロジェクトが未進捗
o 政治的、財政的、技術的な理由による o カライド (Callide) 発電所の酸素燃焼レトロフィット・プロジ ェクトが1つの鍵となる20
Callide A発電所の酸素燃焼プロジェクト
(オーストラリア-日本共同プロジェクトのモデル事業) Collide Aプロジェクト ― 世界初 の酸素燃焼改修発電所となる見込み • 実際に電力を生産する世界初の 酸素燃焼/世界最大のパイロット・ プラント • 2基のASU (それぞれ330 tpd) • 1基のCPU ― ～22,000 t/yのCO2を回収 • 2基の新しい壁面燃焼バーナーを設置 • バーナーに関する情報を提供するのに 適した配置 (バーナーの相互作用) CS Energy, IHIの厚意により掲載21
全国CCSマスター・プラン
(KEPRIから入手した情報)
• 全国CCSマスター・プランの概要
• 韓国におけるCCS実証のための包括的なアクション・プラン、2010年7月13日発表
• 大統領直轄のグリーン成長委員会 (Presidential Committee on Green Growth) および 関係閣僚によって計画および発行 • 2010～2019年に2.3兆ウォン (17億USドル)、(52%が政府による) • 背景 • GHG排出を削減する実際的な解決策の1つとしてのCCSの重要性の増大を認識 • CCS市場の発展と競争を加速する必要 • 新しい成長の原動力としてのGHG削減技術の開発 • ビジョンと目標 • ビジョン: CCS技術を供給する主要国へと成長する • 目標: 2020年までにプラントの商業化と技術的な競争優位を実現する • 1 Mt CO2/年の統合化された回収・輸送・貯留システムの検証 • 30ドル/tCO2のコスト目標 (回収が20ドル、貯留が10ドル) • メリット / 期待成果
• 2030年までにCO2削減量32 MtCO2を達成し、国内のCO2削減総量の10%に寄与する
22
韓国の全国CCSロードマップ
韓国の CCS RD&D ロード マップ 燃焼後 パイロット・ プラント (10～30 MW) 回収・輸送・貯留 の統合 (100～300 MW、 100Mton) 燃焼前および オキシPC パイロット・ プラント (10～30 MW) 回収・輸送・貯留 の統合 (100～300 MW、 100Mton) 導入・展開 基本 データ 調査 貯留能力の評価 および地中探査 (内陸および沖合) 貯留地の建設 および管理プロジェクトの概要
概念設計 基本設計 実証プラントの建設 詳細設計 テストの実行 実証プラントの詳細設計 & 建 設 フェーズI (2007～2010) フェーズII (2010～2012) 詳細設計 & 建設 フェーズIII (2012～2015) プラント改修のフィージビリティ・ スタディ プロセス制御 & 運用の主要技術の開発 プロセス分析ツールの最適化 オキシPC発電システムの基本設計 プロセス分析ツールの開発 オキシPC燃焼設備の主要技術の開発 テストベッドの建設 概念設計およびテストベッド建設 プロジェクト の目標 100 MWeクラスのオキシPC発電所の実証 23 オキシPCプラントの基本設計 プロジェクトの概要CO2削減の構想/プロジェクト (1) アンモニア水を使用したBFG蒸気からのCO2回収 (2) 融解スラグと高温焼結物からの廃熱回収 (3) CO2の利用 CO2排出 製鉄: 溶融/削減 91% 高温ミリング 4% 低音ミリング 3% 製鋼1% 鉄鉱石 焼結プロセス (2) 炭化水素 (3) (2) 石炭 コークス CO CO 発電所 BFG CO2 (1) Concentrator Regenerator Absorber
Rich Solution Lean solution BFG inlet Washing water Drum Reboiler Reboiler Washing water Waste water Product CO2 Processed BFG (Washing/Waste) Water (BF/Ammonia)Gas Aqueous ammonia Blow-down (Low/High P) Steam RISTにおけるCO2プロジェクトの研究活動 研究領域 24
25
中国におけるCCS開発
•
第12次5カ年計画 (FYP) の経済目標では取り上げ
られていないが、R&Dプログラムの中には高い技術
的優先度で盛り込まれている
•
MOSTは、基礎研究 (プログラム973) と技術開発 (
プログラム863) の両方を支援しているが、国立科
学財団は基礎研究と汎用研究に比重を置いている
•
中国国営企業 (SOE) によって創始された重要な活
動 ― CO
2の利用 (すなわち、食品用CO
2の供給また
はEORへの適用) が主要な推進要因
26
GreenGenプロジェクト
― ニア・ゼロ排出型のIGCC
• 中国華能集団公司 (Huaneng Group) が主導する研究・開発プロジェク ト • 2006年にプロジェクト発足 (～10億ドル) • 国家評議会 (State Council)、NDRC、MOST、MOFによる支援 • 8社のエネルギー企業と1社の米国企業のコンソーシアム • プロジェクトの目標: • 汚染物質の効率的削減とCO2のニア・ゼロ排出を実現した、石炭利用の高効 率IGCCポリ・ジェネレーション・プラントを設置すること • プロジェクトの内容 (フェーズ1 & 2)• 2000t/dのHCERI (従来はTPRIから) 石炭ガス化装置および250MWのIGCC発電 プラント (Siemens GTテクノロジーと統合された合成ガス製造) に関する R&DD
• 石炭を利用した水素製造、水素発電、CO2回収に関するR&DD
• 主要なテクノロジー、システム統合、および "GreenGen" テクノロジーを 構成する主要コンポーネントの利用可能性と信頼性を検証すること
27 GreenGenプログラムの3つの段階 IGCCプラント 主要テクノロジーのR&D IGCCテクノロジーの改善 GreenGen実証設備 の建設工事 2000t/dのガス化 250MWのIGCCポリ・ジェ ネレーション (発電-熱-合成ガス) GreenGen研究所の建 設 IGCCポリ・ジェネレーション (発電 -熱-合成ガス) テクノロジーの改善 3500 t/dおよび2 x 2000 t/dガス化 装置の間の経済的および技術的な比 較 H2製造 CCS 燃料電池発電テクノロジー GreenGen実証の予備作業 400MWのGreenGen実証設 備を建設する ― H2製造、 FC発電、H2タービン・コ ンバインド サイクル 発電、および CCS GreenGenプラントを稼働 させる GreenGenの経済的な実用 性を証明する 商業用システムのための 準備と拡張を行う ステージ III ステージ II ステージI
28
GreenGen IGCC研究所
(現在は試運転中、2012年までに全面稼働)
データと情報はChina Huaneng Groupによる (2011年)
出力: 265MW 正味効率: 41% SO2: <1.4mg/Nm3 NOx: 52mg/Nm3 PM: <1mg/Nm3 2011年12月に稼働開始 ガス化: HCERI GT: SIEMENS
ASU: Kai Feng Air Separation ST: Shanghai Electric
HRSG: Hangzhou Boiler
29
GreenGenプロジェクト:
CO
2回収部分
•
合成ガス・スリップストリームからの回収 (6000
Nm
3/h
または～15 MW
t) の実証
•
石炭利用IGCCから高純度H2を供給 (燃料電池用)•
～60,000 Mt/yのCO2回収 (EORの試験に利用)•
アジア開発銀行 (ADB) による資金提供
•
1億3,500万ドル (融資) と500万ドル (助成) を提供•
助成金はクリーン開発メカニズム (CDM) 文書作成補助を 目的とする30
中国における燃焼後回収の
開発状況
• CSlROとChina Huaneng Group (CHNG) の共同事業 • 800MWeのGaobeidian熱電供給 (CHP) 石炭火力プラント (北京) の燃焼排気ガス・スリップスト リームからCO2を回収 • 2008年7月に稼働開始 • プロジェクトはHuanengおよびTPRIが主 導 • 660MWeのUSC Shidongkou (第2) 発電所 (上海) の燃焼排気ガス・スリップスト リームからCO2を回収 • 2010年12月に稼働開始 • 投資総額: 1,460万ドル • 合計CO2回収コスト: < 200 RMB/t (30 ～35USドル/t)、食品用CO2の処理を含 む
~3000 t/y CO
2~120,000 t/y CO
231 中国における酸素燃焼のR&Dロードマップ (SKLCCの草案) 基礎研究 300kWt小規模パイロット・スタディ バーナー開発 データ収集および最適化 熱設計 3MWt大規模パイロット・スタディ 7000T/a全連鎖検証 ASU-CPUの結合 FGCおよび乾燥 200-600MWeのフルスケール 実証数100万トンのCCS-EOR 35MWtパイロット・プラント 10万トン回収 ASU-CPU-発電の統合と最適化 中国における酸素燃焼の開発は、 現在、テクノロジーのフルスケール実証に 向けた準備が進んでいる… Janschwaldeプロジェクトの棚上げの結果は、欧州が含酸素燃料燃焼の開発で 頓挫していることを意味する
32
Datang酸素燃焼実証
プロジェクト
•
大慶 (Daqing) 350MWe プロジェクト•
実働規模での酸素燃焼のCO2回収•
褐炭を使用するSC PCボイラーに 基づいたコジェネ (熱電供給) プラント•
場所: 黒竜江省大慶•
EORおよびCO2貯留: EOR現場とな るPetroChinaの大慶油田に隣接 し、地中隔離現場となる松遼 （Songliao）盆地に近い プロジェクト間インターフェースの見通し CO2回収 CO2貯留 PetroChinaの掘削研究所 (DriIIing Institute) Daqing実証プロジェクトのスケジュール 予定プロジェクト 実施許可 2012年第3四半期 DatangはFEED後にFIDを作成 NDRCの承認が必要 プレFS / FSフェー ズ 導入フェーズ 最適化およびテスト・フェーズ 回収FS (11月～3月) 貯留PFS FEED / 施工 稼動 FEED / 施工 稼動日本
•
CCSは日本の戦略的長期計画の重要な部分である•
2020年までにCCSを商業化することを目指す•
日本は、一時期、IGCC技術のリーダーであった•
日本企業は、燃焼後回収の世界的リーダーである•
日本企業は、オーストラリアのCallideプロジェクトに 積極的に関与している。•
日本は、一時期、CCT/CCS分野のリーダーであった•
日本は、製鉄・製鋼業界を対象としたCCS開発の世界的 リーダーの1つである (COURSE 50プロジェクト)34
