日立の石炭火力発電事業

[画像] 地球の未来のために石炭が出すCO2を減らします。

石油や天然ガスと比べて、どうしても過去のエネルギーという印象がある石炭。CO₂排出量の面でも石炭火力発電は、地球温暖化の要因のひとつとされています。
しかし、日立がお客さまと共に培ってきた高効率化・CO₂除去技術により、そのイメージを大きく変えつつあります。

これからも発電の主役となる石炭火力

Q:いまでも石炭火力発電は必要なの？: A:必要です。世界でも発電の主役は石炭です。

[画像] 世界の発電の41％を石炭が担っています。

火力発電は、燃やす燃料の種類によりLNG（液化天然ガス）、石油、石炭の3つに分類されます。以前、日本では石油を燃料にしたものがほとんどでしたが、1973年の第一次オイルショック後、リスク分散の意味もありLNGや石炭の割合が増えてきました。現在、日本の発電電力量のうち石油はわずか13％に過ぎず、LNGが26％、石炭が27％を占めています。

世界を見渡してもエネルギー消費の大きい米国では49％、これからエネルギー消費が伸びると予測される中国では、79％を石炭が担っています。世界の総発電電力量のうち41％を石炭が占める事実から見ても、これからも石炭は発電にとってなくてはならない存在であることがわかります。

[画像] 電源別発電電力量の構成比

* 出典：IEA, World Energy Outlook 2010

石炭は安定して使えるエネルギー

Q:石炭のメリットとデメリットは何ですか？: A:世界中に分布し、埋蔵量も豊富ですが、CO₂排出量が多いことが課題です。

[画像] “石炭”は100年後も使える燃料です。

石炭火力発電の燃料となる石炭は、埋蔵量がLNGや石油に比べて飛び抜けて多く、向こう100年以上にわたり採掘できると推測されています。また、地域的な偏りがなく世界中に埋蔵されているため、石油のように特定地域の政情不安が供給難を招く心配もありません。さらに、価格的にも石油と比べて安定しているため、これからも必要不可欠なエネルギー源といわれています。

[画像] 地域別確認可採埋蔵量

* 出典：BP Statistical Review of World Energy June 2010

[画像] 燃料価格の推移

* 出典：EDMC／エネルギー経済統計要覧（2009年）

[画像] 可採埋蔵量と可採年数

* 出典：BP Statistical Review of World Energy June 2010

一方、石炭火力発電は、化石燃料である石炭を燃やすため、発電時にどうしても地球温暖化の要因となるCO₂が排出されることは避けられません。しかも、そのCO₂排出量は、他の化石燃料を使った発電方式の中でも一番多いという課題があります。地球規模で考えると、今後も発電の主役となる石炭火力発電からCO₂の排出を減らすことができれば、地球温暖化を防ぐ効果はとても大きなものになります。

[画像] 各種電源の発電量当たりのCO2排出量

注): 原子力は、使用済み燃料再処理、プルサーマル利用、高レベル放射性廃棄物処分等を含めて算出

* 出典：電力中央研究所「日本の発電技術のライフサイクルCO₂排出量評価 - 2009年に得られたデータを用いた再推計 -」(2010年)

CO₂排出の問題を環境技術で解決へ

Q:石炭が出すCO₂を減らすために日立は何をしていますか？: A:高効率化、CO₂分離回収技術の開発を進めています。

[画像] 石炭火力発電の効率向上によりCO2排出抑制に貢献します。

CO₂の排出を減らすためには、発電の効率を高め、より少ない燃料で多くの電気をつくる技術が必要です。そこで日立は世界でもトップクラスの効率を誇る「超臨界圧石炭火力発電技術（SC） * 1」や「超々臨界圧石炭火力発電技術（USC） * 2」を開発。さらに「先進超々臨界圧発電技術（A-USC） * 3」「石炭ガス化複合発電技術（IGCC） * 4」「CO₂分離回収技術」の実用化をめざしており、石炭火力発電によるCO₂排出量の削減に大きく貢献していきます。

超臨界圧石炭火力発電プラントについて

*1: SC：Super Critical
*2: USC：Ultra Super Critical
*3: A-USC：Advanced Ultra Super Critical
*4: IGCC：Integrated Coal Gasification Combined Cycle Power Generation

1.先進超々臨界圧石炭火力発電（A-USC）

[画像] 700℃の熱に耐えるニッケル合金素材を開発中！

最新の超々臨界圧発電（USC）では蒸気の温度が620℃ですが、先進超々臨界圧発電では蒸気温度を700℃にすることで発電効率を高めます。しかし、蒸気タービンとボイラの材質となる耐熱鋼では700℃以上の蒸気の熱に耐えられません。そこでニッケル合金など素材開発を進め、近い将来の実用化を進めています。

[画像] 石炭火力発電プラント

[画像] 蒸気条件の変遷

2.石炭ガス化複合発電（IGCC）

[画像] 固体の石炭をガス化することでCO2排出量を約15％抑えることが可能です。

まず石炭をガス化してガスタービンの燃料として発電します。さらに、その排熱とガス化炉の熱を利用して蒸気をつくり蒸気タービンでも発電します。つまり同じ量の石炭で、通常の蒸気タービンのみの発電よりも多くの電気をつくることができるわけです。
これによりCO₂排出量を約15％抑えることが可能です。

*5: 記載されているCO₂排出抑制量は当社試算による推計です。

[画像] 石炭ガス化複合発電

[画像] ＥＡＧＬＥパイロットプラント全景
EAGLE*6パイロットプラント全景

*6: EAGLE：多目的石炭ガス製造技術開発プロジェクト名称です。新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）と電源開発株式会社（J-POWER）が開発を担当。日立は、試験運転支援を行っています。

3.CO₂分離回収技術

[画像] エネルギーと地球環境問題を同時に解決する技術として期待！

石炭火力発電の効率化を追求しながらも、CO₂が出ることは避けられません。そこで発生するCO₂そのものを回収する技術の開発にも取り組んでいます。それがCO₂分離回収技術です。日立では「酸素燃焼」「ボイラ排ガスからのCO₂ 回収」「ガス化ガスからのCO₂ 回収」の３つの方式に取り組んでおり、石炭を利用した火力発電からCO₂を極限まで減らす努力を続けています。

[画像] 酸素燃料　ボイラ排ガスからのCO2回収　ガス化ガスからのCO2回収