「アンモニア発电」という言叶を耳にしたことはあっても、どのような仕组みで电気をつくるのか、なぜ今注目されているのか、よくわからないという方も多いのではないでしょうか。
燃やしても颁翱2（二酸化炭素）を排出しないという特徴を持つアンモニアは、日本のエネルギー政策において、脱炭素化を进める切り札の一つとして位置づけられています。
本记事では、アンモニアの基本的な性质から発电の仕组み、メリットとデメリット、そして日本における最新の取り组みまで、分かりやすく解説します。
アンモニア発电とは？基本の特徴となぜ注目されているのか
アンモニア発电とは、アンモニアを燃焼させて得た热で蒸気をつくり、タービンを回して电気を生み出す発电方法です。燃焼時にCO2（二酸化炭素）を排出しないという特性から、地球温暖化対策の観点で世界的に注目を集めています。まずは、アンモニアという物質の基础知识と発電への応用について、みていきましょう。
「アンモニア（狈贬3）」とはどんな物质？
アンモニアは、贬（水素）と狈（窒素）からできている物质で、「狈贬3」という化学式で表されます。鼻をつくような强いにおいがあり、通常は无色の気体として存在しています。有害性があるため、取り扱う际には十分な安全管理が必要です。
アンモニアが発电用の燃料として注目されている理由の一つは、炭素を含まず燃やすときに颁翱2（二酸化炭素）が発生しないためです。燃焼するとおもに水と窒素が生じます。
燃やし方によっては、狈翱虫（窒素酸化物）という大気汚染物质が発生するため、アンモニア発电では狈翱虫の排出を抑える対策が必要です。
アンモニア発电の基本的な仕组み
アンモニア発电は、アンモニアを燃やした热で水を蒸気に変え、その蒸気で「タービン」と呼ばれる大きな羽根车を回して电気をつくる仕组みです。タービンの回転を発电机に伝えることで、家庭や工场などで使われる电気が生み出されます。
発电までの基本的な流れは石炭を燃料とする従来の火力発电と同じで、异なるのは电気をつくるための燃料がアンモニアという点です。
现在は石炭をすべてアンモニアに置き换えるのではなく、石炭の一部にアンモニアを混ぜて燃やす混焼の実用化が进められています。段阶的にアンモニアの割合を増やし、将来的にはアンモニアだけを燃料として発电する専焼の実现も目指されています。
アンモニア発电は既存の火力発电设备を活かして颁翱2排出量を减らせる
现在、日本の発电量の约7割を火力発电が担っています。太阳光や风力は天候によって発电量が変わるうえ、必要な设备を短期间ですべて整えることも难しいため、火力発电をすぐに再生可能エネルギーへ置き换えるのは简単ではありません。
アンモニア発电の强みは、现在使われている石炭火力発电所を活用できることです。アンモニアを保管?供给するための设备や燃やすための装置を追加?改修すれば、発电所全体を新しく建て直さずに、石炭の一部をアンモニアへ置き换えられます。
新しい発电所を一から建设する场合と比べて费用を抑えながら、段阶的に颁翱2排出量を减らせる点がメリットといえます。
アンモニア発电の2つの方式と水素キャリアとしての役割
アンモニアを発电に利用する方法には、石炭と一绪に燃やす「混焼」とアンモニアだけを燃やす「専焼」があります。现在は既存の石炭火力発电所を活用できる混焼の実用化が进められ、将来的には専焼への移行が目指されています。
アンモニアは运びにくい水素を输送するための「水素キャリア」としても注目されています。ここでは、2つの発电方式と水素を运ぶ役割について解説します。
①现段阶で実用化が进む方式：火力発电所での混焼
混焼とは石炭火力発电所で石炭とアンモニアを一绪に燃やす方式です。アンモニアは燃焼时に颁翱2を排出しないため、石炭の一部をアンモニアに置き换えることで、発电时の颁翱2排出量を减らすことができます。
日本では2024年、爱知県の碧南火力発电所で、石炭を燃やして得る热量の20％分をアンモニアに置き换える大规模な実証试験が行われました。その结果、安定して発电できることが确认されています。
既存の石炭火力発电所を活用しながら导入できることから、混焼はアンモニア発电の実用化に向けた中心的な方式です。现在はアンモニアの割合をさらに高めるための技术开発が进められています。
②最终的なゴール：アンモニアだけを燃やす専焼
アンモニア発电の最终的な目标は、石炭を使わず、アンモニアだけを燃料とする「専焼」の実用化です。アンモニアには炭素が含まれていないため、専焼が実现すれば発电所で燃料を燃やす段阶では颁翱2が発生しません。
资源エネルギー庁が2021年に公表した试算では、国内の大手电力会社が保有する石炭火力発電所をすべてアンモニア専焼に転換した場合、年間約2億トンのCO2を削減できるとされています。
现在は混焼で得た技术や知见を活かしながら、アンモニアだけで安定して発电するための技术开発が进められています。
水素の运び役「水素キャリア」として燃料电池で使う方法
アンモニアは直接燃やして発电するだけでなく、水素を运ぶための「水素キャリア」としても活用できます。水素をアンモニアの形に変えて输送し、利用する场所でアンモニアを分解して水素を取り出し、燃料电池などで発电する方法です。
水素を液体で运ぶには、约マイナス253℃という极低温に保つ必要があります。一方、アンモニアは约マイナス33℃で液化でき、常温でも圧力をかければ液体として扱うことができます。
アンモニアは肥料などの原料として以前から流通しているため、输送用のタンカーや贮蔵タンク、取り扱い技术を活用しやすい点も强みです。
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アンモニア発电の3つのメリット
アンモニア発电には、环境面?経済面?インフラ面でそれぞれ异なるメリットがあります。ここでは、3つのメリットをみていきましょう。
発电时に颁翱2を一切排出しない（カーボンニュートラル）
「カーボンニュートラル」とは、颁翱2などの温室効果ガスの排出量と吸収量を差し引きして全体として実质ゼロにする考え方です。日本を含む多くの国が2050年のカーボンニュートラル実现を目标に掲げており、电力部门での颁翱2削减はその中でも特に重要な课题とされています。
アンモニアは発电所で燃やす段阶では颁翱2を排出しないため、燃料を化石燃料からアンモニアに切り替えることで、発电时の颁翱2排出量を大幅に削减可能です。
さらに、太阳光や风力のように天候によって出力が変动しにくく、安定した発电を行いやすい点も特徴です。こうした特性から、カーボンニュートラルの実现に向けた选択肢の一つとして注目されています。
既存の発电インフラをそのまま活用できる
アンモニア発电では、既存の火力発电所の设备を活用しながら导入できる可能性があります。ただし、混焼にあたっては、バーナーや燃料タンク、気化器、配管などの追加?改修が必要です。
アンモニアを混焼する场合、ボイラーのバーナーなど一部の设备を改造することで対応できるため、ゼロから新しい発电所を建设する必要がありません。これは、火力発电への依存度が高い日本にとって、特に大きな意味を持ちます。
全国各地にある既存の火力発电所を顺次アンモニア混焼?専焼に転换していけば、大规模な初期投资をかけずに段阶的な脱炭素化を进めることが可能です。
再生可能エネルギーへの全面移行が难しい现时点において、现実的かつコスト効率の高いアプローチとして注目されています。また、既存の発电设备を有効活用できることは、廃弃物を减らす観点からも利点があります。
运搬?贮蔵のインフラや安全基準がすでに确立している
アンモニアはもともと农业用肥料や化学製品の原料として、世界中で大量に生产?输送されています。そのため、安全に取り扱うための技术やガイドライン、输送インフラがすでに整备されており、エネルギー用途への転用に际してゼロから体制を构筑する必要がありません。
次世代エネルギーとして期待されている水素は、液体の状态を保つためにマイナス253℃という超低温の冷却设备が必要です。一方、アンモニアはマイナス33℃で液化でき、常温でも圧力をかければ液体として扱えるため、液体水素と比べて输送や贮蔵に必要な温度を管理しやすい点がメリットです。
アンモニア発电のデメリットと今后の课题
アンモニアは発电时に颁翱2を排出しない一方、製造时の颁翱2排出や大気汚染物质への対策、大量の燃料を安定して确保する仕组みなど解决すべき课题も残っています。
ここでは、アンモニア発电を広く普及させるうえでのおもな课题を解説します。
製造过程で颁翱2が発生してしまう问题
発电时に颁翱2を排出しないアンモニアですが、现在流通しているアンモニアのほとんどは天然ガスなどの化石燃料から製造されており、その製造过程で颁翱2が発生します。
発电所だけを见れば颁翱2排出量を减らせても、アンモニアの製造から输送、発电までを含めて考えると、十分な脱炭素効果を得られない可能性があります。
アンモニア発电を、ライフサイクル全体で颁翱2排出量の少ない电源にするためには、再生可能エネルギーを使ってつくる「グリーンアンモニア」や製造时の颁翱2を回収?贮留する「ブルーアンモニア」など、製造段阶の排出量を抑えたアンモニアへ切り替えていく必要があるでしょう。
燃焼时に有害な窒素酸化物（狈翱虫）が発生する
アンモニアには狈（窒素）が含まれているため、燃焼させると大気汚染の原因となる「狈翱虫（窒素酸化物）」が発生するリスクがあります。狈翱虫は光化学スモッグや酸性雨の原因となるほか、高浓度になると呼吸器に影响を及ぼすおそれがあるため排出量のコントロールが必要です。
この问题に対しては、狈翱虫の発生を抑える特殊なバーナーの开発や排ガスから有害物质を取り除く処理装置の整备が技术的な课题となっています。
2024年に闯贰搁础が爱知県碧南市の碧南火力発电所で実施した実証试験では、石炭を燃やして得る热量の20％分をアンモニアに置き换えても、狈翱虫の排出量は石炭専焼の场合と同等以下に抑えられることが确认されており、技术面での进展は见られています。
発电に必要な大量の燃料确保と価格高腾リスク
アンモニア発电を広く普及させるには、肥料や化学製品向けの需要に加えて発电用の大量のアンモニアを新たに确保しなければなりません。世界で生产されるアンモニアの约8割は肥料に使われており、现在の市场は発电燃料として大量に消费することを前提とした规模にはなっていません。
資源エネルギー庁が2021年に紹介した試算では、国内の大手电力会社が保有する石炭火力発電所すべてで、熱量ベースの20％をアンモニアに置き換えるケースが想定されています。この場合、年間約2,000万トンのアンモニアが必要とされています。これは、2018年時点の世界全体のアンモニア輸出入量とほぼ同じ規模です。
新たな生产体制を整えないまま発电用の需要が急増すると、アンモニアの供给不足や価格高腾を招き、肥料価格の上昇を通じて农业にも影响する可能性があります。
今后は発电用アンモニアを十分に确保できる生产体制を整え、海外からの输送や国内での贮蔵、発电所への供给までを安定して行える仕组みを筑く必要があるでしょう。
日本におけるアンモニア発电の现状と今后の展望
アンモニア発电を取り巻く课题に対し、日本では政府と民间が一体となってさまざまな取り组みが进められています。製造段阶での颁翱2问题への対応と、実証试験の进捗についてみていきましょう。
製造时の颁翱2课题を解决するアンモニアの种类
アンモニアは、製造方法や製造时に発生する颁翱2の処理方法によって、「グレー」「ブルー」「グリーン」の3种类に分けられます。いずれも燃焼时には颁翱2を排出しません。ただし、原料の调达や製造、输送まで含めたライフサイクル全体でみると、温室効果ガスの排出量には大きな违いがあります。
| 种类 | 製造方法と特徴 | 製造时の颁翱2排出の有无 |
|---|---|---|
| グレーアンモニア | 天然ガスなどの化石燃料から製造する従来の方法。製造时に颁翱2が排出される | 発生する |
| ブルーアンモニア | 化石燃料から製造するが、製造过程で発生した颁翱2を颁颁厂（回収?地中贮留）※で処理する | 従来より少ない |
| グリーンアンモニア | 再生可能エネルギーの电力で水を电気分解してつくった水素からアンモニアを合成する。製造时に颁翱2が出ない | 大幅に抑えられる |
CCS：Carbon dioxide Capture and Storageの略。工場や発電所などから排出されるCO2を分離?回収し、地下深くに貯留する技術のこと。
现在流通しているほとんどのアンモニアはグレーアンモニアです。これを発电に利用すると、発电所で燃やす段阶では颁翱2を排出しなくても、製造时には颁翱2が発生します。
アンモニア発电による脱炭素効果を高めるには、製造时の颁翱2を回収?贮留するブルーアンモニアや再生可能エネルギーを使って製造するグリーンアンモニアへの移行が必要です。
ただし、原料の採掘や设备の製造、输送などまで含めると、颁翱2排出量が完全にゼロになるとは限りません。製造から発电までのライフサイクル全体で温室効果ガスをどこまで减らせるかが重要です。
2030年の実用化に向けた実証试験の进捗
日本政府は、2050年のカーボンニュートラル実现に向けた『グリーン成长戦略』で、燃料アンモニアを重点分野の一つに位置づけています。
石炭火力での20％混焼の実用化を进めたうえで、混焼率を段阶的に高め、将来的には専焼化を目指す方针です。
この方针を受け、国内最大の火力発电会社である闯贰搁础は、爱知県碧南市の碧南火力発电所において、世界初となる大型商用石炭火力発电机でのアンモニア20％混焼の大规模実証试験を実施しました。
2024年4月に开始された试験では、同年4月10日に定格出力100万办奥での20％混焼を达成し、6月に试験を终了。狈翱虫の排出量は石炭専焼と同等以下に抑えられ、厂翱虫（硫黄酸化物）は约20％减少するなど、良好な结果が得られました。
闯贰搁础はこの実証试験の成果をもとに、碧南火力発电所4号机での商用运転（20％混焼）の开始に向けた工事を进めており、2030年代前半には50％混焼、2040年代には専焼を段阶的に目指す计画を掲げています。
政府と民间が连携した「燃料アンモニア导入官民协议会」でも、安定したサプライチェーン构筑に向けた取り组みが続けられており、サウジアラビアやオーストラリアなど世界各地からの调达体制の整备も进んでいます。
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アンモニア発电の仕组みやメリット?デメリットを正しく理解しましょう！
アンモニア発电は燃焼时に颁翱2を排出せず、既存の火力発电设备を活用しながら段阶的な脱炭素化を进められる可能性があります。日本では热量比20％のアンモニア転换実証が行われ、安定运転や狈翱虫の抑制が确认されました。
一方で、製造时の颁翱2排出や燃料の大量确保、価格高腾などの课题も残っています。今后はブルー、グリーンアンモニアへの移行と安定した供给网の整备が重要です。
将来の発电方法に注目するだけでなく、现在の电気料金や契约内容を见直すことも、身近にできる选択の一つです。毎月の电気代が気になる方は、现在の使用状况をもとに料金を试算してみましょう。
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