炭素ピークとカーボンニュートラルという100年にわたる熱狂の中で、世界各国は次世代のエネルギー技術とグリーンエネルギーを積極的に模索している。アンモニアアンモニアは近年、世界的な注目を集めている。水素と比較して、アンモニアは貯蔵や輸送における明らかな利点から、従来は農業肥料として用いられてきた分野からエネルギー分野へと用途を拡大している。

オランダのトゥエンテ大学の専門家であるファリア氏は、炭素価格の上昇に伴い、グリーンアンモニアが将来の液体燃料の王者になる可能性があると述べた。

では、グリーンアンモニアとは一体何なのでしょうか？開発状況はどうなっているのでしょうか？どのような用途が考えられるのでしょうか？経済的に見てメリットはあるのでしょうか？

グリーンアンモニアとその開発状況

水素は、アンモニア水素製造プロセスにおける炭素排出量の違いに基づき、アンモニアは色によって以下の4つのカテゴリーに分類することもできます。

グレーアンモニア：従来の化石エネルギー（天然ガスと石炭）から作られています。

ブルーアンモニア：原料となる水素は化石燃料から抽出されるが、精製プロセスでは二酸化炭素回収・貯留技術が用いられる。

青緑色アンモニア：メタンの熱分解プロセスでは、メタンが水素と炭素に分解されます。このプロセスで回収された水素は、グリーン電力を用いてアンモニアを製造する際の原料として使用されます。

グリーンアンモニア：風力や太陽光などの再生可能エネルギーで発電されたグリーン電力を用いて水を電気分解し、水素を生成した後、空気中の窒素と水素からアンモニアを合成する。

グリーンアンモニアは燃焼後に窒素と水を生成し、二酸化炭素を生成しないため、「ゼロカーボン」燃料とみなされ、将来の重要なクリーンエネルギー源の一つと考えられている。

地球規模のグリーンアンモニア市場はまだ黎明期にあります。世界規模で見ると、グリーンアンモニア市場規模は2021年には約3,600万米ドルでしたが、2030年には54億8,000万米ドルに達すると予測されており、年平均成長率は74.8%と、大きな潜在力を持っています。Yundao Capitalは、世界のグリーンアンモニア年間生産量が2030年には2,000万トンを超え、2050年には5億6,000万トンを超え、世界のアンモニア生産量の80%以上を占めると予測しています。

2023年9月現在、世界中で60件以上のグリーンアンモニアプロジェクトが展開されており、計画生産能力は年間3500万トンを超えています。海外のグリーンアンモニアプロジェクトは、主にオーストラリア、南米、ヨーロッパ、中東に分布しています。

2024年以降、中国国内のグリーンアンモニア産業は急速に発展している。不完全な統計によると、2024年以降、20件以上のグリーン水素アンモニアプロジェクトが推進されている。Envision Technology Group、China Energy Construction、State Power Investment Corporation、State Energy Groupなどは、グリーンアンモニアプロジェクトの推進に約2000億元を投資しており、これにより将来的に大量のグリーンアンモニア生産能力が解放される見込みだ。

グリーンアンモニアの応用事例

クリーンエネルギーであるグリーンアンモニアは、将来的に多様な用途が期待されています。従来の農業や工業用途に加え、発電への混合、船舶燃料、炭素固定、水素貯蔵などの分野にも広く利用される予定です。

1. 海運業界

海運からの二酸化炭素排出量は、世界の二酸化炭素排出量の3～4％を占めています。2018年、国際海事機関（IMO）は温室効果ガス排出削減のための暫定戦略を採択し、2030年までに世界の海運からの二酸化炭素排出量を2008年比で少なくとも40％削減し、2050年までに70％削減することを目指すと提案しました。海運業界における二酸化炭素削減と脱炭素化を実現するためには、化石燃料に代わるクリーン燃料が最も有望な技術的手段です。

海運業界では、グリーンアンモニアは将来の海運業界の脱炭素化における主要燃料の一つであると一般的に考えられている。

ロイズ船級協会はかつて、2030年から2050年の間に、船舶燃料としてのアンモニアの割合が7％から20％に増加し、液化天然ガスやその他の燃料に取って代わり、最も重要な船舶燃料になると予測した。

2. 発電産業

アンモニア燃焼は二酸化炭素を発生せず、アンモニア混合燃焼はボイラー本体に大きな改造を加えることなく既存の石炭火力発電所設備を利用できる。石炭火力発電所における二酸化炭素排出量を削減するための効果的な手段である。

7月15日、国家発展改革委員会と国家エネルギー局は「石炭火力発電の低炭素化・建設行動計画（2024～2027年）」を発表し、転換・建設後には石炭火力発電所が10％以上のグリーンアンモニアを混合して石炭を燃焼させ、消費量と炭素排出量を大幅に削減できる能力を持つべきだと提言した。このことから、火力発電所におけるアンモニアまたは純アンモニアの混合は、発電分野における炭素排出量削減のための重要な技術的方向性であることがわかる。

日本はアンモニア混合燃焼発電の主要な推進国です。日本は2021年に「2021-2050年日本アンモニア燃料ロードマップ」を策定し、2025年までに火力発電所における20%混合アンモニア燃料の実証と検証を完了する予定です。アンモニア混合技術の成熟に伴い、この割合は50%以上に増加し、2040年頃には純アンモニア発電所が建設される見込みです。

3. 水素貯蔵キャリア

アンモニアは水素貯蔵媒体として利用され、アンモニア合成、液化、輸送、そして気体水素の再抽出といった工程を経る必要がある。アンモニアから水素への変換プロセス全体は既に成熟している。

現在、水素貯蔵・輸送には主に6つの方法があります。高圧シリンダー貯蔵・輸送、パイプライン加圧ガス輸送、低温液体水素貯蔵・輸送、液体有機貯蔵・輸送、液体アンモニア貯蔵・輸送、金属固体水素貯蔵・輸送です。中でも液体アンモニア貯蔵・輸送は、アンモニア合成、液化、輸送、再ガス化を経て水素を抽出する方法です。アンモニアは-33℃または1MPaで液化されます。水素化／脱水素化コストは全体の85%以上を占めます。輸送距離の影響を受けにくく、バルク水素の中長距離貯蔵・輸送、特に海上輸送に適しています。将来有望な水素貯蔵・輸送方法の一つです。

4. 化学原料

潜在的なグリーン窒素肥料およびグリーンケミカルの主要原料として、グリーンアンモニア「グリーンアンモニア＋グリーン肥料」および「グリーンアンモニア化学品」の産業チェーンの急速な発展を強力に促進する。

化石燃料から作られる合成アンモニアと比較すると、グリーンアンモニアは2035年以前には化学原料として有効な競争力を確立できないと予想される。