海上のグリーン水素はより安価で持続可能、ワーヘニンゲン大学

海上のグリーン水素はより安価で持続可能、ワーヘニンゲン大学。

ヴァーヘニンゲン大学＆リサーチの研究者らは、膜蒸留によって現場で超純水（UPW）を製造することで、海上での電気分解によるグリーン水素の製造コストを削減できることを示した。 この超きれいな水は、風力エネルギーを「グリーン」水素に変換するために不可欠です。

この研究により、テクセルの実証プロトタイプは、水の電気分解（水素製造）中に放出される余熱を利用して海水から超純水を製造できることを示しました。 この研究のプロジェクトリーダーであり、水処理および技術プログラムの研究者でもあるヨランダ・ファン・メデヴォート氏は、このパイロットが成功裡に完了したことを喜んでいます。

ヨランダ・ファン・メデヴォートプロジェクトリーダーはこう言いました。

これにより、グリーン水素のビジネスケースの競争力が高まり、それが切実に必要とされています。現時点では、グリーン水素は化石エネルギーで生成されたグレー水素と競合できないからです。

「そして、同様に重要なことは、膜蒸留プロセス自体も、現在よく使用されている逆浸透に比べて環境に優しいということです。膜蒸留は、電解槽からの余熱を利用するため、使用する電気エネルギーがはるかに少ないだけでなく、また、海水の前処理に化学物質が必要ないため、環境にも優しいです。」

「また、逆浸透（RO）とは対照的に、海水はほとんど塩分濃度が高くなりません。つまり、水中環境は影響を受けません。そしてもちろん、このプロセスには飲料水を使用する必要はありません。」

膜蒸留による超純水

海水から非常にきれいな水を製造する膜蒸留のプロセス自体は新しいものではありません。このプロセスには多量の熱とエネルギーが必要であり、すべての用途にとって経済的に実行可能な最適なソリューションというわけではありませんが、このケースではそれが可能です。 電気分解プロセスをスムーズに実行するには、電解槽によって生成される熱を迅速に放散する必要があります。

この熱を膜蒸留に利用することで海水による冷却が不要となり、電解槽に必要な超純度の給水がすぐに得られます。

超純水のコストは、例えば、水素システム全体の全体的な電気効率を低下させる逆浸透（RO）の適用よりも低くなります。 これは、逆浸透が電気的に駆動されるプロセスであるためです。

プロジェクト内の主な成果

主な成果は、実用的な膜蒸留システムを構築し、それを電解装置と統合し、シーポート テクセルのドックで組み合わせたシステムを実証することにより、技術原理の実用的な証明です。

下の写真は、デモ会場での設置状況を示しています。 電解槽と膜蒸留設備はどちらもコンテナに組み込まれており、テクセル島のデモ拠点まで輸送できます。 青いコンテナ内にあるプロジェクト パートナーの Hydron Energy の電解槽と、Wageningen Food & Biobased Research の膜蒸留施設に隣接するグレー/白のコンテナ。

海水を直接膜蒸留装置に汲み上げるための海水取入口（砂フィルター付きポンプ）はドックの右隅にあります。 電解槽は、膜蒸留によって生成された水から予想量の水素を生成しました。 この水は、電解槽から発せられる余熱によって生成されます。

経済的評価により、余熱によって生成される水の量からさらなる利益が得られることが示されています。 生産された水の約 3 分の 1 は水素の製造に使用されます。 生産された水の 3 分の 2 は他の目的に利用できます。

これは非常に純粋な水であり、水不足の地域や時期、沖合だけでなく、飲料水や工業用としても興味深いものです。

グリーン水素

「グリーン」水素は、化石燃料のない社会への移行の重要な部分です。 とりわけ、燃料として、またさまざまな工業プロセスの化学原料として使用できます。 さらに、これは風力エネルギーと太陽エネルギーの両方のピーク時に持続可能なエネルギーを緩衝するための重要なソリューションです。

ピーク時には、太陽光や風力エネルギーは無料であることが多く、ネットワークの過負荷を防ぐために顧客に購入代金が支払われることもあります。

そのような瞬間に、洋上風力エネルギーを水素に変換することができます。 海上での水素製造のさらなる利点は、既存のガスパイプラインインフラを水素の陸地への輸送に使用できることです。これは、風力エネルギーを陸上に運ぶために追加の送電線を設置するよりもかなり安価です。

次のステップ

次の段階では、関連パートナーと協力して、このコンセプトをより大規模 (0.5 ～ 1 MW) のオフショア拠点で実証することです。 このようなフォローアッププロジェクトにとって興味深いパートナーとなる可能性があるのは、ネットワークおよび風力発電所の運営者、膜蒸留および高分子電解質水膜電気分解の生産者、および海洋プラットフォーム（デモ拠点）です。

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海上のグリーン水素をより安く、より持続可能に、2022 年 9 月 22 日