Power-to-Xエネルギー貯蔵

Konrad Wolfenstein

5年前

柔軟なストレージソリューションの主要技術であるPower-to-X

柔軟なエネルギー貯蔵Power-to-X – 画像: Xpert.Digital

Power-to-X とは何ですか?

Power-to-Xは、柔軟なエネルギー貯蔵ソリューションの鍵となる技術です。Power-to-Xとは、再生可能エネルギー源または余剰電力をエネルギー貯蔵システムに変換するあらゆる技術を指します。P2XおよびP2Y（PtX/PtY）という用語もよく使用されます。Pは需要を超える一時的な余剰電力を表し、XまたはYは、電気エネルギーが変換されるエネルギーの形態または用途を表します。.

気候保護に必要な脱炭素化の一環として、エネルギー供給システム全体を100%再生可能エネルギーに転換するには、特定の再生可能エネルギー源の変動性を考慮し、また暖房およびモビリティ分野への供給のために、Power-to-X技術が必要となります。これは、再生可能エネルギーの割合がさらに増加すると、将来的には固定価格買取制度（FIT）が需要を上回る時期が到来し、風力および太陽光発電の発電量が低い時期には、エネルギー貯蔵システムが需要を満たすために介入する必要があるためです。.

脱炭素化の目標は、経済を炭素の継続的な削減へと転換することです。炭素は、ダイヤモンド、グラファイト、チャオアイトといった純粋な形で自然界に存在するだけでなく、炭化物、炭酸塩、二酸化炭素、石油、天然ガス、石炭といった化学的に結合した形でも存在します。長期的な環境目標は、炭素を排出しないエネルギー利用型経済の創出です。.

エネルギー形態によるPower-to-X技術の分類

パワー・トゥ・ガス
（PtG）は、水の電気分解と電気を用いて燃料ガスを生成する技術です。この燃料ガス（水素、アンモニア、メタン）は貯蔵して後で使用することができます。用途としては、輸送部門における燃料（特に船舶や航空機の燃料）、化学原料（一般的にパワー・トゥ・ケミカルと呼ばれる）、またはガスインフラに貯蔵してガス火力発電所で電力に再変換するなど、多岐にわたります。

パワー・トゥ・ヒート（PtH）
とは、電気エネルギーを用いて熱を発生させることを指します。これは、電気ボイラーやヒートポンプを用いて行うことができます。

パワー・トゥ・リキッド（PtL）
とは、電気エネルギーを液体燃料に変換する技術を指します。PtLプロセスは、複数の異なるサブプロセスから構成されています。まだ産業規模での実用化には至っていませんが、この方法は、液体燃料が不可欠な分野（航空業界など）に、再生可能電力から燃料を供給する可能性を秘めています。エネルギーと水に加え、CO2はPtLプロセスに不可欠な3つ目の要素です。

Power-to-Xテクノロジーの用途別分類

パワー・トゥ・アンモニア：
パワー・トゥ・アンモニアプロセスは、再生可能エネルギー源からのエネルギーをアンモニアの形で化学的に貯蔵することにより、輸送および貯蔵可能なエネルギーにすることを目的としています。このエネルギーは、アンモニアを炭素を含まない燃料として直接使用したり、水素供給源として使用したりすることで、再び放出することができます。

パワー・
トゥ・ケミカルズとは、再生可能エネルギー源からの余剰電力を用いて、水の電気分解やその後の工程を経て化学原料を製造するプロセスを指します。

パワー・トゥ・フューエルと
は、一般的に、輸送部門向けの電気エネルギーを利用した合成燃料、いわゆるe-燃料の生産を指します。この用語は、再生可能エネルギー源からの電気エネルギーを用いて、電気燃料ガスまたは液体燃料を生産する、様々なパワー・トゥ・ガスおよびパワー・トゥ・リキッドのプロセスを総称するものです。

パワー・トゥ・パワー
とは、電力工学や発電の過程で電気エネルギーを一時的に貯蔵できる蓄電発電所のことです。発電所の種類によって、蓄電発電所は電気エネルギーを位置エネルギー（重力ポテンシャルエネルギー）、運動エネルギー、化学エネルギー、または熱エネルギーに変換し、一定期間その形で貯蔵した後、必要に応じて再び電気エネルギーに変換します。

エネルギーからタンパク質へ：
食品用タンパク質は、生合成と電気化学プロセスを組み合わせることで生産できます。これは、炭素、酸素、窒素、水素といった化学的な出発物質からタンパク質を生成するプロセスです。

パワー・トゥ・シンガス：
空気と電気から合成ガスを生成する。酸化炭素（CO2）は、大気中から、あるいはより高濃度ではアミン洗浄を用いて排ガスから得ることができ、その後、サバティエ法によってメタンに変換することができる。

これに関連して:

ドイツのPower-to-Xプラントの数

ドイツのPower-to-Xプラントの数 – 画像: Xpert.Digital

2020年（2020年11月時点）時点で 稼働し ていました。2019年には複数のプラントが稼働を開始しました。Power-to-Xとは、再生可能エネルギー源からの電力を、例えば水素（「水の電気分解」）に変換し、必要に応じてさらにメタン（「メタン化」）に変換する技術を指します。生成されたガスは、天然ガス網に供給され、そこで貯蔵されます。

エネルギー源別世界の一次エネルギー消費量

エネルギー源別世界の一次エネルギー消費量 – 画像: Xpert.Digital

ドイツの発電所種別Power-to-X発電所数

ドイツのPower-to-Xプラント数（プラントタイプ別） – 画像: Xpert.Digital

2020年（2020年11月時点）に・プロジェクト 。このうち23件は計画段階でした。ハンブルクの水素充填ステーションなど、既に中止されたプロジェクトもあります。パワー・トゥ・Xとは、再生可能エネルギー源からの電力を水素（水の電気分解）に変換し、必要に応じてさらにメタン（メタン化）に変換することを指します。生成されたガスは、天然ガス網に供給され、そこで貯蔵されます（パワー・トゥ・ガス）。

ドイツにおける最終製品別Power-to-X工場数

ドイツにおける最終製品別Power-to-Xプラント数 – 画像: Xpert.Digital

ドイツでは、2020年11月時点で、 水素を最終製品として た。Power-to-Xとは、再生可能エネルギー源からの電力を水素（「水の電気分解」）に変換し、必要に応じてさらにメタン（「メタン化」）に変換する技術を指します。生成されたガスは、天然ガス網に供給され、そこで貯蔵されます（「Power-to-Gas」）。

パワー・トゥ・X

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