Power-to-X エネルギーストレージ

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公開日: 2021年4月21日 / 更新日: 2024年8月21日 – 著者: Konrad Wolfenstein

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利用し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）は貯蔵することができ、後で使用することが可能です。PtGは、輸送部門におけるパワー・トゥ・フューエル（特に船舶や航空機の燃料）や化学原料（通常はパワー・トゥ・ケミカルと呼ばれます）としての利用、あるい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用途など、様々な用途に利用できます。

パワー・ツー・ヒート（PtH）
とは、電気エネルギーを用いて熱を生成することを指します。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。

Power-to-Liquid（PtL）
とは、電気を液体燃料に変換するプロセスです。PtLプロセスは、一連の異なるサブプロセスから構成されています。このプロセスはまだ産業規模では利用されていませんが、この方法により、液体燃料が不可欠な分野（航空など）に再生可能電力から燃料を供給できるようになる可能性があります。PtLプロセスでは、エネルギーと水に加えて、CO2が3つ目の必須原料となります。

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化学的にアンモニアの形で貯蔵することで、輸送・貯蔵を可能にすることを目的としています。このエネルギーは、アンモニアを炭素フリー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。

Power-
to-Chemicals とは、再生可能エネルギー源からの余剰電気エネルギーを使用して、水の電気分解とその後の下流工程で化学原料を生産するプロセスを指します。

Power-to-Fuel
とは、一般的には輸送部門向けの電気ベースの合成燃料、いわゆるe-fuelの製造を指します。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ベースの燃料ガスまたは液体燃料を製造する、Power-to-Gas（パワー・トゥ・ガス）およびPower-to-Liquid（パワー・トゥ・リキッド）の様々な経路の総称です。

Power-to-Power
とは、電力工学および発電中に電気エネルギーを一時的に貯蔵できる貯蔵発電所を指します。発電所の種類に応じて、貯蔵発電所は電気エネルギーを位置エネルギー（重力位置エネルギー）、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、これらのエネルギーを一定期間貯蔵し、必要に応じて電気エネルギーに戻します。

電力からタンパク質へ：
食品用タンパク質は、生合成と電気化学プロセスの組み合わせによって生産できます。これは、化学出発物質である炭素、酸素、窒素、水素からタンパク質を生成するプロセスです。

を得る：
空気と電気から合成ガスを得る。酸化炭素（CO2）は大気から得ることもできるが、アミン洗浄を用いてより濃縮された形で排ガスから得ることも可能で、その後サバティエ法でメタンに変換することができる。

に適し：

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月現在）に稼働し。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」）に変換するプロセスを指します。生成されたガスは天然ガス系統に供給され、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月現在）にプロジェクト。このうち23件は計画段階にあり、ハンブルクの水素ステーションのように既に中止されているプロジェクトもあります。Power-to-Xとは、再生可能エネルギー源からの電力を水素（水電解）に変換し、必要に応じてさらにメタン（メタン化）に変換するプロセスを指します。生成されたガスは天然ガス系統に供給され、そこで貯蔵されます（Power-to-Gas）。

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年に合計16のPower-to-Xプラントが稼働しており、最終製品として水素を（2020年11月現在）。Power-to-Xとは、再生可能エネルギー源からの電力を水素に変換し（「水電気分解」）、必要に応じてさらにメタンに変換する（「メタン化」）プロセスを指します。生成されたガスは天然ガス系統に供給され、貯蔵されます（「Power-to-Gas」）。

パワー・トゥ・X

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