■火力部門■新潟火力５号系列 水素混焼実証開始〜「火力の脱炭素化」への挑戦〜

（野辺主任）火力発電所は、調整力として電気を安定的に供給する役割があり、将来的に再エネの導入が拡大した場合も必要な電源と考えられます。一方で、既存の燃料は燃やした際にＣＯ₂が発生するため、水素を燃料として利用し、将来的にカーボンニュートラルな発電所とすることは、電気の安定供給と地球温暖化対策の両面で大きな意義があります。
　今回は混焼率こそ体積比で１％と小規模なものですが、将来的な火力の脱炭素化に向けた大きな一歩であると考えています。

（野辺主任）本実証は２０２１年度から机上検討を開始しており、私は主担当として、設備メーカーと何度も打ち合わせをしながら、新潟火力で実施可能な試験の方法を練り上げました。現時点では大量の水素が調達できないという制約の中、他社に先駆けて実現可能な試験方法の検討を進めた結果、体積比１％の混焼試験であれば２０２３年内に実施可能な見込みが得られました。
　事業用ガスコンバインドサイクル発電として国内初の取り組みで、我々としても未経験の取り組みであったことから、所轄官庁への法的な対応の確認、水素混焼に適した試験設備の検討などの対応を、手探りながら一つひとつ積み上げて混焼に向けた準備を進めていきました。
　水素混焼試験に必要な試験装置を現地に設置するために、２０２２年１１月から設備メーカー、工事会社および発電所との定期的な打ち合わせを開始しましたが、発電所がプロジェクトチームを構築して対応いただいたおかげで、スムーズに連携を図れました。これらにより、当初予定していた２０２４年度からの実証を前倒しすることができました。

（照井副調査役）水素混焼実証の実施内容については、２０２２年１１月に火力部から説明を受け、発電所としてこの一大プロジェクトに機動的に対応できるよう、翌月には現地プロジェクトチームを構築して対応しました。
　私は本プロジェクトの現地のリーダーを務め、水素混焼実証の研究主管箇所である火力部との連絡窓口や発電所全体の進捗管理・調整などを行いました。発電所では主に現地工事に係る事項をコンバインド技術Ｇ、系統操作・運転監視に関わる事項をコンバインド発電Ｇ、対外対応・事務局業務全般を運営企画Ｇが担当しました。火力部・設備メーカー・工事施工会社を含めた関係者が月１回の打ち合わせなどで相互に情報を共有しながら、着実に計画を進めていきました。

（照井副調査役）火力発電所では、発電機の冷却媒体として水素を使用しており、日ごろから取り扱っているガスではありますが、燃料として（燃焼させて）利用する経験は初めてだったことから、普段より気を遣いました。
　また、水素は燃えやすく、また、ガスの中でも密度が最も小さく、外部へ漏れやすい特徴もあるため、装置の設置においては気密試験を確実に実施し、各部に漏れがないことを確認の上、水素充填の際にもガス検知器を使用して漏洩確認を行うなど、安全に細心の注意を払いました。
　その他、設備的な面では、水素は燃焼する速度が速い性質があり、燃焼器内で火炎が本来の安定燃焼位置から上流側へ遡上するフラッシュバック（逆火）という現象を引き起こしやすく、場合によっては燃焼器を損傷させるリスクもあります。今回は、水素混焼率が小さく、フラッシュバック発生などの懸念はありませんでしたが、燃焼状態は常に監視し、万一の設備異常の発生に備えていました。

（野辺主任）今回の混焼試験では、体積比１％の混焼を１時間行うために水素ボンベを２０本用意しました。水素の体積比１％は熱量比では０．３％に相当するため、仮に新潟火力５ー１号で１００％の水素専焼を行う場合、１時間あたり、水素ボンベ約６，６００本分に相当する大量の水素が必要となります。現時点ではこのような大量の水素を安定的に供給するサプライチェーンが構築されておらず、火力発電所での水素利用実用化には、その構築が一つの課題となります。
　また、混焼率を増加させる場合、ガスタービン燃焼器などの設備を水素用に改造する必要があることも課題であり、現在、設備メーカーが開発を進めています。水素の輸送・貯蔵面では、液化水素での貯蔵、アンモニアやＭＣＨという物質に変換して輸送・貯蔵するなどの方法がありますが、いずれ方法でも技術的な課題が存在します。
　これら課題の解決に向けた対応を行うとともに、火力の脱炭素化に関する国の支援制度の動向などもウォッチしながら、実用化に向けた検討を進めていきたいと考えています。

（野辺主任）火力発電所での水素混焼含め、火力の脱炭素化には多くの課題があります。
　しかしながら、当社には多くの課題を乗り越え、東新潟火力にて事業用コンバインドサイクル発電設備の営業運転を国内で初めて実現したという実績や経験があります。火力の脱炭素化は課題も多く、チャレンジングな取り組みですが、不可能なものではありません。今回、事業用ガスコンバインドサイクル発電設備として国内初の水素混焼試験を実現したように、また、過去に国内初のコンバインドサイクル営業運転を実現したように、一つひとつの課題を着実にクリアし、火力の脱炭素化実現に向けて歩みを進めていきたいと考えています。