サンファイアのe-fuelsが鉄鋼・石油化学産業を脱炭素化する:スタートアップインタビュー、サンファイア カール・バーニングハウゼンCEOに聞く | EnergyShift

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サンファイアのe-fuelsが鉄鋼・石油化学産業を脱炭素化する:スタートアップインタビュー、サンファイア カール・バーニングハウゼンCEOに聞く

サンファイアのe-fuelsが鉄鋼・石油化学産業を脱炭素化する:スタートアップインタビュー、サンファイア カール・バーニングハウゼンCEOに聞く

2020/05/13

変動する再生可能エネルギーの拡大にともなって、電力の大規模な貯蔵利用に、水素などが検討されているが、それにはまだ貯蔵や運用の点で課題がある。それを克服するために、再エネ由来で人工的な炭化水素(メタンやガソリンなど炭素と水素の化合物の総称)を製造し、『e-fuel』として製品化する事業を進めているのがドイツのサンファイアだ。
ドイツのエネルギーニュース専門サイト、“Clean Energy Wire”による、サンファイアCEOのカール・バーニングハウゼン(Carl Berninghausen)氏のインタビューを、環境エネルギー政策研究所(ISEP)研究員の古屋将太氏の翻訳でお届けする。

目立たないが、気候変動対策に大きな効果を生む:サンファイアのe-fuels 写真:sunfire GmbH, Dresden / renedeutscher.de

ヨーロッパのエネルギー転換と水素の重要性

− ドイツのエネルギー転換の現在の進捗をどのように見ていますか?

カール・バーニングハウゼン氏:多くの構造的な課題が解決されないままです。ドイツや欧州の多くの政治家は本来断固として取り組むべきであるにもかかわらず、いくつかの難問を同時に解決しなければならないため、かえって取り組めていないと考えています。一方で、固定価格買取制度の仕組みによって既得権益が生まれました。当初、価格支援は正当化され、非常に上手くスタートすることができましたが、多くのプレイヤーが支援に依存するようになり、いまや誰かが改革を口にすれば声高に叫び声を上げるようになりました。

次に、電力系統の設計と資金調達のシステムを抜本的に改革する必要があります。現在、政策立案者は、できるだけ多くのプレイヤーがかかわることを欲していますが、系統の状況を改善しようと必死に取り組んでいる人たちと接するに留まっています。政策立案者は、将来にわたって電力システムが安定することを確かなものにしたいと考えています。今はまだ調整可能な電源を待機させていますが、再生可能エネルギーが中心となる未来にはそうした手段はなくなるかもしれません。再生可能エネルギーを電力システムに導入し続けるのであれば、このことが不安定性を生み出します。そのため、再生可能エネルギー発電設備の追加にあたって資金を出すことができる大規模で需要の調整可能な需要家と、必要とされる電力システムでの柔軟性を同時に増やしていく必要があります。言い換えれば、安定した電力システムに必要とされる柔軟性を、発電側から需要側へとシフトさせるということです。

Power-to-gasとPower-to-liquidを導入することで、電力システムの安定化が必要なときはいつでも数時間ですばやく余剰電力の吸収に対応することができます。これには報酬が支払われるべきであり、反対に高い託送料金を支払わなくてはいけないようなものではありません。ドイツが前進するのであれば、このような矛盾を克服する必要があります。

サンファイア カール・バーニングハウゼンCEO

− 最近、経済の脱炭素化における水素利用がよく話題に上がってきます。その進展をどのように見ていますか? 市場は立ち上がりつつあるのでしょうか?

バーニングハウゼン氏:おそらく、このテーマは政治的な流行になってきたのでしょう。再生可能エネルギーが中心になっていくなかで、私たちは水素がソリューションのひとつであると見ているので、このトレンドが有利に働いています。
しかし、ソリューションはひとつではなく、いろいろなエネルギーを組み合わせ、賢く(インテリジェンスに)リンクさせていく必要があります。水素は必ずしも再生可能エネルギー由来である必要はなく、再生可能エネルギーは必ずしも蓄電池を必要とするわけでもありません。

水素は、使いこなすのが難しい分子です。貯蔵することが難しく、輸送も複雑で、発火する危険性があります。しかし、同時に水素は私たちの日常生活のあらゆる場所に存在しています。
もちろん、純粋なかたちではなく、たいていは炭素のような他の元素と結びついています。私たちの身体や食べ物は炭化水素hydrocarbons)で構成されていて、同じことがプラスティックや燃料、ガスなどにも当てはまります。

純粋な水素が利用できる場所であれば、再生可能エネルギー由来のものが使われるべきです。しかし、私たちはその先を考える必要があります。既存の製品や燃料で使われているすべての水素を再生可能エネルギー由来のグリーン水素(炭化水素などに含まれる水素)へと置き換えていかなければなりません。
このアプローチで取り組むことで、世界中での再生可能エネルギーが中心となる未来のビジョンを調整することは、はるかに容易になります。(純粋な水素ではなく)炭化水素を利用することは、そのエネルギーをエンジンなど既存の駆動システムの中で利用することを可能にし、既存の物流インフラで流通させることも可能です。すべてがすでにあるのです。

サンファイアの水素加工技術概念図

− サンファイアのシステムのセールスポイントは何ですか?

バーニングハウゼン氏:電気分解システムは、電気エネルギーを化学エネルギーに転換します。この化学エネルギーは、水素、一酸化炭素もしくは炭化水素として貯蔵することができます。私たちのアプローチが他と異なるのは、第一に材料(触媒)の違いであり、私たちの方が著しく高い反応温度であるということです。私たちが使う固体酸化物に関する技術により、化学反応が非常に効率的となり、より少ない電力で、一定量の化学エネルギーを生み出すことが可能です。同じ再生可能エネルギーから、私たちの技術では、他の技術よりも25%多く製品(炭化水素)をつくることができます。

第二に、私たちの電気分解システムは水に含まれる水素を分離するだけでなく、二酸化炭素も分離することができます。従来の電解システムでは、水分子から水素を取り出すだけです。しかし私たちのシステムでは、酸化物から酸素が取り出されます。そのため、二酸化炭素を分解して活性炭素を作り出すことができますし、水素と組み合わせて炭化水素も作り出します。炭化水素は石油化学産業全体で使われる基本的な原材料です。また、純粋な水素利用は、しばらくはニッチな製品に留まると考えられるので、他の利用方法についても力を入れていきます。

夜間のサンファイアPower-to-Liquid実証プラント:写真sunfire GmbH, Dresden/renedeutscher.de

炭化水素は鉄鋼業界をクリーンにする

− 例えば、水素を航空機にも利用することをお考えですか?

バーニングハウゼン氏:はい、まさにその通りです。今日、従来の製油所は(その製油工程に)原油と天然ガスしか使っていません。将来的には、そこでも私たちの炭化水素が使われる可能性があります。私たちが十分に生産できるようになれば、製油所は今の設備のまま、100%再生可能エネルギーで同じ製品を出すことができるようになります。製油所からの供給は、これまでと変わりませんし、燃焼などは(硫黄分などを含む石油と比較して)若干クリーンになるかもしれませんが、本質的に同じです。そのため、既存の流通インフラを変えることが必要になるアプローチや、まったく新しい駆動設備を導入することに比べると、私たちのシステムを市場に投入する方がきわめて容易です。

− サンファイアの今後もっとも重要なマイルストーンは何でしょうか?

バーニングハウゼン氏:今後3~5年以内に、私たちは2つの大きな商業プロジェクトを軌道に乗せたいと考えています。私たちの新しい主な出資者であるSMS Groupは、鉄鋼業界で世界最大のテクノロジープロバイダーなのですが、私たちのテクノロジーを使って製鋼をクリーンにする考えをもっています。今日、セメント業は別として、鉄鋼産業は世界のCO2排出の6%を占めており、最悪の産業汚染源となっています。そのため、彼らは途方もなく大きな活動の場を私たちに提供しています。SMSは、コークスを使わない製鋼の計画を考えていて、これはつまり精練に石炭を使わないということです。最初のステップで石炭はメタンに置き換えられ、その後、段階的に電解ガスに代替していきます。

このアプローチは、2-emissions-low-carbon-steel-project">鉄鋼メーカーのザルツギッターにも適用することができるでしょう。同社はすでにサンファイアの電気分解システムを使っていて、現在、2台目が建設中です。

このプロジェクトが成功すれば、鉄鋼産業にパラダイムシフトがおこります。システムが大規模に機能することを証明できれば、実際に転換をはじめるための政治的圧力が生まれることになるでしょう。SMSとの協働のもと、私たちは世界ではじめてのクリーンな製鋼所をお見せしたいと考えています。おそらく、最初のステップからサンファイアと共に歩んできたザルツギッターの製鋼所になると思いますが、それは同社にとってもすばらしいことです。他の製鋼業者も関心をもっています。

ザルツギッターのサンファイア電解モジュール ”GrinHy”:写真 Salzgitter Flachstahl GmbH, 2017

第二に、私たちは製油所での原油を代替するため、再生可能エネルギー由来の燃料を大規模に生産するプロジェクトを実現したいと考えています。それには大量の再生可能エネルギー電力が必要になるため、私たちはドイツで行政の支援を得て実現させたいと考えています。これが私たちのドリームシナリオです。

代替案として、ノルウェーでのプロジェクトも準備しています。ノルウェーは、いくつかの理由から理想的な国だと言えます。ノルウェーの系統電力はほぼ再生可能エネルギーであり、さらに風力発電の膨大なポテンシャルがあります。また、ノルウェーは、政治的にも心理的にも再生可能エネルギーに体勢が向いています。そして、ノルウェーはかつて欧州のエネルギー供給国であったため、知識、エンジニア、製油所、インフラなどが整っています。

これらに加えて、彼らは原油で稼いだ資金を非常に賢く投資しており、将来的に再生可能エネルギー供給者へと転換するための準備を国として進めています。これらはすばらしいことであり、私たちはそれを支援したいと考えています。そのため、私たちは最初の大規模プラントを建設するためのテクノロジーパートナーと共に子会社を設立しました。こうすることで、最初のプラントから連続して複数のプラント建設へとつなげることができると考えています。

これら2つの大規模プロジェクトを数年で実現させることで、他のパートナーたちが私たちと協働したいと思うようになり、全体として本当に大きな取り組みになると考えています。

− サンファイアのプロジェクトを実現させる上でのもっとも大きな財務課題は何ですか? 投資なのでしょうか、運用コストなのでしょうか?

バーニングハウゼン氏:いまのところ、私たちは今後数年での実現を見込むプロジェクトとスケールアップのための設備について交渉を進めています。プロジェクトの運転期間全体を考えると、主な課題は初期投資のコストというよりは、運用コストになります。例えば、再生可能燃料(再生可能エネルギー由来の燃料)1リットルあたりにかかる総コストの70%が運用コストになります。運用コストは電力価格が大半を占めるため、私たちは再生可能エネルギー電力が安く、豊富にある場所へ行くか、もしくは国内で実証プロジェクトとして取り組むために必要な政策を整える必要があります。政策が整った場合は、(現在のような)非現実的な規制から解放されることになります。これにより、私たちは自国内でこのテクノロジーを見てもらうことができます。しかし、将来的なコスト低下はその地域の再エネ電力のコストを下げることができるかどうかに依存します。

空気中からCO2を抽出し、e-fuelsに利用する

− 再生可能燃料をつくるためのCO2はどこから来るのでしょうか?

バーニングハウゼン氏:このテクノロジーで再生可能燃料をつくるには、再生可能エネルギーの電力と水、CO2が必要です。CO2に良い/悪いはなく、単なる分子に過ぎません。例えば、化学肥料やセメントの生産、バイオガスプラントから発生するCO2を使うことができます。煙突から直接取り出すこともできますし、大気に放出して後から取り出すこともできますが、後者の方が単純にコストは高くつきます。しかしいずれは、空気からCO2を取り込むこともできるようになるでしょう。現時点では高コストですが、そのうち手ごろな価格になっていくでしょう。

私たちは、スイスのスタートアップであるClimeworksとの密接な連携のもと、できるだけ早く空気中からCO2を抽出する技術を使いたいと考えています。同社のテクノロジーはすばらしく、私は同社を欧州の優良資産のひとつであると考えています。私たちは、空気から持続可能な燃料の材料のすべてを取り出すプロジェクトを実現させるためのチームを組んでいます。Climeworksは、空気からCO2を抽出し、副産物として直接利用できる水も取り入れます。この技術を利用することで、私たちは空気からe-fuelsをつくり出します。

ClimeworksのCO2抽出プラント:写真 Climeworks

この方法でCO2を取り出す方法には、非常に大きなコストがかかると指摘する人もいますが、実はその通りです。しかし、このプロセスはどこでも使えるため、地理的な独立性があるという大きな利点があります。そのため、近くに化学肥料プラントがなくても、再生可能エネルギーが大量に使える場所であればどこでも利用できます。CO2を手に入れるための追加の手間がかかりますが、安い電力を手に入れることで対応できます。CO2よりも電力価格の方がコスト影響要因として強くなるので、取り組む価値があるのです。

空気から直接取り込むテクノロジーをいま大型化させることに意味があり、また、それをプロセスに統合することがなぜ重要なのか、多くの人々はまだ理解していません。それゆえに、私たちはこのアプローチを推進し、共同プロジェクトを計画しているのです。力を合わせることで、経済的に成立することを、どこでも適切な環境でおこなうことができます。欧州内でも、e-fuelsを供給することができる地域がたくさんあります。

欧州は、再生可能エネルギーを得るためにサハラ砂漠に依存する必要はありません。私たちは、ノルウェー、ポルトガル、スコットランド、洋上などから再生可能エネルギーを得ることができます。どこでも可能な場所に行く柔軟性を私たちが持ち合わせていれば、たくさんの風や太陽を利用することができるのです。

− 特にどの産業がサンファイアの製品に関心をもっているのでしょうか?

バーニングハウゼン氏:すでに述べたように、鉄鋼産業は生産をクリーンにしたいと考えています。そのためには、彼らは水素と一酸化炭素が必要になるのですが、私たちはそれらを提供することができます。製油所からも打診を受けています。製油所には水素が必要なのですが、彼らはメタンの代わりに再生可能エネルギーにしたいと考えています。これは、彼らのプロセスにおいては小さな一部に過ぎませんが、製油所そのものが大規模であるため、私たちにとってはかなり大きな規模のシステムになり、将来の良いビジネスになると見ています。製油所は、より全般的な意味でも再生可能燃料について考えはじめていて、原油を代替するために水素だけでなく、炭化水素も必要とするようになるでしょう。

そうなると、私たちは化学産業全体を相手にすることになります。今日、化学産業は原油と天然ガスからあらゆるものの原料をつくっています。例えば、化粧品やプラスティックなどの原料です。再生可能な製品をつくろうとするならば、原料をつくっている化学プラントもしくは製油所に目を向けなければなりません。ここでも再び、私たちは原料供給の担い手になることができます。

もっと具体的に言えば、私たちは原油と同等の製品をつくろうとしています。ただし、こちらの方がよりクリーンで再生可能です。それは、現在、私たちがノルウェーで計画している設備と同じようなものとなります。この製品は2つの形態で手に入れることができるようになるでしょう。ひとつは常温での液体です。これは燃料やその他の液体製品を生産するために製油所で使われます。もうひとつは室温でワックスのような固さをもったものです。これは塗料、化粧品、薬品、タイヤなどに使われます。

私たちはすでに化粧品業界の企業から打診を受けています。彼らにはノルウェーでのプロジェクトのパートナーである北ドイツのある製油所を紹介することができます。私たちが製油所に原料を供給し、製油所は化粧品の一次産品をつくります。

− 水素経済について、ドイツの現状はどうなのでしょうか? 世界にはさまざまな取り組みがあります。ドイツはいまだに先駆者であると考えられるのでしょうか?

バーニングハウゼン氏:ドイツは、この分野でいくつかの興味深い企業を誇りに思っています。彼らはまだかなり小規模ですが、道を切り拓くポテンシャルを持っています。私は、ドイツというより欧州という視点で考えています。私たちは全世界に自分たちのテクノロジーを普及させることができる産業を構築するポジションにいると考えています。しかし、不適切な政策によってその産業を壊してしまわないように気をつけなければなりません。太陽光風力の業界で繰り返し起こったことを見てきたからです。最初は欧州で大きな一歩を踏み出し、それが突如崩壊し、その後、産業は極東に移転しました。それはとても残念なことでした。欧州では加盟国それぞれが異なる関心をもっているので、全体で一貫した政策を展開することは簡単ではないとは思いますが、私は、欧州がこの分野で経済的な原動力であり続けることを確実にするよう、注意深く政策を展開することを期待します。フランスには原子力発電があり、英国にはガス火力発電があり、ドイツには石炭火力発電があります。これらを調整していくことを考えると、それを担う政治家が羨ましいとは思えませんね。

解説:水とCO2を分解して再生可能燃料を製造

再生可能エネルギーの電力を使って水を分解し、水素をつくるだけではなく、CO2も分解してメタンなどの炭化水素まで製造することで、石油や天然ガスを再エネに置き換える、ドイツのスタートアップであるサンファイアは、こうした技術の開発と実証を進めている。この技術によって、これまで再エネ化が難しいとされてきた航空や鉄鋼、化学などの産業にソリューションを提供できることになる。

再生可能エネルギー由来の産業用ガスと燃料はe-gasesやe-fuels、e-chemicalsとも呼ばれており、直接利用もしくは、カーボンニュートラルなe-gasoline、e-diesel、e-kerosene(灯油)に転換して利用することができる。

サンファイアの蒸気電気分解システムは、電気分解にあたって産業プロセスからの排熱も使って、化学エネルギーに変換しており、これは従来の電解システムよりも効率的だという。
サンファイアには、民間投資家、石油産業(Total Energy Ventures)、電力会社(EDF、チェコのエネルギープロバイダーCEZのベンチャーキャピタル部門)までがかかわっている。2019年はじめ、金属産業設備メーカーSMSの子会社であり、ルクセンブルクを拠点とするテクノロジー企業Paul Wurthがリードインベスターとなった際に、サンファイアはベンチャーキャピタルから2,500万ユーロを調達した。これらの投資家が、ますます再生可能エネルギー水素を使うことになる世界の鉄鋼産業へのアクセスを提供するだろうと、サンファイアは述べている。

最近では、フランスの大手エネルギー企業トタルと提携し、MW規模の電気分解システムを建設する他、航空燃料の世界的企業ネストの出資を受けてオランダのロッテルダムに数MW規模のシステムの建設に乗り出すなど、大規模なプロジェクトが進んでいる。
また、サンファイアは、Global Cleantech 100リストに何度も入っている。

サンファイア解説動画

(Interview: Sören Amelang (Clean Energy Wire記者)、Translated:古屋将太)

翻訳オリジナル掲載:Energy Democracy “サンファイアのe燃料がもっとも化石燃料漬けの産業を脱炭素化する” by Clean Energy Wire, 2020年4月24日

元記事:Clean Energy Wire “Start-up Sunfire’s e-fuels can decarbonise industries most addicted to fossil fuels” by Sören Amelang, 14 Jun 2019. ライセンス:“Creative Commons Attribution 4.0 International Licence (CC BY 4.0)” ISEPによる翻訳

古屋将太
古屋将太

認定NPO法人環境エネルギー政策研究所(ISEP)研究員。デンマーク・オールボー大学大学院博士課程開発・計画プログラム修了、PhD(Community Energy Planning)。地域参加型自然エネルギーにおける政策形成・事業開発・合意形成支援に取り組む。著書に『コミュニティ発電所』(ポプラ新書)。共著に『コミュニティパワー エネルギーで地域を豊かにする』(学芸出版社)。

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