Rystad Energy は 2035 年まで水素パイプラインの力強い成長を予想

Apr 01, 2023

独立系調査およびビジネスインテリジェンス会社ライスタッド・エナジーは、世界で約91件の水素パイプラインプロジェクトが計画されており、その総延長は30,300キロメートルで、2035年頃までに稼働する予定であると推定している。現在、すでに4,300キロメートル以上が水素輸送用に存在しており、90％以上が水素輸送に利用している。同社は、ヨーロッパと北米に拠点があると述べています。

世界がネットゼロへの道を加速しようとする中、新しい水素インフラが具体化し始めています。 水素は重量エネルギー密度が高く、体積エネルギー密度が低いです。 これは、短距離から中距離での水素の移動においては、選択肢の中でも水素パイプラインの方が船舶よりもはるかに優れていることを意味するとライスタッド氏は言う。

水素が（水素またはその誘導体として）輸送される場合、最終的には水素パイプラインを使用して陸上に配送されるため、パイプラインを介した輸送がガスの重要な輸送モードになります。 水素パイプラインは、産業拠点（石油化学工場など）への供給にすでに使用されています。 供給が拡大し、再生可能エネルギーが豊富な地域から需要の中心地に移動するにつれて、長い送電線が必要になり、これらのパイプラインには費用対効果を高めるためにより大きな直径とより高い圧力が必要となり、その結果としてより高い鋼材グレードが必要になります。

世界的に見て、ヨーロッパはグリーン水素の製造と輸入の取り組みの最前線にあり、その注目は現在、需要地に水素を届けるために必要なインフラの構築に向いている。 Rystad Energyの調査によると、スペイン、フランス、ドイツは、エネルギーの流れを促進するために国境を越えたパイプラインの建設に取り組んでいる、または検討している国の1つである一方、大規模なガス供給網を持つ英国は、天然ガスから水素への切り替えにおいて有利な立場にあると考えています。

水素パイプラインプロジェクトの着実な増加は、エネルギー転換が加速していることを示す初期の兆候です。 大規模なガス供給網を持つヨーロッパは、飛躍するのに適した立場にある。 インフラをガスから水素に切り替えることは可能であり、コスト効率が高くなります。 しかし、最大の障壁は資金的なものではなく、石油やガスとは大きく異なる水素自体の物理的性質です。

2020年の水素戦略で示されたように、水素はEUの脱炭素化における重要な柱であり、その導入は「Fit for 55」パッケージによって促進された。 また、ロシアの化石燃料輸入を段階的に廃止するREPowerEU計画でも中心的な役割を果たしており、2030年までに1,000万トンの再生可能水素を生産し、同じ期間内にさらに1,000万トンを輸入することを目標としている。

EU で提案されているグリーン水素プロジェクトを考慮すると、ヨーロッパでは現在、2030 年までに開始される現地供給量は 790 万トン (または目標からわずか 210 万トン) であり、近隣の供給量はヨーロッパの他の地域 (主に英国とノルウェー) では 100 万トンに達します。中東にはさらに1山。 さらに、提案されているプロジェクトのうち 340 万トンがアフリカで行われており、船舶またはパイプラインによってヨーロッパに最大量の水素を供給できる可能性があります。

域内でのこれらの供給を計画するために、欧州ガス輸送システム事業者 (TSO) 31 社からなる欧州水素バックボーン (EHB) イニシアチブは、将来の水素パイプライン インフラストラクチャに関するビジョン ペーパーを発表しました。 これは、既存の天然ガスインフラの利用可能性、将来の天然ガス市場の発展、将来の水素市場の発展に関する国家分析に基づいています。

EHBの2030年の水素インフラマップによると、欧州28か国が参加し、2030年までに全長約2万8000キロ、2040年までに全長5万3000キロになることが想定されている。 現在、2030 年までに利用可能となる専用の水素パイプラインは 23,365 km に達し、これは 2030 年の目標の 83% に達します。 欧州での水素パイプラインの展開は段階的に進められ、送電パイプラインまたは配電パイプラインのプロジェクト開始は需要に依存する。

2040 年のヨーロッパの水素パイプライン ネットワークに関する EHB のビジョン。

フランス、スペイン、ドイツ。 ヨーロッパは、国内外で計画されているパイプラインで世界をリードしています。 最近発表されたH2Medバルセロナ-マルセイユ海底水素パイプラインは全長450kmで約21億ドルの予算が組まれており、最近ドイツにも延長されることが発表された。

スペインのエナガス、ポルトガルのREN、フランスのGRTとテレガの4つの送電事業者は現在、技術的研究、パイプラインのレイアウトの可能性、コスト評価を実施している。 ドイツ初の洋上水素パイプラインプロジェクト「AquaDuctus」は、北海の洋上風力発電施設からグリーン水素をドイツに輸送する。 パイプラインは400キロメートル以上伸びており、プロジェクトパートナーの1つであるRWEによれば、400キロメートル以上の距離にわたって大量のエネルギーを輸送するには、高電圧から電力を輸送するのと比較して、最も費用対効果の高い選択肢であると言われています。直流 (HVDC) 伝送システム。 このため、電力ケーブルを使用して陸上に電力を輸送するオプションは除外されます。

ギリシャ。 西マケドニアパイプラインは、今年初めにギリシャで建設が開始された新しい天然ガスパイプラインです。 これは、後の段階で大口径の高強度鋼製パイプラインを介して高圧で 100% 水素を安全に輸送できるように設計されています。 ギリシャのガス輸送システム運営会社DESFAが、EHB構想の一環としてこの全長163kmのパイプラインを運営する。

新しい専用の水素パイプラインの建設は、既存のガスネットワークの再利用によって補完されます。 EHB によれば、2040 年までに 60% が再利用される可能性があるが、進行中のパイプライン プロジェクトによれば、現在これが 40% を占めている。

新しいパイプラインの建設が必要になるが、特に長距離に伸びて住宅地を通過する場合、交通の移動、建設管理、環境保護に関してさまざまなハードルに直面する可能性がある。 たとえば、英国にある Cadent の新しい 125 km HyNet North West パイプラインは、プロジェクトの開発を妨げる可能性があります。 HyNet は、北西部の産業から炭素を回収して貯蔵することに加えて、水素を生産、貯蔵、配布します。

このパイプラインは英国初の大規模な100%水素パイプラインとなる可能性があり、スタンロー製造施設で生産された水素を地域内のいくつかの産業用ガス顧客に供給する予定である。 しかし、この国の水素パイプラインの規制モデルはまだ合意されておらず、パイプラインのルート上の地方自治体の一つであるウォリントン市議会は、それが地元の住宅開発を混乱させると主張した。

パイプラインの再利用は、経済的な観点から説得力のある代替手段を提供し、新しいパイプラインを敷設する場合と比べて迅速に進めることもできる、とライスタッド氏は言う。 ヨーロッパには大規模なガス供給網があり、ガスの減少に伴いこれを水素に再利用することで、さび付いていたかもしれないシステムに命を吹き込むことになる。 改造後、再利用された鋼鉄天然ガスパイプラインは 100% の水素ガスを収容できます。 ただし、水素をガスと混合する場合、その最終使用目的が直接または間接加熱である場合、その割合は約 20% に制限されます。

天然ガスパイプラインの再利用。 関連する研究によると、水素輸送に既存の天然ガスグリッドを利用することは、新しいパイプラインを建設するよりも費用対効果が 4 倍高いと推定されています。 再利用された天然ガスパイプラインに基づく水素輸送ネットワークと、完全に新しいパイプラインで構成される水素輸送ネットワークとの間の運営費用の差は限定的である。 一般に輸送は運営コストより資本支出の方が重いことを考えると、これも天然ガスの代わりに水素を輸送する場合の差が限定的である理由である可能性があります。

天然ガスパイプラインの再利用の実現可能性は、鋼鉄や溶接部の水素脆化、水素の透過と漏洩など、パイプライン送電に関連する技術的懸念を克服することにかかっています。

水素が金属表面で解離し、金属格子に溶解し、金属の機械的応答を変化させる能力は、水素による疲労と破壊、つまり水素脆化と呼ばれるプロセスを引き起こします。これは、既存の鋼鉄天然ガスパイプラインに大きな課題をもたらします。 。 水素の小さな分子は材料に浸透し、漏れが発生する可能性があります。 水素輸送の課題を克服するには、水素脆化や透過に対する十分な耐性を備えた材料のコーティング、スリーブ、ケーシングを使用できますが、これまでのところ、送電パイプラインで商業規模でのテストは行われていません。

強化熱可塑性プラスチックパイプ（RTP）は鋼鉄よりも大幅に長い長さが得られ、RTPパイプラインの設置コストは鋼鉄パイプラインよりも約20％安いため、水素の配給パイプラインに強化熱可塑性プラスチックパイプ（RTP）を使用する大きな可能性があります。

英国では、既存のガス供給ネットワークの 62.5% が鉄パイプにポリエチレンを挿入して改修されており、これらのネットワークのほとんどは将来の水素利用を考慮しています。 安全上の懸念から、英国の鉄ガス本管交換プログラムの一環として、鉄パイプラインの配給ネットワークの大部分が段階的にアップグレードされ、2032 年までに従来のガス配給ネットワークの 90% がポリエチレンを使用すると推定されています。これは、次のことを意味します。偶然なことに、英国は、必要なときに必要な場所でパイプラインによる水素の供給を迅速に行うことができる有利な立場にあります。

それにもかかわらず、Open Grid Europeがシュトゥットガルト大学と共同で行った最近の研究では、ドイツのガスネットワークに敷設されている既存の鋼鉄パイプラインは「水素対応」であり、すでに最大100%の水素を輸送できると結論付けている。 これらは「天然ガスと比較して、水素輸送に対する基本的な適合性の点で差異がない」ことが判明した。 これは、ドイツおよびヨーロッパの他の一部地域のガスパイプラインで使用されるすべての鋼種に適用されます。

研究の一環として、ドイツのパイプラインで使用されている種類の鋼のサンプルに対して、これまでの研究とは対照的に、水素圧力の影響などの追加の変数を考慮した徹底的な測定方法が適用されました。

しかし、ライスタッド氏は、パイプ製造業者との協議で、一部の製造業者はこの研究の結論を楽観的だと考えていることが示されたと指摘している。 水素脆化は、パイプの冶金的および機械的特性と、長年の使用後のパイプの現在の状態に応じて影響を与える可能性があります。 その結果、Rystad Energy は、水素を輸送するための既存のパイプラインの適合性に関して、より大きなばらつきがあると予想しています。 この結論はパイプのみを対象としており、圧縮、バルブ、その他のコンポーネントは対象としていませんが、せいぜい、これまで考えられていたものと比較して比較的少ない労力でガス パイプラインを水素対応にすることができます。

投稿日: 2023 年 4 月 11 日 カテゴリー: ヨーロッパ, 水素, インフラストラクチャー, 市場の背景 | パーマリンク | コメント (4)