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グリーンアンモニアとは？特徴やブルーアンモニアとの違いについても
[脱炭素化に向けて国や企業では、水素エネルギーをはじめとしたクリーンエネルギーに関する研究開発を続けています。中でもグリーンアンモニアは、水素を原料としたアンモニアの生成方法に関する新技術で、二酸化炭素排出量削減につながることもあり注目されています。
そこで今回は、グリーンアンモニアの特徴やブルーアンモニアとの違い、メリットや課題についてわかりやすく紹介します。クリーンエネルギーを活用した生活に関心を持っている方や個人で導入できるクリーンエネルギーについて調べている方などは、参考にしてみてください。
目次
アンモニアについておさらい
アンモニア（NH3）は、水素と窒素でできた無色透明の気体で、刺激臭を放っています。また、毒性があるので、劇物として扱われているのも特徴です。
主に肥料や繊維、食品などさまざまな場面で利用されていて、特に肥料でよく活用されている物質でもあります。植物の成長には窒素が必要なので、窒素を含むアンモニアも用いられています。
アンモニアの生成は、20世紀初頭に発明された「ハーバー・ボッシュ法」という方法が主流です。
鉄系の金属を触媒（化学反応を起こすために使用される物質）に使用し、水素と窒素を高温高圧化で反応させると、アンモニアが生成されます。また、原料の水素を化石燃料から取り出すため、二酸化炭素排出量の多い製造方法でもあります。
次に紹介するグリーンアンモニアは、ハーバー・ボッシュ法を用いるケースがあるものの、従来の方法より環境負荷の少ない生成技術です。
グリーンアンモニアとは？
前段で紹介した化石燃料由来のアンモニアは、グレーアンモニアと呼ばれています。一方、グリーンアンモニアは、化石燃料を使用しません。
続いては、グリーンアンモニアの特徴や製造方法についてわかりやすく紹介していきます。
再生可能エネルギーで生成されたアンモニア
グリーンアンモニアは、再生可能エネルギーを活用して生成されたアンモニアを指しています。
アンモニアを生成するためには、水素と窒素を用意しなければいけません。また、従来の方法は化石燃料から水素を取り出すため、大量の二酸化炭素が排出されていました。
一方、グリーンアンモニアの製造方法は、再生可能エネルギー発電設備で水を電気分解し、水素と酸素に分解します。電気分解によって取り出した水素は、ハーバー・ボッシュ法によって窒素と反応させます。
非化石燃料で水素を取り出すため、二酸化炭素排出量の削減効果が期待されています。
ハーバー・ボッシュ法を使用しないグリーンアンモニアも研究されている
グリーンアンモニアに関する研究開発は日々進んでいて、ハーバー・ボッシュ法を用いない方法も研究されています。
株式会社IHIは、北海道大学、福岡大学などと共同でCO2フリーのアンモニア生成方法について研究開発しています。また、NEDO（国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構）公募プロジェクトに採択されたので、支援金を受けながら研究開発を進められる状況となっています。
新技術では、空気分解で窒素を取り出しておき、再生可能エネルギーで発電された電気を活用しながらアンモニア電界合成を行い、アンモニアを生成していく仕組みです。
ハーバー・ボッシュ法より環境負荷が少ないため、次世代の生成方法として期待されています。
ブルーアンモニアとの違い
ブルーアンモニアは、化石燃料を活用して水素を取り出し、ハーバー・ボッシュ法でアンモニアを生成します。ただし、アンモニアの生成段階で発生した二酸化炭素は特殊な方法で回収・貯留されるため、グレーアンモニアより環境負荷の少ない方法です。（グレーアンモニア：化石燃料で水素を取り出し、ハーバー・ボッシュ法でアンモニアを生成。）
グリーンアンモニアとは、水素の生成方法や二酸化炭素の取り扱いに違いがあります。
また、グリーンアンモニアの場合は水の電気分解で水素を取り出すので、ブルーアンモニアより二酸化炭素排出量を抑えられます。
グリーンアンモニアで期待できること
ここからは、グリーンアンモニアの普及によって期待できることを1つずつ確認していきましょう。
ガスタービン発電への応用で二酸化炭素排出量削減
二酸化炭素排出量の少ないグリーンアンモニアを大量生産できれば、ガスタービン発電の燃料に活用することが可能です。
ガスタービン発電とは、天然ガスなどの燃料を燃焼させた際に発生するガスでタービンを回転させて、発電を行う設備のことです。
発電に用いられる燃料は主に化石燃料なので、環境負荷の高い発電方法でもあります。
ただし、グリーンアンモニアを燃料に使用すれば、二酸化炭素を発生させずに燃焼ガスを取り出せるようになります。また、既存の発電設備を活用し続けられるので、発電設備の新規開発コストや既存設備の解体撤去に伴う環境負荷を抑えながら、持続可能な社会作りに貢献できます。
水素より発電コストが安い
グリーンアンモニアを活用した発電は、水素より発電コストの安い方法です。
アンモニア発電はアンモニアを燃料とした発電方法で、混燃と専燃、燃料電池という3種類の発電方法にわかれています。
混燃の場合は、既存の火力発電設備にアンモニアを混ぜながら燃焼を起こし、熱によって水を蒸気に変換させます。また、蒸気でタービンを回転させて発電するのが、特徴です。
専燃の場合はアンモニアの燃焼のみで熱エネルギーを発生させ、水を蒸気に変換し、タービンを回す発電方法です。
燃料電池を用いた方法は、水素の代わりにアンモニアで燃料電池を製造し、自動車などに活用されています。
混燃の発電コストに関しては1kWhあたり12.9円、専燃は1kWhあたり23.5円と、水素発電より安い発電方法です。また、専燃の水素発電とアンモニア発電では、1kWhあたり73.8円もの差が生じます。混燃の水素発電とアンモニア発電では、1kWhあたり8円もの差があり、費用負担軽減につながる発電方法といえます。
さらにグリーンアンモニアを活用すれば、環境負荷を抑えながらアンモニアを生成できるため、脱炭素化につながります。
出典：経済産業省（20200208_1.pdf (meti.go.jp)）
水素の運搬方法としても期待
グリーンアンモニアは、水素の運搬方法としても期待されています。
水素は可燃性のある物質で、体積の大きな性質もあり、運搬時のリスクやコストの高い点もネックです。
一方、アンモニアには窒素と水素が含まれていて、水素を取り出すことも可能です。さらにアンモニアは既に多くの産業で活用されていて、安全な運搬技術や方法についても確立しています。そのため、水素の新たな運搬方法として期待されています。
さらにグリーンアンモニアなら、グレーアンモニアより二酸化炭素排出量の少ない方法で大量生成することが可能です。
グリーンアンモニアの課題
ここからは、グリーンアンモニアの課題についてわかりやすく紹介します。
アンモニアの燃焼時に窒素酸化物を排出してしまう
グリーンアンモニアにかぎらずアンモニアは、燃焼時に窒素酸化物という温室効果ガスを発生させてしまいます。
窒素酸化物は、自動車の排気ガスなどにも含まれていて、人体に影響を与えます。また、酸性雨の原因でもあるので、排出量を抑える必要のある物質です。
そこで国や企業では、アンモニアの燃焼に伴う窒素酸化物の排出量削減に関する技術開発を進めています。
供給量不足
発電など、さまざまな産業でグリーンアンモニアを活用するには、大量のアンモニアおよび原材料が必要になります。
今後は、グリーンアンモニアを大量生産するための方法について研究することが、実用化に向けて重要なポイントといえます。
個人におすすめのクリーンエネルギーは太陽光発電
グリーンアンモニアは、主に産業用エネルギーとして活用されることを前提に研究開発されています。個人の扱えるクリーンエネルギーではないので、省エネやエネルギーの自給自足を目指すなら、太陽光発電をおすすめします。
そこで最後は、個人におすすめの住宅用太陽光発電に関する特徴を1つずつ確認していきましょう。
初期費用を抑えられる
住宅用太陽光発電は、他の再生可能エネルギーより費用面でも導入しやすい設備です。
風力発電や水力発電などには、小型タイプも製造されています。小型風力発電の価格は1kWあたり150万円前後、小水力発電は200万円前後です。
住宅用太陽光発電の初期費用は1kWあたり20～30万円前後で、風力発電や水力発電の10～5分の1程度に抑えられています。
費用を抑えながら再生可能エネルギーで発電した電気を活用したい時は、住宅用太陽光発電を検討してみるのがおすすめです。
限られたスペースでも一定の電気料金削減効果を期待
限られたスペースでも一定の電気料金削減効果や売電収入を見込めるのは、住宅用太陽光発電の強みといえます。
小型風力発電は1台あたり1kW前後の低出力なので、複数台を自宅の庭などに設置する必要があります。
小水力発電は、小型タイプといっても自宅に設置できるタイプではなく、農業用水路や河川などといった場所に適しています。そのため、個人向けの設備とはいえません。
住宅用太陽光発電は出力10kW未満の太陽光発電設備で、自宅の屋根やカーポートに設置できるよう設計されています。そのため、一定の出力を確保できますし、個人でも手軽に導入できます。
さらに毎月数1,000円の電気料金削減効果や売電収入を見込めるため、副業もしくは家計負担軽減に役立ちます。
太陽光発電向けの家庭用蓄電池で効率よく自家消費可能
家庭用蓄電池という太陽光発電向けの蓄電設備があるので、より効率よく発電・自家消費・売電を行えます。
住宅用太陽光発電には、発電した電気を蓄える機能がありません。FIT認定を受けながら太陽光発電の余剰買取を行う場合は、自家消費しきれなかった電気が売電されます。
自家消費によって電気料金削減額を高めていきたい時は、消費電力に合わせて電気を蓄えなければいけません。
そこで家庭用蓄電池を導入・連携しておけば、自動で太陽光発電から発電された電気を貯めておけますし、あらかじめプログラムされた機能に沿って自家消費することが可能です。
たとえば、日中に発電した電気を多めに貯めておくことで、夜間や消費電力の多い時間帯に自家消費できます。
家庭用蓄電池の初期費用は、4kWh前後の小型タイプで80万円前後です。太陽光発電の自家消費や売電収入などで費用回収を見込めるので、導入しやすい設備です。
グリーンアンモニアをはじめとした次世代エネルギーに注目！太陽光発電は個人におすすめ！
グリーンアンモニアは、再生可能エネルギーで水の電気分解を行い、水から取り出した水素で生成されたアンモニアを指しています。また、近年では空気分解による窒素の抽出、再生可能エネルギー発電設備の電気を活用したアンモニア電界合成といった、新しいグリーンアンモニアも研究開発されています。
しかし、個人向けのエネルギーではないため、環境に優しいエネルギーを求めるなら太陽光発電＋蓄電池をおすすめします。
両設備は自宅に設置可能で、なおかつ設置から10年程度で費用回収できます。
電気料金負担に悩んでいる方や災害対策としてエネルギーの自給自足を検討している方は、今回の記事を参考にしながら住宅用太陽光発電を比較検討してみてはいかがでしょうか？
エコでんちでは、さまざまなメーカーから販売されている住宅用太陽光発電や家庭用蓄電池・V2Hを取り扱っています。
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