Estimation of H demand and HTGR development potential in the industrial complex in Japan

日本の産業コンビナートにおける水素需要とHTGR導入ポテンシャルの予測

野口 弘喜  ; 石井 克典  ; 小野 正人 ; 笠原 清司 ; 佐藤 博之 ; 坂場 成昭 

Noguchi, Hiroki; Ishii, Katsunori; Ono, Masato; Kasahara, Seiji; Sato, Hiroyuki; Sakaba, Nariaki

2050年の日本におけるカーボンニュートラル達成に向け、水素は排出削減が困難な分野における化石燃料の代替として期待される。製鉄分野では、コークスによる鉄鉱石の還元を伴う従来の高炉製鋼プロセスに代わるものとして、水素を用いた還元プロセスが開発され、化学工業分野では、中間体であるメタノールを経由し、水素とCOを用いた新規オレフィン製造プロセスが開発された。このMTOプロセスは、COリサイクルを可能とする低炭素技術である。これらの新プロセスには大量の水素が必要となる。原子力エネルギーは大規模低炭素水素製造に適している。高温ガス炉(HTGR)は高温熱を抽出する特徴を持つ原子炉であり、その熱は水素製造に応用可能である。本研究では、2050年における日本の5つの産業クラスターにおける水素需要を予測し、需要を満たすための高温ガス炉(HTGR)導入の可能性を評価した。HTGRの導入は、大規模な水素供給能力を有するため、産業団地の脱炭素化に向けた有望な解決策となり得る。

Achieving carbon neutrality in Japan in 2050, hydrogen is expected to be used as an alternative to fossil fuels in the hard-to-abate sectors. In steelmaking, hydrogen-based reduction process has been developed as a substitute for the conventional blast furnace steelmaking process, which involves the reduction of iron ore by coke. In chemical industry, a novel olefin production process has been developed using hydrogen and CO, through methanol as an intermediate chemical. A large amount of hydrogen is required for these novel processes. Nuclear energy is well-suited to large-scale low-carbon hydrogen production. High temperature gas cooled reactor (HTGR) is a type of nuclear reactor featuring extraction of high temperature heat. The heat can be applicable to hydrogen production. This study predicts hydrogen demand in five industrial complexes in Japan in 2050 and estimates the potential for introducing HTGR to meet the demand. The introduction of HTGR could be a promising solution for decarbonizing industrial complexes due to their large-scale hydrogen supply capacity.