脱CO2・循環型社会の実現に向けて、電力分野では太陽光や風力など、さまざまな再生可能エネルギーの導入が進められています。しかし、時間で変動する再生可能エネルギーだけでは、「つくる電気量／つかう電気量」のバランスを常時取ることが難しく、電力系統が不安定になり、最悪の場合停電を引き起こすことにもなりかねません。そのため、発電量を短時間で柔軟に調整できる火力発電は不可欠な存在です。
そこでＩＨＩは、高効率で調整能力に優れた火力発電設備であるガスタービンで、カーボンニュートラル燃料を利用する技術の開発に取り組んでいます。なかでも、肥料や化学製品原料として世界中で広く利用され、輸送や貯蔵にも適した「アンモニア」に着目し、その実用化と普及を目指しています。
アンモニアは燃焼させることはできますが、安定燃焼が難しく、燃焼時に有害物質（NOxや強い温室効果があるN2O）を発生させるという課題があります。これらを克服するためには、高度なアンモニア燃焼技術が必要です。
アンモニアをガスタービンで燃焼させる場合、「気体アンモニア供給方式」と「液体アンモニア直接供給方式」の２つがあります。
「液体アンモニア直接供給方式」は、ポンプと調整弁だけでアンモニア流量を調整でき、発電量を柔軟に変化させやすいことが特徴です。一方、「気体アンモニア供給方式」は、「液体アンモニア直接供給方式」で必要な設備に加えて、液体アンモニアをガスに変える気化器、圧力を安定させるアキュムレータなどの設備が必要となり、運用も複雑になります。
ＩＨＩは、設備コスト・運用メリットが大きい「液体アンモニア直接供給方式」実現に向けて、燃焼器の開発に取り組んでいます。
「安定燃焼」と「有害物質の排出低減」を両立させるには、「２段燃焼方式」が有効です。燃焼器の内部を1次領域と２次領域に分け、領域ごとに燃料と空気の濃度を変えて、２段階で燃焼させるものです。
現在、排気ガス中の有害物質を抑制しつつ、液体アンモニア混焼率70%まで安定燃焼・発電できることを実証しました。今後は、CO2排出量をゼロにするため、アンモニアだけを燃料とする「アンモニア専焼ガスタービン」の開発を目指します。
ＩＨＩは、電力の安定供給に欠かせない火力発電からのCO2を減らすため、今日も新しい脱CO2技術をつくっています。
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【液体アンモニア直接噴霧燃焼ガスタービンの開発】
