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자료출처 글로벌이코노믹

일 자 2022.7.15

수소에너지 솔루션업체 플러그파워는 올해 200㎿의 PEM 전해조를 공급할 예정이다. 사진=플러그파워

미국 수소에너지 솔루션업체 플러그파워는 올해 200㎿의 PEM 전해조를 공급할 예정이라고 14일(현지시간) 밝혔다.이는 지난해 공급량 대비 40배 증가한 것이다.

전문 매체에 따르면 이 소식은 플러그파워가 H2에너지유럽으로부터 세계 최초로 ㎿규모의 전해조 주문을 받은 후 나왔다. 이번 주문 분은 2024년 인도될 예정이다.

앞서 플러그파워는 최근 호주와 이집트에서 각각 250㎿와 100㎿의 전해조에 대한 주문을 받았으며 파이프 라인은 16GW로 전해졌다.

플러그파워 최고경영자(CEO) 앤디 마쉬 "녹색 수소 수요의 대부분은 시멘트 및 유리 제조와 같은 산업에서 비롯된 반면, 제조업과 산업체에서 나오는 초고가 가스 가격은 재생 가능한 수소를 점점 더 매력적으로 만들고 있다"면서 "아마도 회색 수소의 일부 또는 전부를 녹색 수소가 대체하게 될 것이다"고 말했다.

추가 수주는 플러그파워의 자체 녹색 수소 플랜트에서 나올 것으로 전망됐다. 지난 6월 플러그파워는 벨기에의 앤트워프-브뤼헤항구 프로젝트에서 100㎿ 재생 가능 수소 플랜트를 건설할 것이라고 발표했다.

후속 프로젝트는 뉴욕, 조지아, 테네시, 텍사스, 루이지애나 및 캘리포니아, 그리고 스페인의 아시오나와의 합작 투자로 유럽에서 진행될 예정이다.

마쉬는 "2025년까지 우리는 하루에 500톤의 녹색 수소 생산능력을 갖게 될 것이며, 올해 말까지 뉴욕에서 하루 70톤을 생산할 것"이라고 설명했다.

미국 뉴욕주 로체스터에 있는 플러그파워의 주요 제조 공장은 현재 2.5GW의 멤브레인 전극 어셈블리(MEA)를 처리할 수 있고, 알바니 외곽과 독일 슈투트가르트 인근의 시스템 조립 현장에서 지원된다.

플러그파워는 호주에 2GW 스택 조립 공장을 건설하고 있다. 주요 수소 개발사인 포레스큐 퓨처 인더스트리얼과 합작 투자로 이뤄지며, 또 다른 1GW 공장은 SK그룹과 합작 투자하여 한국에 공장을 건설하고 있다.

마쉬는 "아마도 생산량이 증가하기 때문이 아니라 물 분자를 수소와 산소로 나누는 동일한 전해조 스택이 앞으로 3년 후에 50% 정도 더 많은 전력을 소비 할 것이기 때문에 용량이 증가 하는 것"이라고 설명했다.

마쉬는 1억5000만 달러(약 2000억 원)의 비용으로 14개월 안에 새로운 1GW 공장을 지을 수 있지만, 필요하다면 단기적으로 전해질 제조 공정의 일부 측면을 아웃소싱하는 것이 가능할 것이라고 덧붙였다.

마쉬가 강조하는 것은 특정 프로세스에서 작업할 수 있는 방법은 일부분을 아웃소싱하여 사용할 수량을 아웃소싱할 수 있다는 것이다. 마쉬는 전해조가 밸브, 탱크, 가스 분리기 및 압축기를 포함하는 시스템 비용의 약 30 %만을 차지한다고 설명했다.

플러그파워는 전기차 연료전지 및 친환경 수소 생산 사업 이외에 프랑스 르노와 합작하여 경형 상용차와 연료전지, 주유소, 녹색 수소 공급 및 차량 관리를 포함한 수소 도로 운송화물을 위한 모든 통합 솔루션을 제공할 계획이다.

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トヨタの水素エンジン車、1年間の「進化と深化」をひもとく

2022年6月、トヨタ自動車の水素エンジン車が富士スピードウェイに帰ってきた。1年前、「スーパー耐久シリーズ2021」の第3戦となる24時間レースで鮮烈デビューした“32号車”だ。

 この1年間でいったい何が変わったのか。進化と深化をひもとくため、筆者はレース会場に向かった。そして、トヨタが目指している水素エンジン車の実用化への思いも探ってみた。2022年6月3日から5日にかけて富士スピードウェイで開催された「スーパー耐久シリーズ2022」の第2戦。32号車「ORC ROOKIE GR Corolla H2 Concept」は、決勝レースではST-Qクラス6位、総合52位で24時間を完走した。

 周回数は2021年の358周から120周も多い478周と大幅に伸ばした。1周のラップタイムも予選では1分58秒台を記録し、昨年(2021年)よりも約5秒速くなっている。決勝でも1分59秒台が出ていて、目標の2分切りを達成した。

 ちなみに、決勝レースの最初と最後のステアリングを握った「モリゾウ」ことトヨタ社長の豊田章男氏のラップタイムは、この1年間で約7秒短縮したという。2秒はモリゾウ選手の技術レベルが向上したということだ。2分4秒台が何度か出ていた。

1年間での水素エンジンの成長

 やはり水素エンジンの進化と深化だ――。トヨタGAZOO Racing Company GRパワトレ開発部主査の小川輝氏に話を聞いて実感した。

 レースで使うエンジンは、2020年に市場投入したスポーツカー「GRヤリス」に搭載した怪物エンジン「G16E-GTS」がベースである。排気量1.6Lで直列3気筒の過給直噴エンジンを水素エンジン化したもので、基本構成は2021年のデビュー当時から変わっていない。

水素エンジンの外観
トヨタの「GRシリーズ」専用に初めて設計された内製エンジン「G16E-GTS」をベースにする。写真は2021年シーズンを戦った車両のエンジン。(写真:日経クロステック)
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それでも、「インジェクターなど燃料供給系にとどまらず、さまざまな検討と評価を積み重ねてきた」(小川氏)という。変更を繰り返した大きな目的は、水素直噴エンジン燃焼における最大の課題である「プレイグニッション(早期着火、以下プレイグ)」を解決するためだ。

 プレイグは、シリンダー内で起こる異常燃焼である。詳細は昨年のコラムをご覧いただきたいが、通常点火よりも早く自着火してしまう現象である。2021年は、点火時期制御などで回避していた。小川氏は「恐る恐る対応していた」と振り返るが、これはプレイグの発生条件を正確に把握しきれていなかったからだ。

トヨタはこの1年間をかけてこの課題と向き合い続けた。手応えは、チームのムードからも分かった。昨年のように祈るような雰囲気はなく、余裕と明るさにあふれていたように感じた。

 プレイグを理解し、抑制する――。今回の水素エンジン車におけるトヨタの取り組みで筆者が注目したのは、(1)燃焼状態の可視化技術と(2)水素噴射圧の可変制御の2つである。順に解説していこう。

水素エンジンで性能を出すためには当然、大量の水素ガスを燃焼室に噴射する必要がある。吸気バルブが開いている吸気行程中から筒内直噴で噴き始めたいが、早過ぎると水素噴流の一部が吸気ポートに逆流して、場合によってはそこで着火するというバックファイヤーに気を付ける必要がある。

 高温の混合気が次のサイクルでシリンダー内に吸気されて自着火する可能性もある。また、燃焼室内の金属部が高温となり点火前に噴射された水素ガスが触れることにより着火することも考えられ、これらがプレイグ発生原因の1つとして推定される。水素燃焼を制御するのは容易ではない。

 こうした課題を克服するため、トヨタの開発陣は水素の燃焼状態を可視化する取り組みを進めた。シリンダー内での水素ガス噴流と吸入空気が形成する高タンブル流との混合状態や水素燃焼状態をリアルタイムな可視化解析手法によって明らかにした。

 この結果をもとに、均質に混合させ均等に燃焼させるべく、水素燃焼に最適な水素ガスの噴射方向、噴射時期などを設計し直したという。水素噴流も水素燃焼も可視化しにくいが、工夫したのだろう。これは、研究開発の深化だ。

 燃焼のコンセプトは希薄燃焼(リーンバーン)を踏襲した。そのリーン条件である空気過剰率(λ)をトヨタは明らかにしていないが、この1年間でターボチャージャーを適時バージョンアップしているという。

 過給圧を高め、さらにリーンな燃焼にしているのかもしれない。λが高い、よりリーンな燃焼ができれば、燃焼温度を低下できプレイグは発生しにくくなり、熱効率も改善する。つまり、リーンバーンは水素燃焼にとって最適な燃焼コンセプトである。この辺りにも進化と深化が垣間見える。

水素可変噴射圧制御の裏表

 新しい取り組みの2つめは水素噴射圧の可変制御である。今シーズンから導入したという。空気との混合促進という意味で、水素ガスは可能な限り必要量を早く噴き終わりたいので高圧で噴射する。水素は高圧タンクに70MPaで満充填されているので、当分は必要な圧力で噴射可能だが、使っていくうちに水素タンクの内圧は徐々に低下していく。

水素充填に向かう「ORC ROOKIE GR Corolla H2 Concept」
水素噴射圧の可変制御を、2022年シーズンの車両に導入した。これにより、プレイグの抑制や水素充填回数の低減を達成できた。(写真:日経クロステック)
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 そのうちタンク内圧が噴射圧以下になると残った水素は活用できず、新たに水素を充填しなければならない。その充填頻度を減らし航続距離を伸ばすために、タンク内圧の低下をタンク集合部に設置した既存の圧力センサーで把握し、シリンダー内への水素噴射圧を下げる可変制御を採用したというのだ。タンク内の水素をより有効に使え、水素充填回数を低減できる。

 トヨタはベースの噴射圧や水素を充填する際のタンクの充填率(SOC:State Of Charge)を非公表とする。それでも、一定圧で水素を噴射していた2021年の車両に比べて、SOC換算で5~6ポイントと多くの水素を使えるようになったという。この結果、富士スピードウェイの約4.5kmのコースでの水素充填のタイミングを、昨年の12周に1回から13周に1回まで増やせる進化を遂げた。

さまざまな対策を練って臨んだ今回の24時間耐久レースだったが、それでもプレイグは想定以上に発生した。決勝レースのスタートから約5時間後、ダメージを受けている可能性のあるインジェクターや点火プラグを念のために交換したが、幸い許容範囲内だったという。想定以上のプレイグの原因をトヨタは明らかにしていないが、前述の水素の可変噴射圧制御が影響しているのではないか。

 低圧噴射にし過ぎると、必要量を噴くために噴射期間が長くなり圧縮行程後半まで噴射が続く。点火時期までの時間が短くなり空気との混合状態が悪くなり、インジェクターや点火プラグ近傍で濃い混合気となる。そこでホットスポットと呼ばれる局部的に燃焼温度が高い部分ができ、プレイグが発生しやすくなったのではないか。あるいは、吸気行程中噴射により吸気ポートに逆流した水素が次サイクルで吸入され着火源になったのではないかと筆者は推定する。

 インジェクター交換時に、そのプレイグ対策として、安全をみて可変噴射圧制御自身を中止したのか下限値を上げたのか、あるいは、点火遅角制御などで出力を少し落としたようだ。その後のレースではプレイグの問題は解消した。

水素供給の進化と深化

 水素エンジンの改良に合わせて、この1年間で周辺技術も大きく前進した。まず、水素充填時間の進化だ。1年前の充填時間は、同じ容量の高圧水素を満充填するのに約5分を要していた。今回は、それを約1分半に大幅に短縮したのだ。水素エンジン車の両サイドから同時に2口で水素充填する仕組みを採用。それに加えて、充填ノズルや注入口も改良し、流量アップもしているのだろう。

2口で水素を充填
2台の移動式水素ステーションの間に停車させて充填した。(写真:日経クロステック)
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 充填ノズルは移動式の水素ステーションとつながっていた。日野自動車製と大陽日酸製の2台があり、その間に水素エンジン車を停車させ、左右から同時に水素充填する。そのステーションに供給する水素カードル車は6台あり、昨年と同様に福島水素エネルギー研究フィールド(Fukushima Hydrogen Energy Research Field:FH2R)で太陽光電力によりアルカリ水電解された水素と、新たに山梨県の太陽光電力によりPEM(Polymer Electrolyte Membrane)型水電解装置で生成された水素を使った。

 山梨県からの水素は、2022年2月に設立された国内初のP2G(Power to Gas)事業会社のやまなしハイドロジェンカンパニー(甲府市)からの供給である。PEM型水電解は、アルカリ水電解より効率が高い。

急ぐ水素エンジン車の市販化

 この1年間で、トヨタの水素エンジン車は大幅に進化した。エンジン性能をみると、2021年に比べ出力は20%、トルクは30%も向上している。2022年秋に発売予定の「GRカローラ モリゾウエディション」のガソリンエンジン性能に匹敵するという。

トヨタの「GRカローラ モリゾウエディション」
2022年秋に台数限定で発売する予定。(写真:日経クロステック)
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 車両ボディー関係も改良していて、量産の新型GRカローラのエクステリアパーツをかなり採用した。それにより車両質量は10㎏以上軽くでき、空力的にも改善し、最高速度が7~10km/h程度向上したという。富士スピードウェイでの練習走行では220km/h以上を記録した。

 ただ、このモータースポーツ界での成功に満足していてはいけない。技術開発の目的は、世界レベルでのカーボンニュートラルなモビリティー社会を実現することにあるはずだ。レースでの実証実験から市販化へ、水素エンジン車が新たな課題の解決に向けて走り出した。

 

トヨタが水素エンジン車を市販へ、欧州勢もBEV一辺倒から変化

 

前回、耐久レースという実験場で改良を続けるトヨタ自動車の水素エンジン車の進化を整理した。初参戦から1年間をかけて、水素エンジンの大きな課題である「プレイグニッション(早期着火、以下プレイグ)」を抑制する手段が見えてきた。

今回は、市販化に向けて取り組むトヨタの現状に加えて、欧州での水素エンジン研究の最新動向にも触れる。孤軍奮闘にも見えるが、実は水素エンジンに本腰を入れるのはトヨタだけではないのだ。欧州勢も水素エンジンの研究開発を急いでおり、“本音”が漏れ始めた。

市販化への課題

 2022年6月3日、トヨタが水素エンジン車を市販化する意向を明かした。富士スピードウェイで開催された「スーパー耐久シリーズ2022」の決勝レースを前に会見を開き、同社執行役員でGAZOO Racing Company Presidentの佐藤恒治氏は「富士登山になぞらえると、4合目くらいのところに来ている」と説明した。

 富士山の頂上である10合目を市販化というゴールに見立てたトヨタの開発ロードマップ。その4合目は、水素エンジンの「排気開発」をしている段階という。

 水素エンジンは原理的に二酸化炭素(CO2)を排出しないが、窒素酸化物(NOx)をかなり排出してしまう。これが、市販化に向けての大きな課題の1つである。ディーゼル車と同じようにNOx後処理システムを搭載しなければならないだろう。

 トヨタは、いくつかの手法を検討しているようだ。例えば、排気系に尿素水を噴射してSCR(選択触媒還元)で還元するシステムや、酸素共存下でも水素によってNOxを還元できる触媒システムなどが考えられる。

 また、そもそも全域で空気過剰率(λ)が2以上の超希薄燃焼(スーパーリーンバーン)や、大量クールドEGR(排ガス再循環)コンセプトで燃焼温度を下げてエンジンからのNOx排出量自身を低減するといった技術も手法の1つだ。

 NOx対策以外の大きな課題としては、長期間の使用に伴うエンジンやシステムへの水素脆化(ぜいか)がある。水素はほとんどの材質を透過しやすく、長年をかけて水素によって材料がもろくなってしまう。トヨタは、燃料電池車(FCEV)の「MIRAI(ミライ)」で構築した技術や材料を採用するので問題ないと公表している。ただ、コストには影響するだろう。

液体水素は難易度高い

 加えて、筆者が水素エンジンの市販化における重要な分岐点と考えているのが、トヨタが6合目に設定した「タンクの小型化」だ。水素タンクの小型化や航続距離の延長を狙って液体水素システムの搭載を考えているのであれば、市販化は決して容易ではないだろう。

液体水素システムを搭載した「水素エンジンカローラ」
後部座席と荷室のスペースに液体水素タンクなどを搭載した。(写真:日経クロステック)
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 今回の耐久レースの会場で、トヨタは液体水素システムを搭載した試作車を披露した。「現状の水素ガスシステムよりも体積エネルギー密度が約2倍と高いため、航続距離も2倍に延長できる」(トヨタの開発担当者)と主張する。つまり同じ航続距離にするなら、液体水素を蓄えるタンクの容量は半分で済む。だが、話はそんなに簡単ではない。

かつて、ドイツBMWが液体水素8㎏とガソリン74Lを搭載したデュアル燃料エンジン車「Hydrogen 7」を2007年に限定的に市販したが、断念した経緯もある。

BMWの「Hydrogen 7」
液体水素タンクとガソリンタンクを搭載した。(出所:BMW)
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 液体水素タンクは、-253度に保つため二重構造の真空超断熱タンクとし、さらにその内側に水素脆化の起こらないステンレスライナーを設けた構造が一般的である。

 液体水素搭載の大きな課題の1つは、液体水素タンク内での「ボイルオフ」と呼ばれる蒸発現象だ。タンク内の液体水素量が減っていくと、口金など外部からの侵入熱により液体水素が蒸発し、タンク内圧が異常に上昇してしまう。それを避けるために、その水素ガスをリリーフ弁で大気に逃がさないといけない。液体水素のうれしさの1つである航続距離が目減りし、燃費も悪くなる。長時間車庫に入れておくのも無理だ。

気化した水素は大気中に放出
トヨタが開発した液体水素システム搭載車の後部。2口で水素を充填しているように見えるが、充填しているのは写真右側の配管のみ。左側の配管では、タンク内の気体水素を排気している。(写真:日経クロステック)
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 こうした課題の解決には、70MPaの高圧水素タンクのように炭素繊維強化樹脂(CFRP)を巻いて強度アップや断熱強化を施すことなどが必要だ。だから液体水素タンクシステムを小型化するのは容易ではない。また、水素ガスの液化と運搬工程で多くの電力を消費してしまい、トータルのエネルギー効率も悪く、燃料代が高いという市販化に向けた大きな課題もある。資源エネルギー庁の試算では、液化水素の供給コストは170円/Nm3と高圧気体水素の1.7倍もしてしまう。

 トヨタが公開した試作車に搭載した液体水素タンクシステムは、耐久レースに参戦した「水素エンジンカローラ」の高圧水素ガスタンクシステムと同じように、後部座席と荷室に詰め込まれていたが、すごいシステムだ。液体水素タンクは、前述のように二重真空層構造で、容量は140L、質量は160kgというもの。-253度の液体水素を液体のままで充填しなければならず、プレ冷却システムや高圧ポンプ、減圧弁、配管、温度調整部、水素液面センサーなど周辺装置も多く全体として大きい。

トヨタが開発した液体水素システム
液体水素タンクは、容量140Lで質量160㎏と大きい。(写真:日経クロステック)
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 レースではぜひ走ってほしいものだが、水素エンジン車の市販化には、必ずしも液体水素仕様でなくてもいいのではないか。小型乗用車ではスペース的に厳しいので、DセグメントやSUV(多目的スポーツ車)など余裕のある車格に小型化した70MPaの高圧水素タンク仕様も選択肢としてあり得るだろう。

 このように市販化に向けて検討すべき項目は多いが、高圧水素ガスシステムであれば、数年後には限定的でも市場投入される可能性が考えられる。理由は欧州の本気度だ。欧州企業による水素エンジン開発が急加速している。

欧州でも水素エンジン開発が加速

 ここ数年、欧州自動車業界を中心に水素エンジンの研究開発が加速している。2022年4月にオーストリアで開催されたパワートレーンの国際会議「第43回Vienna Motor Symposium(ウィーンモーターシンポジウム)」では、全72件の発表中12件が水素エンジン関連のテーマで、前年に比べ増加した。このパワートレーン関係の国際会議は、欧州では大々的に戦略を公表する最重要な大会である。

 欧州での水素エンジン関連の開発キーワードは、「大型商用向け」「熱効率改善技術」「耐久性向上」「排ガス後処理技術(NOx浄化)」「低コスト化」など。基礎研究の段階を抜けて、かなり実用化に向けた量産開発の方向に移行しているようだ。トヨタの市販化に向けた開発段階の富士山4合目に近いレベルではないか。

欧州における基本的な開発の方向性は、低圧水素直噴エンジンである。燃焼コンセプトは、λ=2レベルの高過給スーパーリーンバーンが主流のようだ。それに尿素SCRを搭載したシステムである。低圧というのは約2~3MPaの水素噴射圧とし、大容量のインジェクター(場合によってはデュアル噴射も)を設定している。プレイグ対策をした上で、できる限り高圧タンク内の水素を使い切ろうという思想だろう。

BEV一辺倒から変化

 このシンポジウムでは、水素エンジン車やFCEVだけでなく、カーボンニュートラル(以下CN)なモビリティー社会の実現に向けた脱炭素、CN技術の議論がより盛んとなった。

 ドイツBosch(ボッシュ)の最高経営責任者(CEO)であるStefan Hartung(シュテファン・ハルトゥング)氏は基調講演で、CN実現には電気自動車(BEV)だけでなくさまざまな技術推進のアプローチが必須だと強調した。もちろん、水素エンジン車だけでもモビリティー社会のCNは実現できない。

 また、欧州自動車業界全体としても、持続可能なモビリティー社会として、水素をはじめとするCN燃料(水素、アンモニア、合成燃料、バイオ燃料など)の活用も重要だとの認識が広がっている。つまり、BEVに傾倒していた欧州でさえ、将来に向けて内燃機関の終焉(しゅうえん)は来ず、電動パワートレーンの1つとして重要な役割を果たし続けるべきだとの風潮に変化してきた。

 この変化は大きい。表面上、BEVシフトに特化していた欧州の自動車業界も、BEVだけでは自動車産業のCNは達成できないと、ようやく本音を言い出したのだ。

 いくつかの欧州の大手自動車メーカーは、将来BEVしか販売しないと公表している。それでも、実はそのグループ会社なり子会社が、しっかりとCN実現に向けて電動車向けに特化した内燃機関(DHE:Dedicated Hybrid Engine)やCN燃料利用の内燃機関の開発を継続しているのだ。

チリで建設中の合成燃料(e-fuel)のパイロット生産工場「Haru Oni(ハルオニ)」
Haru OniプロジェクトはドイツPorsche(ポルシェ)が主導し、風力発電の電力を利用してe-fuelを製造する。(写真:Porsche)
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一方、2022年6月8日の欧州議会の本会議において、欧州グリーンディールの包括的な法案「Fit for 55 Package」の中の「乗用車および小型商用車のCO2排出基準の改正案」が可決された。その中に、2035年までにテールパイプから一切CO2を排出できないようにするという法案がある。実質、内燃機関を搭載する新車の販売禁止だ。

 同月29日には、欧州の閣僚理事会でもこの法案を支持した。これ自体は想定できたが、変化があったのはここから。2026年に欧州委員会(EC)がその進捗を評価し、プラグインハイブリッド車(PHEV)や合成燃料(e-fuel)を含むCN燃料技術の進捗を考慮して見直しを実施することも確認したのだ。最終的にECを含めて3機関で合意するという過程を経て法案成立となる。

 内燃機関とどう向き合うか。揺れ動く欧州自動車産業としては大変難しい状況である。欧州市場の新車販売は世界の約15%と大きくはないが、世界の自動車産業への影響は考えられる。世界の自動車産業全体が真のCNで持続可能なモビリティー社会の実現に向けて、強く方向性を共有していくべき時が来たのではないか。

 

トヨタが水素エンジン車を市販へ、欧州勢もBEV一辺倒から変化 | 日経クロステック(xTECH) (nikkei.com)

 

トヨタが水素エンジン車を市販へ、欧州勢もBEV一辺倒から変化

 前回、耐久レースという実験場で改良を続けるトヨタ自動車の水素エンジン車の進化を整理した。今回は、市販化に向けて取り組むトヨタの現状に加えて、欧州での水素エンジン研究の最

xtech.nikkei.com

 

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[수소뉴스 = 양인범 기자]  PR뉴스와이어에 따르면 연료전지 및 전기화학 기술 분야의 글로벌 선도기업 세레스파워(Ceres Power)가 2023년에 메가와트 규모의 고체산화물 전해조(Solid oxide electrolyser, SOEC) 견본품을 제공하기로 쉘(Shell)과 계약을 체결했다고 발표했다.

 

 



쉘과 세레스는 SOEC 기술을 이용해 고효율성 저비용 녹색수소를 제공하고자 파트너십을 체결했다. 녹색수소는 오늘날 화석 연료에 의존하는 에너지 시스템에서 탄소 배출량을 줄이기 어려운 부품을 탈탄소화하는 믿을 만한 대안으로 널리 인식되고 있다.

세레스는 80대 중반 ~ 90% 효율성 범위 내에서 다른 기술보다 효율성이 약 20% 더 높은 수소를 생산하는 것을 목표로 한다. 이 범위에서는 산업 공정에서 나오는 여열을 이용해 이처럼 높은 효율성을 달성할 수 있다.

세레스는 SOEC 기술을 개발하는 데 1억 파운드를 투자했다. 이는 2025년까지 시장 최고 수준의 수소 $1.5/kg 균등화 비용을 달성하는 것을 목표로 한다. 쉘과의 계약은 세레스의 사업 전략과 맥락을 같이 하며, 신규 시장의 상업화와 개발을 위한 방안을 제공한다.

이 시스템은 인도 벵갈루루에 위치한 쉘의 연구개발기술센터에 설치될 예정이다. 이곳에 공급된 수소는 현장에서 산업 공정에 투입된다. 이 센터는 더욱 깨끗한 에너지 솔루션을 제공할 잠재력을 지닌 혁신과 기술에 쉘이 집중한 핵심 부문이다.

세레스의 사장 필 콜드웰은 “이번 쉘과의 발표는 자사에 있어 매우 중요한 단계”라며 “이 파트너십은 자사의 사업 전략을 인정하고, 넷제로 달성에 필요한 규모와 속도로 산업 탈탄소화를 위한 저비용 녹색 수소를 제공할 수 있는 자사 SOEC 기술의 잠재력을 시사하는 것”이라고 밝혔다.

쉘 기술 EVP 유리 세브레그츠는 “자사의 Powering Progress 전략은 에너지 변환을 주도하고, 2050년까지 배출량 넷제로 에너지 기업이 되기 위한 여정의 속도를 높이고자 하는 분명한 포부를 설정하는 것”이라면서 “이 전략에서 수소는 큰 부분을 차지한다”고 말했다. 이어 그는 “차별화된 SOEC 기술을 보유한 세레스는 최적의 비용과 효율성 특징으로 수소를 생산할 잠재력을 갖추고 있다”면서 “세레스와의 시범 프로젝트 및 협력은 이 촉망되는 기술을 산업 규모로 숙성시키기 위한 단계”라고 설명했다.

CERES, 쉘과 녹색수소용 전해조 계약 < 실시간 기사 < 해외뉴스 < 기사본문 - 수소뉴스 (h2news.co.kr)

 

CERES, 쉘과 녹색수소용 전해조 계약 - 수소뉴스

[수소뉴스 = 양인범 기자] PR뉴스와이어에 따르면 연료전지 및 전기화학 기술 분야의 글로벌 선도기업 세레스파워(Ceres Power)가 2023년에 메가와트 규모의 고체산화물 전해조(Solid oxide electrolyser, SOE

www.h2news.co.kr

 

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자료출처 월간수소경제

일 자 2022.6.29

美, 탄소중립 위해 청정수소 개발 집중 지원

청정수소 지원 담은 ‘인프라 투자 및 일자리 법’ 시행

“강력한 세제 지원 필요…수소 생산 세액 공제 신설해야“

수소산업 발전하려면 국제적 수소 협력 중요

▲ 프랭크 월락 미국 연료전지·수소에너지협회 회장과 서면 인터뷰를 진행했다.

 

[월간수소경제 이종수 기자] 맥킨지가 지난 2021년 4월 발표한 '미국 수소경제 로드맵' 보고서에 따르면 2050년까지 미국 내 에너지 수요의 최대 14%를 수소가 차지하고, 수소산업이 연간 7,500억 달러의 수익을 창출할 것으로 전망됐다. 

이에 따라 미국 정부가 수소산업을 육성하기 위한 정책적 지원에 적극 나섰다. 에너지부(DOE)는 지난 2021년 6월 청정수소 생산비용을 10년 안에 1kg당 1달러로 낮추겠다는 ‘수소에너지 어스샷’ 프로젝트를 개시했다.

미국 바이든 대통령이 2021년 11월 15일 서명한 1조2,000억 달러 규모의 초당적 인프라 법안인 ‘인프라 투자 및 일자리 법’에는 청정수소 개발을 위한 대규모 인프라 구축과 투자를 지원하는 내용이 담겼다. 

이와 함께 미국 의회에서 청정수소 생산 세액 공제 등을 담은 법안이 논의 중이다. 

이같은 정책의 중심에는 80개 이상의 회원사를 둔 미국 연료전지・수소에너지협회(FCHEA; Fuel Cell and Hydrogen Energy Association)가 있다. 

프랭크 월락 FCHEA 회장 겸 CEO는 FCHEA의 오랜 회원인 퓨얼셀에너지의 정부업무 및 시장개발 수석부사장, 캘리포니아 고정 연료전지협회의 의장, FCHEA 이사회 의장 등을 역임했다. 또 지난 5월 25일 서울에서 공식 출범한 ‘세계수소산업연합회(GHIAA)’의 부의장으로 선임됐다. 

 

FCHEA에 대한 소개와 함께 최근 주요 이슈에 대해 말해달라.

미국 연료전지・수소에너지협회(FCHEA)는 혁신적이고, 깨끗하고, 안전하고, 신뢰할 수 있는 수소에너지 및 기술 솔루션을 발전시키고 있는 80개 이상의 선도 기업과 조직을 대표한다. 

1989년 국립수소협회(National Hydrogen Association)로 출발한 이후 미국 연료전지협의회와 합병한 FCHEA는 미국에서 수소와 연료전지에 대한 가장 오랜 지지자이자 업계의 목소리를 대변하는 단체다.

FCHEA는 수소・연료전지에 대한 연구개발과 관련 인프라 구축을 지원하고, 연방과 주(州) 차원의 규제 기관 및 정책 입안자에게 일관되게 수소・연료전지 업계의 목소리를 내고 있다. 또 교육적인 노력을 통해 연료전지와 수소에너지 기술의 환경・경제적 이익을 널리 알리고 있다. 

▲ 미국 코네티컷 브리지포트 연료전지 발전소로, 퓨얼셀에너지의 연료전지가 설치됐다.

미국 수소산업을 위한 FCHEA의 최근 이슈는 2021년 말에 제정된 초당적 인프라 투자 및 일자리 법안에 포함된 다양한 청정수소 프로그램에 대한 95억 달러의 자금을 확보하는 것이다. 이 자금은 미국 전역의 수소 생산, 유통, 활용 관련 인프라 구축에 대한 대규모 투자로 이어지고, 수소산업이 더욱 성장할 수 있는 강력한 기반이 될 것이다. 

이번 자금 확보는 처음이 아니다. FCHEA는 연방 차원에서 연료전지와 수소기술의 재정적 인센티브를 창출하고 촉진하는 데 지속적으로 노력해왔고, 지난 15년 동안 미국 에너지부의 수소・연료전지 연구개발・실증 프로그램 기금을 20억 달러 이상 확보했다. 

이러한 오랜 노력은 FCHEA 회원사를 워싱턴 DC와 전국에 걸쳐 신뢰할 수 있는 수소산업 플레이어로 육성하는 데 결정적이었을 뿐만 아니라 오늘날 미국 수소산업의 거대한 모멘텀을 위한 길을 열어주었다.

 

미국의 수소산업 현황과 주요 정책에 대해 설명해달라.

미국의 수소산업은 현재 산업용으로 1,100만 톤 이상의 수소를 생산하고 있고, 수소의 생산, 운송 및 저장을 위한 인프라를 보유하고 있다. 현재 수소가 산업 자원에서 중요한 에너지원으로 전환됨에 따라 수소 활용 부문에 대한 투자가 증가하고 있다.

미국은 2006년 이후 지속적으로 수소・연료전지의 연구개발 및 실증 프로그램에 총 20억 달러 이상을 투자했다. 이러한 지원은 미국 내 수소산업을 구축하는 초석이 됐다. 

연방 차원에서 경량용 및 자재 취급용 수소전기차 구매와 고정형 연료전지시스템 및 수소충전소 구축에 대한 세금 우대 조치가 제공된다. 이는 개별 주(州)의 많은 주요 정책과 자금 지원 활동으로 보완된다.

이 외에도 올해부터 초당적 인프라 투자 및 일자리 법에 따라 수소 분야에 90억 달러 이상의 자금을 지원해 전국에 수소 허브를 개발할 예정이다.

 

맥킨지는 지난 2021년 4월 '미국 수소경제 로드맵' 보고서를 발표했다. 미국의 수소경제를 어떻게 전망하나.

미국 수소경제 로드맵은 미국 내 수소산업이 실질적인 경제성장과 대규모 탄소 배출량을 감소할 수 있는 상당한 잠재력이 있음을 시사한다. 

로드맵에 따르면 실효적인 정책들이 추진되면 수소가 2050년까지 미국 에너지 수요의 최대 14%를 차지할 것으로 예상된다. 

▲ 미국 내에 설치된 블룸에너지의 연료전지시스템.

경제적인 관점에서 보면 2030년까지 미국의 수소산업이 연간 1,400억 달러의 수익을 창출하고, 수소 밸류체인 전반에 걸쳐 70만 개의 일자리를 만들 것으로 전망된다. 더 나아가 2050년까지 연간 수익은 7,500억 달러, 일자리는 340만 개로 늘어날 것으로 예상된다. 

환경적 관점에서 보면 수소 부문의 이러한 성장은 2050년까지 국가 탄소 배출량을 16% 감소시킬 것으로 예상된다. 

 

미국도 유럽과 한국처럼 탄소중립을 위해 청정수소 개발에 집중하는 모습이다. 이와 관련해 현재 어떤 노력이 진행되고 있는지 알고 싶다.

미국 에너지부(DOE)는 ‘에너지 어스샷(Energy Earthshots)’ 정책의 첫 목표로 수소 가격을 낮추기 위한 ‘수소에너지 어스샷(Hydrogen Energy Earthshots)’ 프로젝트를 추진하고 있다. 

지난 2021년 6월 청정수소 생산비용을 10년 안에 1kg당 1달러로 낮추겠다는 ‘수소에너지 어스샷’ 프로젝트를 개시했다. 이 프로젝트는 미국 산업부 및 국립연구소와 함께 에너지부의 연구개발비를 확대하고 실증사업을 지원하는 등 여러 방안을 포함하고 있다. 

FCHEA와 그 구성원들은 수소 어스샷 노력을 전적으로 지지하며, 에너지부와 긴밀히 협력해 이를 실현하기 위해 노력하고 있다. 

▲ 미국 수소 기업 플러그파워의 수소탱크로리.

바이든 대통령은 2021년 11월 15일 1조2,000억 달러 규모의 초당적 인프라 법안인 ‘인프라 투자 및 일자리 법’에 서명했다. 이 법안에 따라 전국적으로 지역 청정수소 허브 개발을 위해 지정된 80억 달러와 함께 청정수소 프로그램을 위해 95억 달러를 지원한다. 또 수전해 수소 생산 연구개발・실증에 10억 달러, 청정수소 제조 및 재활용 이니셔티브에 5억 달러가 각각 지원된다. 

아울러 이 법안은 미국 청정수소 로드맵과 전략의 개발을 요구하고 있다. 

FCHEA 회원사들은 지역의 수소 허브 구축 노력을 통해 중요한 기회를 활용하기 위해 전국의 주 및 지역의 여러 이해관계자, 정책 입안자들과 파트너십을 구축하는 데 노력하고 있다.

우리는 에너지부가 가까운 미래에 수소 허브에 대해 어떻게 평가하고, 개발하고, 자금을 조달할 것인지에 대한 자세한 정보를 안내해주는 한편 앞으로도 FCHEA 회원사들의 노력을 계속 지원할 것으로 기대하고 있다.

미국 수소산업은 교통, 발전, 산업 응용에 대한 지역 수소 생산과 이용을 확대하기 위해 상당한 지원을 제공하는 초당적인 인프라 투자 및 일자리 법의 통과에 고무되어 있지만 국가 탄소배출량 감축 목표 달성에 필요한 국가 수소경제를 도약시키기 위해서는 훨씬 더 많은 지원이 필요하다. 

이에 따라 수소생산의 안정성을 보장하고 수소기술의 성장과 수소인프라 구축을 가능하게 하는 강력한 세제 지원이 필요하다.

FCHEA는 지난 2월 22일 의회가 청정에너지 세액 공제를 통해 기후변화에 대응하는 법안을 통과시키기 위한 노력을 촉구하는 성명서를 발표했다. 이 법안에는 미국의 수소경제를 발전시키기 위한 다양한 인센티브가 포함되어 있다.

이 법안에 따라 수소생산 세액 공제가 신설되면 청정수소 연료 생산자들에게 kg당 최대 3달러의 비용을 제공함으로써 수소생산시설 구축에 대한 많은 투자를 유도할 수 있을 것이다. 

또한 FCHEA는 연료전지 기술 및 에너지 저장 시스템, 경량의 연료전지자동차, 상용 전기자동차, 대체 연료 급유 및 첨단 에너지 프로젝트 등의 세액 공제 장기 연장을 지원하게 된다.

의회에서 논의 중인 이러한 일련의 인센티브는 수소에너지와 연료전지 기술이 발전하기 위한 공정한 경쟁의 장을 만들고 수소가 미국의 탈탄소화 노력에 있어 중요한 역할을 한다는 점을 인식하게 할 것이다.

청정에너지 세액 공제 법안이 통과하면 새로운 수소경제에 상당한 경제적 모멘텀을 창출하면서 국내 일자리를 지원하고 제조업을 활성화하는 동시에 연료전지 및 수소에너지 프로젝트를 빠르게 성장시킬 수 있을 것이다. 

 

세계수소산업연합회(GHIAA) 부의장으로서 초대의장인 문재도 H2KOREA 회장과 함께 GHIAA를 이끌게 됐다.

▲ 미국 모놀리스가 네브래스카에 구축한 청록수소 생산시설.

 

GHIAA가 글로벌 수소경제 시장에 어떤 영향을 미칠 것으로 생각하나.

연료전지 기술과 수소에너지는 운송(물품・인력 이동), 발전, 에너지 저장은 물론 해양, 항공, 산업 공정 등을 포함한 광범위한 부문에 걸친 탈탄소화에 필수적이다. 세계적인 대규모 수소경제는 탄소 배출 감축 목표를 달성하고, 그리드 복원력과 에너지 보안을 향상시키며, 기후변화의 영향을 완화하는 데 매우 중요하다.

이러한 상황에서 FCHEA가 GHIAA의 창립회원이 된 것을 자랑스럽게 생각한다. 국제적인 수소 협력은 세계적인 탈탄소화와 경제성장을 견인할 수 있는 엄청난 잠재력을 가진 수소산업을 발전시키는 데 매우 중요할 것이다.

GHIAA가 국제적인 파트너십을 촉진함으로써 전 세계적으로 수소인프라 구축과 수소의 생산・유통・활용이 활발해질 것으로 기대하고 있다. 

FCHEA는 H2KOREA 및 GHIAA 내 다른 리더들과 협력해 글로벌 수소산업 전반에 성공을 거둘 수 있도록 노력할 것이다. 

글로벌 수소경제를 성공적으로 발전시키기 위해서는 인프라 구축 비용을 낮추고 기존 기술과 형평성을 맞추기 위한 세제 혜택, 인력 개발 및 훈련 지원, 연구개발에 대한 지속적인 자금 지원, 대규모 수소인프라 프로젝트 지원 등의 정책도 필요하다. 

 

한국의 수소경제에 대한 생각과 한미 수소 협력방안에 대해 말해달라.

한국은 수소・연료전지 기술, 특히 경량의 연료전지자동차와 대규모 고정식 연료전지발전소 구축에 있어 세계적인 선두주자다. 우리는 FCHEA 회원사에 현대자동차 등 몇 개의 한국 기업이 포함된 것을 자랑스럽게 생각하고 있다.

▲ 미국 산업용 가스 기업 에어프로덕츠가 한국 울산에 구축한 수소충전소.

FCHEA와 H2KOREA는 지난 2020년 2월 10일 미국 워싱턴 D.C.에 있는 FCHEA 사무실에서 수소산업 협력 강화를 위한 업무협약을 맺었다. 양국 간 수소 정보 공유, 수소기술 표준 선진화, 연료전지 산업의 성장과 수소 공급 확대 등을 위해 협력을 강화한다는 내용을 담고 있다. 

H2KOREA와 FCHEA에는 양국을 대표하는 자동차 제조사, 연료전지 스택과 설비 제조사, 산업용 가스회사, 수소충전업체 등이 속해 있어 실제 수소산업 협력에 크게 기여할 것으로 기대하고 있다. 

FCHEA는 H2KOREA와 협력해 비즈니스 기회와 파트너십을 발전시키고 글로벌 수소산업 전반에 걸친 모범 사례를 공유해 상호 목표를 달성하는 데 힘쓸 것이다. 

 
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수소뉴스 = 한상원 기자]롯데케미칼은 블루수소 생산을 위한 하이브리드 이산화탄소(CO2) 포집 액화공정 기술 개발에 나선다고 28일 밝혔다.

지난 8일, 과학기술정보통신부 CCU(이산화탄소 포집 및 활용) 분야 국책과제에 참여하는 12개 기관 중 공동연구기관으로 선정되어 협약을 체결한 바 있다. 국책과제 공동 연구를 통해 기존 보유하고 있는 기체분리막 CO2 포집 기술을 고도화하면서 이번 과제의 결과물인 하이브리드 CO2 포집 관련 기술을 확보하고 설비 설치 시 활용할 계획이다.

이번 과제는 ‘블루수소 생산을 위한 하이브리드식 CO2 포집 액화공정의 최적화 및 실증’으로, 일일 100톤 이상의 CO2를 포집하고 활용하는 공정을 개발하는 프로젝트다. 평택수소특화지구에서 현장 실증을 거친 후 연간 100만 톤 급 상용화 공정 설계 수행을 통해 기술내재화를 목표로 한다.

하이브리드 CO2 포집 기술에는 기체분리막을 이용한 막분리법, 흡수제를 이용한 습식법(현대건설), VSA법(한국에너지기술연구원)이 적용될 예정이다. 각각의 포집법은 블루수소 생산 과정에서 발생되는 CO2 특성에 따라 최적화 기술을 개발해 향후 블루수소 생산 효율 개선에 기여할 것으로 기대된다. 

롯데케미칼은 이번 과제에서 기체분리막 탄소포집 기술을 담당한다. CCU 기술을 활용하여 블루수소 생산 과정에서 발생되는 연소배가스를 대상으로 기술 개발을 진행한다. 또한 액화 공정 중 손실되는 가스에서 CO2를 재회수하는 부분까지 기술을 확대해 블루수소 생산 경쟁력을 강화할 계획이다.

지난해 3월, 여수 1공장 내에 국내 화학사 최초 기체분리막 CCU 파일럿 설비를 설치하고 9개월간의 실증 운영을 진행했다. 이를 통해 탄소 포집용 기체분리막의 성능 검증을 완료했으며, 실증 과정에서 수집, 분석한 데이터 및 운전 기술을 바탕으로 대산공장에 글로벌 화학사 최초 분리막 탄소포집 상용화를 추진하고 있다. 이번 국책과제 참여를 통해 친환경 수소 성장 로드맵 ‘Every step for H2’실현에 한걸음 더 다가설 수 있을 것으로 기대된다.

또한 확보한 하이브리드 CO2 포집 기술을 바탕으로 기존 보유한 포집 기술을 더욱 고도화하고 높은 효율성을 이끌어낸다는 방침이다. 기존 및 신규 설비에 적절한 기술을 적용해 경제성을 극대화하고 차별화된 경쟁력을 확보할 계획이다. 

황진구 대표는 “롯데케미칼의 기체분리막 탄소포집 기술이 이번 과제를 통해 블루수소 생산 현장까지 활용되는 것에 의의가 있다”며, “롯데케미칼은 해당 기술의 추가 연구를 통해 활용도를 확대함으로써 탄소 중립에 기여할 수 있도록 노력할 것”이라고 밝혔다.

롯데케미칼, 기체분리막 탄소포집 기술 블루수소 생산현장에 적용 < 실시간 기사 < 종합 < 뉴스 < 기사본문 - 수소뉴스 (h2news.co.kr)

 

롯데케미칼, 기체분리막 탄소포집 기술 블루수소 생산현장에 적용 - 수소뉴스

[수소뉴스 = 한상원 기자]롯데케미칼은 블루수소 생산을 위한 하이브리드 이산화탄소(CO2) 포집 액화공정 기술 개발에 나선다고 28일 밝혔다.지난 8일, 과학기술정보통신부 CCU(이산화탄소 포집 및

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