SIphotography/iStock
先日、「石川和男の危機のカナリア」と言う番組で「アンモニア発電大国への道」をやっていた。これは例の「GX実行に向けた基本方針（案）参考資料」に載っている「水素・アンモニア関連事業 約7兆円〜」を後押しするための宣伝番組だと見た。
実際、例によって、売り文句として「燃やしても二酸化炭素が出ないアンモニア」「次世代エネルギーとして「水素に匹敵する」との声も」「日本は「アンモニア発電大国」になれる？」などが挙げられ、これまで筆者がアゴラで何度も指摘してきた種々の問題点には、何一つ触れていない。
筆者に言わせればツッコミどころ満載だったが、まずは基本的なところから。番組の終わり頃に、MCの石川氏は「水素やアンモニアは技術開発が進めば、化石燃料・再エネ・原子力に続く第4のエネルギーになりそうだと期待できますね」と言い、同席していた「専門家」も頷いていた。しかしこれは、根本的な間違いである。
今さら指摘するのも気恥ずかしいが、化石燃料・再エネ・原子力は「一次」エネルギーであり「源」である一方、水素・アンモニアは電力と同じ「二次」エネルギー、つまり「源」から作られる「媒体＝運び屋」であって「源」ではない。この違いは本質的なものであり、いつまで経っても水素・アンモニアが「第4のエネルギー源」になることは決してあり得ない｡
つまり、この違いは「技術開発が進めば」解消されると言った種類のものではない。エネルギー問題を議論する際には、まず押さえておくべき基本事項である。ここで間違えているようでは、お話にならない。番組に出ている「専門家」諸氏も、無論そんなことは百も承知のはずであるが、なぜか訂正しない。別にこの番組に限らず、NHKその他マスコミ全般で同様であるのだが。
また、元々「二次」エネルギーである水素・アンモニアから電力を作ったら、その電力は「三次」エネルギーとなり、より高くつくことは自明である。なぜ水素やアンモニアを燃やしてまで発電しなければならないのか？ その答は「火力発電からのCO2排出を減らす」、この一点しかない。この目的のためなら、どんな「不都合な真実」にも目をつぶりましょう、という態度なのだ。
この種の「（CO2排出削減の）目的のためなら手段（＋技術的・経済的合理性）を問わず」という態度は、脱炭素政策ではしばしば遭遇する。水素・アンモニアで典型的だが、他にもCCSやカーボンリサイクル燃料などでもお目にかかる。既に指摘されている通り、これらはいずれも高コストになってしまうのだが、高コストになる理由はエネルギー工学の原理的なところに由来するものなので、そう簡単には解決しそうにない。
だから、様々な面で無理に無理を重ねることになる。昔から言う通り、無理を通せば道理が引っ込む。いつから、この国は「道理が引っ込む国」になってしまったのか・・？
さて、番組に戻る。水素・アンモニアを紹介する際に、アンモニアに熱心なのは日本だけ、と言う話になり、そこから「日本はアンモニア発電大国へ？」と飛躍する。しかし、諸外国がアンモニアに不熱心なのには理由がある。
再エネその他から水素を作ったら直接パイプラインで運べば良く、わざわざコストをかけて水素をアンモニアに変換する必要はないからだ。現にEUなどでは、水素をパイプ輸送するのが基本である。日本では豪州や中東で作った水素をパイプ輸送できないので、別の手段を考えざるを得ず、その答の一つがアンモニアなのだ。
この話は、以前にもアゴラに書いた（幻想の「水素供給計画」）。
海外で大量に作った水素を運ぶ手段として、液体水素、有機ハイドライド、アンモニア等が出てくるが、いずれも一長一短。その中で、日本政府はアンモニアを第一選択肢に挙げたので、昨今の日本では「アンモニア狂騒曲」が起きているわけだ。
確かに、アンモニアは液化しやすく輸送コストが安い。しかし、水素からアンモニアを合成するには、エネルギーとコストがかかる。概算だが、最初に水素が持っているエネルギーの約半分相当の熱・動力が、アンモニア合成に消費される。つまり、水素→アンモニアでエネルギーは約半分になる（プラント規模によっても計算結果は変わるが）。
以下、少し化学プロセスの話を書く。現時点では、水素と窒素からアンモニアを合成する方法の基本は「ハーバー・ボッシュ法」で、反応条件は圧力200〜350気圧、温度約500℃である（中圧法）。この高温高圧下でも窒素は反応しにくいため、反応器出口でのアンモニア濃度は10〜15％に留まる（そのため、反応ガスからアンモニアだけを分離し、水素と窒素を戻すリサイクル操作が行われる）。
反応率を上げるため反応条件を厳しくしたのが高圧法で、圧力900〜1000気圧、温度500〜650℃である。この過酷な条件で長時間運転させるには相当頑丈な反応器が必要で、設備コストは高くなる。なお、この条件下でも反応器出口でのアンモニア濃度は25％程度である。
反応条件を簡単に数百℃、数百気圧などと書くが、原料ガスをこの状態に持って行くのは大変である。原料の昇温に熱が要るのはすぐ分かるはずだが、気体の昇圧、つまり圧縮にも大きな動力を使う（一段階では圧縮出来ないので何段階かに分ける）。
また、アンモニア合成反応は発熱反応なので、反応が始まれば加熱は不要だが、逆に温度制御を誤ると、温度上昇→反応加速→温度上昇→のサイクルが始まり、熱暴走を起こして爆発してしまう。従って、今度は反応熱の除去と温度制御が大切になる。
要するに、アンモニア合成は現代化学工業の花形であり、技術の粋を極めたプロセスと言えるが、高温高圧の反応器を中心とする複雑高度な化学プラントを必要とする。簡単に安くは作れない。しかるに、番組で示された「コスト表」には、不思議な数字が出てくる。
製造段階で、海外水素製造（天然ガス＋CO2販売）は11.5円/Nm3であるのに対し、海外アンモニア製造では4.3円/Nm3となっている。アンモニアは水素を「原料」として製造された「製品」であり、しかも製造には上記のように高度な設備を要するのに、なぜ製品の方が原料の半値以下になるのだろうか？ 何かカラクリがあるのだろうが、筆者には理解できない。このカラクリを、ぜひご教示願いたい。
なお、水素を天然ガスから作るのであれば、本来の「脱炭素」からは逸脱する。番組中の表では、どこに、誰が、どのように売るのかよく分からない「CO2販売」とやらが入っていたけれど。むろん、再エネ電力から水素を作れば、製造コストはこの試算よりずっと高くなる。
また、発電コストにも問題がある。輸送コストは水素輸入162円/Nm3、アンモニア輸入2.3円/Nm3とアンモニアが圧倒的に安いが、発電設備では水素発電機7〜9万円/kW、アンモニア専焼設備46万円/kW、アンモニア混焼設備29万円/kWと水素有利になり、しかし最後の発電コストでは水素専焼97.3円/kWh、10％混焼20.9円/kWhに対して、アンモニア専焼23.5円/kWh、20％混焼12.9円/kWhと、またもやアンモニア有利に落ち着く。これは、輸送コストが強く効くからだとも解釈される。
しかし、元々高い水素から作られたアンモニアを専焼して23.5円/kWhで済むという計算自体が、そもそも不可解である。
なお、混焼する相手は石炭のはずなので、このコストを上記発電原価から逆算すると、約10円/kWhとしていることが分かる。資源エネ庁の2030年の発電コスト試算では、石炭発電は13.6円/kWh程度となっているが、その中の燃料費は4.3円/kWhに過ぎない。上記の約10円/kWhとは、資本費・運転維持費等を全部含む額なのだろうか？
もう一つの問題は、アンモニアの必要量である。番組にも出てくるが、CO2削減量に対するアンモニアの必要量は、ほぼ2：1である。つまり、CO2を1億トン削減するために、アンモニアが約5000万トン要る。
前記「GX実行に向けた基本方針（案）参考資料」によれば、2040年代のアンモニア導入量は普及段階でも3000万トンなので、CO2削減量は6000万トンしかない。これは、2019年の日本のCO2排出量約10.7億トンの6％にも満たない。これに水素2000万トンを加えても、削減量には髙が知れている。こんな事業に7兆円もかける価値があるのだろうか？
なお、このアンモニア3000万トンという量は、国内アンモニア生産のピーク時456万トン、2015年末には91万トンに低下という状況から見て、いかに桁外れな数字であるかを実感していただきたい（水素2000万トンも、とてつもない数字であるけれど）。
また、燃焼の研究者にも言いたいことがある。前報にも書いたが、燃焼の研究は今でも十分重要な社会的意義があるのだから「燃焼はオワコン」などと卑下せず、堂々と化石燃料や有機物の燃焼研究に打ち込んでいただきたい。
例えば、日本燃焼学会では「アンモニア燃焼」を持ち上げ、大きな研究課題にしている。これも多分、国策への賛助方針によるものだろう。しかし上記の理由から、筆者などにはアンモニア燃焼の研究に価値と将来性があるとは理解できない。むしろ、これからも内燃機関での燃料燃焼などの研究に意義があると思う。
国内での事業展開を考えるなら、再エネ電力→水素→アンモニア→火力発電 というルートは決してあり得ない。水素を燃やして発電することが既にナンセンス（＝単なる電力の無駄遣い）なのに、これに加えてコストとエネルギーを使って合成したアンモニアを燃やすなど、考えられないから。電力貯蔵とか負荷分散の手段としても、水素を経由するのは非効率過ぎる。
アンモニアを使うのは、単に海外からの水素大量輸入を考えるからで、これが無理ならば、アンモニア発電大国などあり得ないことは自明である。水素の大量輸入の見込みも立たないうちからアンモニア混焼試験などやること自体が、ナンセンスと言うしかない。一体、何を考えているのか？
国会議員諸氏にお願いしたいが、国会では、ぜひGX計画に関するきちんとした議論をしていただきたい。資料によれば、総額150兆円にものぼる官・民の投資とあるが、防衛費増税以上のとてつもない金額である。これらが本当に日本国のためになるのか、税金等をドブに捨てることになるのか、科学・技術・経済性に基づいた、冷静な議論をお願いしたい。
