水素 - 脱炭素化目標を達成するための鍵となるエネルギーキャリア
水素バリューチェーンに沿って品質を確保しながら規制要件の遵守を実現する方法
ネットゼロ社会への移行が進む中、石油・ガス産業において水素はCO2排出量を削減できる新たなエネルギーキャリアとして期待されています。水素には輸送、貯蔵、使用に伴ういくつかの課題があるため、正確で信頼性の高い測定を行うには専門的なサポートが必要です。当社の製品ラインナップは、トレーサビリティと文書化に関する規制面と環境面のコンプライアンスを達成するとともに、パフォーマンスの最適化により安全な運用を可能にします。
重要な事実
800 億ドル (USD)
の H2 インフラへの世界の年間平均投資額は、2050 年までに 10 倍に増加 (IEA)
水素エコシステム
›水素は脱炭素化、再生可能エネルギーの統合、ゼロエミッションモビリティを可能にします。その清浄度と多分野への応用性により、クリーンエネルギーに向けた総体的なアプローチを提供します。世界的な需要が製油所、アンモニア製造業、その他の産業から生まれています。水素の製造源には、化石燃料、工業プロセス、培養細胞、再生可能エネルギーなどがあります。水素は製造源に基づいてグレー、ブルー、グリーンに分類され、パイプライン、トラック、船舶を使用して気相または液相（LH2）の状態で輸送されます。
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製造、輸送、貯蔵の全工程において正確な測定を実現することが、水素サプライチェーン全体の効率と信頼性を保証するうえで最も重要になります。
電解槽出口における水素品質要件の遵守
グリーン水素は、太陽光発電所や風力発電所の再生可能エネルギー源の電力を利用する電解プラントで製造することができ、需要に応じて抽出可能な大量のエネルギーを貯蔵できます。電解は、電気を利用して水を水素と酸素に分解するプロセスです。水素は輸送手段や最終用途（特に燃料電池（ISO 14687:2019））に応じて、高い品質基準を満たす必要があります。
この分野の当社の専門知識
水分（H2O）および 酸素（O2）測定用の光学技術は、その優れた堅牢性と信頼性によりメンテナンスフリーの運用を実現します。Endress+Hauserの光学分析機器には、以下のようなメリットがあります。
- 短い応答時間でプロセス不純物を特定
- 可動部なし、電解液なし、および長寿命オプティックにより、メンテナンス作業を大幅に低減
- 固体センシングエレメントを使用した信頼性の高い構造により、稼働時間が大幅に増加
- 設置/設定が容易：Heartbeat Technologyの健全性監視機能により、長期にわたってメンテナンスフリーの運用を実現
天然ガス配送ネットワークへの水素の注入
水素は、パイプラインに応じて既存の天然ガスインフラを使用して輸送できます。天然ガス燃料システムやパイプラインに注入される水素量の増加に伴い、メタンおよびCO₂の量が減少します。注入の比率は規制要件に応じて異なります（10～20%）。高精度の流量/組成測定技術を利用することは、混合物の量と品質を保証するために不可欠です。
この分野の当社の専門知識
Endress+Hauserのコリオリ流量計を使用することで、天然ガス配送ネットワークに注入する水素の流量を容易に測定できるため、流量を適切に制御することができます。最終的な混合比の測定には、ラマン分光法を活用できます。Ramanアナライザは、水素含有量に加え、一般的に測定される多数の天然ガス成分も正確に測定できます。
- ラマン分光法による安全な組成測定：最大4チャンネルの可用性と最大150 mの光ファイバーにより、Ramanアナライザは注入後のパイプラインの長距離にわたる水素組成監視も可能
- オペレータの安全性を高め、高速応答を実現するインライン測定：プローブはアナライザから離れた場所に配置されるため、アナライザへのサンプルは不要
- コリオリ流量計により、質量流量、密度、温度、基準体積流量など、ガス流内の多変数測定が可能
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グリーン水素製造のための水質測定
電解プロセスには超純水が必要です。1 kgの水素を製造するために、9 kgの超純水が使用されますが、これは約30 kgの海水に相当します。水が品質要件を満たしていない場合、電解槽の円滑な運転が阻害され、それによりOPEX（運転コスト）が増加します。導電率は重要な品質パラメータです。通常、アルカリ電解槽では<1 μS/cm、およびPEM電解槽では<0.1 μS/cmに制限されます。
この分野の当社の専門知識
海水は世界各地の真水不足に配慮した重要な水源です。このため、電解槽の運転に必要な水の純度を確保するための明確な処理ステップが必要になります。逆浸透（RO）膜への給水の品質は、効率の制御、洗浄/再生の実施、適切な水質確保のために厳密に監視する必要があります。Endress+Hauserでは、これらのプロセスを監視するためのさまざまなセンサやアナライザを提供しています。
- マルチチャンネル変換器プラットフォームは使いやすく柔軟性に優れるため、複数のMemosens 2.0水質センサを設置する場合に最適です
- アルカリ電解では、苛性電解液を管理するためにpH計が使用されます。最先端のMemosens 2.0テクノロジーにより、信頼性の高い運転を実現し、稼働時間も増加します
- 工業規模の水素プラントでは、電解槽用の供給水の有機汚染（TOC）や不純物（ケイ酸塩やナトリウムなど）の正確な監視の重要性がますます高まっています
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LOHC – 水素を容易に配送/貯蔵する方法
液体有機水素キャリア（LOHC）は、化学反応によって水素を吸収/放出する有機化合物です。LOHCは、既存のインフラを使用して長距離にわたって水素を貯蔵/輸送するための実現可能な方法と考えられています。
この分野の当社の専門知識
水素化と脱水素化の両方で高温が発生します。この反応を監視して制御するには、複数の主要測定点が非常に重要となります。Endress+Hauserは、プロセスの効率化、安全性の確保、製品品質の保証を実現できるようお客様をサポートいたします。
- 製品、サービス、ソリューションの豊富なラインナップ
- オンラインの現場検証機能を備えたコリオリ/熱式/渦流量計により、水素化プロセスを最適化
- 貯蔵タンクの正確なレベル測定
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液体水素のタンクゲージ用サーボディスプレーサ技術
液状での水素貯蔵は極低温プロセスになるため、在槽管理において極低温-253 °C（-423.4 °F）、ボイルオフガス、蒸気圧などに伴う課題があります。タンクの安全な運用と正確な在槽管理を保証するには、信頼性の高いレベルゲージとオーバーフロー監視用の独立したアラームゲージが必要です。
この分野の当社の専門知識
Endress+Hauserのサーボゲージは、接触方式で液体の正確なレベルを測定します。この測定方式と技術は、蒸気圧と温度の影響を受けないため、液体水素の安全で信頼性の高い正確なレベル/密度測定を実現します。
- 液体水素の信頼性の高い正確なレベル/密度測定により安全性が向上
- 稼働を中断せずに定期的な検証を実施
- 安全かつ高精度のタンク運用を実現
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水蒸気メタン改質（SMR）およびブルー水素
水蒸気メタン改質（SMR）は、製油所での水素製造に最もよく利用されるプロセスです。プロセスの課題としては、高温、触媒の存在、変動を最小限に抑えるためのプロセス制御などがあります。ブルー水素の製造では、プロセスチェーンでSMRおよびCO2の回収を行います。
この分野の当社の専門知識
Endress+Hauserの製品ラインナップにより、お客様は温室効果ガスの排出を削減しながら改質プロセスの効率を最適化できます。ラマン分光法には、以下の主要なメリットがあり、これによりSMRプロセスの効率改善と温室効果ガスの排出量削減を実現できます。
- 流入する天然ガスと合成ガス（H2など）の同時測定により、SMRを最適化
- サンプルタップでの測定により、加熱されるサンプル移送ラインが不要
- 従来のアプローチで使用される搬送ガスが不要
- 高圧で非破壊分析を使用してフレアガスを除去することで、測定したガスをプロセスに戻すことが可能
Endress+Hauserは、次のサポートを提供いたします。
製造から最終的な使用に至るまで、水素バリューチェーン全体で信頼性の高い計測機器を使用することが重要です。公正な取引を保証して説明責任を果たすために、コリオリ流量計で水素の移送量を正確に測定する必要があります。また、品質基準を遵守するために、水素の品質測定も重要な役割を果たします。Endress+Hauserでは、水素製造や液化プラントに最適な計装機器とソリューションを提供しています。
- 幅広い製品ラインナップ：高性能計測システム一式を単一サプライヤからご提供
- 当社独自の技術により、高精度かつ信頼性の高い品質・量・組成測定を実現
- 全測定点で最新の通信プロトコルを利用できるため、シームレスな統合が可能
- 設置/設定が容易：当社のHeartbeat Technologyの健全性監視機能により、メンテナンスフリーの運用を実現
- データ検証による正確かつ安全な取引計量