CCUS Demonstration Project (Phase 2)

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プロジェクトの目的

環境配慮型CCUS一貫実証拠点・サプライチェーン構築事業（輸送・貯留等技術実証）の目的は、我が国のカーボンニュートラル、いわゆる脱炭素社会を構築するために重要な技術の一つとされている二酸化炭素回収・貯留（CCS）技術の2030年以降の本格的な社会実装を目指し、これまでの商用化規模のCO2分離回収の実証等の運用・評価実績をもとに、CCUSの実用展開のための一貫実証拠点・サプライチェーンを構築することです。

実証事業のメンバー構成

本事業は大きく分けて輸送タスク、貯留・モニタリングタスク、円滑導入手法検討タスクの3つのタスクから構成されています。組織体制はこのようになっています。

組織体制

メンバー一覧

【代表事業者】

一般財団法人カーボンフロンティア機構（JCOAL）

【共同事業者】

東芝エネルギーシステムズ（東芝ESS）

【共同実施者（順不同）】

  • 上野トランステック株式会社
  • 千代田化工建設株式会社
  • 東京大学
  • 大成建設株式会社
  • 株式会社ダイヤコンサルタント
  • 産業技術総合研究所
  • 日本エヌ・ユー・エス株式会社
  • 株式会社QJサイエンス
  • 九州大学
  • 太平洋セメント株式会社

分離・回収

本プロジェクトでは化学吸収法を用いたCO2分離・回収実証設備を設置し、実証試験を行いました。この設備では、まず隣接するバイオマス発電所からの排ガスを吸収塔へ輸送し、CO2を選択的かつ大量に溶解可能なアミン酸溶液と接触させることで、二酸化炭素を排ガスから分離します。その後、二酸化炭素を含んだアミン酸溶液を再生塔にて再加熱することで、高純度の二酸化炭素を回収することができます。

CO2分離・回収設備の外観
学吸収法（アミン吸収法）を用いたCO2分離・回収技術の概念図

輸送

本プロジェクトでは既存の技術（CCSのしくみと技術）を活用しながら、洋上からの圧入・貯留を含めたCO2の輸送方式を確立することを目的として、基本となる概念コンセプトを構築するとともに、将来的な実証事業や大規模貯留に向けて実現可能性に関する検証を実施しています。

本プロジェクトで検討したCO2輸送方式の例

火力発電所などの排気ガスから高純度かつ大量のCO2を改修するには、アミンと呼ばれる化学物質を利用するのが一般的です。排気ガスをアミン溶液と接触させると、アミン溶液がCO2を吸収します。このCO2を含むアミン溶液を120℃に加熱することで、CO2が分離し、CO2を回収することができます。

多水深対応SALシステム

  • 二酸化炭素の輸送と圧入を1隻の船舶で実施
多水深対応SALシステムの概念図

ソケットSPAR方式

  • 貯留地の洋上に「ソケットSPAR」と呼ばれる洋上浮体を設置し、CO2輸送船から「ソケットSPAR」を通じてCO2を圧入
ソケットSPAR方式の概念図

貯留・モニタリング

本プロジェクトでは海底下への二酸化炭素の貯留及びモニタリングに関する検討として、調査井掘削に関する検討、海域連続 CO2地下モニタリングシステムの構築、CO2の海洋環境モニタリング手法に関する検討が進められている。

調査井掘削に関する検討

地下にCO2を安全に貯留するための適切な場所を見つけるための調査井掘削に関する検討を行っています。具体的には、調査井を掘削し、海底下にある貯留層の圧力と量を調査します。これに基づいて最適な掘削位置を選定し、CO2貯留に最適な場所を選択します。選択した場所で効率的かつ安全に掘削を行うことが可能となります。
本プロジェクトでは、まず有力な海域を対象とした地質評価作業を行い、その成果を基に調査井掘削の位置を選定しました。次に、選定した調査井掘削位置を基に、有力海域における調査井掘削の基本計画を策定しました。

調査井掘削までの流れ

海域連続CO2地下モニタリングシステムの構築

地下にCO2を安全に貯留するための適切な場所を見つけるための調査井掘削に関する検討を行っています。具体的には、調査井を掘削し、海底下にある貯留層の圧力と量を調査します。これに基づいて最適な掘削位置を選定し、CO2貯留に最適な場所を選択します。選択した場所で効率的かつ安全に掘削を行うことが可能となります。
本プロジェクトでは、まず有力な海域を対象とした地質評価作業を行い、その成果を基に調査井掘削の位置を選定しました。次に、選定した調査井掘削位置を基に、有力海域における調査井掘削の基本計画を策定しました。

連続モニタリングシステムの構築に向けた解析システムの開発

陸域型の小型震源の開発、無人探査船に設置する海域型小型震源装置さらに光ファイバ型地震計（Distributed Acoustic Sensing：DAS）の開発を実施しました。また、海洋モニタリング用の分布型音響センシングの仕様の検討とその仕様に従ったDASの構築とその性能評価を行い、別途調達する振源装置と組合せ、モニタリングシステムの総合評価と最適化を行ないました。

連続モニタリングシステム

CO2の海洋環境モニタリング手法に関する検討

海洋中にどの程度CO2が放出されているかを監視し、その影響を評価するためのCO2の海洋環境モニタリング手法について検討しています。CO2センサーやpH測定器を使用して海洋環境のデータを収集し、CO2の放出や海水の酸性度などを監視します。これにより、CCSによる環境への影響を評価し、必要に応じて調整や改善を行うことができます。
本プロジェクトでは、2種類のpCO2センサーについて高圧下での長期運用試験を行い、良好な安定性を確認しました。また、海水pH測定用の参照海水について経年変化を確認しました。

海洋環境モニタリング

CCUSの円滑な導入に向けた検討

「CCUSの円滑な導入に向けた検討」では、以下の6つの項目を実施することで、環境配慮型CCUSの一貫実証拠点や、サプライチェーンの円滑な構築に向けて、経済性・社会受容性等の観点から必要となる政策・措置を検討しています。

検討の全体像

CCUS先行的地域実証事業計画立案

ステークホルダーに対するCCUSの価値の明確化や、導入戦略立案、自治体のニーズ調査等を行い、CCUSの円滑な導入に必要となるインセンティブを含めたビジネスモデルを具体化・詳細化しています。

ステークホルダーとの合意形成支援及び知識共有

CCUSの社会実装を実現するために、将来の貯留サイト候補地における地元同意の獲得やCO2排出源や貯留サイトを含む地域におけるステークホルダーの合意に基づく体制の形成等、CCUSを円滑に遂行するためのコミュニケーションや合意形成活動を支援しています。

ステークホルダーとの合意形成支援及び知識共有の全体像

カーボンアカウンティング

現行のカーボンアカウンティングに関連するルールの改善案を作成するとともに、改善案の国内制度への具体的反映案を立案しています。

CCUS一貫事業のリスクマネジメント

我が国に適用可能なCCUS一貫実証事業におけるリスクマネジメント計画を立案しています。

CCUS一貫事業のリスクマネジメントの概念図

経済性評価

実証事業のシステムコストの算出を行っています。また、実証事業について全国および調査井掘削候補地の産業連関分析を行い、経済波及効果を算出しています。

製造業におけるCO2輸送のサプライチェーンモデルの検討

既存セメント工場で回収したCO2輸送の基本モデルを構築し、CCUSを実行する上での必要インフラ/設備および、コスト試算、法令対応等を把握に向けた調査を実施しています。