Power-to-Xの可能性を解き放つ：持続可能なエネルギーソリューションの未来

Power-to-Xの可能性を解き放つ：持続可能なエネルギーソリューションの未来

Power-to-Xとは、電力を別のもの（x）に変換するプロセスです。例えば、電力は電気分解によって水素に変換でき、水素は単独で、または他の成分と組み合わせて燃料や化学物質を生成するために利用できます。Power-to-Xなしにグリーントランジションを完了することはできません。電気自動車を使用したり、ヒートポンプで家を暖めたりする場合など、多くの場合、化石燃料はすぐに電力に置き換えることができます。しかし、すべてを電力やバッテリーで動かすことができるわけではありません。エネルギーはグリーン燃料の製造プロセスの基礎として利用できるため、Power-to-Xは、例えば、大型輸送、航空機、船舶、トラックでの使用に不可欠です。産業生産の一部で使用される非常にエネルギー集約的な手順も、同じカテゴリに分類されます。Power-to-Xまた、プラスチック、医薬品、および私たちが日常的に使用し、現在化石燃料を使用して製造されている他の多くのアイテムを製造するために必要な化学物質を確実に確保することもできます。

Power-to-Xの仕組み

Power-to-Xは、太陽光や風力などの持続可能なエネルギー源を使用して電気を生成します。Power-to-Xの最初の段階では、水（H2O）が電気分解され、エネルギー（O）を使用して水素（H2）と酸素（O2）に分割されます。水素は燃料として直接使用されるだけでなく、CO2からの窒素（N）または炭素（C）を添加した合成プロセスでも使用できます。その結果、アンモニア、メタノール、メタンなどの新しい燃料および化学物質が生成されます。電気を使用して製造されるため、これらはe-fuelまたは電気燃料と呼ばれることがよくあります。これらは、トラック、船舶、航空機などの車両の燃料として使用できます。Power-to-Xを可能にするために、2つのプロセスを統合する方法に関する研究が行われています。

Power-to-Xの例

炭素との合成プロセス

e-ディーゼル、e-メタノール、e-ケロシン、e-ジメチルエーテル（E-DME）、e-メタンを含むe-燃料は、炭素と水素を混合することによって生成できます。これらの燃料は、現在の化石燃料と化学的に同等であるため、すぐに大型輸送での使用に適しています。再生可能エネルギーと、以前の用途からリサイクルした炭素を使用して製造されているため、これらの燃料はカーボンニュートラルです。

窒素との合成プロセス

Gr農業用肥料として、または最終的には船舶用燃料として使用できるグリーンアンモニア（e-アンモニア）は、窒素（N）と水素を組み合わせることによって生成されます。現在、大規模でエネルギー集約型のプラントが、農業用肥料に使用するアンモニアを製造しています。アンモニアの製造は、世界の炭素排出量の1％以上を占めています。したがって、e-アンモニアに切り替えることは、より持続可能な農業産業の開発に大きく役立ちます。

Power-to-Xが必要な理由

太陽や風などの再生可能エネルギー源は、化石燃料のない文明への移行において非常に重要です。この状況では、太陽が輝いていないときや風がないときでもエネルギーを使用できるように、エネルギーを貯蔵する能力が非常に重要です。さらに、輸送および製造部門の一部は電化できず、代わりに電力を別の形に変換する必要があります。電気やバッテリーで動かせない船舶、トラック、航空機などの車両の場合、Power-to-Xは必要な燃料を確保できます。Power-to-Xは、塗料、ポリマー、医薬品など、現在化石燃料から製造されている多くのアイテムの製造を確保するために不可欠です。

結論

Power-to-Xの手順は、かなり前から完了することができます。ただし、Power-to-Xが世界の増大するエネルギーニーズを満たすのに真に役立つためには、生成される燃料が実行可能になり、競争力を高めるために、エネルギー効率を大幅に向上させる必要があります。Power-to-Xテクノロジーをエネルギーシステムの他の部分と接続する最適な方法を見つけることは、依然として研究者にとっての課題です。システムアーキテクチャ、データ、デジタル化、自動化の観点からインテリジェントなソリューションを開発して、エネルギーシステムの他の部分との最適な相乗効果を最初から生み出す必要があります。