液化水素サプライチェーンの始点 水素の液化

水素を液化する目的

液化水素サプライチェーンの構築において出発点となる水素の液化。これは大量に効率よく水素を運搬し、貯蔵するために不可欠な工程です。
－253℃という水素の沸点に到達するまで水素ガスを冷やす、というシンプルな工程ながら、そこには多くの技術が組み合わされて実現しています。

水素液化技術を支える固有技術

2014年、当社は播磨工場に水素液化プラントを建設し、水素の液化に関する実証を開始しました。産業規模では初めてとなる純国産の水素液化システムで、水素液化機、液化水素貯蔵タンクなどによって構成され、1日5トンの液化水素を生産する能力を有しています。
この水素液化システムの製造を実現するためには、当社がこれまでに培ってきたプロセス設計や運転制御を含む設計技術、優れた断熱性能と気密性能を備えるコールドボックスの製作技術、高効率・高純度・メンテナンスフリーの膨張タービンを支える高速回転技術、液化ガスの高純度を維持するための純度管理システムや施工、保全管理技術が活用されています。
液化のプロセスは、まず原料となる水素ガスが熱交換器を経て−196℃にまで冷やされた後、膨張タービンが回る配管を通過して圧力が下がると同時に―253℃まで冷えて液化するという仕組みになっています。この膨張タービンは、毎分10数万回と超高速で回転して水素液化に重要な役割を果たしますが、例えばここには当社のガスタービン等の高速回転機械の技術が活用されています。

商用化に向けて

水素液化の実証試験は3年間無事故で無事完遂し、水素液化機は既に商用機として販売を開始しています。
利活用の観点では、液化水素は純度が高く、水素ガスを利用する時にお客様が設置する設備が少なくて済むため、最もお客様にとって使いやすい方法です。当社は液化水素をもって来る水素社会に向けた技術開発を着実に進めています。

パイロット実証の核心① 液化水素運搬船「すいそ ふろんてぃあ」

液化水素サプライチェーン構築に向けた最初の取組みであるパイロット実証^*において、大きなカギを握る液化水素運搬船。世界初の液化水素運搬船「すいそふろんてぃあ」は2019年に進水式を迎え、2020年に完成しました。
その後、日本を出発した「すいそふろんてぃあ」は初の外洋航海を経てオーストラリア・ヘイスティングスの港に到着。液化水素を積み込んだ後、2022年２月にHy touch 神戸に帰還しました。
CO₂フリー水素サプライチェーン推進機構「HySTRA」により、海外の資源国に眠る膨大な未利用資源から水素を製造し、大量に日本まで輸送するというパイロット実証が完遂し、国をまたいだ水素の長距離大量輸送が実現しました。
＊NEDO助成事業「未利用褐炭由来水素大規模海上輸送サプライチェーン構築実証事業」

大量輸送のカギとなる液化水素

既存のエネルギーから水素エネルギーへの転換を果たすためには、大量の水素を効率よく、安全に輸送する技術が求められます。液化水素は気体に比べて体積が800分の1になるという特性を持つため、水素の大量輸送が可能になります。すいそふろんてぃあに搭載される液化水素貨物タンクの容量は1,250㎥。これは水素を使う燃料電池車1.5万台分の燃料に相当します。将来、商用段階で液化水素を輸送する際はこれの数百倍もの液化水素を積み込み、大量輸送を行います。

－253℃を維持する高性能な断熱技術

この船には、－253℃の液化状態を維持しながら水素を輸送するための技術が隠されています。すいそふろんてぃあに搭載する貨物タンクは100度のお湯を入れたとしても1度しか下がらない、真空二重殻という魔法瓶のような構造となっており、冷却するための外部エネルギーを用いることなく輸送が可能です。パイロット実証では、自然入熱による液化水素の蒸発率（ボイルオフレート）が1日0.3％程度に収まることを証明しました。

商用化実証に向けて

HySTRAは2022年から行われた日豪間のパイロット実証において、オーストラリアで製造された液化水素を積み込み、日本の神戸港まで輸送する初めての実証航行を成功させました。その後、日本とオーストラリアの間を3往復、合計54,000㎞もの航行を行い、液化水素の海上輸送の実現性を証明しました。
ここで証明された技術は、商用化実証のために現在建造中の40,000型液化水素運搬船にも活用される予定です。

川崎LH2ターミナル建設開始

商用化実証に欠かせない液化水素貯蔵ターミナル

日本水素エネルギー㈱が進める商用化実証において、川崎重工は液化水素運搬船の建造とともに、液化水素荷役基地「川崎LH2ターミナル」の建造も行っています。輸送した液化水素を陸揚げし貯蔵するする液化水素荷役基地は商用化実証においてキーとなる設備です。

川崎LH2ターミナルで建造される施設

この川崎LH2ターミナルには、液化水素を陸上輸送するためのパイプライン、海上輸送した液化水素を荷揚げするためのローディングアーム、荷揚げした液化水素を貯蔵する液化水素貯蔵タンクを備えています。

• 水素液化設備：25t/日 × 2基
• 液化設備：100t/日規模
• 液化水素貯蔵タンク：50,000m³× 1基
• 海上荷役設備、ローリー出荷設備、水素送ガス設備を併設

建設が本格始動

2025年11月に起工式が行われました。
タンクの基礎工事を経て、いよいよ具体的な基地建設が始まっています。

パイロット実証の核心② 液化水素荷役基地「Hy Touch 神戸」

液化水素を船から受け入れ、貯蔵するために必要となる荷役基地。
CO₂フリー水素サプライチェーン推進機構「HySTRA」によるパイロット実証^*のために建設されたのが、神戸空港島にある世界初の液化水素荷役実証ターミナル「Hy touch 神戸」です。
Hy touch 神戸は、2020年から稼働を開始し、液化水素運搬船からの液化水素の荷役、貯蔵、供給までの一連のプロセスを実証しています。
＊NEDO助成事業「未利用褐炭由来水素大規模海上輸送サプライチェーン構築実証事業」

液化水素の荷役設備

Hy touch神戸には、容積2,500㎥の球形真空二重殻タンクと液化水素専用船陸間移送ローディングアームなど液化水素のための様々な設備が設置されています。
これら基地設備は全て−253℃の液化水素の状態を維持する断熱構造が採用されており、荷役作業の中で水素が気化しないよう設計されています。

－253℃を維持する高性能な断熱技術

水素を大量に効率よく貯蔵するためにはためには、－253℃という極低温で保持する必要があります。もし液化水素を常に冷却して維持すれば冷却のための多大なエネルギーとその維持コストを要してしまいます。そこで、荷役に係る設備には、内外2つ重ねたタンクの間の真空層で自然入熱を遮る「真空二重殻断熱構造」を採用し、いわば巨大な魔法瓶のような保冷構造を有しています。この構造は当社が1987年に種子島宇宙センターに納入した液化水素タンクの約40年にわたる保守・運用のノウハウを活用した、当社が誇る断熱保冷技術です。

商用化実証に向けて

これにより、液化水素荷役のパイロット実証は完遂し、液化水素を安全に長期貯蔵できるということを証明しました。ここで証明された技術は次の商用化実証において建設予定の川崎LH2ターミナルでもこの技術が活用される予定です。

各分野での水素の社会実装

当社は液化水素サプライチェーンを構築し、水素の社会実装を加速化させるために、液化水素の「つくる」「はこぶ」「ためる」「つかう」のサプライチェーンすべての段階において技術開発、実証に取り組んでいます。現在国内の多くの会社がそれぞれの分野で水素に関する技術開発を進めており、仲間とともに、日本が世界に対抗できる技術開発を進めています。

水素に関する技術開発

当社の水素に関する技術開発はこれまでに培った技術を活用し、水素のための設備に転用しています。例えば液化水素運搬においてはLNG船の建造技術を、水素発電においては天然ガス焚きガスタービン、ガスエンジンの開発技術を生かし、ALL-Kawasakiで取り組んでいます。

それぞれの分野における実証

サプライチェーンの各フェーズおいてNEDO助成事業における実証を行っています。
「ためる」では、水素液化機向け大型高効率機器の開発
「はこぶ」では、液化水素輸送・荷役システムの国際標準化に向けたデータの取得ほか（HySTRA）、液化水素の高効率・海上大量輸送技術の開発、液化水素サプライチェーンの商用化実証、液化水素タンクの高能率製造工法の開発、舶用水素エンジン及びMHFSの開発
「つかう」では、大容量高圧ガスブースタ式水素圧縮機の技術開発
大規模調整電源となる水素ガスエンジンの技術開発
欧州における水素発電を実現するための水素ガスタービン発電実証研究
このように多くの実証事業を進めています。

商用化に向けて

従来のエネルギーから水素エネルギーへの移行期において両方のエネルギーを併用できるような“水素Ready製品”の開発も行いながら、需給両面での技術開発を進め、液化水素サプライチェーンの構築、水素の社会実装を加速化させていきます。