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Dec 10, 2023

ニュージーランドの産業は毎秒 108 リットルのガソリンを消費します

Docente senior in Ingegneria dei processi e dell'energia, Università di Waikato

ワイカト大学、プロセスおよびエネルギー工学の上級講師

ワイカト大学准教授

ティモシー・ゴードン・ウォルムスリーはMBIEから資金提供を受けています。

ジェームス K カーソンは MBIE から資金提供を受けています。

ワイカト大学は、The Conversation NZ のメンバーとして資金を提供しています。

ワイカト大学は、The Conversation AU のメンバーとして資金を提供しています。

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ニュージーランドでは、工業プロセスの熱を発生させるために毎秒 108 リットルのガソリンに相当する石炭と天然ガスが燃焼されています。 産業用熱として化石燃料を燃焼させることにより、ニュージーランドのエネルギー関連排出量の 28% が発生します。

産業は、主食の加工、住宅建材の製造、日用品のパッケージの製造など、幅広い活動に大量の熱を必要とします。

しかし、2050 年までにネットゼロ炭素経済を達成するには、化石燃料を燃やす代わりに、産業用熱を生成する再生可能エネルギー技術の利用を増やす必要があることは明らかです。

政府はアメとムチのアプローチを使って低炭素エネルギーと再生可能エネルギーへの移行を推進しています。 この「ムチ」は、産業界に対し、低温および中温熱用途の石炭ボイラーを2037年までに段階的に廃止することを要求している。新たな天然ガス探査も事実上終了しており、これは将来のガス供給の減少につながるだろう。

「ニンジン」は政府の脱炭素化イニシアチブ投資基金です。 これまでの成果は大きく、業界はエネルギー効率の向上、バイオマスボイラー、電極ボイラー、ヒートポンプ、場合によっては電気電池や熱電池と組み合わせた実証済みのソリューションに目を向けています。

これらのテクノロジーはクリーンで環境に優しいだけでなく、産業ニーズに合わせて拡張可能です。 これらのさまざまなオプションが何であるかを見てみましょう。

最初のオプションであるエネルギー効率の向上は、すべての産業企業が脱炭素化への取り組みを開始する場所です。 そもそも熱を供給する必要性が減ります。 熱需要を最小限に抑えることは、交換用ボイラーの容量を小さくできることも意味し、投資コストを削減します。

2番目の選択肢は、バイオマスボイラーの使用です。 過去数年にわたって、バイオマスボイラーがいくつかの大規模な工業用地に導入されてきました。

これらのボイラーは、通常はおがくず、木材チップ、木質ペレットなどの木材加工部門の副産物であるバイオ燃料を燃焼させ、現場に必要な蒸気と熱水を生成します。 たとえば、フォンテラは現在、ワイトアのサイトで新しい 30 メガワットのバイオマス ボイラーを建設中です。

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バイオマス ボイラーは、化石燃料ボイラーと同等の代替品を提供します。 しかし、その使用は簡単ではありません。 近年の市場の急速な拡大、バイオマス資源に関する不確実性、需要の増加により、低コストのバイオマスが将来どのようになるかは誰にもわかりません。

3 番目のオプションは、電極ボイラーを使用することです。 これらは設置費用が安価ですが、エネルギー源として電気を使用します。 この熱のコストは通常​​、化石燃料の 3 倍高くなります。 業界は電力スポット市場にも頻繁にさらされており、価格は毎日および季節ごとに大きく変動するため、リスクと機会の両方が生じます。

乳製品の製造および供給業者である Open Country Dairy は、Simply Energy の「スマート制御」技術を活用して、最近、既存の石炭ボイラーと並行して電極ボイラーを設置しました。 電極ボイラーは、電力価格が高くなると停止して負荷を石炭に移し、価格が十分に低くなると再びオンになります。 これは費用対効果の高い解決策ですが、石炭が段階的に廃止されるため、常に暫定的な措置です。

4 番目のオプションであるヒートポンプは、異なるタイプのテクノロジーを使用します。 理論上、産業用ヒートポンプは、多くの場合、加熱温度が低いにもかかわらず、バイオマスまたは電極ボイラーの 2 ～ 3 倍を超える性能レベルを達成する可能性があります。 パフォーマンスの向上は、それに比例して運用コストの削減を意味します。 現在のヒートポンプ技術は、最大約 90°C までの加熱に対応できます。

ANZCO や Silver Fern Farms などの食肉加工施設は、いずれもクライストチャーチ近郊にあり、ヒートポンプを使用して冷却装置からの廃熱を回収およびアップグレードし、必要な温水を生成しています。 これも従来のテクノロジーを賢く利用する方法です。

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将来的には、より広範囲の産業現場への適用性を高めるために、90℃をはるかに超えるヒートポンプが必要になります。 ヨーロッパでは、現在の技術実証ユニットの多くが、HFO 冷媒 (合成フッ素化温室効果ガス) または CO₂ を使用して最大 150°C までの暖房を提供できます。

HFO 冷媒はオゾン層破壊ガスへの解決策として位置づけられていましたが、最近の研究では、HFO 冷媒が人間と環境の健康に深刻な影響を与える「永久化学物質」に劣化するのではないかとの懸念が表明されています。 欧州連合は現在、2026年までにその使用を急速に段階的に廃止し禁止する計画を立てている。

最近 Fonterra と提携した MAN Energy Solutions は、ほぼ 3 の熱対電気利用性能比で 150°C の温水を生成できる CO₂ ヒートポンプを提供しています。 これは、電極ボイラーと同じ量の熱を生成するのに、わずか 3 分の 1 の電力しか使用しないことを意味します。

これら 4 つのオプションはすべて、ニュージーランド産業の脱炭素化において重要な役割を果たします。 サイトが異なれば、必要となるソリューションも異なります。多くの場合、最もコスト効率の高いソリューションを実現するために複数のアプローチを組み合わせます。

ニュージーランドは伝統的にエネルギー技術の輸入国でした。 しかし、ヨーロッパなどのはるかに大きな市場では最先端のボイラーやヒートポンプ技術に対する高い需要があるため、ニュージーランドの企業が長い待ち時間なしで必要なプラントや技術サポートにアクセスすることが困難になる可能性があります。

独自に開発、製造できれば、ニュージーランドの産業向けにカスタマイズされたソリューションを提供できるでしょう。 関連する「グリーン」製造業の仕事の多くもここ自宅で行われることになります。

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産業用熱の脱炭素化は大きな課題ですが、チャンスでもあります。 課題は、事業を継続するためにエネルギーコストを十分に低く抑えながら、気候変動を制限するのに十分な速さでエネルギー転換を行うことです。

この移行を進めるにあたり、ニュージーランド社の利益を最大化するために、先進技術の研究、開発、製造経路に対する姿勢と野心におけるパラダイムシフトも必要です。