先端化学工学ジャーナル

概要

風力発電による水素を利用した再生可能メタノールおよびアンモニア生産の技術経済学と持続可能性

マイケル・マッツェン、マフディ・アルハジ、ヤサル・デミレル

この研究では、風力発電による電解水素を使用して再生可能なメタノールとアンモニアを生産する 2 つの水素化プロセスの経済性と持続可能性の側面を分析および比較します。エタノール工場からの二酸化炭素はメタノールの生産に使用され、窒素は空気分離装置 (ASU) によって供給され、アンモニアを生産します。容量は、メタノール 99.96 mt/日、無水アンモニア 1202.55 mt/日です。メタノール工場では、138.37 mt CO2/日と 19.08 mt H2/日が必要です。アンモニアは、217.72 mt H2/日と 1009.15 mt N2/日を使用して合成されます。メタノールおよびアンモニアプロセス、電解水素製造、炭素回収および圧縮、および ASU に関連する生産コストと炭素当量排出量 (CO2e) が推定されます。メタノールとアンモニアの生産の一体型施設は、経済性と持続可能性の指標を含む多基準意思決定マトリックスを導入することで評価されます。割引キャッシュフロー図を作成して、経済的制約、単位製品コスト、水素の単位コストを推定します。水素コストは、プラントの経済性に最も大きく影響します。メタノールの場合、排出量は化学原料としてメタノール1kgあたり-0.85 kg CO2e、完全燃焼燃料としてメタノール1kgあたり+0.53 kg CO2eです。アンモニアの場合、排出量は約0.97 kg CO2e/kgアンモニアです。風力発電による電解水素は排出量の削減に役立ちますが、現在のレベルの水素コストはプラントの実現可能性に悪影響を及ぼします。多基準意思決定マトリックスは、再生可能メタノールと風力発電ベースの水素を使用したアンモニアは、非再生可能のものと比較して実現可能であり、再生可能メタノールはアンモニアよりも有利である可能性があることを示しています。