水力発電と水素の統合が勢いを増す

5月、米国の国立研究所であるアイダホ国立研究所（INL）と太平洋北西部国立研究所（PNNL）は、規制対象の電力会社アイダホ・パワーと提携して、水素製造と水力発電の統合の実現可能性を判断した。 この見通しは、アイダホ州とオレゴン州の24,000平方マイルの地域に供給する電力の大部分を生成するアイダホ・パワーの17の低コスト水力発電プロジェクトにとって新たな重要な役割を開始する可能性があると研究所は指摘した。 このプロジェクトは「電解水素製造技術と水力発電所の結合を評価し、アイダホ・パワーが2045年までに100%クリーン・エネルギーを提供するという目標を達成するのに役立つシナリオを特定する」とアイダホ・パワーの環境担当ディレクター、ブレット・デュマ氏は述べた。

過去 5 年間で水素への関心が著しく高まっている一方で、米国では水素生産と水力発電を統合する取り組みがほとんど抑制されており、水力発電は 2022 年の米国の事業規模発電量全体の約 6.2% を占めているため、この措置は注目に値します。米国エネルギー情報局 (EIA) によれば、米国の事業規模の従来型水力発電全体の約半分がワシントン、カリフォルニア、オレゴンに集中しています。

水力発電は、ベースロード電力と柔軟性を提供する能力により、この地域で重要な役割を果たしてきました。 これには、電圧サポート、慣性応答、一次周波数応答、および動作予備力を提供するための有効電力出力と無効電力出力の両方の変更が含まれます。 ただし、水力発電と揚水発電の水力発電の柔軟性は、環境の流れ、灌漑、航行、レクリエーション、治水、および発電よりも優先されることが多いその他のサービスに関するサイト固有の要件によって制約される可能性があります。

「オフピークのエネルギー生産を水素として捉えることで、エネルギー需要のピーク時に水素を再電化することができます」とINLの主任研究員兼アイダホ・パワー・プロジェクトの研究員であるダニエル・ウェント氏は述べた。 水素を燃料として貯蔵することは送電網の安定化にも役立ち、化石燃料によるバックアップ発電に代わるよりクリーンな代替手段となる可能性があると研究室は指摘した。

しかし、別の注目すべき目的の一環として、このプロジェクトでは、水素生成の副産物として生成される過剰酸素を河川の水質に対処するためにどのように利用できるかについても評価する予定です。 「ダムの背後にある貯水池は、特に夏と初秋に溶存酸素レベルが低くなる可能性がある」とINLは説明した。 「川の溶存酸素は魚や他の水生生物にとって必要です。」 デュマ氏によると、アイダホ・パワー社は、ヘルズ・キャニオンのブラウンリー・ダムから流出する水に酸素を添加することで、すでに良い結果が出ているという。

PNNL の主任研究エンジニア兼技術リーダーである Di Wu 氏によると、これらの研究所では、高度なモデリングと分析手法を通じて、水素のさまざまな展開シナリオを調査する予定です。 「水素製造を効果的にスケジュールするには、システムレベルとコンポーネントレベルの両方の制約を受けるエネルギーシフトの機会と酸素需要の両方を考慮した高度なモデリングと最適化技術が必要です」と同氏は述べた。

この研究は、すでに世界中で進行中のプロジェクトのポートフォリオをさらに拡大することになる。 特に欧州の発電会社は、既存の水力発電資産の最大限の活用を可能にするインセンティブや、新興水素市場で主要な供給者としての足場を確保する見込みなどによって、水力発電所への水素統合の開発を主導している。

ドイツのエネルギー会社RWEは4月、インフラ会社バデノバと提携し、H2@Hydro構想に基づいてライン上流に水素ハブを建設すると発表した。 RWEは、2026年末までにアルブリュックのRADAGライン水力発電所に50MWの電気分解プラントを建設する予定である。ベースロード流れ込み型発電所は、ドイツとスイスの国境にあり、年間660GWhを生産する。 電気分解プラントはその水力発電の一部を利用して年間最大 8,000 トンの水素を生産します。