二酸化炭素管理の時代が到来

CO₂ の分離回収、利用および貯蔵（CCUS）は何年も前から存在していましたが、複雑さ、信頼性、コスト、そして全体的なビジネスユースケースにより、世界的な普及率は比較的低くなっています。外部からの導入を後押しする要因が限られていることに加え、各施設がそれぞれ独自にCCUSソリューションへ投資する必要があるというコスト面の障壁もあり、本ツールはこれまでコスト対効果の基準を満たしていませんでした。

しかしながら、ネットゼロ目標の達成や政府インセンティブの適用を目的とした企業の積極的なコミットメントにより、効果的な炭素管理を実現するための実行可能なコスト構造の構築に向けた創意工夫が進んでおり、この流れは変わりつつあります。ネットゼロ標を達成することは、より多くのCCUS施設が必要であることが明らかになってきました。 2021 Global Status of CCS Reportによると、現在、世界で稼働している商業規模の大規模CCUS施設は135件にとどまっていますが、地球規模の気候変動緩和目標を達成するためには、2050年までに2,000件以上が必要とされています。

適用範囲が広く現実的な CO₂ 除去能力があれば、水素のような新しいエネルギー源の採用が加速するでしょう。最終的には、太陽光や風力といった非炭素、いわゆる「グリーン」な供給源から生成される再生可能な水素は極めて魅力的ですが、水素利用の需要側が急速に拡大し、規模の経済を創出する必要があります。 CCUS は、水素の未来への足がかりとなる「脱炭素型水素」によってこの図式を実現します。現時点ではこの可能性が大規模に実現されているとは言えませんが、CCUSは、現在主流となっている化石燃料由来の水素製造からクリーン水素を製造する上で重要な役割を果たすことができます。経済要因に合わせるために慎重なアプローチを行えば、CCUSは低炭素水素を大規模で新しい市場に投入するための最もコストの少ない道筋として機能する可能性があります。

サービスとしての CO₂ 分離回収が最適なソリューションとなる見込み

CCUS プロジェクトを経済的に実現可能にするために、大勢が CO₂ から「サービスとしての CO₂ 分離回収」ビジネスモデルを展開できる新たな地域別 CO₂ 分離回収ハブを指向しています。異なる会社が別々にCCUS施設を開発する代わりに、これらのハブはインフラとパイプラインネットワークを共有して、互いに隣接する様々な地元の製油所、石油化学、肥料、鉄鋼、その他の施設から炭素を回収、集約、輸送、保管します。このアプローチでは共有リソースを新設し、圧縮二酸化炭素をより大規模な共有パイプライン網に送り込むことで、多くの企業が貯蔵コストを分担し合い、全体的なコストを削減するため、より魅力的な商業機会が生まれ、はるかに好条件の規模の経済が成り立ちます。

回収プロセス自体の最適化と同じくらい重要なのは、ポイント間や企業間を移動する CO₂ の質量を正確に測定できる管理輸送用、会計用の計量システムです。これにより、製造業者は炭素価格の設定と規制コンプライアンスの確保に必要な、独自の供給源からの排出量を定量化できます。また、貯蔵施設がサプライヤーに対して請求すべき金額を把握することも可能になります。

企業が税額控除のためにCO2排出量を定量化する場合であっても、あるいはその他の方法でCCUSを収益化する場合であっても、極端な高圧、低温、および密度の大きな変動に耐え得る高精度流量計のような管理輸送用ソリューションや、気体および液体中の化学的不純物を検出可能なインライン分析計に依存できることは、収益性を維持する上で不可欠です。

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オートメーションが導入を加速

CO₂ 分離回収に経済的な魅力を与えるべく新たなハブを構築するには、各施設が確実に安全性、信頼性を確保しつつ最小限のコストで稼働できるようにするために、高度なオートメーション技術、デジタル・ツイン・ソリューション、ソフトウェア、新たなエンジニアリングツールが必要です。

中核となる CO₂ 分離回収技術は、エマソンの専門知識の基盤となった従来のプロセス分離技術です。この専門知識は、ソフトウェアおよび各種ソリューションとともに、サイト評価やモデリングから運用・監視に至るまで、世界最大級のCCUSプロジェクトのいくつかを支援してきました。

CO2の分離回収プロセスの最適化は最初のステップであり、エマソンのエネルギー管理情報システム（EMIS）は、プロセスの可視性を向上させ、より適切な意思決定のためのデータを提供します。 EMIS は、より的確に非効率性や不規則性を特定するために、分刻みでサイトのエネルギーパフォーマンスに関する有意義な情報を提供します。これにより、オペレータはリアルタイムの是正措置を取り、時間とエネルギーを節約できます。パフォーマンスの低下を検出することにより、EMISはサイトのエネルギー使用量を最大15%削減できます。回転機器を正確に制御すると、エネルギー消費を削減し、機械の正常な状態を確保し、ダウンタイムを防ぐこともできます。

CO2 の液化は、CCUS 施設に輸送するために必要であり、プロセス制御と信頼性の高い測定に関するエマソンの専門知識を使用することで、CO2 を継続的に監視して可視性を得ることができます。コンプレッサはプロセスにおいて重要な役割を果たします。エマソンのパーベイシブセンシング技術とデータ分析は、コンプレッサの健全性と性能を継続的に監視し、ダウンタイム、機器の損傷、過度のメンテナンスコストを軽減します。最適化されたデジタルバルブソリューションは、コンプレッサーへの安定した流量を確保し、損傷を防止するとともに、コンプレッサの寿命を延ばします。

地下炭素貯留プロジェクトは、地下の地質構造に関する信頼性と精度の高い解析に依存しています。エマソンのAspenTechソフトウェア事業が提供する E&P（探鉱・生産）ソフトウェアは、デジタルツインソリューションと組み合わせることで、物理環境の動的シミュレーションモデリングを実現し、地下貯留構造の正確なマッピングおよび測定を可能にします。さらに、長期貯蔵での漏洩防止に関する信頼性の高い評価は、サイトの選択と開発に関するビジネス上の決定に不可欠です。ダウンホールゲージは貯蔵タンクから継続的なリアルタイムデータを提供し、坑井の完全性とプロセスの信頼性を保証し、ソフトウェアはプロジェクトの寿命を通して地震データで観察された地下の変化を分析および解釈します。

最後に、新規のCCUSプロジェクトをスケジュール通りかつ予算内で遂行することは、リスク低減の観点から極めて重要です。エマソンの確実なプロジェクト遂行アプローチは、最新のプロジェクトマネジメント戦略、革新的なエンジニアリング手法、およびデジタル技術を統合することで、コストの排除、複雑性の低減、ならびに変化への柔軟な対応を実現します。

より大規模な脱炭素化の可能性を生み出す

より強力な CCUS の採用を推進する動きは現在、環境に影響を与えていますが、これらが将来及ぼし得る影響は、これを上回る大きさです。多くの業界で CCUS の進歩が続いているため、地域別 CO₂ 分離回収ハブモデルは地域の水素生産施設にも拡張できます。 CCUS サービスの利用者は、水素も製造プロセス用に購入でき、脱炭素水素生産で発生する CO₂ はすべて、そのまま同じハブ内で隔離できます。

この双方向のモデルは、炭素と水素の閉ループシステム、すなわち循環型経済を生み出す可能性を秘めています。施設廃棄物の利用やエネルギーと材料の流れの共有から、CO₂ 分離固定、最も経済的な源からの水素生産まで、コストを削減し、収益を生み出しながら水素と炭素の両方を再利用、転用する循環型経済につながっています。ネットゼロの達成は、CCUS なしでは事実上不可能です。気候変動との戦いにおいて、CO₂ 分離固定ハブはゲームチェンジャーとなる可能性を秘めています。