碧南火力が問う「水素由来アンモニアは本当に拡大できるのか」

衣浦湾から眺める碧南火力発電所は、日本の工業化の世紀を建築物にしたように見える。敷地を横切る石炭コンベヤ、広大な貯炭場、ボイラー、2本の高い煙突。1991年から2002年までに運転を始めた5基の合計出力は410万kWに達する。JERAはここを日本最大の石炭火力発電所と位置づける。

いま、その隣に第2の建築が立ち上がっている。液体アンモニアを低温で貯蔵する専用タンク、船の荷役地点から発電所へ燃料を送る配管、米ルイジアナ州の天然ガス・炭素回収プロジェクトと日本を往復する4隻の運搬船である。かつて石炭のために造られた巨大発電所が、実験室のボンベではなく年50万トン単位の水素供給網の受け皿になろうとしている。

魅力は化学にある。アンモニア（NH₃）は、水素を炭素を含まない分子に詰め込む。すでに世界の産業は、その液化、海上輸送、貯蔵を知っている。理想的に燃えれば生じるのは窒素と水で、二酸化炭素ではない。ボイラーに入る熱の20%をアンモニアに置き換えれば、タービン、送電線、港湾、そしてボイラーの大部分を残しながら、煙突から出るCO₂をおおむね同じ比率だけ減らせる。

ただし、約束と同じくらい留保が重要だ。残る熱量の80%は石炭である。2029年に届く予定のアンモニアは、再生可能電力ではなく、まず天然ガスを原料に造る計画だ。製造工場で炭素を回収すれば排出量を大幅に減らせる可能性はあるが、気候への効果は上流のメタン漏出、回収されないCO₂、回収に使うエネルギー、海上輸送、貯蔵にも左右される。碧南は単なる燃焼試験ではない。補助を受ける国際燃料網が、既存石炭資産を「橋」に変えるのか、それとも石炭の寿命を延ばすのかを問う、日本で最も目立つ実験である。

電力需要の拡大期に築かれた石炭の記念碑

碧南火力は1991年10月18日、70万kWの1号機で運転を始めた。2号機は1992年6月、3号機は1993年4月に続いた。さらに2001年11月と2002年11月、各100万kWの4、5号機が加わった。愛知県の208万平方メートルに及ぶ敷地で、地域電源は「規模」という言葉を現物にした。

2013年11月までに累計発電量は5000億kWhに達した。中部電力によれば、当時の国内火力で最短だった。2016年8月には、単一の国内石炭火力として初めて累計受け入れ石炭量2億トンを記録した。約30万平方メートルの貯炭場を備え、豪州やインドネシアなどから来る約160種類の石炭を混ぜ、安定して燃やす知識を蓄積してきた。

この大きさこそ、アンモニア試験に碧南が選ばれる技術的な理由である。一つの改造が巨大な発電量に及ぶ。港、冷却水、送電線、タービン、熟練した人員はすでにある。バーナーを変えてアンモニアを加え、他の設備を活かせるなら、熱量1ポイントの置き換えが小規模発電所より多くの電力に影響する。

同じ数字が論争の理由でもある。碧南の価値は、何十年も動かす前提で造られた石炭システムの耐久性と切り離せない。移行燃料は、その設備を使って排出を早く減らせる。だが、石炭を使い続ける根拠にもなり得る。その違いを決めるのは、アンモニアの炭素強度、価格、稼働率、そして混焼率が本当に上がるかどうかだ。

なぜ水素をアンモニアにして運ぶのか

水素は運びにくい。分子は極めて小さく、体積当たりのエネルギー密度は低い。液化には約マイナス253度が必要だ。アンモニアなら常圧で約マイナス33度で液体になり、より密度の高い形で水素を運べる。100年以上続く肥料貿易が、タンカー、ターミナル、貯蔵、国際的な取り扱いの経験をすでに持つ。

合成法も確立している。水素と窒素をハーバー・ボッシュ法で結合する。気候面で問われるのは、その水素の造り方だ。「グリーン」アンモニアは一般に再生可能電力で水を電気分解する。「ブルー」または低炭素アンモニアは通常、天然ガスから水素を取り出し、その過程で生じるCO₂の大部分を回収・貯留する。発電所に届く分子は同じでも、その履歴は同じではない。

アンモニアは扱いやすいボイラー燃料ではない。着火しにくく、燃焼速度が遅く、窒素酸化物を生む可能性がある。不完全燃焼なら未燃アンモニアが通り抜け、条件によっては強力な温室効果ガスである亜酸化窒素（N₂O）も生じ得る。炎、空気、燃料を適切に配置し、CO₂を減らす代わりにNOx、N₂O、アンモニア漏出を増やさないことが設計課題になる。

ここにIHIのバーナー研究の意味がある。同社は2010年代半ばに研究を始め、内閣府の戦略的イノベーション創造プログラムやNEDO事業を経て、JERAとの碧南実証に進んだ。単に新しい液体を石炭配管へ注いだのではない。国内最大級のボイラー内部で、性質の異なる炎を制御したのである。

2024年実証が証明したこと、証明していないこと

碧南4号機には48本のバーナーと6台の石炭ミルがあり、通常は5台を運転し1台を予備とする。IHIは各バーナーにアンモニア用ノズルを追加した。さらに、荷役設備、低温タンク、ボイルオフガス処理、ポンプ、気化器、過熱器、弁、専用配管からなる一時的な受け入れ・供給設備を造った。

アンモニア燃焼は2024年4月1日に始まった。4月10日、4号機が定格100万kWで発電するなか、熱量比20%に到達した。約3カ月にわたり、石炭ミルの異なる組み合わせ、負荷変化、緊急遮断を試した。両社は試験に伴う事故や災害はなく、基本的な運用性は石炭専焼と同等だったと報告した。

煙突での結果も重要だった。石炭だけの場合と比べ、CO₂と硫黄酸化物はそれぞれ約20%減った。窒素酸化物は同等以下。亜酸化窒素と未燃アンモニアは検出・定量限界以下で、灰中の未燃分は同等だった。これは企業が公表した実証結果で、独立したライフサイクル評価ではない。それでも、目の前のボイラー問題には答えた。大型商用機が20%のアンモニアを使い、定格出力を維持し、試験条件の範囲で測定された汚染物質を悪化させずに動けることを示した。

商用規模とは、4基のタンク、4隻の船、途切れないリズムである

JERAは、碧南で熱量比20%を継続するには年約50万トンのアンモニアが必要だと見積もる。年間平均では1日約1370トンになる。同社は計画初期、この一案件の需要だけで当時の日本のアンモニア総輸入量約20万トンの2倍を超えると説明していた。

2026年2月、JERAは碧南で大型アンモニアタンク4基を建設中で、荷役桟橋と配管工事も進んでいるとした。6月には、日本郵船系のNYK Bulkship（Asia）と商船三井から各2隻、計4隻を長期傭船すると発表した。ルイジアナ州から日本へ年約50万トンを運ぶ計画だ。

ここに、見落とされやすい碧南の意味がある。3カ月の実証なら、一時設備と計画された一便で実施できる。発電所は暴風、船の遅延、設備点検、需要変動のなかでも在庫を維持しなければならない。低温タンクはボイルオフガスを制御し、荷役アーム、ポンプ、弁、検知器は何度も働かなければならない。広く流通しているとはいえ、毒性と腐食性を持つ燃料に、運転員と地域の消防が備える必要もある。

JERAは、地震、高潮、津波、洪水を考慮して設計し、漏えいを検知・遮断し、防液堤内にとどめ、水に溶けやすい性質を利用して散水する対策を示している。不可欠な措置である。しかし商用規模の安全性は、一度の認定ではなく、何千回もの移送と何千日の運転で積み上がる記録だ。

Blue Pointが分子の中に刻む「水素の履歴」

予定する供給源は、米ルイジアナ州アセンション郡の低炭素アンモニア事業「Blue Point」である。総投資額は約40億ドル。出資比率はCF Industries 40%、JERA 35%、三井物産25%。3社は2025年4月に最終投資決定を行い、2029年から年産約140万トンを目指す。

Blue Pointは天然ガスを原料にする。設計上、アンモニア製造工程で生じるCO₂の95%以上、年約230万トンを回収し、脱水・圧縮して1PointFiveのPelican貯留拠点へ送り、地下に貯留する。工場排出に対する大規模な介入である。ただし「カーボンフリー」より限定された主張でもある。

製造工場での回収率は、ガス採掘・輸送中のメタン、回収されないCO₂、回収・圧縮に使うエネルギー、船の燃料、冷却・貯蔵損失、地下貯留の永続性を自動的に含まない。査読付きライフサイクル研究は、アンモニアの気候効果を製造経路が大きく左右すると繰り返し示している。豪州から日本への混焼を扱った研究では、検討したシナリオの両国で排出を減らしたのは再生可能エネルギー由来アンモニアで、化石燃料由来の経路は前提に強く依存した。

Blue Pointから碧南までの案件固有の温室効果ガス原単位は、今回確認した公開資料では開示されていない。「青」や「低炭素」という呼称より、その数値と算定範囲、第三者検証の方が重要である。

興味深い数字の一致がある。Blue Pointの年140万トンにJERAの35%持分を掛けると49万トンで、碧南の年需要約50万トンにほぼ等しい。これは単純計算であり、JERA持分の全量が4号機へ行くと公表されたわけではない。同社は他の商工業需要家にも供給する計画だ。それでも、一つの巨大ボイラーが太平洋をまたぐ製造投資を支える「基礎需要」になり得ることを示す。

日本が支えるのは一つの発電所ではなく、市場そのものだ

経済性は、この計画で最も見えにくい。2025年12月、国は水素社会推進法の価格差支援制度でJERAの計画を認定した。2026年2月にはJOGMECが助成金交付を決定した。仕組みは、低炭素水素・その誘導体の基準価格と、代替される従来燃料に連動する参照価格との差を埋める。

選定案件への支援期間は15年間である。長さには理由がある。アンモニア工場、CO₂貯留網、船、輸入ターミナルを、1年の約束で資金調達することはできない。長期支援は不確かな将来需要を、投資可能な供給網に変える。

同時に、リスクを国民へ移す。アンモニアが石炭より構造的に高ければ価格差は残る。従来燃料価格が動けば支援計算も動く。技術や政策の進み方が想定を超えれば、設備が取り残される。JERAと政府は、案件の基準価格、参照価格、年間支払見込み、最大公的負担を公表していない。このため、1トン、1kWh、CO₂削減1トン当たりの支援額は外部から計算できない。

2026年3月には別制度で、碧南を供給拠点とする計画も認定された。トラック出荷設備を含み、中部地域の他需要家へアンモニアを供給する。JOGMECの資料は、豊田自動織機、AGC、日本ガイシ、アイシン福井の工業炉なども供給先として挙げる。発電が基礎需要をつくり、電化しにくい産業用途が顧客を広げる。この「拠点」の発想が経済面で重要だ。

日本には「橋」に見え、批判者には「石炭固定化」に見える理由

日本はエネルギーの大部分を輸入し、需要地に比べ再生可能エネルギー用地が限られる。太陽光や風力が弱いときに動かせる電源も必要だ。アンモニアは、港湾と火力資産を使いながら、より安い天然ガス、再エネ資源、CO₂貯留場所を持つ海外から低炭素の化学エネルギーを運ぶ方法に見える。

その戦略の中心がJERAだ。東京電力と中部電力が2015年に設立し、2019年に既存火力事業を全面統合した。供給を待つのではなく需要をつくれるほど、発電規模が大きい。ロードマップは、石炭をまずアンモニア、LNGを将来は水素で置き換え、比率を上げ、最終的に専焼へ進む構想を掲げる。同時に再生可能エネルギーも拡大する。

反論も具体的だ。20%段階の4号機は、熱量で80%を石炭に依存する。新しいタンク、船、補助制度は石炭資産の経済寿命を延ばしかねない。アンモニアに投じる公費は、送電網、蓄電、再エネ、省エネ、確実なゼロ炭素電源のいずれかには使えない。そして低炭素アンモニアが高いままなら、混焼率を上げるほど煙突CO₂は下がっても電力は高くなる。

2024年の学術モデル研究は、この危険を例示した。碧南の予測ではないが、20%ブルーアンモニア混焼は石炭火力へのCCS追加より改造時の資本費が低い一方、燃料費に起因する運転費が大幅に高かった。こうした結果は燃料・炭素価格の前提に大きく依存する。それでも、ボイラー改造が容易だからといって、輸入分子が安くなるわけではないという警告になる。

日本の気候目標は試験を厳しくする。現行目標は2013年度比で2035年度60%、2040年度73%の温室効果ガス削減。G7は2035年までに電力部門を完全または大部分脱炭素化することにも合意している。20%削減は第一歩になり得るが、この時間軸で最終地点にはなれない。

本当の測定単位は「回避したCO₂ 1トン」

三つの炭素台帳が、三つの印象を生む。煙突だけを見る台帳は単純だ。アンモニアには炭素がなく、熱量の20%を置き換えれば石炭由来の直接CO₂は約20%減る。製造台帳は、アンモニアを造る際に生じ、回収されたCO₂を問う。完全な供給網台帳は、天然ガス採掘、メタン漏出、電力、回収・圧縮、海上輸送、貯蔵、N₂Oまで加える。

政策に必要なのは第3の台帳だ。比較できる単位で温室効果ガス原単位を示し、算定範囲と温暖化係数を書き、回収量が実測かモデルかを区別し、地下貯留量を監視データと照合する必要がある。結果は、到着燃料だけでなく、所内動力を差し引いて送電した電力でも示すべきだ。

費用も同じ明瞭さで開示されるべきである。公的支援総額、アンモニア到着価格、発電費の増分、代替した石炭量、ライフサイクルCO₂回避1トン当たりの支援額。これらがなければ、碧南は運用規模を証明しても、経済・環境規模を証明できない。

2029年度に必要なのは式典ではなく、スコアボードだ

象徴的な場面は容易に想像できる。最初の専用船が桟橋に着く。新設タンクから初めて商用燃料が流れる。20%混焼で発電機が系統に同期する。しかし本当に重要な証拠は、その後に積み上がる。

IHIは2026年6月、アンモニア100%専焼バーナーの実用化検証を完了したと発表した。技術の道が20%で止まるとは限らないことを示す。ただし、碧南が100%アンモニアで商用運転したという意味ではない。高比率化には、バーナー、ボイラー、燃料量、安全、費用の新しい課題がある。検証済みバーナーから、いつでも動かせる発電所までの距離は大きい。

この区別が、碧南の物語全体を表す。日本はしばしば「機械を動かす」ことに強い。2024年の実証は正当に評価すべき工学的成果だ。次の仕事は、商品取引、船舶運航、地下貯留、規制、監査、そして納税者にも同じ重さでかかる。

ストラダヌスのルネサンス版画は、鉱山、工房、製粉所を発明の劇場にした。歯車、炉、人の動きとして進歩が見えたからである。碧南の新しい劇場はさらに大きい。ガス田、アンモニア工場、CO₂貯留層、4隻の船、日本の港、100万kWのボイラーが一つの連鎖として動く。それが脱炭素なのかは、機械の壮大さでは決まらない。実際に減らした石炭、実際に大気へ出さなかった炭素、そして日本がその両方に支払う価格で決まる。