北海道でも実現が可能か！？火力発電所でアンモニアを混焼することでCO₂が減少する仕組みとは？

北海道の企業にとって、電力コストは経営を左右する大きな課題です。冬場の暖房需要が高い北海道では、安定した電力供給の確保が欠かせません。そうした中、「アンモニア混焼」という火力発電の新技術が注目を集めています。

アンモニア混焼とは、既存の石炭火力発電所でアンモニアを燃料として混ぜて燃やす技術です。アンモニアは燃焼時にCO₂を排出しないため、脱炭素化の切り札として期待されています。2024年には世界初の大規模実証試験が日本で行われ、2029年度には商用運転が始まる見込みです。

本記事では、アンモニア混焼の仕組みやメリット・デメリット、最新の実証状況、そして北海道のエネルギー事情との関わりについてわかりやすく解説します。

1. そもそもアンモニアとは？ — 肥料だけではない新しい可能性

① アンモニアの基本特性

アンモニア（NH₃）は、窒素と水素から成る化合物です。無色透明の気体で、強い刺激臭が特徴的ですが、比較的容易に液化できるため、貯蔵や輸送がしやすいという利点があります。

実は、アンモニアは私たちの生活に深く関わっている物質です。世界で生産されるアンモニアの約80%は肥料（窒素肥料）として使われています。残りの約15%はナイロンなどの化学製品の原料、約5%がエネルギー用途などに使われています。

用途	割合	主な使い道
肥料	約80%	窒素肥料の原料として農業を支える
化学製品	約15%	ナイロン・樹脂・洗剤などの工業原料
エネルギー等	約5%	発電燃料・水素キャリアとして注目

② なぜ今「燃料」としてのアンモニアが注目されるのか

アンモニアが脱炭素燃料として注目される最大の理由は、燃やしてもCO₂が出ないことです。アンモニア（NH₃）が酸素と反応すると、生成されるのは窒素（N₂）と水（H₂O）だけ。石炭や天然ガスのように、燃焼時にCO₂を排出しません。

さらに、液化が容易で既存の輸送インフラを活用できる点も、水素と比べた大きなメリットです。水素は極低温（-253℃）での管理が必要ですが、アンモニアは常温でも加圧するだけで液化でき、扱いやすさに優れています。

2. アンモニア混焼発電の仕組み — 「混焼」と「専焼」の違い

① 混焼と専焼の違い

火力発電におけるアンモニアの利用方法は、大きく分けて2つあります。

混焼（こんしょう）	石炭やLNGなどの化石燃料に、アンモニアを一定の割合で混ぜて燃やす方法。既存の発電設備をバーナー部分の改修だけで利用できるため、導入のハードルが低い。
専焼（せんしょう）	アンモニアだけを燃料として発電する方法。CO₂排出をほぼゼロにできるが、専用のガスタービン開発が必要で、技術的・コスト的な課題がまだ多い。

現時点では、既存設備を活かせる「混焼」が現実的な選択肢として開発が先行しています。まずは混焼率20%からスタートし、段階的に50%、そして将来的には専焼へと移行する計画です。

② CO₂削減効果はどれくらい？

アンモニアの混焼率を上げるほど、CO₂排出量は減少します。混焼率20%の場合、理論上はCO₂排出量を約20%削減できる計算になります。

3. アンモニア混焼のメリット — 既存設備を活かせる現実的な選択肢

① 既存の発電設備を改修するだけで導入可能

アンモニア混焼の最大のメリットは、既存の石炭火力発電設備を大きく変えずに導入できる点です。ボイラーのバーナー部分を交換し、アンモニアの供給設備を追加するだけで対応できる見込みです。

洋上風力発電のような新規の大規模インフラ建設と比べると、初期投資を抑えられます。これは特に、すぐに大規模な設備投資が難しい状況でも、段階的に脱炭素化を進められることを意味しています。

② 安定した電力供給を維持できる

太陽光や風力といった再生可能エネルギーは天候に左右されるため、発電量が不安定になりやすい課題があります。一方、アンモニア混焼の火力発電は、必要な時に必要な量を発電できる「調整力」を持っています。

再生可能エネルギーの導入が拡大する中でも、電力の安定供給を担う「ベースロード電源」や「調整電源」としての火力発電の役割は当面続きます。その火力発電をより低炭素にする手段として、アンモニア混焼は現実的な選択肢といえるでしょう。

4. アンモニア混焼の課題 — コスト・供給・環境面の壁

① コスト面の課題

現時点でアンモニア混焼のコストは、従来の石炭火力よりも高くなります。主な要因は以下の3点です。

課題	内容
燃料コスト	アンモニアの製造コストは石炭より高く、20%混焼でも発電コストは約1.2倍になるとの試算がある
設備改修コスト	バーナー交換、貯蔵タンク建設、パイプライン敷設などの初期投資が必要
価格変動リスク	燃料用アンモニアの需要が急増した場合、供給不足で価格が高騰する可能性がある

② サプライチェーン（供給網）の構築

アンモニアを燃料として大規模に利用するには、安定した供給体制の構築が不可欠です。たとえばJERAの碧南火力発電所で20%混焼を行う場合、年間約50万トンのアンモニアが必要とされています。これは国内の工業用アンモニア使用量の約半分に相当する量です。

この課題に対応するため、JERAは米国ルイジアナ州でのブルーアンモニア製造プロジェクト（年間約140万トン生産）への出資を決定しています。海外での生産拠点確保と輸送体制の整備が急ピッチで進められています。

③ アンモニアの種類で「脱炭素効果」が大きく変わる

アンモニアは製造方法によって、環境負荷が大きく異なります。

種類	製造方法	CO₂排出
グレーアンモニア	化石燃料（天然ガス等）から製造	製造時にCO₂を大量排出
ブルーアンモニア	化石燃料から製造 + CCS（CO₂回収・貯留）	製造時のCO₂を回収して抑制
グリーンアンモニア	再生可能エネルギーで水を電気分解し製造	製造時のCO₂排出がほぼゼロ

真の脱炭素効果を得るためには、「ブルーアンモニア」や「グリーンアンモニア」の利用が不可欠です。現在の計画では、まずブルーアンモニアで商用運転を開始し、将来的にグリーンアンモニアへ移行するロードマップが描かれています。

5. 最新の動向 — JERA碧南火力発電所の実証から商用化へ

① 世界初の大規模実証試験

愛知県にあるJERA碧南火力発電所は、国内最大の石炭火力発電所（総出力410万kW）です。2024年、この発電所の4号機（出力100万kW）で、大型商用石炭火力としては世界初となるアンモニア20%混焼の実証試験が行われました。

② 2029年度に商用運転を開始予定

実証の成功を受けて、JERAは2029年度にアンモニア20%混焼の商用運転を開始する計画を発表しています。今後のロードマップは以下の通りです。

6. 北海道の企業にとっての意味 — エネルギーコストと脱炭素の両立

① 北海道の電力事情とアンモニア混焼の接点

北海道は冬場の暖房需要が高く、安定した電力供給が特に重要な地域です。火力発電が電源構成の大きな割合を占めており、その脱炭素化は北海道のエネルギー政策にとっても大きなテーマとなります。

アンモニア混焼技術が全国的に普及すれば、火力発電由来の電力がより低炭素化されます。これは北海道の企業が購入する電力のCO₂排出係数の改善につながり、Scope2（電力使用に伴う間接排出）の削減に寄与する可能性があります。

② 電気料金への影響

アンモニア混焼のコストが発電コストに上乗せされる場合、電気料金が上昇する可能性は否定できません。一方で、GX-ETS（排出量取引制度）の本格運用が2026年度から始まっており、カーボンプライシングが進めば、従来の石炭火力のコストも上がっていきます。

長期的に見れば、脱炭素型の電力は「コスト増」ではなく「リスクヘッジ」としての意味を持つようになるでしょう。

7. まとめ — 火力発電の脱炭素化は「現在進行形」

アンモニア混焼技術は、既存の火力発電設備を活用しながらCO₂排出量を削減できる、現実的な脱炭素化手段です。2024年の世界初の大規模実証を経て、2029年度には商用運転が始まる予定であり、着実に実用化へと進んでいます。

一方で、コストの高さやサプライチェーンの整備、「ブルーアンモニア」「グリーンアンモニア」の安定供給といった課題も残されています。また、RE100の新基準では石炭混焼発電の電力使用が制限されるなど、国際的な動向も注視が必要です。

北海道の企業にとって、アンモニア混焼が直接的に電力コストや供給に影響するのは数年先のことかもしれません。しかし、エネルギーの脱炭素化は確実に進んでおり、その変化に備えて自社のエネルギーコストの見直しや省エネ対策を今から進めておくことが、将来の競争力につながります。