カーボンニュートラル社会実現にむけて
エネルギーシステムの変革に挑む

持続可能な社会を実現するためには、気候変動の緩和に向けたカーボンニュートラルだけでなく、資源利用を効率化するサーキュラ―エコノミー、生物多様性への長期的な影響を改善するネイチャーポジティブなどの視点が重要になります。そして、それらを社会に実装していくためには、経済性の視点も欠かせません。
これらを達成するためには、環境や社会を構成する要素間の相互作用を深く理解することが不可欠です。そこで、将来シナリオを条件として設定し、そこから導き出される将来像を定量的に検討する手法として「統合評価モデル」を活用したシナリオ分析に取り組んでいます。
このアプローチにより、様々な施策や技術が社会や自然に与える影響をシミュレーションし、将来について客観的な議論を行うための情報を提示することが可能になります。例えば、エネルギーの運用計画や設備計画、電動車の利便性を向上させる社会インフラの整備など、技術開発の指針を検討するための基盤構築に取り組んでいます。

CO₂を排出しない工場を実現するために、工場全体のエネルギーの流れをシステムとして捉えることが重要です。私たちは工場の設備構成を数理的なアプローチで最適化するシステムデザイン技術と、生産変動やエネルギーの需給変動に対応して各設備を最適に運用するシステムマネジメント技術の開発を行うと共に、デジタルツインを活用した実証研究にも取り組んでいます。これらにより再生可能エネルギーの利用効率をコストミニマムで向上させることを目指しています。

生産設備の排気ガスから回収されたCO₂と再生可能エネルギー由来の水素からメタンを合成して、エネルギー源として循環利用するCO₂回収メタン化システム(C-LOOP®)の構築に取り組んでいます。設備の稼働状態に依存するCO₂の排出量と、再エネ電力の変動に依存する水素の生成量とをバランスさせるためのエネルギーマネジメント技術と共に、CO₂の回収・貯蔵を効率的に運用することでシステム全体の安定化を実現しています。

カーボンニュートラル社会の実現には、ライフサイクル上で大気中のCO₂を増やさないことが重要です。その一つの手段として、再生可能エネルギー由来の水素、アンモニア、e-fuelなどのカーボンニュートラル燃料が注目されています。私たちはカーボンニュートラル燃料の利点を引き出し最大限活用するために、これまで培ってきた燃焼・流体シミュレーション技術や分子動力学に基づく反応シミュレーション技術を発展させ、さまざまな燃料に対する燃焼特性の解析技術や反応可視化技術の構築に取り組んでいます。

工場から捨てられるエネルギーの多くが熱として排出されており、この排熱の低減が工場の省エネルギー化を目指す上で重要です。そのため、生産工程における効率的な熱利用や排熱の回収・再利用などにより、工場全体でエネルギーとして余すことなく使い切るための熱マネジメント技術の開発に取り組んでいます。さらに、私たちは再エネ由来燃料による熱供給とCO₂回収を実現する化学プロセスの開発や、熱需給の予測に基づき様々なプロセスの制御を統合的に行う技術の実証に取り組んでいます。