コラム:熱流体
材料・工学技術部 応用技術第2課 橋本 元信
[2021/6/24]
カーボンフリーやカーボンニュートラル、カーボンオフセットやカーボンポジティブ、そして脱炭素や水素社会など、二酸化炭素削減に関係するこれらキーワードのニュースをここ最近特に耳にし、エネルギー変革の大きな波を感じます。
このような二酸化炭素を排出しないあるいは抑制する社会を実現させるには化石燃料を極力使用せず、水素H2やアンモニアNH3など燃えても水や窒素となる燃料の利用と再生可能エネルギーの活用等が必要になります。
またエネルギーはエネルギーを作る(製造)、運ぶ(輸送)、貯める(貯蔵)そして使う(利用)の大きく4つのフェーズに分かれ、各フェーズは複雑に関連し、DX(デジタルトランスフォーメーション)を活用し最適性や効率性を加味したサプライチェーンも検討しなければなりません。
そこで本コラムはカーボンフリーを実現する為のグリーンアンモニアの製造に先ずは着目し、1DCFDの適用例を紹介します。
アンモニアNH3はもちろん物性として1種類ですが、その製造方法と製造時に生じる二酸化炭素の系外への排出有無により、以下のように主に3種類に分類されます。
グリーンアンモニア製造のブロックフロー例
グリーンアンモニア製造のブロックフロー例に示した各系統、すなわち空気や水の系統、窒素や水素の系統、そしてアンモニアの系統に対し1次元熱流動解析ツールであるSimcenter Flomasterを使用しモデルを作成、物理法則に従った挙動を表現、予測する事が可能です。以下に代表的な検討例を示します。
アンモニア輸送システムにおけるバルブ急閉鎖
アンモニア生成プラントと供給システム例
アンモニア生成プラントと供給システム検討例
今回のコラムでは、カーボンフリーを実現するグリーンアンモニアに着目し、1DCFDの適用を紹介しました。カーボンフリーを実現させる為のエネルギーキャリアとしてアンモニア以外に水素やMCH(メチルシクロヘキサン)も大いに着目されており、CTCでは今後これらのキャリアについての事例やソリューションをご提供し、今後ともお客様のサービス向上に取り組んでまいります。
1次元熱流動解析ソフトウェア Simcenter Flomaster
https://www.engineering-eye.com/FLOWMASTER/