ゼロエミッション発電を実現するためには、現行のLNGコンバインド・サイクル発電を経て、送電ロス低減に有効な小型分散型電源には水素燃料電池（SOFC）、中型電源は水素タービン/水素エンジン発電、大型電源は水素コンバインド・サイクル発電を実現する必要がある。
一方、バイオマス発電所は基本的にCO2排出量が実質ゼロとみなされるが、将来的にはCCS設備を付帯して大気中のCO2を減らすネガティブ・エミッション発電所として増設が期待される。
火力発電の未来予測
ゼロエミッション発電を実現するためには、現行のLNGコンバインド・サイクル発電を経て、送電ロス低減に有効な小型分散型電源には水素燃料電池（SOFC）、中型電源は水素タービン/水素エンジン発電、大型電源は水素コンバインド・サイクル発電を実現する必要がある。
一方、バイオマス発電所は基本的にCO2排出量が実質ゼロとみなされるが、将来的にはCCS設備を付帯して大気中のCO2を減らすネガティブ・エミッション発電所として増設が期待される。
発電用に供給されるエネルギー源は、バイオマスを除き一次エネルギーから二次エネルギーへと移行する過渡期にある。CO2ゼロを実現するためは、火力発電用燃料としてバイオマス燃料、水素あるいはアンモニア燃料、合成燃料（e-fuel）の供給が基本となる。
再生可能な生物資源であるバイオマスとそれを原料にしたバイオ燃料、再生可能エネルギーで発電した電力で製造したグリーン水素あるいはグリーンアンモニア、カーボンリサイクルにより製造された合成燃料（e-fuel）である。しかし、発電用には低コスト化と、十分な供給量の確保が必須である。
経済性が重要視される発電用燃料に関して、グリーン水素やグリーンアンモニアにはLNG並みの低コスト化が要求される。これらの低コスト化が達成されるまでの”つなぎ”として、LNGコンバインド・サイクル発電にはCCS設備を付帯ことによる延命措置が有効となる。
次世代火力発電のトレンド
現在に至るまで高効率化と低炭素化を目指し、経済産業省プロジェクトとして先進超々臨界圧火力発電（A-USC）、1700℃級高温ガスタービン、石炭ガス化コンバインドサイクル発電(IGCC)、石炭ガス化燃料電池複合発電（IGFC）、ガスタービン燃料電池複合発電（GTFC）が進められてきた。
しかし、世界的に脱石炭火力発電所が進められている現状では、1980年代から進めてきた微粉炭を燃料とする先進超々臨界圧火力発電（A-USC）、石炭ガス化コンバインドサイクル発電(IGCC)、石炭ガス化燃料電池複合発電（IGFC）の開発は、次世代火力発電を担うものではない。
また、LNG 燃料を使う1700℃級高温ガスタービン、ガスタービン燃料電池複合発電（GTFC）についても、水素燃料を使う家庭用・業務用燃料電池による分散電源化と、水素・アンモニア燃焼タービンによる大規模発電の開発へと、早急な開発構想の見直しが必要である。
実際に、2009～2011年始められた定置型燃料電池による家庭用PEFCの実用化は、2010年代後半には業務用SOFCへ移行し、マンションや工場向けが商品化されると共に、分散電源として燃料電池発電所の設置が始まり、スマートグリッドの中心的な構成要素として期待されている。
一方で、2030年代の水素利用の普及拡大を見据え、中小型水素ガスタービン、大型水素ガスタービン、大型水素ガスエンジンの技術確立が進められている。
バイオマス発電
2020年代に入ると、急速にバイオマス発電所へのCCS設備の導入が始まった。基本的にバイオマス発電所はCO2排出量が実質ゼロとみなされるため、CCS設備が稼働すれば大気中のCO2を減らす「ネガティブ・エミッション（負の排出）発電所」となる。
バイオマス発電所からCO2排出量を削減する取り組みは、CO2貯留まで含めてベックス（BECCS：Bio Energy with Carbon dioxide Capture and Storage）と呼ばれ、気候変動に関する政府間パネル（IPCC）の第5次評価報告書でも、BECCSが脱炭素の有効な手段になる可能性を指摘している。
バイオマス発電所以外に、バイオマスからの水素製造やバイオプロセスで発生するCO2を回収・貯留するプロセスもBECCSに含まれる。また、CCSで回収したCO2は、地下貯留以外に、化学品、燃料、セメントなどの製造原料などに使われて貯留・固定化される。将来に向け、BECCS増強が期待される。
火力発電のCCSからDACCSへ
BECCSによるCO2削減には、バイオエネルギー資源の持続可能な供給量や食料生産との競合から限界がある。そのため「2050年カーボンニュートラル」を実現するため、排出が避けられない分野からの残余排出をBECCSのみで処理することは困難で、大気中からCO2除去する必要がある。
そのため、直接空気回収（DAC : Direct Air Capture）技術により、大気中から直接CO2を回収し、貯留まで行うDACCS（Direct Air Carbon Capture and Storage）が、ネガティブエミッション技術(NETs)の一つとして、注目を集めている。
しかし、大気中に含まれるCO2濃度は約0.04％と極めて低いため、大量の空気を効率よく処理する必要がある。そのためDAC設備の高効率化と低コスト化は必須課題で、今まさに研究開発中である。現在は、米国で100万トン/年の大規模DACプラントの建設が始まり、量産効果が期待されている。
2050年のCO2削減ポテンシャルは、DACCSが29億トン/年と予測されている。ただし、CO2削減ポテンシャルは、分離したCO2の貯留地を確保できるか否かで大きく左右される。そのため、地下貯留以外の様々なCO2固定化方法の研究開発が、低コスト化開発と並行して進められている。
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