海運業におけるエネルギー効率向上：船舶用水素充填ステーションの役割

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides a validated simulation and economic model for renewable hydrogen refueling systems, useful for further optimization and comparative studies across different port environments.

🏢実務担当者:Offers concrete LCOH figures and system design insights for companies considering investments in hydrogen refueling stations for maritime fleets.

🏛政策担当者:Demonstrates the economic viability pathway for hydrogen in shipping and underscores the need for policies that encourage scaling and hybrid renewable integration.

<title>抄録</title> <p> 問題: 持続可能な海事運航への移行には、グリーン水素のようなクリーンエネルギーキャリアが必要である。しかし、水素供給ステーション向けの信頼性の高い水素生産を確立することは、太陽光や風力のような再生可能エネルギー源の断続的かつ変動的な性質によって困難に直面している。この断続性は、電解槽への不安定な電力供給につながり、非効率的な水素生産、システムのダウンタイム、および大規模なエネルギー貯蔵の必要性をもたらし、技術的性能と経済的実現可能性の両方に影響を及ぼす。解決策: 本研究は、海事船舶を支援するために特別に設計された、再生可能エネルギーを動力とする統合型水素生産・供給システムを提案し、分析する。この解決策は、太陽光発電（PV）と風力発電を、水素生産用の電解槽と、需要と供給のバランスをとるためのバッテリーエネルギー貯蔵システム（ESS）と組み合わせる。このシステムは、貯蔵を活用して再生可能エネルギーの断続性を緩和し、変動する再生可能電力を安定した水素出力に変換するように設計されている。方法論: システムの性能は、太陽エネルギーのみを動力とするシナリオと風力エネルギーのみを動力とするシナリオの2つの異なるシナリオにわたる、詳細な180時間のシミュレーションを通じて評価された。電解槽電力、再生可能エネルギー出力、バッテリーの充電状態（SOC）、および累積水素生産量を含む主要業績評価指標が追跡され、分析された。2つのエネルギー源間の比較評価が実施され、続いて、様々な容量（2〜18 MTPD）のシステムについて、水素平準化コスト（LCOH）、資本的支出（CAPEX）、運営的支出（OPEX）、および回収期間を調査する実現可能性調査が行われた。 <bold>結果</bold>: シミュレーション結果は、太陽光エネルギーと風力エネルギーの両方が、明確な特性を持つものの、水素生産システムに効果的に電力を供給できることを実証している。太陽光発電システムは、より高いピーク電解槽電力（222.06 kW）と総水素出力（247.12 kg）を達成したが、顕著な変動を示し、夜間はバッテリー貯蔵に大きく依存した。風力発電システムは、より一貫した電力を提供し、より極端な変動が少ない安定した水素生産（合計147.27 kg）を可能にしたが、より深いバッテリー放電（最低SOC 16.53%）も引き起こした。比較分析は、2つの源の補完的な性質を浮き彫りにする：太陽光はより高いピークを提供し、風力はより良い連続性を提供する。実現可能性調査は、規模の経済が生産コストを大幅に削減し、水素平準化コスト（LCOH）が高稼働率の2 MTPDシステムの約6.80ドル/kgから18 MTPDシステムの2.90ドル/kgに低下することを示している。この研究は、最適化された貯蔵システムを備えたハイブリッド太陽光・風力構成が、継続的な海事用水素供給にとって最も信頼性が高く費用対効果の高い解決策を提供するだろうと結論付けている。 </p>

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

<title>Abstract</title> <p> Problem: The transition to sustainable maritime operations requires clean energy carriers like green hydrogen. However, establishing reliable hydrogen production for refueling stations is challenged by the intermittent and variable nature of renewable energy sources like solar and wind. This intermittency can lead to unstable power supply for electrolyzers, resulting in inefficient hydrogen production, system downtime, and the need for significant energy storage, impacting both technical performance and economic viability. Solution: This study proposes and analyzes an integrated hydrogen production and refueling system powered by renewable energy, specifically designed to support maritime vessels. The solution combines solar photovoltaic (PV) and wind energy generation with an electrolyzer for hydrogen production and a battery Energy Storage System (ESS) to balance supply and demand. The system is designed to convert variable renewable power into a steady hydrogen output, leveraging storage to mitigate renewable intermittency. Methodology: The system's performance was evaluated through a detailed 180-hour simulation across two distinct scenarios: one powered solely by solar energy and another by wind energy. Key performance indicators, including electrolyzer power, renewable power output, battery State of Charge (SOC), and cumulative hydrogen production, were tracked and analyzed. A comparative assessment between the two energy sources was conducted, followed by a feasibility study examining the Levelized Cost of Hydrogen (LCOH), capital (CAPEX), operational expenditures (OPEX), and payback periods for systems of various capacities (2–18 MTPD). <bold>Results</bold> : The simulation results demonstrate that both solar and wind energy can effectively power the hydrogen production system, albeit with distinct characteristics. The solar-powered system achieved a higher peak electrolyzer power (222.06 kW) and total hydrogen output (247.12 kg) but exhibited significant variability, relying heavily on battery storage during nighttime. The wind-powered system provided more consistent power, enabling stable hydrogen production (147.27 kg total) with less extreme fluctuations but also led to a deeper battery discharge (SOC min of 16.53%). The comparative analysis highlights the complementary nature of the two sources: solar offers higher peaks, while wind provides better continuity. The feasibility study indicates that economies of scale significantly reduce production costs, with the Levelized Cost of Hydrogen (LCOH) falling from approximately $6.80/kg for a 2 MTPD system to $2.90/kg for an 18 MTPD system at high utilization. The study concludes that a hybrid solar-wind configuration with an optimized storage system would offer the most reliable and cost-effective solution for continuous maritime hydrogen refueling. </p>

• Research Square https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-10257244/v1first seen 2026-07-10 04:45:04 · last seen 2026-07-23 04:43:58