排出ゼロの天然ガス発電

Allam-Fetvedtサイクル:炭素100%回収

効率を犠牲にせずに排出を発生源ですべて回収する、画期的な超臨界CO₂技術を解説します。従来の燃焼後回収とは異なり、Allam-Fetvedtサイクルはパイプライン供給可能なCO₂を本質的な副産物として生み出します—高価な改修は不要です。

~100%
回収したCO₂
~59%
正味効率
250 MW
モジュール1基あたり
ゼロ
NOx/SOx排出

Allam-Fetvedtサイクルの仕組み

8 Rivers CapitalとNET Powerが開発したAllam-Fetvedt Cycleは、火力発電の根本的な再構想です。従来の発電所のように蒸気を作動流体として用いるのではなく、supercritical CO₂—液体と気体の性質を同時に示す温度と圧力にある二酸化炭素—を用います。

The process works as follows: 天然ガスは高圧の燃焼器内で純酸素(空気ではありません)とともに燃焼します。この酸素燃焼が生むのはCO₂と水蒸気のみで、窒素酸化物(NOx)や硫黄酸化物(SOx)は生じません。生じた高温・高圧のCO₂が専用タービンを駆動して発電します。

タービンで膨張したあと、CO₂は冷却され、水が凝縮して分離されます。CO₂の大部分は作動流体として循環し、余剰分—燃やした天然ガスの炭素量とちょうど一致します—は追加の圧縮なしにpipeline pressure, ready for sequestrationで回収されます。この本質的な回収により、効率の低下を最小限に抑えたままCO₂をほぼ100%除去できます。

炭素回収技術の比較

テクノロジー正味効率回収率成熟度コスト構造
Post-Combustion Capture~50%85-95%CommercialHigh retrofit cost
Pre-Combustion Capture~45%90-95%DemonstrationMedium
Oxy-Combustion~45%95-99%PilotMedium-High
Allam-Fetvedt Cycle~59%~100%Commercial 2026Low (inherent)

開発の経緯

2018

NET Power実証プラント

テキサス州ラポートにある世界初の熱出力50 MWの実証設備が、Allam-Fetvedtサイクル技術の実証に成功しました。

2021

初の系統同期

NET Powerが世界初を達成:テキサス州で天然ガスから排出ゼロの電力を系統へ供給しました。

2025

カリフォルニアでの提携

NET PowerとCarbon TerraVaultが、北カリフォルニアで最大1 GWの排出ゼロ電源容量を開発する覚書を締結しました。

2026

商業運転

事業用規模のNET Powerプラント第1号群が、それぞれ最大250 MWを発電して商業運転を開始する見込みです。

主要な技術パートナー

NET Power

Allam-Fetvedtサイクル技術を商用化しています。事業用規模の初号プラントは2026年を見込んでおり、最大1 GWのカリフォルニア提携を含む受注残があります。各モジュール型プラントは20エーカー未満の敷地で最大250 MWを発電します。

NYSE: NPWR

8 Rivers Capital

Allam-Fetvedtサイクルの発明者です。脱炭素技術の主要な開発企業で、PacifiCorpとのワイオミング州炭素回収施設などのプロジェクトを手がけ、現在Pre-FEED設計段階にあります。

ノースカロライナ州ダーラム

Greco Energyのアプローチ

Leo Paskalidisの主導のもと、Greco Energyの全施設は当初からCCUS統合が可能な設計になっています。北米での開発案件には炭素回収インフラを組み込み、排出ネットゼロを達成します。

CCUSレディの設計ネットゼロへの道筋技術の柔軟性

Allam-Fetvedtサイクル:よくあるご質問

空気ではなく純酸素で燃料を燃焼させ、超臨界CO₂を作動流体としてタービンを駆動する天然ガス発電サイクルです。燃焼に空気由来の窒素が含まれないため、排出されるのは燃焼排ガスではなく、実質的に純粋なCO₂と水です。水は凝縮して分離され、CO₂は循環し、余剰分がパイプライン圧力でプラントから出ていきます。8 Riversが開発し、NET Powerが商用化しました。

そもそもCO₂を希釈しないからです。従来のプラントは78%が窒素である空気で燃料を燃やすため、CO₂は大量の排ガスのうち数パーセントとして排出され、化学的に分離し直す必要があります。この分離こそが、燃焼後回収を高価でエネルギーを大量に消費するものにしています。酸素燃焼は最初の段階で窒素を取り除くため、CO₂はすでに濃縮され加圧された状態にあります。排気筒がないので、スクラバーもありません。

建設され、運転されています。NET Powerはテキサス州ラポートで熱出力50 MWの実証設備を運転しており、2018年に初点火し、2021年には天然ガスによる排出ゼロの電力を系統へ供給した初のプラントとなりました。これは本物のマイルストーンですが、あくまで実証プラントです。1基あたり約250 MWの事業用規模の初号機群はまだ開発中です。実証規模で実証済みであることと、商業的に定着していることは同じではありません。

正味で約59%です。現代のHクラスコンバインドサイクルのおよそ60–64%に対する数字です。重要なのは、この59%にすでに回収が含まれている点です。従来のCCGTに燃焼後回収を後付けすると、通常7〜12ポイントの効率低下を伴います。したがって公平な比較は、回収込みの59%と回収込みの約50%であり、このサイクルの優位性は実際そこにあります。

パイプライン圧力かつ高純度の超臨界流体としてプラントから出ていきます。これは貯留にも利用にも望ましい形です。同時にそれが制約でもあります。このサイクルが成立するのは、CO₂の行き先 — パイプライン、貯留サイト、または産業オフテイカー — がある場所に限られます。それがなければ、買い手のない製品を生み出すプラントになってしまいます。

いいえ。GRECOはおよそ20 MW以下では固体酸化物形燃料電池を、それを超える規模ではコンバインドサイクルを建設します。当社のキャンパスが必要とする規模で実証済みであり、現在許認可も得られるからです。Allam-Fetvedtサイクルは、CO₂の輸送と貯留が存在する大規模サイト向けの回収レディな選択肢として注視しており、導入していないものを導入したかのように示唆するより、率直に述べたいと考えています。機器を決めるのは目新しさではなく、規模と許認可です。
GRECOが現在建設しているもの

回収レディはロードマップです。こちらが実際のプラントです。

GRECOはメーター内側で発電するため、キャンパスは系統連系の順番待ちで何年も待つことなく数か月で通電します — およそ20 MW以下は燃焼を伴わずNOxがほぼゼロの固体酸化物形燃料電池、それを超える規模はコンバインドサイクルで、熱を回収して地域熱供給へ販売すれば総合効率は90%を超えます。

出典と参考資料