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バイオガスからの水素製造の技術経済・ライフサイクル評価：予備改質脱炭素化と直接改質ルートの比較

Techno-Economic and Life Cycle Assessment of Biogas-to-Hydrogen Production: Comparison of Pre-Reforming Decarbonization and Direct Reforming Routes (原題)

Chuan Ding, Zejing Song, Nannan Qu, Haozhen Wang, Peng Pu, Jianping Su, Yeqing Li

Energies📚 査読済 / ジャーナル2026-09-21#水素Origin: CN経営インパクト: コスト削減対象セクター: power
DOI: 10.3390/en19184462
原典: https://doi.org/10.3390/en19184462

🤖 gxceed AI 要約

日本語

バイオガス由来水素の2ルート（予備改質脱炭素化A、直接改質B）をAspen Plusでモデル化し、TEAとLCAで比較した。Bは水素収率が7.8%高いが電力消費も9.9%多く、基準価格下でLCOHはBが16.21元/kgとA（16.63元/kg）より僅かに有利。環境面でもBのGWP100が低く、中国の工業電力料金下では直接改質が優位だが、高電力価格地域ではAが適する。

English

Two biogas-to-hydrogen routes—pre-reforming decarbonization (A) and direct reforming (B)—were modeled in Aspen Plus and compared via TEA and LCA. Process B yields 7.8% more H2 but uses 9.9% more electricity; baseline LCOH is slightly lower for B (16.21 vs 16.63 CNY/kg). B also has lower GWP100, so direct reforming is favored under China's industrial tariffs, while A suits high-electricity-price regions.

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

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

水素は日本のGX実現の鍵であり、本論文はバイオガス由来水素のコスト・環境性能を定量化する。国内の水素供給戦略やグリーン水素調達、LCAに基づくScope3算定に関心を持つ読者に有用。

In the global GX context

As global hydrogen strategies scale, this study provides granular TEA/LCA evidence on biogas-to-hydrogen configurations, informing low-carbon hydrogen certification and procurement decisions under frameworks like the EU's RFNBO and emerging ISSB climate disclosure.

👥 読者別の含意

🔬研究者:バイオガス改質ルートのLCOH・GWP比較手法と感度分析の枠組みを提供する。

🏢実務担当者:水素調達や脱炭素投資の際、電力価格と原料条件に応じたルート選択の判断材料になる。

🏛政策担当者:水素製造への補助金や電力料金設計がルート競争力に与える影響を検討する際の参考になる。

📄 Abstract（原文）

Biogas-to-hydrogen production provides a renewable pathway to decarbonize hydrogen supply, yet consensus remains lacking regarding the most energetically and economically favorable process configuration. This study develops steady-state Aspen Plus models for two 40,000 Nm3·d−1 biogas-to-hydrogen routes—pre-reforming decarbonization (Process A) and direct reforming (Process B)—and conducts a comprehensive evaluation across technical, economic, and environmental dimensions through combined techno-economic analysis (TEA) and life cycle assessment (LCA). Process B achieves a 7.8% higher hydrogen yield of 0.152 kg H2 per Nm3 of biogas compared with Process A (0.141 kg·Nm−3), but consumes 9.9% more electricity per kilogram of hydrogen (14.37 vs. 13.08 kWh·kg−1). Under baseline prices (0.6 CNY kWh−1 electricity, 1.2 CNY Nm−3 biogas), Process B delivers a slightly lower net levelized cost of hydrogen (LCOH) of 16.21 CNY kg−1 (2.25 USD kg−1), compared with 16.63 CNY kg−1 (2.31 USD kg−1) for Process A. The economic break-even electricity price between the two routes is approximately 0.93 CNY kWh−1. Environmentally, Process B yields a lower baseline 100-year global warming potential (GWP100) of 8.34 kg CO2-eq kg−1 H2 under the national grid mix, as methane slip from the pre-reforming PSA unit in Process A more than offsets the emission savings from lower electricity consumption. Under prevailing industrial electricity tariffs in China, direct reforming presents a slight overall competitive advantage, while pre-reforming decarbonization is more suitable for regions with high electricity prices.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。