水素とその課題に関する連載の第1回目です。第2回を読む

今月初め、エジプト沿岸部のリゾート地シャルムエルシェイクで開催されたCOP27気候変動枠組条約締約国会議において、世界のGDPの半分以上を占める国々が12ヶ月間の計画を発表し、水素とクリーン燃料としての可能性が注目を浴びている。

未来の燃料

水素は、クリーンな技術をより安価に、より身近なものにするために、すべての星が揃っているように見えます。その理由は以下の通りです。オーストラリア、中国、UAE、欧州委員会、G7諸国を含む47カ国は、少なくとも100の水素バレー（水素バリューチェーン全体にわたってパイロットプロジェクトを実施するために、複数の産業および研究イニシアティブを集積した地域統合水素エコシステム）を展開することに合意した。さらに、「50の大規模なネット・ゼロ・エミッションの産業プラント」を展開するという目標は、水素製造の需要を生み出すと思われます。

COP27は投資家や企業に政策の方向性を明確に示すものでしたが、このような水素の推進は、ネットゼロを達成するためによりクリーンで持続可能な技術への投資をすでに拡大しているエネルギー分野にとっては、目新しいものではありません。グリーンツィードのインダストリーエクスパンションマネージャーであるフィリップ・アリエンヌは、「二酸化炭素排出量を削減し、長期的に二酸化炭素のない未来を作るために、数百万ドル規模の水素プロジェクトを進める大手石油会社がますます増えています」と述べています。発電において、水素は自然エネルギーからのエネルギーを長期間、大量に貯蔵するための有力な選択肢の一つです。運輸業界では、脱炭素化のプレッシャーの下、バス、トラック、さらには飛行機など、水素を動力源とする自動車が追求されている。 

セメントや鉄鋼などのエネルギー多消費型産業では、化石燃料を使用するエネルギー源を水素燃料に置き換えるために、プロセスの再構築が行われています。"

障害物

水素は、地球環境保全に貢献する燃料として、さまざまな用途に利用され、大規模なプロジェクトが計画されています。しかし、水素の製造・利用計画が進む一方で、水素を信頼性の高い次世代クリーン燃料として位置づけるには、いくつかの課題が残されている。まず、天然に存在する水素の量は限られており、最も安価に水素を製造する方法は、石油や天然ガスを使用し、多くのエネルギーを必要とする一方で、膨大な量の二酸化炭素を排出し、持続可能性のメリットを損なっている。

これらのデメリットを軽減・解消する水素の製造方法がいくつかあります。

 を出現させます。例えば、ブルー水素は天然ガスを原料としているが、排出される二酸化炭素を回収して地下に貯蔵するCCS（二酸化炭素回収・貯蔵）技術が適用されている。長期的な目標は、再生可能な電力（理想的には風力発電や太陽光発電）を使って、水から電気分解でグリーン水素をつくることだ。しかし、グリーン水素の製造に必要な燃料電池技術は高価であり、現在、持続可能な水素経済を実現するために必要なグリーン水素やブルー水素を製造・輸送するインフラは非常に限られている。

さらに、水素は非常に可燃性・爆発性が高いため、貯蔵や輸送が困難である。エネルギー密度が低いため、貯蔵や輸送には、液体でコンパクトに貯蔵するために、大容量、高圧、または極低温プロセスが必要である。さらに、金属を脆くする原因にもなり、現在、純水素の輸送に適したパイプラインは非常に少ない。また、水素は最も小さい分子の一つであり、ほとんどの物質を透過してしまうため、密閉することが非常に困難である。

議論は続いているが、COP27などでの最近の発表ではっきりしたのは、今後数十年の間に、クリーンで安全、かつ安価なエネルギーの未来において、水素が大きな役割を果たすということである。