クリーンエネルギーに注目が集まっている昨今、グリーン水素というエネルギーも調査研究されています。グリーン水素は、既存の水素と異なり二酸化炭素排出量が抑えられているなど、脱炭素社会に適しています。
そこで今回は、グリーン水素の特徴や活用先、既存の水素との違いや将来性について詳しくご紹介します。クリーンエネルギーを自社の事業で取り入れたい方やグリーン水素の強みが気になる方などは、参考にしてみてください。
グリーン水素とは何？
グリーン水素は、水の電気分解によって取り出した水素を指します。また電気分解の際に必要な電気は、二酸化炭素を発生させない再生可能エネルギー設備でまかないます。
水を電気分解する際は、一部のイオンのみ通す膜を設置した設備に陽極と陰極をセッティングし、水を流し込みます。あとは電気を流せば、陽極で酸素、陰極に水素と水酸化物イオンが生成される仕組みです。
グリーン水素の大きな特徴は、電気分解により水素を取り出すことと、二酸化炭素排出量を抑えられるという点です。
グリーン水素と他の水素の異なるポイント
続いては、グリーン水素と他の水素との主な違いについてわかりやすく紹介していきます。
グレー水素
グレー水素とグリーン水素は、生成方法と環境の影響という2点が大きく異なっています。
グレー水素を生成するには、まず化石燃料を燃焼させてガスを発生させます。続いて燃焼によって発生したガスから水素を取り出すために、蒸気メタン改質という分解方法を用います。（蒸気メタン改質：天然ガスに含まれるメタンガスと水を、ニッケル触媒を用いながら化学反応させる）
グレー水素の生成には化石燃料を用いているため、二酸化炭素が排出されてしまいます。また、電気分解ではなく燃焼やガスの化学反応を用いている点が、グリーン水素との大きな違いです。
ブルー水素
ブルー水素の生成方法は、グレー水素と同じ手順です。しかし、水素生成の際に発生した二酸化炭素を可能な限り回収し、地中に貯留するのがグレー水素と異なるポイントです。グリーン水素との大きな違いは、燃焼によって水素を生成する点です。
一方、二酸化炭素の排出量削減については、グリーン水素と同じく一定の効果を見込めます。
なお回収した二酸化炭素を地中へ貯めるには、貯留に適した地層に圧入します。また最近では、天然ガスや石油の採掘の際に発生した隙間へ二酸化炭素を圧入し、貯留する方法もあります。
化石燃料を使用しているため、脱炭素化という点では課題があるものの、二酸化炭素の排出量を抑えられるのが強みです。
イエロー水素
イエロー水素は電気分解で生成する水素で、生成方法はグリーン水素と共通しています。
しかしイエロー水素の場合は、電気分解に必要な電気を原子力発電でまかないます。原子力発電は二酸化炭素の排出量を抑えられる発電方法で、なおかつ発電効率という点でもメリットがあります。
しかしその一方、事故発生時の被害が大きく、グリーン水素よりリスクの高い生成方法といえます。また放射性廃棄物の処理方法についても課題が残されています。
ホワイト水素
ホワイト水素は、将来的に取り出せる地下資源としての水素のことで、製鉄所の溶鉱炉といった製造業の副産物で発生した水素を指します。
グリーン水素とは異なり、電気分解で生成する水素ではありません。また水素を生成するための作業を行わずに取り出している点が、ホワイト水素の大きな特徴です。
グリーン水素のメリット
ここからは、グリーン水素のメリットについてわかりやすく紹介していきます。
脱炭素経営に活用可能
グリーン水素を活用できれば、脱炭素経営をさらに進めることができますし、二酸化炭素排出量削減効果を高められます。
グリーン水素は従来の生成方法と異なり、化石燃料不使用、二酸化炭素排出量の抑制といった強みを持っています。
脱炭素経営に欠かせないポイントは、持続可能な社会につながる取り組み・二酸化炭素をはじめとした環境に影響を与える物質の発生を抑えることです。
また投資家だけでなく、法人や一般消費者も環境に対する意識が向上しているので、脱炭素経営にシフトしている点をアピールできれば、自社の信頼性や製品のイメージアップなどにつながります。
水素を活用したサービスや製品の開発を検討している企業は、グリーン水素を採用してみるのがオススメです。
環境への影響を抑えられる
グリーン水素が普及すれば、持続可能な社会につながり、また気候変動問題の改善へ一歩近づきます。気候変動は、私たち一人ひとりが考え、早急に取り組まなければいけない問題です。
さまざまな環境問題を放置してしまうと、地球の平均気温上昇による極端な気候、豪雪、真夏の気温上昇、スーパー台風の発生、水質汚染の深刻化など、社会の維持すら難しい状況へ追い込まれてしまいます。
水素は未来のエネルギー源として期待されているものの、化石燃料の使用や二酸化炭素の排出といった環境問題も絡んでいます。
グリーン水素の場合は、再生可能エネルギーを使用するため電気分解の電力をカバーできます。また、発電時に二酸化炭素排出量を抑えられるので、環境問題の解決につながる可能性もあります。
電力の安定供給が可能な水素発電の普及につながる
グリーン水素の技術が確立して普及すれば、水素発電や関連事業の発展につながります。再生可能エネルギーや次世代エネルギーを積極的に活用したい企業にとっては、ビジネスチャンスであり、メリットの1つになるでしょう。
水素は燃料として活用できるため、水素自動車などといった水素で稼働可能な設備のエネルギー源として役立ちます。また水素を燃料電池へ加工すれば、クリーンな電力供給を実現することが可能です。
他にも、グリーン水素技術を普及させて大量に水素を生成できれば、水素発電の実用化も目指せます。
グリーン水素のデメリット
続いては、グリーン水素のデメリットや課題について1つずつ確認していきましょう。
扱いに気を付けなければいけない
グリーン水素を生成・大量生産する際は、万全な安全対策が求められます。
水素は、527度で発火する性質を持っています。自然発火のリスクは低いものの、あくまでも可燃性ガスであり、酸素濃度5％以上、水素濃度4％以上、発火点を超える温度といった条件を満たすと燃焼・爆発してしまうおそれがあります。
そのため、グリーン水素を生成・管理したり、水素を活用した製品を開発したりする際は、安全性に考慮しなければなりません。
コストが割高な傾向
グリーン水素の生産コストは、ブルー水素などと比較して割高な傾向です。そのため水素でサービスを確立させるには、コストを抑えるためのアイデアや技術などが必要です。
グリーン水素のコストは、1kgにつき3～8ドル（日本円：397.32～1,059.51 円（2023年2月13日時点のドル円レート））と、グレー水素のコスト141.32～282.63 円（2023年2月13日時点のユーロ円レート）と比較して2～10倍程度とされています。
また日本は他国よりグリーン水素のコストが高いため、70％以上のコスト削減を行わなければいけません。
他の再エネやエネルギーよりも研究段階で実用化まで時間がかかる
グリーン水素は、他のエネルギーおよびエネルギー関連サービスの中ではまだ研究段階であり、なおかつコストの問題もあるため、実用化まで時間のかかる状況です。
さらに水素を活用した自動車や電池が普及する前に、電気自動車、その他蓄電池が普及してしまう可能性もあり、迅速な研究開発・量産化が求められています。
これからグリーン水素へ取り組む企業は、スピード感を持ったグリーン水素開発、コスト低下に向けた生産体制の確立といった課題をクリアしていく必要があります。
グリーン水素に取り組んでいる日本企業
グリーン水素の特徴や課題を把握したあとは、技術開発に取り組んでいる事例について確認していきましょう。
グリーン水素の生成方法は確立されています。しかし実用化にはまだ改善が必要なので、多くの企業は開発を続けています。
東芝エネルギーシステムズなどでの共同研究
東芝グループでエネルギー事業に取り組んでいる東芝エネルギーシステムは、NEDO（国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構）と共同で、水素を製造する施設「福島水素エネルギー研究フィールド（FH2R）」を建設および稼働させました。
また同施設では、20MW規模のメガソーラーで水素の電気分解に必要な電力をまかない、なおかつグリーン水素の製造を行っています。製造された水素は、水素ステーションや水素発電、工場などへ輸送および活用されていく仕組みです。
今後は、再生可能エネルギーの普及に伴う余剰電力を水素製造に活用するほか、水素販売事業の確立、大規模な水素エネルギーシステムの構築と実用化へ向けた研究を行っていきます。
大林組は国内初の地熱発電によるグリーン水素製造
大手建設会社の大林組では、国内初の地熱発電によるグリーン製造プラントを建設および運用を始めました。
これまでグリーン水素の電気分解に用いられていた発電設備は、主に太陽光発電と風力発電でした。
地熱発電所は建設コストが高く、設備投資に手間と費用のかかる設備です。しかし地熱発電は国内で設備設置可能で、なおかつ比較的安定した電力供給を実現できます。
そのため地熱発電を活用すれば、電気分解に必要な電力を常時供給することが可能になると考えられています。
大林組は大分県玖珠郡九重町に地熱発電所を設置し、グリーン水素を周辺地域の企業へ供給しています。
住友商事はオーストラリアの企業と共同研究
住友商事は、オーストラリアの企業リオティントとの共同研究でグリーン水素製造プロジェクトを進めています。
また、グリーン水素の製造工場をクイーンズランド州のグラッドストンに建設し、リオティントのヤーワン・アルミナ精製工で活用しています。同工場では、元々天然ガスをエネルギー源としていました。プロジェクト開始後は、グリーン水素で稼働している状況です。
グリーン水素のテストプロジェクトが成功した場合は、さらにさまざまな地域でのグリーン水素供給、水素の大量製造と保管・輸送・利用といった事業を展開していく予定です。
グリーン水素は二酸化炭素排出量の抑えられた水素！
グリーン水素は、電気分解によって生成された水素です。また電気分解に必要な電力は、再生可能エネルギーでカバーされています。そのため環境に配慮し、なおかつ脱炭素社会との相性がいいエネルギーです。
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