排出ゼロのグリーン水素は、クリーンエネルギーの選択肢を広げる重要な要素となり得ます。
一部の産業では利用可能ですが、大量消費に対応できるほどの規模にはまだ拡大できていません。
普及を広げるには、技術的ブレークスルーとインフラ整備が必要です。
かつては目立たない存在だったグリーン水素エネルギーですが、ネットゼロ排出を実現する潜在的な原動力として、世界の政策立案者やエネルギーの専門家から改めて注目を集めています。これは主に、関連技術の大幅な進歩に加え、研究開発を支援する政府補助金や産業政策によるものです（例：欧州委員会が承認した50億ユーロ超、米国のインフレ抑制法における95億ドル）。
排出ゼロのグリーン水素は、太陽光、風力、地熱、水力発電などの再生可能エネルギー源によるクリーンな電力を用い、電気分解と呼ばれるプロセスによって水から水素を分離して生成されます。『エコノミスト』によると、水素は化石燃料のような一次エネルギー源ではなく、電気と同様のエネルギーキャリアです。同記事はまた、次のように指摘しています。「水素の天然資源は存在せず、その大部分は化石燃料、バイオマス、水などの分子に結合している」
水素の強み
熱力学的に見ると、これらの分子構造から水素を生成するには、水素発電から得られる最終的なエネルギー出力を上回るエネルギー投入が必要です。そのため、現在利用されているプロセスは、周期表の他の元素を取り込んで水素を化学的に変化させ、鉄鋼やセメント、ロケットエンジンの燃料、爆薬を製造したり、肥料用のアンモニアを精製したりする用途に限られています。従来の電力源よりも高温を必要とするこれらの特定の製造・産業プロセスでは、費用対効果があります。要するに、クリーン水素が、排出ゼロの電力を大衆に供給するという掲げられた目標を達成するには、革新的技術における驚異的なブレークスルーが必要になるということです。
2000年代に世界が再び水素に取り組んで以降の進展を否定するわけではありません。水素の色彩パレット上でどこに位置するかは、エネルギー源によって決まります。これまで見てきたように、グリーン水素は排出ゼロのエネルギーを用いて生成されます。今日の太陽光・風力発電のコスト低下により、グリーン水素の商業的な規模拡大とそれに対応するサプライチェーンが可能になるかもしれません。一方、現在世界が使用している水素の95%を占めるグレー水素は、化石燃料を用いてエネルギーを生成し、大気中に二酸化炭素を放出します。その近縁にあたるブルー水素は天然ガスから作られ、その炭素排出は大気中に放出されるのではなく、炭素回収技術によって地下に貯留されます。
これらを総合すると、太陽光や風力発電が本質的に抱える断続性といった、他のエネルギー源の強みと弱みを補完する選択肢となり得ます。水素は、地球温暖化や炭素回収の拡大と闘う、多様化したエネルギーの矢筒にある多くの矢の一本にすぎません。
補助金の罠
税額控除や産業政策は、研究開発やよりクリーンな燃料の開発への投資を呼び込む呼び水として存在します。しかし、最後の一歩が最も困難です。こうした公共政策は、プライベート・エクイティ市場によって推進される前に概念の実証を行うための一時的な支援として設計されており、その後は納税者からの補助金を徐々に減らしていくものです。
しかし、この手法にはリスクも伴います。投資のための投資としてグリーンエネルギーに投資することの警鐘となる事例が、経営破綻した米国の太陽光パネルメーカーSolyndraです。同社は2005年の設立から2011年の破産までの間に、連邦政府による融資保証として5億3,500万ドルを獲得しました。2010年には、Solyndraは、民間投資に加えてこれらの連邦融資保証によって資金提供された、カリフォルニア州フリーモントにある7億3,300万ドル規模の先進的生産施設「Fab 2」を稼働させました。プレスリリースによると、同社は1,000人の雇用と、年間製造能力500メガワットの太陽光パネル生産を計画していると喧伝していました。破産により、これらの約束の脆弱さが露呈し、新工場は閉鎖されました。2015年にエネルギー省が発表した報告書では、Solyndraが提供した不正確な情報が「融資保証プロセスを管理する同省の取り組みを損なった」と指摘されています。
グリーン水素開発に投じられる資金でこのような事態を避けるためには、規制当局と資金受領者が、この新技術の開発プロセス全体を通じて、成果と説明責任を明確に測定できる仕組みを持つことが極めて重要になります。
クリーンエネルギーの現実
前述のとおり、グリーン水素は現在、大きな技術的ブレークスルーを必要とする、変えることのできない化学および物理の法則に直面しています。他のクリーンエネルギー源と同様に、グリッドに接続され、より安価な電気分解装置を製造するための輸送インフラ（パイプラインを含む）や成熟したサプライチェーン網が不足しています。現在、貯蔵と長距離輸送はコストが法外です。生産を急速に拡大することも、また別の課題です。その道筋をつけるためには、生産、輸送、利用を規定するルール、規制、基準を法制化する必要があります。税額控除が逆効果とならず、実際に炭素を排出しないものとなるよう、グリーンエネルギーの「クリーン」という認定は明確に定義され、分類されなければなりません。規制当局は、グリーンウォッシュを厳しく取り締まり、企業にライフサイクル排出量の開示を義務付ける必要があります。
エネルギー・ポートフォリオをクリーン水素へと多様化することは、より効率的な再生可能エネルギーの用途への投資を締め出す可能性もあります。これは、政府の限られた資金を同じプールから奪い合う風力・太陽光企業と水素企業の利己的な行動が、三者すべてにとって最適でない結果を招く、いわゆる囚人のジレンマを生み出す可能性があります。また、グリーン水素が電力網から風力・太陽光発電を取り込むことにはほとんど意味がありません。両者を合わせても米国の総電力のわずか11%にすぎず、その数値はKiplinger Letterによるものですが、商業用および住宅用の利用者にとっては、比較的コストが高く効率も低いためです。
こうした批判があるにもかかわらず、グリーン水素が大気中の温室効果ガスを削減し、地球の気温を下げ、環境の質を改善する可能性を踏まえると、その探究の機会を無視することはできません。気体の量は多くなるものの、水素は軽量で、炭素を含まず、エネルギー密度が高い特徴があります。エネルギー密度については天然ガスより高く、空気中で燃焼させても、炭化水素に関連する一酸化炭素や硫酸塩を生成しません。コストは高いものの、燃料電池に用いると燃焼させずに電気を生み出し、その唯一の副産物は水です。電気分解を用いることで、水素は電力網における需給バランスを取ることができ、圧縮すれば貯蔵能力があるため、季節的な変動にもより適切に対応できます。また、政策戦略家がしばしば見落としがちな地政学的な意味合いもあります。水素はエネルギーの勢力図を塗り替え、世界の所得格差を縮小し、チリ、コロンビア、ウルグアイ、インド、インドネシア、モロッコ、ナミビアなどの開発途上国で新たに誕生する水素エネルギー供給国の富を増やす可能性があります。
科学技術がグリーン水素への期待に追いつき、困難な試行錯誤のプロセスを乗り越えれば、脱炭素化された約束の地が待っています。レジリエンス、運用上の信頼性、サプライチェーンの制約の克服も同様に重要です。経済史は、人間の創意工夫が、当時は克服不可能に思えた障害を解決する方法をいつも見出してきたことを明確に示しています。今日私たちが享受している発見も、かつては集合的な想像力の中で眠っていました。アルベルト・アインシュタインは次のように述べています。「問題は、それを生み出したのと同じ次元では解決できない。一段上の次元に上がらなければならない」。これが、グリーン水素に関して私たちが今置かれている、希望に満ちた軌道です。
