クリーン水素は用途が幅広く、ネットゼロへの移行における重要な柱となっています。
クリーン水素と水素由来燃料は、脱炭素化が難しい産業、モビリティ、発電の脱炭素化に役立つ可能性があります。
クリーン水素市場は拡大していますが、IEAの「2050年ネットゼロ排出シナリオ」の達成に必要な速さでは成長していません。
目にも見えず、触れることもできませんが、目にするもの、触れるものすべてに含まれています。
宇宙で最も豊富な元素である水素と、エネルギー転換の要となる可能性についてお話しします。この可能性は、エネルギー業界をはじめ幅広い分野で大きな期待を集めています。
最近、水素がこれほど注目される理由や用途、気候目標の達成に貢献する可能性について知りたい方は、ぜひ読み進めてください。
水素とは何か、なぜ重要なのか？
大規模に導入すれば、 クリーン水素と水素由来燃料は、再生可能エネルギーや二酸化炭素回収・利用・貯留技術などとともに、世界のエネルギーシステムの脱炭素化に向けた取り組みで中心的な役割を果たす可能性があります。
「ネットゼロ排出シナリオ2021～2050」の一環として、水素と水素由来燃料は、今世紀半ばまでに最大600億トンのCO2排出を回避できる可能性がありますこれは、累積排出削減量全体の6%に相当すると、国際エネルギー機関（IEA）は述べています。
水素の用途
では、エネルギー転換を支える燃料としての水素の利点が、これほど話題になるのはなぜでしょうか？
主な利点の一つは、再生可能エネルギーを補完するのに最適なことです。風力、太陽光などの再生可能エネルギーは、世界のエネルギー転換に引き続き欠かせません。再生可能エネルギー源からの出力だけでは電力需要をすべて満たせない場合には、必要に応じた発電によって補うことができます。
その理由の一つは、脱炭素化が難しい産業、モビリティ、発電などの分野で、水素が脱炭素化に貢献する可能性です。
現在、水素の大半は石油精製業界と化学業界で使用されています。産業用途の需要は1975年以降3倍に増加しており、エネルギー転換を支える燃料としての可能性を踏まえると、需要は飛躍的に伸びる可能性があります。
同様に、水素は、海運、鉄道、バスなど、電化が難しい大型モビリティ分野の脱炭素化に役立つ可能性があります。IEAの「世界水素レビュー2022」は、この分野で最近進展を示す明るい兆しがあると指摘しています。たとえば、水素燃料電池で走る列車の初の車両群が、ドイツで運行を開始しました。
世界の主要企業はクリーン水素に強い関心を寄せています。船舶の排出削減を目指す海運業界では、船隊の所有者や運航事業者に対する規制が一段と厳しくなるなか、複数の戦略的パートナーシップが結ばれています。規制を課しているのは、国際海事機関（IMO）です。現在、水素またはその派生物を船舶燃料に用いる100件を超える実証・実験プロジェクトが進行中です。
重工業の一部も、水素の脱炭素化の可能性に大きな期待を寄せています。再生可能エネルギーを使ってクリーンな「グリーン」鋼材を製造する初の実験プロジェクトから1年が経ち、鉄の直接還元に排出ゼロの水素を使う新たな製鉄プロジェクトが相次いで発表されました。
5%の増加は、2020年から2021年にかけて世界の水素需要が、新規用途と従来用途の双方で地域全体にわたり増加したことを示しています。
クリーン水素は、強力な手段であり、各国固有のニーズを支え、自然の賦存資源を生かし、地域間を結び付けることができます。各国が水素政策を策定していることにも、その役割が表れています。水素は柔軟性が高く、脱炭素化が難しい分野の脱炭素化、エネルギー安全保障の確保、地域を越えた再生可能エネルギーの再配分に役立つため、680件のプロジェクトが計画段階にあり、各地域が重要な役割を担っています。たとえば、水素投資の30%は欧州に集中し、北米は世界の低炭素水素生産能力の80%を占めています。一方、韓国と日本は、世界の燃料電池製造能力の半分を生産しており、サプライチェーンを支えるうえで不可欠です。
水素のレインボー
水素は、どの種類も同じというわけではありません。無色の気体ですが、水素は虹のような色で分類されます。それぞれが異なる製造方法と、それに伴う排出量を表しています。水素の主な色は次の3つです。
グレー：天然ガスを燃焼させて製造する水素で、大気中にCO2を排出します。（この方法の排出量は、異なる種類の石炭から製造するブラック水素やブラウン水素より少なくなります。）
ブルー：天然ガスを燃焼させて水蒸気メタン改質を行い、炭素回収・貯留技術を併用して煙道ガスからCO2排出の大半を除去し、安全に地下貯留して製造する低炭素水素です。この場合、メタン漏出をほぼゼロに抑え、炭素回収率を高くし、回収した炭素を大気中への放出を防ぐため恒久的に地下貯留した場合に限り、水素を「クリーン」と呼ぶことができます。
グリーン：再生可能エネルギーで稼働する電解装置を使って製造する、排出ゼロの水素です。
こうした簡潔な説明は水素のさまざまな製造方法を示していますが、水素の基準について世界的な合意はありません。たとえば、低炭素水素や再生可能水素の炭素強度に具体的な上限は定められていません。IEA、IRENA、国連気候変動ハイレベル・チャンピオンによる共同報告書「ブレークスルー・アジェンダ・レポート2022」によると、いずれの製造経路も、検証可能な低炭素強度を達成し、2030年までにほぼゼロへ近づける必要があります。
現在利用されている水素の大部分は化石燃料から製造されており、大気中にCO2を排出して気候危機を深刻化させています。IEAによると、2021年の総生産量の約60%を天然ガスが占め、石炭は約20%を占めていました。
グリーン水素が全水素生産量に占める割合は約0.1%にすぎませんが、再生可能エネルギーと電解装置のコストが下がり続けるにつれて、この割合は増加するでしょう。
クリーン水素の未来を切り開く
水素需要は2021年に9,400万トンに達し、そのエネルギー量は世界の最終エネルギー消費量の約2.5%に相当しました。IEAのデータによると、パンデミック前の2019年の9,100万トンから増加しています。
増加分の大半は環境負荷の高い供給源によるものでしたが、計画中の低炭素水素プロジェクトが急増し、いくつかはすでに先進段階にあるなど、前向きな変化の兆しが見られます。
同時に、現在のエネルギー危機を受け、各国政府は将来を見据えた戦略を推進する動きを強めているようです。新たな天然ガス・LNGインフラへの投資は、将来、クリーン水素の受け入れにも活用できる可能性があります。
現在のすべてのプロジェクトが稼働すれば、2030年までに低炭素水素の生産能力は年間1,600万～2,400万トンに達する可能性があります。このうち電解装置由来のグリーン水素が900万～1,400万トン、ブルー水素が700万～1,000万トンを占める見込みです。
IEAの「世界水素レビュー2022」によると、将来の水素需要の不確実性、規制枠組みの不整合、水素輸送インフラの不足という三つの不確実要因を抱えるこの分野では、新規プロジェクトのうち建設中、または最終投資決定に至ったものはわずか4%です。
2022年には、年間電解装置の生産能力が前年比で倍増し、8ギガワットに達しました。
業界が発表した新規プロジェクトがすべて実現すれば、2030年までに年間60ギガワットに達する可能性があります。計画されている製造能力の拡大も進めば、電解装置のコストは2022年の価格と比べて2030年までに70%低下する可能性があります。これは、風力や太陽光発電の導入拡大を後押しした大幅な価格低下に匹敵します。
こうした進展の兆しがある一方、慎重な見方も必要です。クリーン水素の生産は、IEAの「2050年ネットゼロ排出シナリオ」の達成に必要な速さでは伸びていません。
供給の拡大と、価格が割高な低炭素水素への需要創出の双方に向けて、投資とインセンティブを増やす緊急の措置が必要です。
世界経済フォーラムは、クリーンエネルギーへの移行をどのように推進しているのでしょうか？
エネルギー・素材センターは、エネルギー、素材、産業システムを形作り直す複雑な移行を理解するため、リーダーたちをつなぎます。エネルギー安全保障、手頃な価格、持続可能性がどのように交差するかを探る場を提供します。
バリューチェーンや地域を越えた協力を通じて、同センターは共通の道筋を示し、安全で低炭素かつ公平な移行に向けた実践的な解決策をパートナーが共有できるよう支援します。
これは、クリーン水素の加速イニシアチブが取り組む重点分野です。同イニシアチブは、早ければ2030年までに主要地域でクリーン水素経済を実現するため、幅広い関係者と連携し、各地域の主要な実現枠組みを中心に官民の主体を結集しています。
