水素は、気候目標の達成に取り組むなかで、化石燃料への依存を終わらせる可能性を秘めています。
産業や運輸におけるCO2排出量を削減し、再生可能エネルギーの貯蔵や輸送にも役立ちます。
しかし、水素は期待されているほど究極の脱炭素化ソリューションなのでしょうか。あるジャーナリストがその根拠を検証します。
風力や太陽光で生産した水素を使い、排出物が飲料水だけの再生可能エネルギーを生み出すことで、気候危機を緩和できるでしょうか。ここでは、気候変動と闘う手段としての水素の可能性を探ります。
いわゆるグリーン水素の支持者は、化石燃料への依存を終わらせ、ネットゼロの世界への移行を後押しできると考えています。鉄鋼やセメントなど排出量の多い産業を変革し、水素燃料電池トラックや自動車などの形で日常生活にも浸透する可能性があります。
これと並行して、天然ガスから製造されるものの、その製造過程にCO2回収を取り入れたブルー水素を利用すれば、排出量を大幅に削減できます。
水素はこれまでも未来の燃料としてもてはやされてきましたが、今回は本当に違う展開になるかもしれません。
喫緊の課題に取り組む
2050年までのネットゼロ排出に向け、各国・地域の政策目標が数多く定められ、世界的な機運が高まっています。再生可能燃料や電化とともに、水素は解決策を構成する重要な要素です。
技術の進歩により、水の電気分解は以前より低コストになり、風力、太陽光、水力による電力も大幅に利用しやすくなっています。その結果、他の種類の水素とは異なり真に炭素を排出しない燃料である「グリーン水素」の製造が、エネルギー市場を変革する有力な選択肢となっています。
「水素は、再生可能燃料や電化とともに、解決策を構成する重要な要素です。」
「気候変動の目標によって、議論の流れは大きく変わりました」と、国際エネルギー機関（IEA）のエネルギー技術アナリスト、サイモン・ベネット氏は述べます。「気候目標を達成するには水素が必要です。そして近い将来、より必要となるときに水素の供給能力を確保できるよう、今、取り組みと投資を強化しなければなりません。」
ベネット氏の見解に同意するのは、ネステの再生可能水素技術責任者、アンッティ・ポフヨランタ氏です。ネステは、再生可能ディーゼルと持続可能な航空燃料の世界的なマーケットリーダーです。
「気候変動の目標によって、議論の流れは大きく変わりました。気候目標を達成するには水素が必要です。そして今、取り組みと投資を強化しなければなりません。」
ネステはポルヴォーの製油所で、製油所にグリーン水素を供給する初の産業規模の再生可能水素施設を開発しています。これにより、製油所で生産する水素の相当部分を持続可能なものにします。「持続可能な水素と炭素回収（SHARC）」プロジェクトでは、グリーン水素の製造に水の電気分解技術を用いるほか、既存の水素製造からの炭素回収と、回収したCO2の恒久貯留を行います。このプロジェクトにより、操業開始後最初の10年間で、同施設のCO2排出量を合計400万トン超削減する見込みです。
同時に同社は、ロッテルダムの製油所に世界最大の高効率蒸気電解実証プラント、すなわち固体酸化物電解（SOEC）プラントを建設し、この技術の将来的な可能性を示し、探っています。
「これらはネットゼロ排出に向けた重要な一歩です」とポフヨランタ氏は述べます。「より大規模な取り組みと、より迅速な前進が必要ですが、技術面・財務面のリスクを効果的に管理できるようになるまでには時間がかかります。技術を段階的に導入し、産業の規模拡大を支援すれば、こうしたリスクを低減できます。まさにネステが推進しているのはそのことです。」
主な影響分野
現在、水素は主に石油精製と肥料の生産に使われています。IEAの報告書によると、産業用途の水素需要は1975年以降3倍以上に増加し、現在、その供給はほぼ全面的に化石燃料に依存しています。IEAの報告書『水素の未来』。
そのため、「グレー」（ガス由来）と「ブラウンおよびブラック」（石炭由来）の水素の生産によって、年間8億3,000万トン（Mt）のCO2が排出されており、これは温室効果ガス排出量の約3%に相当します。
こうした排出量を削減するため、米国、カナダ、英国、オランダ、オーストラリアをはじめとする多くの国が、現在ブルー水素技術に多額の投資を行っています。長期的には、グリーン水素を利用することで、排出量をさらに大幅に削減できます。
水素がもたらす可能性はそれだけではありません。次の分野に大きな変化をもたらす可能性があります。
鉄、鉄鋼、セメントなど、CO2排出量が多く、石炭を大量に消費し、電化が難しい産業
水素燃料電池トラックや自動車を使う陸上輸送、水素由来燃料を使う海運や航空
再生可能エネルギーを貯蔵・輸送する手段として。再生可能資源が豊富でない場所でも、再生可能エネルギーを24時間365日利用できるよう支える
クリーンな水素から作る合成燃料が、航空分野にもたらす大きな可能性
トヨタ・ミライやヒュンダイix35など、水素燃料電池で走る自動車はすでに市場に出ています。しかし、価格の高さと水素ステーションの不足が普及の妨げとなっています。世界にわずか550か所しかありませんそのほぼ半数は日本とドイツにあります。ただし、これは変わる見込みです。EUは、加盟国に主要な輸送ルート沿いの水素充填ステーション建設を義務付ける規制を計画しており、道路輸送での水素利用拡大を後押しします。燃料電池車の台数は急速に増加して4万3,000台となりましたが、現在走行している10億台超のガソリン車・ディーゼル車や、1,100万台のバッテリー式電気自動車と比べると、依然としてごくわずかです。
持続可能な航空燃料の原料となる水素は、長距離貨物輸送、航空、海運において、より明確な活用の道筋があります。バッテリーの航続距離や重量の制約が課題となるなか、多くの人が注目しているのが、回収したCO2排出由来の炭素と水素を組み合わせて製造する持続可能な航空燃料（SAF）です。e-SAFと呼ばれるこの燃料は、既存の航空燃料と化学的に同一であるため、機体をほとんど、あるいはまったく設計変更せずに既存の航空機で使用できます。
ポフヨランタ氏によると、水素と回収したCO2から作るパワー・トゥ・Xや液体燃料は、低排出航空機の航続距離を大幅に伸ばす可能性があります。「ライト兄弟の時代から、技術は大きく変わっていません」と同氏は述べます。「解決策が必要です。現在のバイオ由来の持続可能な航空燃料を補完する選択肢として、グリーン水素からe-SAFを作ることは大きな役割を果たします。」
もう一つ興味深い用途は、グリーン水素を使って再生可能エネルギーを貯蔵し、世界中に運ぶことです。オーストラリアの砂漠には太陽光が豊富にありますが、何千キロも離れた都市に太陽エネルギーをどう届けるのでしょうか。再生可能電力を使って水素を作り、パイプラインで気体として、あるいは船で液体として輸送する方法が考えられます。また、水素は風力や太陽光の出力変動の問題を解決し、供給が需要を上回るときに、余剰の再生可能電力を水素として貯蔵できるようにします。
水素バブルは崩壊するのか
ベネット氏によると、現在、水素をめぐる期待は確かに過熱していますが、バブルが崩壊することを懸念してはいません。同氏は1840年代の英国で起きた「鉄道熱」と呼ばれる株式市場のバブルになぞらえます。計画された線路1万5,000キロメートルのうち、最終的に3分の1以上は建設されませんでしたが、このバブルによって鉄道網は大きく拡大しました。
「おそらくバブルはあります。しかし、産業を集約するにはバブルが必要だとも言えます。資本をこの分野に投じ、何がうまくいき、何がうまくいかないかを見極めるのです」と同氏は述べます。
ベネット氏はさらにこう付け加えます。「ネットゼロの達成に水素が解決策の一部を担い、それもかなり重要な部分を占めるという結論は避けられません。水素を全面的に基盤とする経済を意味するわけではありませんが、多くの分野で水素が果たす妥当な役割があります。」
ポフヨランタ氏も、より持続可能な未来に向けた解決策の一部として、グリーン水素は今後も定着すると考えています。実際、ネステの変革をもたらすSHARCプロジェクトだけでも、フィンランドとEU双方の気候目標達成に大きく貢献し、ネステが掲げる2035年までの生産のカーボンニュートラル化にも重要な役割を果たします。
