水素のレインボーを読み解く

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  • 異なる色は異なる種類の水素を示すために使われていますが、それらは一体何を意味するのでしょうか。

  • グリーン水素は、再生可能エネルギーを動力源とする電気分解によって製造されるため、事実上炭素を排出しません。

  • 最も排出量の多い水素はグレー水素で、天然ガスまたは石炭を使って製造されます。

  • EUと米国の政策は、より多くのグリーン水素の利用を後押ししています。

水素は、よく再生可能エネルギーの命綱として称賛されており、脱炭素化が困難な産業(コンクリートや鉄鋼の製造、航空、海運など)にとっての命綱として称賛されることが多くあります。しかし、私が水素と言うとき、それはブルー水素やグリーン水素のことだと思いますか?それともグレーやピンクでしょうか?また、これらの色合いのうち、どれを「クリーン」と呼べるのでしょうか。すべてを分解して見ていきましょう。

グレー、ブルー、グリーンのうち、どれがクリーンなのでしょうか?

色の話に入る前に、2つの点について認識を合わせておきましょう。水素が現在どのように使われているか、そして「クリーン」な水素とは実際に何を意味するのか、です。まず、水素は最も一般的に石油精製や肥料製造に使われており、輸送や公益事業が新興市場となっています。つまり、この分子は化石燃料を下支えしているのです。

次に、RMIは最も優れた定義を示しています(筆者の見解では)。「クリーン」な水素とは、「水素は、その製造、貯蔵、流通、利用に伴う炭素排出量が低いかゼロである場合にのみ『クリーン』である」というものです。すべての水素が同じように作られているわけではないからです。

現在、最も排出量の多い派生物はグレー水素で、エネルギー集約的な工程を経て天然ガスまたは石炭から製造されます。グレー水素は米国でもこの燃料の群を抜いて最も一般的な形態であり、国内使用量の95%を占めています。世界的には、水素製造が総排出量の約2%を占めています。つまり、全体として見れば、私たちが求めているグリーンな代替手段とは言えません。

持続可能で包摂的なモビリティシステムを、世界経済フォーラムはどのように推進しているのでしょうか?

世界経済フォーラムのモビリティの未来を形作るためのプラットフォームは、4つの産業(航空宇宙・ドローン、自動車・新たなモビリティ、航空旅行・観光、サプライチェーン・輸送)にわたって取り組んでいます。モビリティの未来が安全で、クリーンかつ包摂的なものとなるよう目指しています。

  • 「Clean Skies for Tomorrow Coalition」を通じて、100社以上の企業が協力し、世界の航空業界を10%の持続可能な航空燃料で動かすことを2030年までに目指しています。

  • UNICEFとの協力により、フォーラムは主要な海運、航空、ロジスティクス企業と憲章を策定し、COVAXが10億回分以上のCOVID-19ワクチンを世界中の脆弱なコミュニティに届けられるよう支援しています。

  • 「Road Freight Zero Project」と「P4G-Getting to Zero Coalition」は、成果を生み出し、ゼロエミッション貨物への移行を加速させるための根拠、コスト、機会を示しています。

  • Medicine from the Sky イニシアチブは、ドローンを使ってワクチンを届け、インドの遠隔地へ医薬品も届けており、300回を超える成功した試行を完了しています。

  • フォーラムのTarget True Zeroイニシアチブは、電気および水素による飛行技術を活用して、ゼロエミッション航空の導入と拡大を加速させることに取り組んでいます。

  • ロサンゼルス市、Federal Aviation Administration、NASAと協力し、フォーラムはPrinciples of the Urban Skyを策定し、世界の都市において都市型航空モビリティの導入を支援しています。

  • フォーラムは、次のものの開発を主導しました:Space Sustainability Ratingは、宇宙ミッションの管理と軌道上のデブリ低減において、より安全で持続可能な取り組みを促し、奨励することを目的としています。

  • Circular Cars Initiativeは、欧州委員会およびZero Emission Vehicle Transition Councilの諸国による支持を受けて、自動車の循環性に関する政策課題に情報を提供しており、現在は中国の政策ロードマップを支援するよう招かれています。

  • 「Moving India」ネットワークは、電気自動車の製造政策の推進、ゼロエミッション陸上貨物車両の導入促進、そして移行の資金調達に向けて政策立案者と協力しています。

  • Urban Mobility Scorecards イニシアチブ――フォーラムのGlobal New Mobility Coalitionが主導し、モビリティ事業者と都市を結集して、持続可能な都市モビリティシステムへの移行をベンチマークしています。

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さて、エネルギーのレインボーにおけるより視覚的に鮮やかな色へと進みましょう。スペクトルの次は、ブルー水素です。ブルーは、化石燃料を使って製造される点でグレーとそれほど違いはありません(残念ながら)。両者を分けるのは、ブルー水素の製造工程で発生する二酸化炭素の副産物をすべて回収し、貯留することです。(あまり知られていない事実:「ブルー水素」という言葉を石炭で描いた円の中で3回唱えると、ウェストバージニア州のジョー・マンチン上院議員が現れます。)

現在、ブルー水素は共通の基盤として機能し、再生可能エネルギーの推進者(ただし、すべてではありません)と化石燃料支持者の双方にとって共通の基盤となっています。ブルー水素の世界市場の評価額は2022年時点で188億ドルに達し、今後8年間で成長が見込まれています。天然ガスの利用は、ExxonMobilのような企業の支持を得ています。同社は重工業の脱炭素化を進めるためにブルー水素を活用する計画です。同時に、CO2は回収・貯留されるため、水素製造に伴う排出は、炭素回収の手法が100%の有効性を持つと仮定すれば、排除されます。

ブルー水素を汚れた水素とクリーンな水素をつなぐ架け橋として、その先にあるグリーン水素を見ていきましょう。「グリーン水素」という言葉を口にするだけで、耳の中に架空の天使の合唱が響き、緑豊かな木々に包まれた繭から地母神ガイアが舞い降りて、この惑星に光と平和をもたらす幻影が浮かぶはずです。冗談はさておき、グリーン水素は電気分解(水を水素分子と酸素分子に分けること)であり、電解槽を必要とします。電解槽は電流を用いて化合物を分解します。

グリーン水素を青やグレーより優れたものにしているのは、電気分解を促すために再生可能エネルギー源を用いることです。投入されるエネルギーが再生可能な供給源に由来する限り、グリーン水素の製造とその後の利用は事実上炭素フリーです。2022年には、グリーン水素の製造は増加し(2021年比44%増)、今後は市場が2030年までに606億ドルの市場価値に達すると見込まれています。用途では運輸部門が最も多く、2021年の世界のグリーン水素販売の約40%を占めています。

最後に、さらに開発の進んでいないバリエーションであるピンク水素を考えてみましょう。これは、原子核分裂を電気分解の動力として用いた場合に得られるものです。ピンク水素の製造システムはまだ軌道に乗りつつありますが、スウェーデンの有力な原子力発電所OKGは、UniperおよびFortumが所有しており、発表し、1年前に、産業ガス企業Lindeへピンク水素を販売する意向を示していました。このプラントは実際には1990年代初頭から原子炉の冷却材の一形態としてピンク水素を生産しており、この特定の事例はとして機能し、グリーン転換においてインフラを再利用するための青写真となっています。

グリーン水素が将来有望な燃料である3つの理由
グリーン水素が将来有望な燃料である3つの理由
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状況の整理

そして、欧州連合(EU)もこの考えを取り入れ、実行に移そうとしているようです。2月13日、EUは公表しました。その内容は、加盟国にとって再生可能水素が何を意味するかを定める、待望の規則一式です。ロシアによるウクライナ侵攻とそれに伴う影響は、EUの石油・ガスへのアクセスを著しく損ない、独自に生産される再生可能エネルギーの開発を急ぐことを余儀なくさせました。グリーン水素は、この多面的なジレンマに対する有望な解決策の一つです。しかし、グリーン水素の電気分解は再生可能エネルギー(風力、太陽光、水力)によって稼働するため、その製造が地域の電力網で利用可能なクリーンエネルギーをすべて奪ってしまうのではないかと懸念する声も多くあります。

EUは、この問題を回避するため、義務付けることで、グリーン水素は現地に設置された新たな再生可能電力発電設備で稼働する電解槽からのみ生産できるという内容です。つまり、グリーン水素の各製造プラントは、独自の現地風力発電所または太陽光発電所を必要とすることになります。何らかの理由でグリーン水素プラントが電力網に接続しなければならない場合は、締結電力購入契約(PPA)を、地域の再生可能エネルギー生産を支えるために必要とします。これらの新しい規則により、前述のピンク水素の利用拡大が期待されており、その一因はフランスの積極的なロビー活動によるもので、原子力発電所を再生可能エネルギー源に含めるためのものです。

米国では、インフレ抑制法(IRA)により、グリーン水素およびブルー水素の製造が飛躍的に増加すると見込まれています。国際クリーン交通委員会(ICCT)は推計しており、IRAによって「グリーン水素の製造コストをほぼ半分に引き下げることができ、2023年に開始するプロジェクトでは[キログラム]当たりの水素が約3ドルまで下がる」と

市場の動向もこの推計の正確さを裏付けています。エネルギーアナリストのAndres Angulo氏は、GlobalData、次のように説明しています:「2023年1月時点で、[新規建設の]水素プロジェクトの90%がグリーンであり、…より大規模なグリーンプロジェクトに参加するEPC[エンジニアリング、調達、建設]請負業者の数を反映している。」

私たちは今まさに、重要なエネルギーの形態がくるくると回るレインボーホイールで表される世界に生きています。ホイールが最終的にどこで止まるか、注目していてください。

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