水素とそのエネルギー源

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本来、水素は単独の状態では存在しないものであり、一次エネルギーから二次エネルギーキャリアとして生成されます。このため水素経済の持続可能性は、その一次エネルギー源の持続可能性と同等にしかなり得ません。現在、世界の水素生産の約95％は、石炭、原油、天然ガスなどの化石燃料に由来しており、二酸化炭素にまつわる問題は残っています。水素を最も多く生産しているのは化学産業で、副産物または併産物として水素を生産しています。

再生可能エネルギーからグリーン水素を生産

化石燃料は限りある資源です。このため、少なくとも気候目標を達成するうえでは、中長期的に化石燃料の代わりとなる燃料を見つけることが必要です。

グリーン水素の特性は、この点において有益な効果を発揮します。グリーン水素は再生可能エネルギーから製造されるため、化石燃料を用いた水素の生産量を直接減少させる効果があります。また一部のプロセスにおいては、投入材料として化石燃料の代わりに用いることも可能です。したがって持続可能なコンセプトにおいては、エミッションフリーなシステムを実現するために、再生可能エネルギーを用いた水素の生産が重視されています。

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Power to Gas 未来のエネルギーコンセプト

水の電気分解と電力を使って水素を製造するエネルギーコンセプトは、「Power to Gas」と呼ばれています。ここでいう「パワー」とは余剰電力を指し、「ガス」すなわち水素は、電力が変換されてできるエネルギーを指します。

Power to Gas技術は、余剰電力を再生可能エネルギーでまかなった場合に限り、環境に優しいとみなすことができます。中期的には、大部分の余剰電力は、余剰風力エネルギーから得られることになると予想されているため、このタイプの水素は「風力水素」とも呼ばれます。これに加えて、太陽光発電システムを使った太陽光発電や原子力発電など他のエネルギーも水素製造の一翼を担うことになるでしょう。

風力発電による水素の製造

風力発電と水素は、再生可能エネルギーシステムの鍵となるテクノロジーです。現在、風力エネルギーは、費用効率の高い、広く利用可能な再生可能な電力源として欠かせない存在となっています。風力発電から水素を発生させるには、電気分解を利用して風力エネルギーからグリーン水素を製造します。水素は貯蔵され、必要に応じて電気エネルギーに変換されるため、風がないときでもエネルギーの供給を確実にします。

太陽光発電による水素の製造

水素製造の鍵となるテクノロジーのなかで、大きな変貌を遂げたものを1つあげるとするなら、それは太陽光発電です。効率性の向上、太陽光発電システムの低価格化、さまざまな用途に適した技術の開発などが、太陽光発電の人気の理由です。太陽光発電システムでは、電解槽を併用することによって水素を製造することができます。

さらに、太陽光子を利用して光触媒の存在下で水を直接水素と酸素に分解する技術も大きな進歩を遂げています。

原子力発電による水素の製造

原子力施設は、原子力発電所とも呼ばれ、水素の製造に必要な熱と電気の両方を供給しています。原子力発電による水素は、今後も多くの国々の水素戦略の一翼を担うと予想されます。

エネルギー源が異なっても水素は同じ

製造に用いるエネルギー源が異なっていても、水素の化学組成は常に同じです。ただし、環境に対する影響は同じではありません。

グリーン水素は、その製造方法から、気候に悪影響を与えないソリューションといえます。グリーン水素技術は、太陽エネルギーや風力エネルギーから水素を製造し、多様な用途に用いることのできるエネルギーキャリアとして貯蔵する選択肢を提供します。さらに必要に応じて、輸送したり、エネルギーに変換したり、電気に再変換するために使用することも可能です。とくに地理的に風力、水力、太陽光が豊富な地域では、費用効率の高い水素の製造が可能であり、未来のエネルギー需要に対応するために世界のどこにでも輸送することができます。

しかし、この技術を経済的で実用的なものにするためには、原子力エネルギーから、あるいは戦略によっては、ある程度は化石燃料からも水素を製造しなければなりません。化石燃料からは、気候中立であるとされるブルー水素を製造することもできます。ブルー水素は、CO₂を回収して永久に貯蔵し、大気中に放出しない方法で製造されるため、気候中立であると考えられています。

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