水素の活用

「水素エネルギー社会
水素エネルギー社会は、二酸化炭素を排出しないエネルギー源である水素を活用する社会システムです。
水素社会とも呼ばれています。

背景
石油・石炭などの炭化水素は、燃焼時に二酸化炭素を生じるため、環境負荷の問題が生じます。
しかし、水素は燃焼時に水を生成するのみで環境負荷が低いです。
また、資源としての産出量や枯渇の問題もないため、エネルギー源として有望です。
水素を用いる燃料電池の原理は19世紀には見いだされています。
しかし、社会システム面までの言及は、
1970年のミシガン大学Lawrence W.JonesのToward a liquid hydrogen fuel economyによります。
燃料電池は内燃機関よりも技術的には高度であるものの、全体的な効率は内燃機関よりも高効率ではありません。
燃料電池は自動車、船舶から携帯端末やコンピュータまで様々な用途における電力を供給可能です。

燃料電池車は、乗用車ではトヨタ・MIRAI、ヒュンダイ・ix35 FCEV、ホンダ・クラリティ フューエル セルなど、
路線バスではトヨタ・SORAなどのようにリース販売や一般販売が行われるようになっており、
他の主要な自動車会社でも燃料電池車の開発が進められています。」
(「」、水素エネルギー社会 Wikipediaより引用)

水素の活用はまだまだ水素の燃料電池車にかかる価格が高いことが普及を阻むネックとなっているようです。
実際にトヨタの水素式燃料電池車であるMIRAIは税込み価格で7,409,600円~となっており、非常に高価です。
(2020年7月上旬現在、MIRAIはメーカーでの生産を終了しています。
新型MIRAIは2020年末ごろの発売を予定しているといいます。)
筆者は名古屋で実際の車両が走行しているのを見たことがあります。
また三河地域ではラグーナ蒲郡に水素ステーションがあります。

価格が普及水準の範囲までに下がってくるとすれば、水素を燃料とするアイデアも普及を実現できる可能性はあると考えられます。
1970年から提唱されている水素社会の実現は2020年になってもなかなか難しい課題であるようです。
ただ、燃料電池で二酸化炭素を排出しないで動力を得るクルマとしてはその理屈としてはもっと評価されるべきモノではないかと考えられます。


 

水素ステーション

水素ステーション(Hydrogen Station)は、燃料電池車(FCV)や水素を利用する産業向けに水素を供給する施設です。水素ステーションは、再生可能エネルギーや化石燃料を利用して製造された水素を安全かつ効率的に供給する役割を果たします。以下に、水素ステーションの仕組みや役割、メリット・課題について簡単に説明します。


1. 水素ステーションの仕組み

水素ステーションは主に以下の要素で構成されています:

・水素供給源
水素を製造する方法には以下があります:

再生可能エネルギーを利用した水の電気分解

化石燃料(天然ガスなど)からの改質

工場から発生する副生水素の利用

・貯蔵装置
圧縮水素や液化水素を保存するためのタンクが設置されています。

・充填設備
車両に水素を供給するディスペンサーと、圧縮・冷却システムがあります。燃料電池車には高圧(通常は700 bar)で水素を供給します。


2. 水素ステーションの役割

・燃料電池車への供給
短時間で燃料補充が可能(約3~5分)。

・エネルギーインフラとしての役割
再生可能エネルギーの余剰分を水素に変換し、貯蔵や利用が可能。

・産業利用
工場や発電所など、エネルギー用途での水素利用のための供給拠点となります。


3. メリット

・ゼロエミッション
燃料電池車では走行時にCO₂を排出せず、水しか排出しません。

・エネルギーの多様性
再生可能エネルギーを活用することで、エネルギーの地産地消が可能。

・充填時間の短さ
電気自動車と比較して、短時間で燃料補給ができる点が強み。


4. 課題

・インフラの整備コスト
水素ステーションの建設・運用には高いコストがかかります。

・水素の製造コスト
グリーン水素(再生可能エネルギー由来の水素)は、まだ製造コストが高い。

・安全性への懸念
水素は非常に軽く、可燃性が高いため、取り扱いや保管には高度な技術が必要です。

・普及率
水素ステーションの数は限られており、車両普及のためにはさらなる整備が必要です。


日本の状況

日本では、政府が「水素社会」の実現を目指し、水素ステーションの整備を進めています。「第5次エネルギー基本計画」や「グリーン成長戦略」に基づき、2030年までに約1,000か所の水素ステーションを整備する目標が掲げられています。


水素ステーションの普及は、持続可能なエネルギー社会の構築に向けた重要なステップと考えられていますが、技術革新やコスト削減の課題も残されています。

 

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