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水素社会、IoE(インターネット・オブ・エナジー)実現とカーボンゼロ・イノベーション


ついに現実に抗することができす、再び緊急事態宣言を出さざるを得なくなった菅内閣。
今後もあまり期待できそうもない菅内閣において唯一評価してよいと私が考えるのが「脱炭素宣言」。
それに呼応して日経が、官民と歩調を合わせるかのように、宣言後キャンペーンを張っています。

日経<第4の革命 カーボンゼロ>特集を読む-3


同紙が新年早々掲げたのが「第4の革命 カーボンゼロ」。
カーボンゼロを、農業、産業、情報に次ぐ「第4の革命」と位置付け・価値付けしてのことです。

そこで、その特集の一部を紹介しながら、カーボンゼロ社会について考えることにしました。

グリーントランスフォーメーション(GX)とカーボンゼロ・イノベーション(2021/1/4)
ペロブスカイト型太陽電池によるクリーン&グリーンエネルギーとカーボンゼロ・イノベーション(2021/1/5)

と進め、今回が<その3>。

私は、脱炭素、カーボンゼロ宣言以後期待される技術を、カーボンゼロ・イノベーションと位置付けし、その開発に期待するとともに、それにより起きる社会生活および社会経済に波及するイノベーションも期待しています。

その先の2050年を見据える時、理想として考え、実現していると期待しているのが「水素社会」です。
すべてのエネルギーが、水から取り出された水素でまかなわれる、完全カーボンゼロの環境と健康に優しく、安全で安価な社会が実現されていることを想像しています。
もちろん、その時に私はこの世には居ないのですが。

3色の水素製造方法、めざすのは「緑の水素」


水素は製法別に次の3種類の色に区分されています。

1.化石燃料から取り出す「グレー」
2.製造過程で生じる二酸化炭素(CO2)を回収する「ブルー」
3.再生エネで水を電気分解するカーボンゼロの「グリーン」


当然、カーボンゼロがめざすのは、「グリーン」水素です。


洋上風力発電で、海水を電気分解し水素を製造


さて日経紙、1月5日の同特集のタイトルは、<水素開発、EU60兆円 次代制す「究極の資源」>というもの。

最初に紹介されたのは、石油メジャー英蘭ロイヤル・ダッチ・シェルが中核となる欧州最大級の水素事業「NortH2(ノースH2)」。

ノースH2は洋上風力でグリーン水素を作り、40年に800万~1千万トンのCO2排出を削減する。
これは、グリーンの製法で、緑色の水素と呼ばれている。
2030年までに最大400万キロワットの洋上風力発電所を整備。
その電力で海水を電気分解して水素を製造する。

水素は航空機に用いられる強力なパワーを持ち、燃焼しても温暖化ガスは発生しない。
水素への変換により、不安定な再生エネルギーの保存が可能になり、「究極の資源」ということができる。

問題は、言うまでもなくコスト。
現状、先行する欧州でもグリーン水素1kg製造に6ドル(約620円)かかるとされ、EUは2050年までに洋上風力の現状の25倍への引き上げと合わせて、水素戦略へ4700億ユーロ、約60兆円を投じる計画を発表している。
仮に2030年までに水素製造コストが1.8ドルに下がれば、世界のエネルギー需要の15%を満たすと試算されている。


日本の水素エネルギー社会への途


2019年11月「2050年ごろの温暖化ガス排出ネットゼロ」を宣言した東京ガス。水素の現状の流通価格(1kg当たり約1100円)を2030年には3分の1に引き下げる政府目標よりも前倒しで実現するという。

その根拠は、現状14万台設置されている家庭用燃料電池「エネファーム」のノウハウ。
ガスから取り出した水素と空気中の酸素を化学反応させ電気を作る原理だが、これを逆転し、水を電気分解して水素を生成する。
その量産化でコストを低減する一方、割安な再生エネ由来の電力を調達することで前述の目標が達成可能になるわけです。
まだ完全に自力で、ということではありませんし、先述した水素製造分類でいうと「グリーン」ではなく、ガスが元ですから「グレー」に当たります。


太陽光から水素製造:福島県浪江町で、水素施設「福島水素エネルギー研究フィールド(FH2R)」稼働


昨年2020年3月からは、福島県浪江町で、太陽光から水素を製造する水素施設「福島水素エネルギー研究フィールド(FH2R)」が稼働しています。

新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)、東北電力、東芝(水素製造システム統括)、旭化成(世界最大級電気分解装置開発)が関わったプロジェクト。
こちらは、太陽光エネルギーからの水素製造なので「グリーン」製造法、めざす方法です。

 「FH2R」では、設置された約68,000枚の太陽光パネル発電電力で、浪江町の上水道水を電気分解し、「水素」を製造。
1日あたりの水素製造能力は、水素で動く燃料電池自動車約560台分、または、約150世帯の電力1か月分の電力分。
水素の貯蔵や供給も可能で、「水素運搬トレーラー」で町内をはじめ、全国各地に「浪江産CO₂フリー水素」が運ばれるのです。
同町は、再生可能エネルギー地産地消、2050年までに二酸化炭素の排出を実質ゼロの「ゼロカーボンシティ」を宣言しています。

(参考):同町のホームページ “世界最大級”の水素製造拠点が浪江町に誕生

水素3
浪江町ホームページから転載しました。


その他、結局日本の立ち遅れ状況とコスト問題を示しつつ、イノベーションの必要性、国家レベルでの取り組みの必要性を指摘しています。

ただやはり物足りないのは、具体的に水素社会になると、実生活がどのようになるのかが、イメージ化され示されていないことです。

ただ、青色LEDの研究で世界の消費電力削減に貢献し、2014年に赤崎勇、中村修二両博士とともにノーベル物理学賞を受賞した天野浩氏の談話が加えられていました。
その中で、LEDを引き合いに出しつつ、イノベーションの必要性と合わせて、再生エネは「もうかる」事業、と強調し、将来への希望を語っていることで力づけられます。
以下、引用が長くなりますが、勇気づけになるので、使わせて頂きました。


ノーベル物理学賞受賞天野浩名古屋大学教授が語るIoE(インターネット・オブ・エナジー)とカーボンニュートラル実現の夢

2050年のカーボンニュートラル実現には年平均5.5兆円、総額165兆円かかる。
だが再生エネ投資でエネルギーを国産化できれば、資源の輸入が減る。
それにより2033年から単年度で黒字化、2043年に累積赤字も黒字転換できる。

現在研究を進める「窒化ガリウム」を、電力を制御する世界中のシリコン製素子から置き換えれば、10%の消費電力削減になるし、EVのモーター制御に応用したら最大65%の電力消費低減にも成功した。
また再生エネの拡大にも貢献でき、洋上風力発電向けに高圧の直流送電から効率よく交流変換できる装置を開発。
超低消費電力で大容量の高速通信にも貢献できる。

国の将来ビジョンを意識しながら課題を解決するには、大学などでの人材教育が欠かせず、青色LEDで30年かかったプロセスを10年以内に実現するような人材を育てたい。
日本のものづくり企業は技術で先行し、最初はもうけが大きくても、価格競争になってもうけが少なくなって諦めてしまう。
日本で新技術が生まれる確率は高い。次々と新技術を生み出すのが理想だ。

この先、2025年ごろに生活環境を革新し、2030年ごろに自動車などのモビリティーを革新、2050年にはエネルギーの需要と供給を高度に管理するIoE(インターネット・オブ・エナジー)とカーボンニュートラルを実現させる、という意気込みで研究している。
大学で脱炭素につながる新技術が生まれたら、それを使ってくれる企業が増えてほしい。

次回もう一度、日経<第4の革命 カーボンゼロ>特集を読む、シリーズを続けます。

(参考):<脱炭素による環境と経済で社会はどう変わるか>シリーズ

◆ 脱炭素大合唱、菅内閣の狙い:環境と経済で社会はどう変わっていくか-1(2020/12/23)
脱炭素宣言後の日経関連記事リストからイメージする:環境と経済で社会はどう変わっていくか-2(2020/12/24)
めざすべき水素社会とエネルギー自給自足社会:脱炭素による環境と経済で社会はどう変わるか-3(2020/12/25)

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