グリーン水素とは？用途や課題、国内外で進む取り組みをわかりやすく解説

グリーン水素の普及が推進される背景には、カーボンニュートラル社会の実現を目指す世界的な動きがあります。

カーボンニュートラルとは、CO2などの温室効果ガス排出量を全体で実質ゼロにすること（排出量から吸収量・除去量を差し引いた合計をゼロにする）です。日本では、2050年までにカーボンニュートラルを実現することが目標として掲げられています。

こうした脱炭素化への動きからCO2排出量を抑える発電方法が求められ、グリーン水素が注目されるようになりました。利用時だけでなく製造時にもCO2を排出しないグリーン水素が普及すれば、大気中のCO2を増やさずにエネルギーを製造・活用できるためです。

また、グリーン水素は再生可能エネルギーの有効活用にも役立ちます。

天候などの要因に影響を受ける再生可能エネルギーは、供給が不安定な側面があります。再生可能エネルギーの余剰電力を水素に変換して貯蔵すれば、供給が不足してもカバーできるため、必要な時に活用できるでしょう。

カーボンニュートラルについて詳しくは以下の記事をご覧ください。

▶関連記事：カーボンニュートラルに向けた取り組みとは？国際的な背景と企業の導入事例を紹介

日本はエネルギー自給率が低く、化石燃料のほとんどを海外からの輸入に頼っています。国際情勢の影響を受けると、エネルギー資源の確保が不安定になる点が大きな課題です。

その点、グリーン水素が普及すればエネルギー自給率の低さが改善され、安定的な供給に役立つことが期待できます。

グリーン水素は、発電分野や産業分野（鉄鋼、化学など）、運輸分野など、幅広い分野での脱炭素化に役立つとされており、主に自動車の燃料、発電や熱源に加えて化学製品の合成などにも活用が想定されています。

グリーン水素に関するシステム導入の代表例として、東京都立大学南大沢キャンパス「H2One™※」を紹介します。H2One™とは、東芝エネルギーシステムズ株式会社によって開発された、自立型水素エネルギー供給システムです。

H2One™では、都立大構内で発電した再生可能エネルギー電力でグリーン水素を作り、貯蔵・使用できます。主に建物内の電力、電気自動車の充電に使用され、発電過程でできた温水はウォームベンチの熱源などに活用されます。

※出典：東京都「Tokyo水素ナビ グリーン水素の普及」

グリーン水素の普及が求められる現状ですが、それには課題もあります。

化石燃料と比較すると、グリーン水素にかかるコストは相対的に高いです。グレー水素、ブルー水素など多様な種類のなかでも特に高価な点が、グリーン水素の普及を妨げる大きな要因と考えられます。

グリーン水素にコストがかかるひとつの理由が、水電解の触媒として使うイリジウムそのものが、高価かつ希少な貴金属であるためです。加えて、製造時には電気分解に大量の電気が必要となり、コストがかかります。

グリーン水素の普及・導入拡大には、コストダウンの実現が欠かせません。現状のままでは普及が進みにくいため、今後、技術の進歩によるコスト面の課題解消が期待されます。

水素を多様な分野でエネルギーとして活用することを目指す、いわゆる水素戦略が国内外で掲げられています。

以下では、グリーン水素に関して、国内外でどのような動きがあるか説明します。日本と海外、それぞれの取り組みを見ていきましょう。

日本では、2017年に「水素基本戦略」が策定されました。これはCO2排出量の削減を目指し、水素社会を実現するための取り組みを示した国家戦略です。

世界に先駆けて出されたこの戦略は2023年に改定され、具体的な水素導入目標が以下のとおり掲げられています。

• 2030年： 最大300万トン/年
• 2040年： 1,200万トン/年程度
• 2050年： 2,000万トン/年程度

また、2050年カーボンニュートラル達成に向け、2020年には「グリーン成長戦略」も策定されました。こちらは、脱炭素に向けてイノベーションを起こす企業を支援する産業政策です。

成長が期待される14の重要分野を定めて分野ごとの実行計画を策定しており、水素は「水素・燃料アンモニア」分野として重要分野に該当します。水素に関する実行計画として挙げられているのは、上述した数値目標の他、世界市場の獲得を見据えた国際競争力の強化、輸送・貯蔵技術の早期商用化などです。

なお、2021年以降も、水素関連分野への政府支援（予算）を含む施策が発表されています。「GX推進法」や「GX脱炭素電源法」の成立、「GX推進戦略」の策定などが代表例です。

また、2024年5月には「水素社会推進法」が成立し、日本でも本格的な水素導入に向けた法・制度の仕組みが整備されました。

日本以外の国でも水素戦略の策定が進んでおり、水素の利活用に注目が集まっています。

EUでは、2020年に経済発展を確保しながら脱炭素化も目指す「欧州気候中立を達成するための水素エネルギー戦略」を公表しました。2024年までに6GW以上の再生可能エネルギー水電解装置を導入するなど、目標を定めています。

ドイツでは、2020年に「国家水素戦略」が発表されました。近隣国と協力してグリーン水素の生産に取り組むなど、グリーン水素を重要視した取り組みを進めています。

アメリカでは、2023年に「国家クリーン水素戦略」が発表されました。産業部門などでクリーン水素の利用促進を図ることや、クリーン水素のサプライチェーン発展に伴うコスト削減などを優先事項に挙げています。クリーン水素の将来的な製造量の目標は、2030年 1,000万トン/年、2040年 2,000万トン/年、2050年 5,000万トン/年です。

国内でも多様なグリーン水素に関する取り組みが行われています。

代表的な事例を都道府県別に見ていきましょう。

福島県浪江町では、2020年に「福島水素エネルギー研究フィールド」が開所しました。

この施設は、太陽光発電の電力や水素製造装置（1万kW級）を用いて、1,200N㎥/時の水素を製造する実証運用施設です。太陽光などの再生可能エネルギーで、CO2フリー水素の製造を目指しています。

福島水素エネルギー研究フィールドでは、1日あたり約150世帯の1ヶ月分の電力を供給できる水素の製造が可能です。当施設で製造された水素の供給・利活用先としては、水素発電（燃料電池）、水素ステーション（燃料電池車、燃料電池バス）、工場での産業用途が挙げられます。

東京都では、2022年に「東京水素ビジョン」を策定しました。2030年カーボンハーフ・2050年脱炭素社会の実現に向けた水素施策の方向性を示しています。

東京水素ビジョンは、以下の3つの章で構成されています。

• 第1章：世界の気候危機や気候変動の原因、脱炭素社会に向けた水素の意義
• 第2章：本格的にグリーン水素が活用されるなど、2050年の具体的な目指す姿
• 第3章：グリーン水素を活用するための基盤構築など、2030年に向けた取り組み

東京水素ビジョンでは、水素は大量の再生可能エネルギー導入に不可欠であり、早期の社会実装化が求められるとしています。

山梨県では、「やまなし・ハイドロジェン・エネルギー・ソサエティ（H2-YES）」を展開しています。国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）から採択を受けた、カーボンニュートラル実現に向けて山梨県と民間企業が共同で取り組むプロジェクトです。

具体的な取り組みとして、2022年に「電力の需給バランス調整に関する実証実験」の開始を発表し、2024年には国内最大の運転出力を持つ実証施設「やまなしモデルP2Gシステム」の建設開始も発表しました。

やまなし・ハイドロジェン・エネルギー・ソサエティ（H2-YES）では、今後のグリーン水素の利活用の推進、サプライチェーン構築が期待されます。

グリーン水素の製造や活用に関して、国内の企業でも具体的な取り組みが行われるようになりました。代表的な事例を2つ紹介します。
 

トヨタ自動車株式会社の北米事業体（Toyota Motor North America, Inc.）※の取り組みとして、グリーン水素の製造施設「Tri-Gen」を竣工した事例があります。当施設の運営を担うのは、燃料電池の発電事業を手掛けるFuelCell Energy社です。

カリフォルニア州の物流拠点で建設されたTri-Genには、燃料電池の発電所・水素ステーションが併設されており、オンサイトでグリーン水素の生成を行います。

Tri-Genでは燃料電池を用いて、廃棄物系バイオマスから水素・電気・水の3つの資源の生成が可能です。Toyota Motor North America,Inc.はFuelCell Energy社より、この資源を20年間購入する契約を結びました。

Tri-Genの稼働により、CO2排出量の削減（9,000トン以上/年）、ディーゼル燃料の消費量削減、余剰電力の供給により地域の電力安定に繋がることなどが期待されます。

※出典：トヨタ自動車株式会社「トヨタ、米国カリフォルニア州の物流拠点でグリーン水素生成およびCNオペレーションにチャレンジ」

東芝エネルギーシステムズ株式会社※は、2023年よりベカルト社との協業契約の検討を進めてきました。2024年には、PEM電解装置の製造技術などに関するグローバルパートナーシップを締結しています。

PEM電解装置とは、電気で水を分解する装置です。再生可能エネルギー由来の電気を用いた場合、水を酸素・水素へ分解する際に温室効果ガスが排出されません。

装置の触媒には高価なイリジウムが使われますが、両社の協力によりイリジウム使用量が削減できれば、グリーン水素製造の拡大・普及に繋がります。

※出典：東芝エネルギーシステムズ株式会社「ベカルトと東芝、グリーン水素製造を促進するPEM水電解装置用MEA技術に関するパートナーシップ契約を締結」

脱炭素化が推進されるなか、グリーン水素を含む水素エネルギーの導入・活用は各企業にも求められます。

水素エネルギーの導入を検討する場合やグリーン水素に関する情報収集を行いたい場合は、ぜひ「H2 ＆ FC EXPO 水素燃料電池展」へのご参加ください。H2 ＆ FC EXPO 水素燃料電池展は、水素の社会実装に向けた世界最大の専門展です。

ご来場の対象となるのは、以下のような水素・燃料電池に関わる企業の方々です。

• 水素事業者
• 発電事業者
• ガス・石油会社
• 鉄鋼・化学・製造業
• 重工・プラントエンジニア
• 燃料電池メーカー
• 自動車・輸送機器メーカーなど

出展の対象となる製品は多岐に渡り、例えば、水素製造装置・水素貯蔵タンク、電解質や電極などの部品・材料、燃料電池システム、製造技術、評価や測定用装置などの出展を想定しています。

当展示会へご来場いただければ、こうした多様な製品に関して出展社の説明を受けながら、比較検討が可能です。

また、これらの製品を取り扱っている企業の方は、ぜひ当展示会への出展をご検討してはいかがでしょうか。出展することでグリーン水素の認知拡大ができ、導入・活用を目指す企業との商談も行えます。

来場者側にも出展社側にもメリットの多い専門展のため、ぜひ参加をご検討ください。

■H2 ＆ FC EXPO 水素燃料電池展
詳細はこちら
 

グリーン水素は、製造時・利用時ともにCO2を排出しない、脱炭素化に役立つ新しいエネルギーです。再生可能エネルギーの有効活用を促す役割もあり、世界的に普及すれば気候危機対策にもなることが期待されます。

現在、国内外でグリーン水素の導入・利用拡大への動きが加速しており、自治体や企業でも具体的な取り組みが行われている状況です。今後も、グリーン水素の普及を目指して取り組みを進めていくことが求められます。

グリーン水素の情報収集により知識を深めたい方や、認知拡大を目指す方は、H2 ＆ FC EXPO 水素燃料電池展への参加をぜひご検討ください。

さらに詳しい情報を知りたい方へ
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※「H2 ＆ FC EXPO 水素燃料電池展」は、「スマートエネルギーWeek（SMART ENERGY WEEK）」の構成展です。