日本で製造される水素は何からできている？ 海外で進む水素の大規模製造、輸入プロジェクト

「次世代のエコカー」として注目を集めるFCEV。そのエネルギー源である水素に関する情報をお伝えしている本コラム。第2回目は日本における水素の実情をお届けしたい。

クルマのエネルギーとして水素を使う最大の理由は「走行中に二酸化酸素を発生しない」ことである。昨今、地球の気候変動が叫ばれ、二酸化炭素はその原因とされている（ただし現時点では科学的に因果関係が解明されたわけではないが）。温暖化など気候変動を抑えるために、世界全体としてその二酸化炭素を減らしていこうというのが「脱炭素」と呼ばれる動きである。

BEV（バッテリー式電気自動車）や水素車両（水素エンジン/水素燃料電池）の開発や普及が求められているのは、そんな脱炭素の動きに従ったもの。BEVはもちろん、それ同様に走行中に二酸化炭素を排出しない水素で動くクルマも脱炭素社会にむけて大きな役割が期待されている。

引用：岩谷産業　水素の製造方法
https://www.iwatani.co.jp/jpn/consumer/hydrogen/about/method/

さて今回は、いったんクルマから離れて現時点と近い将来における日本の水素の実情に焦点を当ててみよう。まず基本知識として、日本で使われている水素はどうやって作るのかだ。

水素の特徴はいろんな作り方があることだ。かつて理科の実験でやったことを覚えている人も多いであろう水の電気分解もそのひとつ。水に電気をかけると水素と酸素が作られるというものだ。

ただし、その水素製造方法は販売されている水素としてはメジャーではない。現在日本で利用されている水素の多くは、化石燃料（石炭や天然ガス）から作る方法、もしくは工場などで副次的に作られてしまう水素を回収したものだ。

前者では主に、石油や石炭、天然ガスなどの化石燃料を水蒸気と反応させてから水素を取り出す「改質」が、行われている。現実的な話をすれば、化石燃料から水素を作るときには二酸化炭素が発生する。その二酸化炭素を回収したり再利用する技術開発も進んでいるが、現時点における日本の水素は「脱炭素」とは言い難いものもあるのは事実だ。

しかし、水素は作り方次第では二酸化炭素を発生することなく生成することができる。たとえば太陽光発電や風力発電で作った電気を使い、水を電気分解して水素を作ればそれは生成から使用まで二酸化炭素を発生しないクリーンなエネルギー。実際に福島県などで実証プロジェクトが進められているが、水素が脱炭素において役割を期待されているのは、そんな将来性があるからなのだ。

なお、化石燃料から作る過程で二酸化炭素を排出する水素は「グレー水素」、二酸化炭素を回収・貯蔵し環境負荷を減らした水素を「ブルー水素」、再生可能エネルギーなどから二酸化炭素を発生させることなく作られた水素は「グリーン水素」と呼ばれている。

また後者の副次的に生成される「副生水素」は、製鉄所や化学工場、発電所などで本来の目的とは別に副産物として発生した水素を意味する。あくまで副次的なものなのでコストが安いのもメリットだ。ただし純度が低いので、現時点では燃料電池車などには活用できない現実もある。

水素を広く活用するためには、この副次的に作られる水素をどう有効活用するかも大きなポイントとなってくるだろう。精製技術を高め、この水素を燃料電池などにも活用できるようにする仕組みづくりなどが求められる。

ところで、2024年9月に資源エネルギー庁が発表した水素に関する資料の中で、現在年間200万t程度導入されている水素は、2030年には最大300万t、2040年に1200万t、2050年には2000万t程度の導入量を目標としている。右肩上がりで増えていくことが見込まれているのだ。

そうなると心配になるのが供給体制である。当然ながら日本国内ですべてをまかなうのは難しく、海外からの輸入も考えないといけない。

その解決策の一つが、オーストラリアからの水素輸入計画だろう。

オーストラリア・ビクトリア州の褐炭採掘場
引用：経済産業省 資源エネルギー庁
https://www.enecho.meti.go.jp/about/special/johoteikyo/kattansuisoproject.html

オーストラリア・ビクトリア州のラトローブバレーに、世界有数の褐炭炭田地帯がある。埋蔵量は日本の総発電量の240年分もあるというが、これまでエネルギーとしては積極的に活用されていなかった。なぜなら、褐炭は石炭としては質が低く、エネルギー密度が低いからである。

そこで、安価で取引されるこの褐炭をガス化し、そこから水素を取り出して日本へ運ぶプロジェクトが行われているのだ。事業主体としては川崎重工業、岩谷産業が加盟する「CO2フリー水素サプライチェーン推進機構（HySTRA）」（2025年5月現在。以前は電源開発（Jパワー）、シェルジャパン、丸紅、ENEOS、川崎汽船も加盟し共同で開発していた）が進めている。

このプロジェクトは褐炭を日本へ運んで水素を生成するのではない部分がポイントだ。現地で褐炭を蒸し焼きにして、そこから水素を回収し精製。純度99.9％以上の高純度な水素が作られるという。いっぽうで同時に二酸化炭素も発生するが、それは回収し、地下に貯蔵することにより空気中へ放出されないように配慮されている。

その水素をオーストラリアから日本へ運ぶ方法だが、活躍するのは水素専用の運搬船だ。水素は気体のままだと体積が大きいが、冷却すると液体となり体積が約800分の1と大きく減る。それが液化水素で、マイナス253度まで冷却し、その温度をキープしたまま日本へ運ばれるのだ。

現地での調整や認可に手間取り、また製造コストが高いことなどこのプロジェクトの進行が当初の見込みよりも大幅に遅れているという報道もあるが、水素の輸入は今後避けられない問題。世界的な争奪戦となっていくのは間違いないだろう。

また今後、水素の運搬量が増えれば日本国内での水素搬送にも船が使われることになる。そのため港湾に、現在の石油関連の施設のような、水素を船から受け入れる設備も必要となってくるだろう。
実際に神戸港ではオーストラリアから運ばれてきた液化水素を貯蔵するタンクが設置されている。また全国の主要な港湾のターミナルでは、水素を燃料とする荷役機械の導入も勧められている。

ちなみにその先のインフラは、全国で154カ所（資源エネルギー庁による2024年度末の統計）ある水素ステーションやそこへ水素を供給する体制を除けば一般利用者向けの主だったものはない。工場で副次的に生成される水素も、その工場の近隣で活用されることがほとんどだ。
今後は供給インフラを整える必要があるが、現時点では地域間の大規模なエネルギー輸送インフラを整えるのはコスト増となるので、地産地消に近い形として輸送距離を減らすのが望ましいだろう。

そんな水素だが、大きな特徴は「再生エネルギーで作って、貯蔵できるエネルギー」だということ。日本では太陽光発電も増えているし風力発電なども行われているが、状況によっては需要以上に電気が作られてしまう（しまいそうになる）ことがある。それを余剰電力と呼び、余剰電力は（家庭などに設置しているバッテリーを除けば現実的に）貯めることができない。

そこで、その余剰となる電気を使って水の電気分解をおこなえば、まったく二酸化炭素を発生しないクリーンな水素が生成可能。そのうえ、水素であれば（たくさんは貯められない電気と違って）貯蔵できるという大きなメリットがある。余った電気を水素に変換し、それを必要に応じて使う。そこにもエネルギー政策として水素の大きな魅力があるのだ。

水素は地球温暖化というだけでなく、エネルギー資源の少ない日本において、自国で生産／調達できる可能性のあるエネルギー源ということに大きな意味があるエネルギーなのである。そこで、それを活かす政策や事業参入が求められている。

（文：工藤貴宏　写真：トヨタ自動車、川崎重工業、JOGMEC）