グリーン水素とは何か

最近、欧米の文献や報道でグリーン水素という言葉を耳にするようになりました。クリーン(清潔)ではありません。グリーン(緑)です。グリーン水素とはその製造過程を含めてCO2の発生量がほとんどない水素のことをいいます。

近年、水素をエネルギー源として使えば、CO2の発生を抑えられる。水素をエネルギー源とした社会、すなわち水素社会を作ろうという動きが産官学一体となって推進されています。

水素はもちろん炭素を含みませんから水素を燃料として使ってもCO2は発生しません。生成するのは水だけ。したがって石油や石炭の代わりに水素を使えばCO2排出量の削減になる。しかも水素は水を電気分解すれば無尽蔵に手に入る。と「いいことずくめのエネルギー源である」かのように宣伝されています。( 水素は海水からとりだせば無尽蔵のエネルギー源になる? 参照)

しかし、そうはうまくはいきません。確かに水素を使うときにはCO2を排出しませんが、その水素を作るときに大量にCO2を発生させる場合があるのです。そのような水素を使うと、その水素を使うときに発生していなくても、作るときにCO2が発生しているわけですから、かえってCO2の発生量は増加する場合があるのです。

このように、地球に優しい水素とは、水素であればどんなものでもいいというのではなく、その製造工程も含めてCO2を出さない方法で作られた水素でなければならないのです。このような水素をグリーン水素といいます。

環境省の水素ステーションはグリーン水素ではなかった

環境省では、「地域再エネ水素ステーション導入事業」という事業を行っていました。水素ステーションとは、燃料電池車(FCV)に燃料の水素を供給する施設です。環境省が水素ステーションを設置する事業者に補助金を出すことによって、水素ステーションの普及を目指す事業でした。

「でした」と過去形で書いたのは、会計検査院からの指摘を受けて、事業をやめたからです。

この事業の応募要項によると、「再エネ水素ステーション」とは、水又はバイオマスを用いて製造された水素を供給し、かつ当該水素が製造される際に要する電力の全量相当分が再生可能エネルギーで賄われている水素ステーションをいう。と定義されています。

まるで法律の条文のような、お役所的な表現になっていますが、つまり、この水素ステーションでは、再生可能エネルギーから作られた電力で水を電気分解して水素を作りなさいということです。

再生可能エネルギーで水素を作ればCO2は発生しません。つまりこの事業で製造される水素はグリーン水素であるというわけです。ここまでは完璧でした。

グリーン水素は製造段階でCO2を排出しない

ところが、10月8日の新聞報道によると、建設された大半の水素ステーションでは、再生可能エネルギーではなく、家庭などでも使われる一般電力が含まれていたことが判明したのです。会計監査院の検査で明るみに出ました。

環境省から補助金を受けて建設された水素ステーションのうち、検査を受けた20か所全部で再生可能エネルギーの使用は3割程度しかなく、ある水素ステーションでは再生可能エネルギーがほとんどゼロだったといいます。

一般電力はその大半が石炭や天然ガスなどの化石燃料を使った火力発電で作られていますので、発電するときに大量のCO2を排出します。当然、このような電力で作られた水素はグリーン水素ではありません。

水素の製造方法とCO2の発生

少しグリーン水素の話を補足しましょう。

水素は、現在でも大量に製造されていますが、その多くは水の電気分解ではなく、石炭や天然ガスを原料として、水蒸気改質や部分酸化法という方法で作られています。この場合、原料の石炭や天然ガスに含まれる炭素分はCO2として排出されることになりますからグリーン水素ではありません。

従来の水素は製造段階でCO2を排出している

ただし、こうやって作られた水素は石油に含まれる不純物を取り除いたり、化学肥料の原料として使われたりするもので、燃料として使われてはいません。

もし、このような水素が燃料として使われた場合は、冒頭述べたように燃焼時にはCO2を発生しないが、製造過程でCO2を発生するので、全体的にはかえってCO2を増加させてしまうことになります。

このように、化石燃料から作られた水素のうち、石炭を原料として作られた水素はブラック水素、天然ガスが原料の場合はグレー水素といわれ、グリーン水素と区別されています。(ただし、水素に色がついているわけではありません。水素は製造方法に係わらず無色透明、無味無臭です。)

なお、石炭や天然ガスから作られた水素でも、製造時に発生するCO2を回収して、隔離、貯蔵する(CCSといいます)とCO2を大気中に放出しない水素ができます。このように、CCS技術を併用して作られた水素をブルー水素というそうです。

そのほか原子力で作られた電力を使った水素は何色なのでしょうか?この水素も製造時にCO2を出しませんが、ただし放射性廃棄物という厄介なものを出します。( アメリカ海軍は海水から燃料を取り出す技術を開発した? 参照)

環境省の水素ステーションはかえってCO2を増加させる

先ほど述べたように、環境省の「地域再エネ水素ステーション導入事業」で使用する水素については、太陽光や風力などの再生可能電源を使って、水を電気分解して作ることになっていました。ところが実際には一般電力が使われていたわけです。

一般電力を使って水素を作った場合、まず発電所で石炭や天然ガスを燃やして電気を作り、その電気で水を電気分解して水素を作ります。つまり、二段階で水素を作っていることになります。

一般電源で水素を作ると電気を作るところで大量のCO2が排出される

このような水素の作り方だと、まず石炭や天然ガスを発電所で燃やして発電した時にエネルギーのロスが生じ、そのあとで、その電力を使って水素を作るときにも、やはりエネルギーのロスが生じます。つまり、二重にロスが生じることになります。また発電所から水素ステーションに電力を送るときにも送電ロスが生じます。

このため、一般電源を使って水素を作ると、とても生産効率が悪くなるので、同じ量の水素を石炭や天然ガスから作った場合よりも多くのCO2が発生することになります。

こうやって作られた水素はグリーン水素どころか、ブラック水素以上にブラックな水素になっている可能性があるのです。

形だけ作ればいいのか

この水素ステーション事業に参加した企業や自治体などの事業概要をみると、その目的として地域の祭りやイベントでの展示、見学会、セミナーでの展示用、啓蒙活動などが挙げられていました。

事業者は再生可能電源を使って水素を作り、その水素でFCVが動いたという実績が作れればいい。(その実績さえない事業者もあるようですが)あとは展示用だからわざわざ使いにくい再生可能電源を使わなくても、一般電源を使えばいいと安直に考えていたのではないでしょうか。

事業者は、再生可能エネルギーが使えなかった理由として

・天候が悪い日や夜間は発電量が不足するため、必要な電力すべてを再生可能エネルギーに頼るのは難しかった
・大容量の蓄電池が必要になるなどコストがかかる
・昼夜を問わず安定した電力を供給するエネルギーのマネジメントが必要になる
・常に一定の電力を水素ステーションに供給し続けていないと不具合が起こる

と述べています。

しかし、そんなことは、初めから分かっていたことばかりだし、それを克服するのが、事業の目的じゃないのでしょうか。

水素社会を本気で築こうとするなら、水素はグリーンでなければなりません。環境省はそれを目指したのはいいのですが、残念ながら事業者にそのような意識がなかったということでしょう。

環境省は、いくつもの事業者に資金をばらまくのではなく、本気でやろうとする事業者を選定し、今は完全にグリーンではないけれども、できるだけグリーンに近づける。そういう努力をする事業者に補助金を重点的に充てる。これによって水素社会のノウハウを構築していく。

そういう事業にするべきだったと思います。イベントや夏祭り用に形だけ作ればいい。そんな認識の事業者を選定すべきではなかったのではないでしょうか。

ちなみに、本事業で国が補助するお金は、水素ステーション1か所あたり、だいたい1億円だそうです。当然ながら、その補助金、つまり私たちの税金は事業者からは返金してもらえるのでしょうね。そのように応募要項には書かれていますし、まさかうやむやにはしないですよね。

2020年10月16日

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