記事掲載日：2023/06/09

水素とアンモニアは、国の産業政策「2050年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略」でも 有望分野として取り上げられ、企業でも水素燃料の活用が始まっています。 今回はそれらが次世代エネルギーといわれるゆえんを紹介します。（ライター南由美子／nameken）

次世代エネルギーとして注目される水素、アンモニア

豊富にあり、エネルギー利用時にCO2を排出しない水素

無色透明で軽く、地球上に豊富に存在する水素。酸素と反応して水ができ、 その過程でエネルギーが発生するため、燃料電池自動車に用いられています。ほかにも、フォークリフトなどの産業用車両、家庭用燃料電池のエネファームなど、 水素は発電、動力、熱供給といったエネルギーとして利用できます。

名古屋市港区の再開発地区「みなとアクルス」内にある水素の充填施設を併設したエコ・ステーション

水素をエネルギー資源として考える場合、2つの特徴があります。
一つは、さまざまな資源からつくられること。電気を使って水から取り出せるほか、石油や天然ガスなどの化石燃料、メタノールやエタノール、 下水汚泥、廃プラスチックなどから製造できます。製鉄所や化学工場などで副次的に発生するものもあります。

二つ目は、エネルギーとして利用する際にCO2を出さないことです。 燃焼させて熱エネルギーにしても水になるだけで、酸素と結びつけて発電してもCO2は排出しません。

水素をつくる場合、その方法によって主に以下の3つに分類され、CO2排出量がそれぞれ異なります。

• グリーン水素

風力発電や太陽光発電などの再生可能エネルギーの電力で、水を分解してつくる。製造工程でCO2を排出しない。

• ブルー水素

化石燃料を分解して水素を製造。副産物として発生するCO2を回収し貯留や再利用する。

• グレー水素

化石燃料を分解して水素を製造。副産物として発生したCO2は、大気中に放出する。

このほか、原子力発電を用いたイエロー水素、 何かを生産した時に副産物として発生するホワイト水素と呼ばれるものもあります。
現在、再生可能エネルギーはまだ高価で、CO2回収にもコストがかかるため、世界で生産されている水素のほとんどはグレー水素です。 しかし、カーボンニュートラルを目指している今、グリーン水素が注目されています。

水素をためたり、運んだりする場合、常温常圧では気体で、そのまま運ぶには体積が大きいため、手を加えることが必要です。 高圧ガスや液体にしてトレーラーやローリーで輸送していますが、将来的な技術としてアンモニアの活用やメタン化などの手法も検討されています。

今後、水素が広く導入されるには、コストを大幅に下げなくはいけません。「カーボンニュートラルに向けた水素政策」では、 「ガソリンや液化天然ガスと同程度のコストの実現」を目標に、2030年は現在のコストの3分の1以下、将来的には5分の1を目指しています。

低コスト化には、供給側として「安価な原料を使って水素をつくる」「大量製造・輸送を可能にするサプライチェーンを構築する」、 利用側として「燃料電池自動車、発電、産業などで大量に水素を利用する」ことが条件とされています。

こうした課題はあるものの、水素活用の意義はエネルギーセキュリティー（自給率）の解決や産業競争力強化につながる 「日本にとっての究極のエネルギー」と位置付けられています。

肥料原料としての技術はすでに確立しているアンモニア

アンモニアは常温常圧では無色で特有の刺激臭のある気体で、加圧・冷却すると液化する物質です。 世界各地で生産されており、大半は天然ガスなどの化石燃料を使っていますが、技術的には再生可能エネルギーからの製造も可能とされます。

その用途の約8割は肥料の原料です。残りは主に工業用で、化学製品の基礎材料になり、 繊維、機械部品、自動車部品、家電、建材、医療用品などに幅広く使われています。

さらに新しい用途として注目されているのが、エネルギー分野での活用です。
理由は、水素の輸送媒体として役立つためです。アンモニアは水素と窒素で構成されることから、大量輸送が難しい水素をアンモニアに変換して運び、 利用場所で水素に戻す方法が検討されています。アンモニアはすでに生産・運搬・貯蔵の技術があり、安全対策が整い、 サプライチェーンも確立されているため、初期投資をあまりかけずにエネルギー転用ができるとも考えられています。

また、燃焼してもCO2を排出しないため、発電のエネルギー源とする技術開発も進められています。 アンモニアだけを燃料とする「専焼」だけではなく、石炭火力に混ぜて燃やす「混焼」でも、CO2排出量を抑えることが可能です。 発電コストも、アンモニアの混焼は水素より大きく下回るとされています。

グリーン成長戦略では、燃料アンモニア活用の将来目標を「2030年までに、石炭火力への20%混焼の導入・普及」「2050年までに、 混焼率の向上（50%）や専焼化技術の実用化」としています。

しかし、国内すべての石炭火力で20％混焼となると、必要なアンモニアは約2000万トンと、世界のアンモニア輸出入量のほぼ同量に相当。 アンモニアの安定的な確保や、需要の多い肥料の市場とのバランスが課題といえそうです。

次回は、
CO2の見える化についてご紹介します。

≪ライタープロフィール≫

• 南由美子（みなみ・ゆみこ）
• 愛知県生まれ。飲料メーカーの販売促進、編集プロダクションでの制作を経て、フリーランスに。
• 中日新聞折り込みの環境専門紙で「世界のエコ」をテーマにしたコーナーを2年半ほど担当。現在はウェブメディアなどで食・住を中心とした暮らしや環境をテーマに執筆。
• 名古屋エリアのライターやカメラマンで作る一般社団法人「なごやメディア研究会（nameken）」の会員。