水素について知ろう
水素は、地球上でもっとも軽い気体で、H原子が2つ結びつくことで生成され、化学式ではH2として表示されます。地球上でH原子は様々な元素と結合しており、水や化石燃料といった化合物の状態で存在しているため、H2は多様な資源から生成することが可能とされています。例えば、水(H2O)に電気を流して水素(H2)と酸素(O2)を生成する水の電気分解など様々な方法で水素が生成されます。
エネルギーとしての水素利用は、脱炭素社会に向けた取り組みとして、 国内及び海外で導入が進められつつあります。水素をエネルギーとして活用する意義は大きく3つあります。
水素は利用時にCO2を排出しないため、環境負荷を低減できます。また、時間帯や季節によって使いきれない再生可能エネルギーを水素に変換することで、エネルギーを大量に長期間貯蔵できるため、再生可能エネルギーを無駄なく使用することにも貢献します。さらに、電化が難しいなどの理由により脱炭素化の手段が限られる分野※に水素を活用することによって、CO2排出量を削減することもできます。(※重工業や長距離・大型の陸上輸送、船舶、航空など)
水素は地域の様々な資源から作ることができます。海外からの化石燃料や、地域外からの電力の代わりに再生可能エネルギーなどの地域のエネルギーと水素を使えば、地域に雇用が生まれ産業の活性化にも繋がります。
水素は貯蔵・輸送が可能です。そのため、災害時に電力インフラが止まった場合でも、貯蔵した水素を使って発電することができます。また、水素を輸送することによってエネルギーを柔軟に届けることもできます。
水素をエネルギーとして利活用するためには、「つくる」「ためる・はこぶ」「つかう」で構成される水素サプライチェーンを構築することが重要です。「つくる」「ためる・はこぶ」「つかう」のそれぞれで様々な技術が活用されていることが特徴です。この項目では、水素サプライチェーンの各段階の概要を説明します。
水素は、身近な「水」を電気分解することで製造できます。他にも、家畜ふん尿由来のバイオガスや廃プラスチックなど、さまざまな材料から製造可能です。また、工業プロセスで副次的に発生する水素を回収し利用することもあります。
気体としてタンクやパイプラインを通じて運ぶ方法、マイナス253℃まで冷やし液体として運ぶ方法、水素を取り込む性質のある金属を使って運ぶ方法など、さまざまなカタチで貯蔵や輸送ができます。
水素は、燃料電池を通じて、主に車やバスなどのモビリティの動力として、また各家庭やオフィスでの電力や熱の供給に使われています。そのほかにも火力発電所における燃料や、製鉄プロセスの脱炭素化の手段としても使われています。
水素はこれまで製鉄所等の産業部門において主に利用されていましたが、近年ではクリーンエネルギーとして自動車やバスなどの乗り物の燃料や家庭において電気と熱を同時に作るエネファーム等に活用されており、今後も化石燃料の代替やエネルギー貯蔵手段として、様々なシーンでの利用が期待されています。
燃料電池とは、水素と酸素が化学反応し、その際に発生した電気を継続的に取り出すことができる「発電装置」のことです。
この燃料電池の原理を利用して、水素をエネルギーとして活用しています。
燃料電池自動車に加え、国内各地のバス路線で燃料電池バスの導入が進んでいます。燃料電池を用いた乗り物は、水素タンクから供給される水素と大気中から取り込んだ酸素が化学反応により発電し、その電力でモーターを回すことによって動いています。
自動車やバスの他に、燃料電池を利用したフォークリフトが実用化されており、また燃料電池鉄道やトラックの開発も行われています。
燃料電池の実用化例の一つである燃料電池バスについて、本サイトにて運行情報を掲載しています。燃料電池バスが運行している地域の近くにお住まいの方は、ぜひ体験してみてください。
燃料電池バスに乗ってみよう
水素に関する取り組みを体験できる施設をご紹介します。
東京スイソミルは、広く子どもから大人まで水素エネルギーの価値を学べる学習施設です。
ショールーム(「TOYOTA MIRAI ショールーム」)を併設し、燃料電池自動車「MIRAI」を展示し、映像などを使って車両や水素などの特長を紹介しています。
地球温暖化、再生可能エネルギー、資源循環の3つのテーマを体験でき、町での水素エネルギーの活用も学べる施設です。
水素の特性や取り組みを紹介するシアターや水素充填の模擬体験コーナー、水素ステーションに関する模型などを展示しています。
スマート水素ステーションなどの設備見学や水素製造の仕組み、燃料電池自動車の原理を学び体験できる施設です。
「とっとりすいそ学びうむ」は実際に見て、触れて、体を動かしながら水素について楽しく学ぶことができる体験型の学習施設です。
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デロイト トーマツ コンサルティング
合同会社 サステナビリティユニット
鳥山・西田
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