脱炭素の切り札？
水素エネルギーが開く未来

世界中で異常気象が頻発している。世界気象機関（WMO）によると、暴風雨や洪水、干ばつなどの気象災害の発生件数は、1970年から2019年の50年間で5倍近くに増加した。
異常気象の原因といわれているのが、二酸化炭素（CO₂）をはじめとした温室効果ガスによる地球の温暖化だ。持続可能な社会の実現には温室効果ガスの削減が世界的な課題で、日本を含む120以上の国・地域が2050年までに温室効果ガスの排出量を実質的にゼロにするカーボンニュートラルの実現を目標に掲げている。

カーボンニュートラルの実現のため、植物などを燃料としたバイオマスエネルギーや太陽光発電、風力発電といった再生可能エネルギーの利用が進められているが、その中でも注目されているのが「水素エネルギー」だ。
水素は酸素と結合すると大きなエネルギーを生み出し、そのエネルギーは発電などに利用できる。水素エネルギーは、使用時にCO₂を排出せず、カーボンフリーな次世代エネルギーとして期待が集まっている。

日本政府は早くからエネルギー源としての水素に着目し、2017年には世界で初めて水素の国家戦略「水素基本戦略」を策定した。2050年までに水素を主なエネルギー源とする社会をつくる意思表明だ。
2024年5月には水素社会推進法が成立した。同法には低炭素水素の製造や低炭素水素供給拠点の整備に対する支援などが盛り込まれ、国として水素エネルギーの普及・活用を本格的に後押ししている。

地球上にある水素のほとんどは海水に含まれており、水素エネルギーとして使用するには水素を生成する必要がある。生成方法によって「グレー水素」「ブルー水素」「グリーン水素」の3種に分けられる。

グレー水素は、石炭や天然ガスなどの化石燃料を水蒸気と反応させて生成する水素。化石燃料を用いるため、生成過程でCO₂が排出される。
一方、CCSと呼ばれる技術でこのCO₂を地中に貯留し、地上に排出しないようにして生成した水素がブルー水素だ。
3つ目のグリーン水素は、再生可能エネルギーの電力を利用して水を電気分解し、生成する。グリーン水素は化石燃料を使わないため、CO₂を大気中に放出しない。水素社会推進法で触れられている低炭素水素は、大気中のCO₂を増やさないブルー水素とグリーン水素の総称だ。

生成された水素は、ロケットエンジンで活用されるほどの大きなエネルギーを生み出す。だが、現在進められているカーボンニュートラルの実現には、より一般的な使い方が想定される。

そのひとつが、燃料電池だ。燃料電池とは、水素と酸素の化学反応で電力を発生させる装置だ。2014年に日本が世界に先駆けて一般販売を開始した燃料電池自動車（Fuel Cell Vehicle＝FCV）は、水素が空気中の酸素と結びついて発電し、モーター駆動する。FCVは走行時にCO₂を排出せず、ガソリン自動車よりエネルギー効率が高い。発電した電力は外部に供給できる。
燃料電池は乗用車だけでなく、バス、トラック、スクーターといった乗り物に活用されている。また、燃料電池を搭載した船舶の実用化が進められているほか、化石燃料の使用でCO₂の大量排出が問題とされる航空機での利用に向けた試験が進んでいる。

水素は火力発電や鉄鋼業の燃料としても注目を集める。火力発電における石炭や天然ガス、鉄鋼業におけるコークスといった燃料で発電するとCO₂が発生するが、水素は燃焼してもCO₂が発生しない。そのため、既存の燃料の代わりになり得る。
燃料をすべて水素に置き換えるのではなく、既存の発電機に水素を一部混ぜて活用できる。水素からはCO₂が発生しないため、その分だけ排出量を減らせる。