「水素社会実現に向けた課題と将来展望」（その1）

　下流部門で注目されるのは、燃料電池自動車（FCV：Fuel Cell Vehicle）やエネファームで使われる燃料電池である。燃料電池は、水素社会の基幹技術になる可能性を秘めている。

　FCVは、2014年12月にトヨタ自動車が世界で初めてのFCVとなる「MIRAI」を発売した。価格は723.6万円である。本田技研工業も2015年度中でのFCV発売開始を表明している。FCVの技術的な課題は解決され、今後は量産化による車両価格の低減や水素インフラ（水素ステーション）の整備や水素の販売価格が課題となっている。

　FCVの普及に向けては、特に水素ステーションの整備動向が鍵を握る。政府は、エネルギー基本計画で2015年度内に100カ所程度の水素ステーションを整備するとの目標を掲げている。2015年6月時点で全国81カ所（開所：23カ所）が整備あるいは整備中であり、この目標はほぼ達成されるであろう。ただし、2016年度以降の目標は設定されておらず、今後、さらなる高みに到達可能かどうかが注目される。本格的なFCVの商用期には、全国で5000カ所程度の水素ステーションが必要とされる。規制緩和による水素ステーション整備コストの縮減、水素ステーション併設を希望するガソリンスタンド数の確保、需要の少ない初期段階での整備・運営への補助を検討し、FCVと水素ステーションでwin-winの関係を構築することが重要だ。

　都市ガス、LPガス、灯油などから燃料となる水素を取り出し、空気中の酸素と反応させて発電する家庭用燃料電池コージェネレーションシステムは、「エネファーム」という統一呼称で親しまれている。2009年には、東京ガスが世界初の商用機を発売し、その後着実に販売を伸ばしている。エネファームの特徴は、発電と排熱利用を組み合わせ、高効率でエネルギーを利用することにある。電気と熱を合わせた総合エネルギー効率は85％を超えている。2015年時点での普及台数は12万5千台となった。燃料電池本体の進化や部品点数の低減で値下げに取り組んでおり、2015年には150万円を下回る価格を実現している。政府は、2020年で140万台、2030年で530万台を目標としているが、普及に弾みをつけるためには一段の価格低減が必要だ。

　発電セクターでの水素利用で注目されるのが、大規模水素発電だ。現在でも、天然ガスを燃料とするコンバインドサイクル発電（CCGT：ガスタービンと蒸気タービンの組みあわせによる発電システム）は行われており、エネルギーのカスケード利用によって発電効率60％に迫る高効率なシステムを実現している。水素発電は、天然ガスの代わりに水素を燃料とし、同じくガスタービンと排熱による蒸気タービンを組み合わせて発電する。炭素を含まない燃料とすることで、CO2フリーのクリーンで高効率な発電が可能となる。2010年には、イタリア最大の電力会社であるENEL社が、世界で初めて商用の水素火力発電設備を整備した※2。日本でも、ガスタービン製造大手の川崎重工業が、2017年をめどに水素を燃料とする火力発電設備を量産することを明らかにしている。川崎重工業は、体積比60％の水素ドライ混焼が可能な燃焼器を開発しており、本燃焼器を組み込んだ30MW級ガスタービンを市場投入予定である。また、水素と天然ガスの割合を0～100％の範囲で自由に変化させることができる7MW級の水噴射型水素ガスタービンはすでに開発済みである。