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水素社会

水素社会実現に向けた課題と解決手法

水素社会は、エネルギー問題、環境問題、経済問題などの解決に貢献する可能性を秘めた社会です。しかし、水素社会を実現するためには、克服すべき課題が数多く存在します。

水素社会実現に向けた課題

水素社会実現に向けた課題は、大きく4つに分類できます。

1. 技術課題

  • 水素製造コストの低減
    • 課題：水素製造コストは、現状ではガソリンや電気自動車と比べて高価です。
    • 解決手法：
      • 水電解装置の効率向上：
        • 例：東京工業大学は、太陽光発電と水電解装置を組み合わせた低コスト水素製造システムを開発しており、従来の水電解装置よりも効率が20％向上しています。
      • 固体酸化物形燃料電池 (SOFC) の低コスト化：
        • 例：ドイツのフラウンホーファー研究所は、SOFCを用いた水素製造システムを開発しており、従来のSOFCよりも低コストで水素を製造できる可能性があります。
      • 太陽光発電と水電解装置を組み合わせた低コスト水素製造システムの開発：
        • 例：NEDOは、太陽光発電と水電解装置を組み合わせた低コスト水素製造システムの開発プロジェクトを進めており、2030年までに水素製造コストを1kgあたり100円以下にすることを目指しています。
  • 水素インフラの整備
    • 課題：水素ステーションなどの水素供給インフラが不足しています。
    • 解決手法：
      • 政府による補助金制度の導入：
        • 例：日本政府は、水素ステーションの建設を支援する補助金制度を導入しており、2025年までに全国に900カ所の水素ステーションを整備することを目指しています。
      • 民間企業による水素ステーションの建設：
        • 例：トヨタ自動車は、2025年までに国内に320カ所の水素ステーションを建設することを計画しています。
      • 水素パイプラインの整備：
        • 例：川崎重工業は、世界最大級の水素パイプラインを開発しており、2023年中に完成予定です。
  • 水素貯蔵技術の向上
    • 課題：水素は貯蔵密度が低く、安全性の確保も課題です。
    • 解決手法：
      • 高圧水素タンクの軽量化：
        • 例：日立造船は、高圧水素タンクの軽量化技術を開発しており、従来のタンクよりも30％軽量化しています。
      • 液体水素貯蔵タンクの安全性向上：
        • 例：アメリカ

2. 経済課題

  • 水素燃料電池自動車の普及
    • 課題：水素燃料電池自動車の価格は、現状では高価です。
    • 解決手法：
      • 政府による補助金制度の導入：
        • 例：日本政府は、水素燃料電池自動車の購入を支援する補助金制度を導入しており、2025年までに補助金

3. 社会課題

  • 水素の安全性
    • 課題：水素は可燃性ガスであり、安全性の確保が重要です。
    • 解決手法：
      • 水素安全技術の開発：
        • 例：NEDOは、水素安全技術の開発プロジェクトを進めており、水素漏洩検知技術や水素爆発防止技術などを開発しています。

4. 国際課題

  • 国際的な水素規格の統一
    • 課題：水素の製造、輸送、貯蔵、利用に関する国際的な規格が統一されていません。
    • 解決手法：
      • 国際機関による規格策定：
        • 例：国際エネルギー機関 (IEA) は、水素に関する国際規格の策定を進めています。

解決手法の現状

上記の課題に対して、様々な解決手法が検討されています。

  • 技術課題については、政府や企業による研究開発が進められています。
  • 経済課題については、政府による補助金制度や政策支援などが行われています。
  • 社会課題については、水素安全技術の開発や消費者への安全啓蒙などが進められています。
  • 国際課題については、国際機関による規格策定や国際的な連携・協力などが進められています。

事例

  • 水素燃料電池自動車の開発
    • トヨタ自動車は、2014年に世界初の量産型水素燃料電池自動車「MIRAI」を発売しました。MIRAIは、水素を燃料として走行する自動車で、ガソリン車や電気自動車と比べて排出ガスを一切出さない環境性能が特徴です。2023年には、新型MIRAIを発表し、航続距離を30％向上させました。
    • ホンダは、2024年に燃料電池自動車「CLARITY FUEL CELL」を発売予定です。CLARITY FUEL CELLは、ホンダ独自の燃料電池技術を搭載し、高出力と低燃費を実現しています。
  • 水素インフラの整備
    • 日本政府は、2025年までに全国に900カ所の水素ステーションを整備することを目指しています。2023年3月末時点で、全国に161カ所の水素ステーションが設置されています。
    • 川崎重工業は、世界最大級の水素パイプラインを開発しており、2023年中に完成予定です。このパイプラインは、北海道苫小牧市から千歳市まで約30kmを結び、年間約1万トンの水素を輸送することができます。
  • 水素安全技術の開発
    • NEDOは、水素安全技術の開発プロジェクトを進めており、水素漏洩検知技術や水素爆発防止技術などを開発しています。

課題克服に向けた取り組み

水素社会実現に向けた課題克服には、政府、企業、学術機関が一体となって取り組むことが重要です。

  • 政府は、研究開発への支援、補助金制度の導入、規制緩和など、政策面から水素社会実現を推進する必要があります。
  • 企業は、水素製造、輸送、貯蔵、利用などの技術開発を進め、水素関連製品のコスト低減を実現する必要があります。
  • 学術機関は、水素に関する基礎研究を進め、新たな技術開発の創出に貢献する必要があります。

まとめ

水素社会実現に向けた課題は、依然として多くありますが、技術開発や政策支援などの取り組みによって、徐々に解決されつつあります。今後、水素社会実現に向けた取り組みがさらに加速していくことが期待されます。

参考資料