グリーン水素とは何か、なぜ必要なのか

重要なエネルギー課題に取り組む上で重要な役割を果たすために、水素の可能性を利用するのに適切な時期です。 再生可能エネルギー技術と電気自動車の最近の成功は、政策と技術革新が世界的なクリーン エネルギー産業を構築する力を持っていることを示しています。

水素は、水素ベースの燃料を使用して再生可能エネルギーからエネルギーを貯蔵するための主要なオプションの 1 つとして浮上しており、エネルギー資源が豊富な地域から数千キロメートル離れたエネルギー不足の地域まで、再生可能エネルギーからエネルギーを長距離輸送できる可能性があります。

グリーン水素は、重工業、長距離貨物、海運、航空を脱炭素化する手段として、国連気候会議 COP26 での多くの排出削減誓約で取り上げられました。 政府も産業界も、水素がネットゼロ経済の重要な柱であることを認めています。

グリーン水素のコストを引き下げるための国連イニシアチブであるグリーン水素カタパルトは、グリーン電解槽の目標を昨年の 25 ギガワットから 2027 年までに 45 ギガワットにほぼ倍増すると発表しました。水素を含む再生可能で低炭素のガスの取り込みを促進することで EU のガス市場を脱炭素化し、ヨーロッパのすべての市民のエネルギー安全保障を確保する提案。 アラブ首長国連邦も意欲を高めており、同国の新しい水素戦略では、2030 年までに世界の低炭素水素市場の 4 分の 1 を占めることを目指しており、日本は最近、研究開発と開発を加速するためにグリーン イノベーション ファンドから 34 億ドルを投資すると発表しました。今後10年間の水素利用の促進。

水素技術を説明するときに、「グレー」、「ブルー」、「グリーン」という用語が関連付けられていることに遭遇するかもしれません。 すべては製造方法にかかっています。 水素は燃焼時に水しか排出しませんが、水素を生成すると炭素集約的になります。 製造方法によって、水素はグレー、ブルー、またはグリーンになり、ピンク、イエロー、またはターコイズになることもあります。 しかし、グリーン水素は気候中立的な方法で生産される唯一のタイプであり、2050 年までに正味ゼロに到達することが重要です。

私たちは、国際再生可能エネルギー機関 (IRENA) の電力セクター変革戦略の責任者である Emanuele Taibi 博士に、グリーン水素とは何か、そしてそれが正味ゼロ排出への道を開く方法について説明してもらいました。 彼は現在、ドイツのボンにある IRENA Innovation and Technology Center に拠点を置いており、電力部門の変革のための戦略を考案する際に加盟国を支援する責任を負っており、現在、電力システムの柔軟性、水素、貯蔵に関する作業を鍵として管理しています。エネルギー移行のイネーブラー。 Taibi 博士は、世界経済フォーラムの Strategic Intelligence プラットフォームの共同キュレーターでもあり、彼のチームは水素の変換マップを開発しました。

グリーン水素技術

エネルギー技術の専門知識を身につけようと思ったきっかけは何ですか? また、IRENA での仕事はそれにどのように貢献していますか?

修士論文の時でした。 イタリア国立エネルギー環境庁 (ENEA) でインターンシップを行い、そこで持続可能な開発とエネルギー、およびその 2 つの関係について学びました。 私はそれについて経営工学の論文を書き、これが私が自分の仕事生活に集中したい分野であると決めました. エネルギーと国際協力におけるほぼ 20 年の経験、エネルギー技術の博士号、民間部門、研究機関、政府間機関での経験を早送りし、現在は 2017 年から IRENA で電力部門の変革チームを率いています。

IRENA での私の仕事は、私のチームと共に、また、機関全体の同僚や世界経済フォーラムなどの外部パートナーと緊密に協力して、166 の加盟国のエネルギー移行を支援することです。水素やその誘導体などのグリーン分子だけでなく、グリーン電子を通じてエネルギー部門を脱炭素化するために使用します。

グリーン水素とは？ 従来の排出量の多い「グレー」水素やブルー水素とどう違うのですか?

水素は、周期表で最も単純で最小の元素です。 どのように製造されたとしても、最終的には同じ炭素を含まない分子になります。 しかし、それを生成する経路は非常に多様であり、二酸化炭素 (CO2) やメタン (CH4) などの温室効果ガスの排出も同様です。

グリーン水素は、再生可能電力を使用して水を水素と酸素に分解することによって生成される水素と定義されます。 これは、グレーとブルーの両方に比べて非常に異なる経路です。

灰色の水素は、伝統的にメタン (CH4) から生成され、水蒸気で CO2 (気候変動の主な原因) と H2 (水素) に分解されます。 灰色の水素は、石炭からも製造されることが増えており、製造される水素の単位あたりの CO2 排出量が大幅に高くなるため、灰色の代わりに茶色または黒色の水素と呼ばれることがよくあります。 今日では工業規模で生産されており、関連する排出量は英国とインドネシアの合計排出量に匹敵します。 エネルギー遷移値はなく、まったく逆です。

ブルー水素はグレーと同じプロセスに従いますが、水素がメタン (または石炭) から分離されるときに生成される CO2 を回収し、長期にわたって貯蔵するために必要な技術が追加されています。 生成された CO2 の 100% を回収することはできず、長期的に保存するすべての手段が等しく有効であるとは限らないため、それは 1 つの色ではなく非常に広いグラデーションです。 重要な点は、CO2 の大部分を回収することで、水素製造の気候への影響を大幅に削減できるということです。

高い回収率 (90-95 パーセント) と CO2 の固体形態での効果的な長期貯蔵を約束する技術 (つまりメタン熱分解) があります。水素分類虹」、ターコイズ水素。 ただし、メタンの熱分解はまだパイロット段階ですが、グリーン水素は、再生可能エネルギー (特に太陽光発電と風力だけではありません) と電気分解の 2 つの主要技術に基づいて急速に拡大しています。

現在、ほとんどの国と地域で最も安価な電力源である再生可能エネルギーとは異なり、グリーン水素生産のための電気分解は、今後 10 年から 20 年の間に大幅にスケールアップし、そのコストを少なくとも 3 倍削減する必要があります。 ただし、CCS やメタン熱分解とは異なり、電気分解は現在市販されており、現在、複数の国際サプライヤー。

グリーン水素エネルギーソリューション

「グリーン」な水素経済に向けたエネルギー移行ソリューションのメリットは何ですか? 現在のグレーの水素から、グリーンな水素経済にどのように移行できるでしょうか?

グリーン水素は、エネルギー移行の重要な要素です。 電化が困難なセクターを最終的に脱炭素化する前に、既存の電力システムを脱炭素化するために再生可能電力の展開をさらに加速し、低コストの再生可能電力を活用するためにエネルギー部門の電化を加速する必要があるため、これは次の即時のステップではありません。グリーン水素を通じて、重工業、海運、航空のように。

今日、私たちは大量の CO2 (およびメタン) を排出するグレー水素を生産していることに注意することが重要です。たとえば、天然ガスからのアンモニアをグリーン アンモニアに置き換えるなど、既存の水素需要の脱炭素化を開始することが優先されます。

最近の研究では、グリーン水素がコスト競争力を持つようになるまで、移行燃料としてのブルー水素の概念について議論が巻き起こっています。 グリーン水素は、ブルー水素に対してどのようにしてコスト競争力を持つようになるのでしょうか? 技術開発プロセスでは、どのような戦略的投資が必要ですか?

最初のステップは、青い水素が灰色に取って代わるシグナルを提供することです。CO2 排出に対する価格がなければ、企業が複雑でコストのかかる炭素回収システム (CCS) や CO2 の地中貯留に投資するビジネス ケースがないからです。 低炭素水素 (ブルー、グリーン、ターコイズ) がグレーの水素と競合できるようなフレームワークが構築されると、問題は次のようになります: リスクが座礁資産を持つことである場合、CCS に投資する必要がありますか?青い。

もちろん、答えは地域によって異なります。 ネットゼロの世界では、ますます多くの国がコミットしている目標であり、ブルー水素からの残りの排出量は、負の排出量で相殺する必要があります. これには費用がかかります。 並行して、ガス価格は最近非常に不安定であり、青い水素価格はガス価格と非常に相関しており、CO2 価格の不確実性だけでなく、天然ガス価格の変動にもさらされています。

しかし、グリーン水素については、太陽光発電と同様の話が見られるかもしれません。 それは資本集約的であるため、グリーン水素投資の資本コストを削減するために低リスクのオフテイクを作成しながら、再生可能技術と電解槽の製造を拡大することにより、投資コストと投資コストを削減する必要があります。 これにより、ブルー水素のコストが変動し、潜在的に増加するのとは対照的に、グリーン水素のコストは安定して減少します。

再生可能エネルギー技術は、競争力のあるグリーン水素生産の前提条件である、競争力のある再生可能エネルギー発電を世界中で可能にする成熟度に達しています。 ただし、電解槽はまだ非常に小規模で展開されており、コストを 3 分の 1 に削減するには、今後 30 年間で 3 桁のスケールアップが必要です。

現在、グリーン水素プロジェクトのパイプラインは、2030 年までに電解槽のコストを半減する方向に進んでいます。これは、最高の再生可能資源がある場所にある大規模プロジェクトと相まって、次の{{1 }}年。 これにより、現在はまだパイロット段階にあるブルー水素が、パイロットから商業規模にスケールアップし、複雑なプロジェクト (長期地中 CO2 貯留など) を商業規模で競争力のあるコストで展開し、次の10-15年。

いくつかの政府は現在、国家戦略に水素燃料技術を取り入れています。 経済の脱炭素化への移行と、より高い炭素回収率で技術を可能にするという要求が高まっていることを踏まえて、グリーン水素の長所と短所を評価している政策立案者と意思決定者にどのようなアドバイスをしますか?

特に産業、海運、航空の分野では、正味ゼロエミッションを達成するためにグリーン水素が必要です。 しかし、私たちが最も緊急に必要としているのは次のことです。

1) エネルギー効率;

2) 電化。

3) 再生可能エネルギー発電の成長の加速。

これが達成されると、約が残ります。 需要の 40% を脱炭素化する必要があります。これが、グリーン水素、最新のバイオエネルギー、再生可能エネルギーの直接利用が必要な場所です。 電力の脱炭素化のために再生可能エネルギーをさらに拡大すれば、再生可能エネルギーの容量をさらに拡大して、競争力のあるグリーン水素を生成し、削減が困難なセクターを最小限の追加費用で脱炭素化できるようになります。

2030年までに進化する水素に関連するエネルギー技術はどこにあると思いますか? 水素を燃料とする商用車を期待できますか?

水素需要がすでに存在する次の 10 年間で、グリーン水素を急速に取り入れる機会があると考えています。つまり、アンモニア、鉄、およびその他の既存の商品の脱炭素化です。 水素を使用する多くの産業プロセスは、CO2 の価格が適切に設定されているか、これらの部門の脱炭素化のための他のメカニズムが導入されていれば、灰色を緑または青に置き換えることができます。

船舶と航空の場合、状況は少し異なります。 グリーン水素に基づくドロップイン燃料は、石油から生成されるジェット燃料やメタノールと本質的に同じであり、既存の航空機や船舶で最小限の調整またはまったく調整なしで使用できます。 しかし、これらの燃料には CO2 が含まれています。CO2 はどこかから取り込んで水素に追加し、燃焼中に再び放出する必要があります。これは CO2 排出の問題を削減しますが、解決にはなりません。 合成燃料は、削減された（排除されていない）排出量の追加費用を正当化するための適切なインセンティブが整っていれば、2030 年までに展開することができます。

今後数年間で、船舶は、CO2 を含まない空気中のグリーン水素と窒素から生成される燃料であるグリーン アンモニアに切り替えることができますが、エンジンとタンクを交換するには投資が必要であり、グリーン アンモニアは現在、燃料油。

水素（またはアンモニア）飛行機は遠く離れており、これらは本質的に新しい飛行機であり、既存のジェット燃料を動力源とする飛行機を置き換えるために設計、製造、航空会社に販売する必要があります.2030年までには明らかに実現不可能です.グリーン水素と持続可能なバイオエネルギーを組み合わせて生成される燃料は、近い将来に展開できるソリューションです。

結論として、現在から 2030 年までの脱炭素化を加速するための主な行動は、1) エネルギー効率 2) 再生可能エネルギーによる電化 3) 再生可能エネルギー発電の急速な加速 (これにより、再生可能エネルギーのすでに低コストのコストがさらに削減される) 4) 持続可能な電力のスケールアップ、近代的なバイオエネルギー、とりわけ - CO2 5) を必要とするグリーン燃料を生産するために必要とされる) グリーン水素によるグレー水素の脱炭素化。 2050年までに正味ゼロエミッションを達成するという目標に向けて、2030年代に規模を拡大します。

世界経済フォーラムは、2017 年以来、クリーン水素アジェンダの長年にわたる支持者であり、とりわけ、水素協議会の創設、Mission Innovation とのパートナーシップによる水素イノベーション チャレンジの設立、およびその創設を支援してきました。 2050 年までに削減が困難なセクターを正味ゼロ排出に移行するのを支援するミッション・ポッシブル・プラットフォームのエネルギー移行委員会。Accelerating Clean Hydrogen Initiative の詳細については、こちらをご覧ください。