グリーン水素の可能性は実現できるのか？

水素は、化石燃料を多用するエネルギー生産や産業の脱炭素化における潜在的な多用途性のため、エネルギー転換の「スイス・アーミー・ナイフ」としてしばしば誇大宣伝されます。 しかし、その多用途性を利用するには、水素の製造業者と販売業者がコストを削減し、技術リスクを管理し、政策立案者からの支援を得る必要がある。

二酸化炭素の排出を削減するには、水素製造を現在の化石燃料への依存から転換する必要があります。 最も一般的な方法では、次のような結果が得られます。 「灰色の水素」、 天然ガスから作られていますが、排出ガスは回収されていません。 「ブルー水素」も天然ガスから作られるが、それに伴う二酸化炭素排出量が捕捉・貯蔵されるため、好ましい。

しかし、「グリーン水素」は、風力や太陽光などの再生可能エネルギー源を利用し、電気分解によって水を水素と酸素に分解します。 また、グリーン水素は生産時や燃焼時に炭素を排出しないため、エネルギー生成だけでなく、化石燃料に大きく依存している鉄鋼、化学、運輸などの産業部門の脱炭素化にも役立ちます。

しかし最終的には、グリーン水素の可能性は、企業や政策立案者がいくつかの疑問、トレードオフ、潜在的な長期的な影響をどのように比較検討するかにかかっています。 私たちはこれまでのイノベーションから、進歩が決して単純なものではないことを知っています。

たとえば、風力発電は成熟した再生可能エネルギー技術であり、グリーン水素生産を実現する重要な要素ですが、いくつかの面で脆弱性を抱えています。 洋上風力発電の世界最大の開発者であり、再生可能エネルギーの先駆けであるデンマークのエルステッド社でさえ、最近苦戦していると述べた 新しい洋上風力発電プロジェクトを実現する 英国では利益を上げている。

一般に、この課題は、エネルギーコストや金利などのマクロ経済状況と、投資に関するビジネス上の意思決定との間の相互依存関係から生じます。 オルステッドの場合、タービン、人件費、資金調達のコストが高騰し、規制当局が設定したインフレに連動した電力の固定価格を超えていると同社は述べた。

ビジネスリーダーは、グリーン水素の導入を目指す際に、市場の需要、技術的リスク、規制の曖昧さ、投資リスクなどの不確実性を乗り越える必要もあります。

ビジネスリーダーがより明確になるためには、2 つの要素が役立ちます。

最初の要素は、コストがどこで、どのくらい早く低下し、大規模生産に必要な増加を可能にするかということです。 たとえば、水を水素と酸素に分解するのに必要な電解装置のコストは、生産レベルが低すぎるため依然として高いままです。 これらのコストと、再生可能エネルギー源の利用可能性と手頃な価格の拡大の遅れにより、これまでグリーン水素はグレー水素よりもはるかに高価になり、現在そのコストは 2 ～ 3 倍になっています。

の FTのLexコラム は昨年、ネット・ゼロ・エネルギー・システムにより、2050年までに世界的に年間5億トンの水素需要が創出されると試算しており、それには20兆ドルの投資が必要となる。 しかし、世界中で約1,000の新規プロジェクトが発表され、総投資額は3,200億ドルと見積もられているにもかかわらず、潜在的な投資家が出資したのはわずか290億ドルのみだとレックス氏は指摘した。

太陽光発電も 10 年前に同様の課題に直面していました。 中国での低コスト製造と政府の支援政策のおかげで、この分野は成長し、 ほんの数年以内には、世界的にガス火力発電所の設置容量を上回ると予想されています。 グリーン水素にも同様の協調的な取り組みが必要です。 適切な政策と技術の改善があれば、今後 10 年以内にグリーン水素のコストはグレー水素のコストを下回り、前者の普及が可能になる可能性があります。

世界中の国々は、グリーン水素の予想される需要と供給の間のこのギャップに対処するために、新しくて多様なインセンティブを導入しています。 例えばカナダではベルギーの ツリーエネルギーソリューション ケベック州に40億ドルをかけて工場を建設し、グリーン水素と回収した炭素から合成天然ガスを生産する計画だ。 177億カナダドル （128億ドル）の税額控除と水力発電の利用可能性。

このような動きはグリーン水素の擁護者にとって朗報のように聞こえるが、企業は依然として潜在的な政策やエネルギー価格の変動による短期的なリスクを管理する必要がある。 米国のインフレ抑制法は、低炭素水素の製造に対して 1 キログラムあたり最大 3 ドルの税額控除を提供しています。 すでに限界が来ている、政権交代後は生き残れないかもしれない。

このような背景に対して、すでにノルウェーの電解槽メーカーであるハイスターのような企業はどうすべきでしょうか。 容量の拡大を検討している ヨーロッパでは年間 50 メガワットから 4 ギガワットへ — 北米の生産施設をいつ、どこに開設するかを決めますか?

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それを形作る第二の要素 水素の将来は、さまざまな業界にわたって、どこでどのように採用されるかによって決まります。 それはエネルギー部門の中心となり、合成燃料の生産に使用できるのか、それとも風力や太陽光など断続的な再生可能エネルギーによって生成されるエネルギーの貯蔵に使用できるのでしょうか? それとも、航空や製鉄など、削減が困難な分野（化石燃料の使用量と二酸化炭素排出量の削減が難しいためそう呼ばれる）で最も有効に活用されるのだろうか？

鉄鋼メーカーはすでに、エネルギー源として、また鉄鉱石を還元する際の石炭の使用に代わる目的で、水素への転換を模索している。 スウェーデンでの大胆な開発において、H2 Green Steel は、これらの両方の方法で水素を組み込むことで脱炭素化を計画していると述べています。 年間250万トンのグリーンスチール生産。

一方、世界の航空業界は、石油ベースの航空燃料に代わる水素の使用や、水素を電気に変換する燃料電池技術を模索しています。 たとえば、2023 年 1 月、英米系新興企業の ZeroAvia は、 試験飛行成功 水素燃料電池を搭載した航空機のこと。

広く普及するまでの道のりと、水素のさまざまな潜在的用途に必要な変革は、誰が、どこに、どのように投資するかに大きく依存します。 支援者は、投資の初期段階でグリーン水素供給を確保し構築するために、より高い初期価格を喜んで支払う必要があります。

他のテクノロジーがどのように進化するかにも依存します。 脱炭素化の目標を達成するためにグリーン水素のみに注目している業界はありません。 再生可能エネルギー用のバッテリー貯蔵など、他のより成熟した技術が代わりに主流となり、グリーン水素は高コストに耐えられるニッチな用途を満たすことになるかもしれない。

他の移行と同様に、予期せぬ結果が生じる可能性があります。 グリーン水素経済を支える天然資源（太陽光、風力、水力発電）およびその他の資産（貯蔵、流通、輸送）は、世界中に不均一に分布しています。 新たな輸出国、つまり太陽光、風力、水力発電の形で再生可能エネルギーを豊富に持つ国々が登場するだろう。 オーストラリア あるいは一部のアフリカ諸国、そして水素に依存している既存産業を持つドイツなどの新規輸入国だが、国内で調達される再生可能エネルギーのレベルは比較的低い。

関連する社会的および環境的コストはどのように負担され、経済的および開発上の利益はどのように分配されるのでしょうか? 脱炭素化を通じて気候変動に取り組むことは緊急かつ不可欠ですが、今日の選択にはトレードオフや長期的な影響もあります。