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Oct 25, 2023

水素が未来の燃料である6つの理由

di Ewan Thomson Usiamo l'idrogeno almeno dal 17.

ユアン・トムソン著

私たちは少なくとも 17 世紀から水素を利用してきましたが、それは誰もがそれが何なのかを実際に知る数十年前、つまり 1766 年にヘンリー・キャベンディッシュが初めて水素を別個の元素として認識し、名前を付ける前でした。

私たちの生活を豊かにするために水素を利用する方法は数多くあります。ほんの数例を挙げると、熱、光、作物の肥料、さらには宇宙旅行にも水素を使用しています。

そして、水素の新たな用途や機能が今も生まれています。 水素が将来の重要な再生可能エネルギー源となる可能性が高い6つの理由を以下に示します。

水素を使用しても二酸化炭素（CO2）は発生しません。 水素は酸素と反応すると、電気、水、熱のみを発生します。 また炭素を含まないため、CO2も発生しません。

これは、エンジン、ガスタービン、ボイラー、燃料電池を化石燃料から水素に切り替えることで、CO2を直接排出することなく電力と熱を生み出すことができることを意味します。 発電所所有者は、水素混焼に切り替えることで、三菱重工業（MHI）の電力ソリューションブランドである三菱パワーの水素ガスタービンなどの水素技術に切り替えることができ、まもなく100%水素焚きが可能になります。

水素は高温で急速に燃焼します。 酸素と結合して発火すると水が発生し、熱を放出します。

水素の可燃性を安全に処理する方法に関する知識が発展するにつれ、高効率でクリーンな燃料を水素で製造できるようになり、長期的なエネルギー需要を満たす資源としての水素の可能性が解き放たれました。

水素は宇宙で最も豊富な元素であり、主に水 (H2O) や炭化水素として知られる化石燃料の形で私たちの周りに存在しています。 しかし、自然界で純粋な水素が気体として見つかることはまれであり、通常のレベルは体積で 1 ppm 未満です。 したがって、純粋な水素を製造するには、化石燃料、バイオマス、または水のいずれかから製造する必要があります。

現在使用されている水素のほとんどは熱プロセスを使用して生成されます。 これは高温を利用して蒸気を生成し、その蒸気が炭化水素と混合されて水素が生成されます。 しかし、太陽光発電、電気分解、さらには生物学的プロセスを使用して製造されることが増えています。

太陽光や風力などの再生可能エネルギーは、気象条件により発電量が変動する傾向があります。 エネルギー貯蔵ソリューションと再生可能エネルギーを組み合わせることで、再生可能エネルギー生産の断続的な性質が緩和され、水素は効果的な貯蔵手段であることが証明されています。

再生可能エネルギーを電気分解によって水素に変換すると、貯蔵して後日使用できると同時に、「オンタップ」のエネルギー源を提供することでエネルギーグリッドを安定化させることができます。 さらに良いことに、水素は大幅な損失なく長期間保存できます。

水素は、金属加工やガラス製造など、エネルギー集約型の工業プロセスに電力を供給するための燃料としても使用できます。 重工業は、2021 年に世界の最終エネルギー使用量の 40% 近くを占め、脱炭素化への挑戦を控えています。

水素は、多くのプロセスの電化が困難な削減が困難な産業において、化石燃料に代わる重要なツールとなる可能性があります。 取り組みはすでに進行中です。鉄鋼メーカーのアルセロールミタルは、100% 水素で作られた直接還元鉄 (DRI) の工業規模の生産と使用を開発しています。

水素への投資の急増は、その可能性を証明しています。 電解導入は 2021 年に記録的な高水準に達し、200MW 以上の追加容量が追加され、2020 年の 3 倍に達しました。

国際エネルギー機関 (IEA) の水素プロジェクト データベースには、1,500 近くの低炭素プロジェクトが掲載されています。 「グリーン」水素市場だけでも、2022 年に 6 億 7,600 万ドルと評価されていますが、2027 年までに 73 億ドルに達すると予測されています。米国のインフレ抑制法 (IRA) は、グリーン水素の生産に対して多額の補助金を提供しており、市場の成長がさらに加速すると予想されています。 。

企業も水素ハブの開発を検討している。 世界初の産業規模のグリーン水素ハブの建設がユタ州中部で進行中で、2025年に稼働する予定である。三菱パワー・アメリカズとマグナム・デベロップメントの合弁事業であるアドバンスト・クリーン・エネルギー・ストレージ・ハブは、電力会社インターマウンテンを支援するためにグリーン水素を供給する予定である。電力庁のIPPリニューアルプロジェクト。 このハブは、米国西部全体の脱炭素化の取り組みを支援するのに十分なグリーン水素を保有できるように拡張される可能性がある。

水素の寿命と多用途性は計り知れません。 19 世紀以来、発電に使用されてきましたが、まもなく宇宙旅行体験に利用され、観光カプセルを成層圏までそっと持ち上げます。

IEAによると、水素は多くの産業での利用がすでに証明されているが、脱炭素化を支援するその可能性をまだ完全には実現していないとし、IEAは水素を「産業の脱炭素化の重要な柱」と表現している。

しかし、その多くの実用的な用途を考えると、水素が今後も新しい技術をサポートし、世界が実質ゼロエミッションを達成する上で重要な要素となることにほとんど疑いの余地はありません。

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ユアン・トムソン

ユアンは 15 年以上ジャーナリスト兼編集者として活動し、エネルギー産業の商品だけでなく、通信、農業、石油、繊維市場もカバーしています。