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Dec 31, 2023

家庭の暖房にメタンを水素に置き換えるのは悪い考えだ

Professore associato di sviluppo sostenibile, Università Heriot-Watt

ヘリオットワット大学、持続可能な開発の准教授

ラン・ボイデルは、英国とスコットランド政府から持続可能な建物に関する研究への資金提供を受けており、スコットランド環境デザイン協会 (SEDA) の理事を務めています。

ヘリオット ワットは、The Conversation UK のメンバーとして資金を提供しています。

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水素はエネルギーが豊富なガスであり、燃焼しても炭素を排出しません。 現在天然ガス（メタン）やLPG（液化石油ガス）などの化石燃料が使用されているほとんどの設備に使用可能です。 あなたの家庭では、ガスボイラー、ヒーター、調理器、あるいはその 3 つすべてを意味するかもしれません。

また、ガソリンで走行する可能性がある内燃機関車両に動力を供給することもできます。 また、製鉄などの重工業プロセスに十分な熱を発生させることができますが、現在は石炭を燃やすことが圧倒的に多いです。

これらの特性により、水素ガスは気候変動を引き起こす化石燃料の魅力的な代替品となります。 しかし、それがあなたの家を暖めることができるでしょうか（そしてそうすべきでしょうか）？

水素は地球上で最も豊富な元素の 1 つですが、他の元素と容易に反応するため、利用できる純粋な水素はほとんどありません (大気の 0.00005% のみです)。 代わりに、水素を抽出して貯蔵する必要があります。

風力、太陽光、その他の資源によって生成された再生可能電力を使用して水素を水から分離すれば、完全に持続可能なエネルギーサイクルを生み出すことができます。 これは「グリーン」水素と呼ばれますが、現時点では世界の水素生産量のわずか 0.1% に過ぎません。 化石燃料を使用して水素を製造するのは安価で簡単ですが、グリーン水素を大規模に製造するために必要なインフラはまだ構築されていません。

現在世界中で製造されている水素のほとんどは化石燃料から抽出されており、その約半分はメタンから、残りは石油または石炭から抽出されています。 化石燃料から水素を抽出すると炭素が放出されます。 世界の水素生産量の約 1% のみが、炭素回収・使用・貯蔵 (CCUS) として知られる工業プロセスの対象となっており、炭素の大部分が濾過されて除去され (現在の最高の回収率は約 90%)、「青色」水素が生成されます。 。

水素の大部分は「灰色」とラベル付けされており、炭素は単に大気中に放出されます。 つまり、使用時点ではクリーンでも、水素の生成は地球温暖化の一因となっているのです。

水素は化石燃料の環境に優しい代替品となる可能性を秘めていますが、これはまだ非常に将来の見通しです。

家庭の暖房と給湯を脱炭素化するために、英国の最近のエネルギー安全保障法案では、ガスボイラーの代替品としてヒートポンプを推進しています。 ヨーロッパと北米のほとんどの国が同じことを行っています。

ヒートポンプは冷蔵庫と同じように逆に動作し、熱を空間の外に出すのではなく中に押し込みます。 ヒートポンプが非常に役立つ理由は、1 単位の電力を 2 単位以上の熱に変換できるためであり、これは成績係数 (COP) 2 と呼ばれます。比較すると、ガスボイラーの COP は約 0.9 です。 水素を燃焼させるとさらに低くなり、おそらく 0.5 未満になります。

この法案は、2028 年までに毎年 60 万戸の住宅にヒートポンプを設置するという目標を設定しています。政府に助言する独立機関である英国気候変動委員会 (UKCCC) は、2050 年までに家庭の暖房の 52% がヒートポンプで賄われるようになると予測しています。そのうちの住宅は徐々にガス供給網から切り離されることになるだろう。

同時に、家庭では窓、壁、ロフトに断熱材を設置することでエネルギー効率を高めることが奨励されています。 これにより、パッシブハウス基準（超低エネルギー建築の国際ベンチマーク）に改修すれば、暖房の平均エネルギー需要を 75% も削減できる可能性があります。

新築住宅にはさらに厳しい規則が適用されます。 スコットランドでは、建築規制により、2024 年以降に建設される住宅へのガスボイラーの設置が禁止され、最近ではスコットランドのパッシブハウスと同等の基準を導入する法律が可決されました。

ガス網に接続する家庭が減り、将来的に接続される住宅のエネルギー需要が大幅に減少する中、家庭用に国のガス網を維持するのは無駄であるように思えます。 そろそろガスを完全に止めることを考える時期かもしれません。

水素チャンピオンとして知られる政府顧問による最近の報告書は、現在ほとんどのガソリンに10％のエタノールが混合されているのと同様に、ガス供給網に最大20％の水素を混合することを推奨している。これは報告書の中で「需要の刺激」という見出しの下に記載されている。そしてその目的が炭素排出量の削減ではなく、水素の生産を促進することであることは明らかだと思われる。

報告書には次のように記載されています。

水素混合だけでも、短期的には最大約 5GW の水素生産をサポートできる可能性があり、オフテイカー（潜在的な買い手）のリスク プロファイルが最も低くなります。 これは、CCUS 対応の水素プロジェクトをスケールアップ中に投資可能にするのに大きく役立ちます。

ほとんどの世帯主には代替手段がないため、家庭でのガス使用は「リスクが低い」と考えられています。

短期的には、家庭の暖房に水素を使用するとほぼ確実に二酸化炭素排出量が増加します。なぜなら、上で述べたように、水素はメタンよりも COP が低く、大部分は CCUS を含まない化石燃料から製造されるからです。

長期的には、水素は住宅よりも輸送や重工業で使用される可能性がはるかに高くなります。 報告書は、エネルギー安全保障・ネットゼロ省が「産業消費者を優先する必要性を強く強調した」と述べている。 UKCCC は、国内暖房の 5% のみが水素から供給され、主にハイブリッド ヒート ポンプの二次供給として使用されると予測しています。

英国のガスネットワーク運営者からのメッセージは、ガス送電網を水素に移行しており、必要となる地域パイプラインのアップグレード計画や小規模住宅グループによるパイロットプロジェクトの計画作業がすでに進行中であるというものだ。 ボイラーメーカー各社も、100％水素供給を見据えて、今から設置できる水素対応ボイラーの普及を進めている。

しかし、ガス供給網全体を水素に移行するのは大変な作業になるだろう。 より可能性が高いのは、再生可能エネルギーの余剰発電があり、グリーン水素を生産するための水素ハブが、高い産業需要とヒートポンプや改修が難しい建物の密集した場所に開発されることだ。

どのような種類のガスがパイプを通って家に届けられるかを制御することはできません。 80:20の混合物が導入される場合、それは水素製造への企業投資を刺激するためであり、変更が必要ないように、既存のすべての家庭用用途に対して安全であると最初にみなされる必要がある。 長期的には、重工業と輸送機関が生産された水素の大部分を吸い取ることになる。

お金に余裕がある場合、または政府の支援を受ける資格がある場合、あなたにできることは、家を断熱してヒートポンプを設置することです。そうすれば、家計の二酸化炭素排出量がすぐに削減され、お金の節約にもなります。

水素については忘れてください。

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