No. 096 update 2005.11.01 PDF版(108.5 kbyte)

水素生産および需要の現状

　今回から「水素エネルギー」と「燃料電池」について考えてみたいと思います．

　水素エネルギー（hydrogen energy）は，エネルギー消費による排出物が水であり化石燃料のように二酸化炭素やその他の有害生成物を発生することがないため，環境にやさしいクリーンな次世代エネルギーとして注目されています．

　一方で，水素エネルギーの利用には，水素製造，水素貯蔵，エネルギー変換技術などの面で技術的な課題も非常に沢山残されています．また，水素エネルギーの位置づけ等については，ある意味で大きな誤解もあるように感じています．

　まず，水素生産および需要の現状について整理してみたいと思います．

　世界の水素生産量は年間約５，０００億Ｎｍ３（ノルマル立方メートルという単位で０℃、１気圧の条件下での立方メートル示します）と推定されています．大部分は天然ガス等の水蒸気改質という方法で生産されており，約４０％がアンモニア合成，約２０％が石油精製で消費されています．世界最大級の水蒸気改質プラントの水素製造能力は１０万Ｎｍ３／ｈ程度となっています．

　日本では年間１５０〜２００億Ｎｍ３の需要があり，ほぼ半分が石油精製で使用されています．エネルギー用としては宇宙ロケットの打ち上げ用に液体水素が年間３００〜５００万Ｎｍ３程度用いられています．

　また，製鉄，石油精製，エチレン製造プロセスなどで年間１００億Ｎｍ３以上の水素が副生していますが，大部分は化学製品等の原料やエネルギーとして自家消費されています．

　外販されている水素市場は２００２年実績で１．３億Ｎｍ３程度の規模で，用途は弱電３４％，化学２１％，金属２４％，硝子１０％，その他１１％となっており，そのほとんどが水素ガスとしての供給という形態になっています．

　水素ガスの製造工場は国内にあり，水素源別の工場数では食塩電解系１８工場，鉄鋼系６工場，石油化学系６工場，メタノール系５工場，その他４工場となっています．また液化水素製造工場は国内に２工場あり，水素源はそれぞれ食塩電解およびナフサ工場となっています．

　一方，今後の水素市場の一つとして期待される燃料電池自動車市場については，燃料電池実用化戦略研究会は，２０２０年における燃料電池自動車の期待する導入目標を５００万台（累積）としています．

　５００万台の燃料電池自動車が全て水素を搭載して走行すると仮定した場合，年間４０〜５０億Ｎｍ３の水素が必要になると見込まれています．

　仮に，燃料電池自動車が将来的にさらに普及し，今日のわが国の乗用車保有台数約５，３００万台の半数が燃料電池自動車となることを想定すると，さらにその５倍程度の水素が必要になる見込みです．定置型燃料電池などの水素需要も考慮すればその量はさらに増えることになります．

　当面の需要は鉄鋼系，石油系の水素で賄うことが可能であり，供給形態としても高圧水素，液化水素などのオフサイト型（一般的に大規模な水素製造が前提となっており，消費地とは離れた場所にある大型設備を有する水素製造工場）での生産が先行するものと思われます．

　その後，家庭用燃料電池や燃料電池自動車等の普及に伴い，地域性，市場性に応じてオフサイト型，オンサイト型（水素を供給する場所（例えば現在のガソリンスタンド等に対応する水素ステーション）で種々の原料から水素を生産する分散型の水素製造施設）ステーションへと展開されるものと予想されます．

　ただし水素エネルギーシステムが本格的に普及した際の水素需要は，既存の供給能力を大きく超えるものと予想されます．今後，水素供給体制の整備が，水素エネルギーシステムを支える上で一つの重要な課題となります．

[文責：スリー・アール 菅井弘]

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