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櫻井 司冴
つかさの教室
【グリーン水素】再生可能エネルギーの課題を解決！完全にCO₂を出さずにエネルギーを使える！
櫻井 司冴
こんにちは！つかさの教室 教室長のつかさです。
再生可能エネルギーの普及が進む一方で、「電気を安定して使えるようにするにはどうするのか？」という課題は依然として大きなままです。
しかし近年、この問題を大きく解決すると期待されているのが 「グリーン水素」 です。特にオランダなんかで進んでいるように感じます。
この記事では、
- 再エネの「最大の弱点」
- グリーン水素とは何か
- なぜ蓄電の切り札になるのか
- 課題や日本での可能性
をわかりやすく紹介していきます。
もくじ
再生可能エネルギーの一番の課題は「不安定さ」
太陽光発電 → 夜は発電できない
風力発電 → 風が吹かなければ止まる
このように再生可能エネルギーは、「天気に左右されるのが最大の弱点」です。
電力需要は常に変動しているため、「必要なときに電気が足りない」「余ると逆に困る」という問題が発生します。
バッテリーによる蓄電もありますが、
- 大量の電気を長期間ためることが苦手
- コストが高い
- 薬品を使用する
といった課題が残っており、万能ではありません。
「電気エネルギーを電気エネルギーとして保存しておくことは難しい」のです。
そこで、他のエネルギーに変換すれば良いのです！
注目されるのが「グリーン水素」
そもそも水素はどうやって作られているのでしょうか？
中学校で習いますね「H₂O(水)の電気分解」です。
2H₂O → 2H₂ ＋ O₂
エネルギーで考えると、「電気エネルギー」を水素分子が持つ「化学エネルギー」へと変換します。
水素を燃焼させることでエネルギーを取り出せますし、再び電気を生み出すことも可能です。
◎ グリーン水素とは？
太陽光や風力などの再生可能エネルギーを使って水を電気分解し、水素をつくる技術のことです。
再生可能エネルギーで発電 → 水(H₂O)を電気分解して水素(H₂)を生成
→ H₂(水素分子)の状態で保存 →必要なときに利用可能
という流れですね。
水素は電気を使って生成されています。その電気を火力発電で補うと、かえってCO₂を多く排出してしまいますよね。
そこで、再生可能エネルギーを使って水素を作ることで、完全にCO₂を排出せずに水素を作ることができます。
水素は、
- 貯蔵する
- 運ぶ
- 必要なときに燃料電池などで電気に戻す
- 燃やして爆発的なエネルギーを得る
といった使い方ができます。
また、燃やしてエネルギーを取り出す際には酸素と化合するだけなので、反応式で表すと
2H₂ ＋ O₂ → 2H₂O ＋ エネルギー
ポイントは、作るときにも使うときにCO₂を出さない完全なクリーンエネルギー だということです。
なぜ蓄電の切り札になるの？
① 大量に長期間ためられる
水素は分子の状態で作られます。
分子の状態で密閉しておけば他の物質と化学反応することもなく、安定して存在することができます。
つまり、バッテリーのように劣化しないので半永久的に保存可能です。
「夏の太陽光発電で作った水素を冬に使用する」なんて事も可能になります。
② 運搬ができる
水素タンクに入れて輸送できるます。「つくる場所」と「使う場所」が離れていてもOKということ。
”電線”では運べませんが、パイプを使って水素ガスをおくることはできます。密度が小さいので、水のように運べないので、技術は必要になると思いますが。
③ CO₂を全く出さない
燃やしても電池で使っても排出されるのは 水だけです。なので、脱炭素化の強力な味方です。
電池として利用する場合は、水の電気分解の逆の反応が起こります。
なので、CO₂がでることはありません。
水素自動車など、水素を燃やしてエネルギーを得る場合も同様にCO₂が発生することはありません。
2H₂ ＋ O₂ → 2H₂O ＋ エネルギー
酸素を必要とするのは、他の物質の燃焼と変わりませんが、炭素を含んでいないので、二酸化炭素ができる事はありません。
どんな場面で使えるの？
- 燃料電池
- 工場の大規模発電
- 車・バス・トラック（燃料電池車）
- 補助電源
- 「再エネ」の安定化
特に「再生可能エネルギー＋水素発電」の組み合わせは、世界中で急速に研究が進んでいます。
もちろん、課題もあります
- 初期コストが大きくなる
- 水素は扱いが難しい
どの発電方法でもそうですが、初期コストは大きくなります。
扱いにくさと相まって、「貯蔵」に技術革新が必要になってきます。
水素は酸素との混ざり具合によっては、燃焼時に強烈な爆音を伴うこともあります。危険な施設となりうる可能性もあるのです。
日本でのグリーン水素の可能性
日本はグリーン水素が効果的であると考えています。
- 太陽光の余剰電力が増えている
- 島国なので燃料の輸入リスクが大きい
- 地熱資源が豊富
特に再エネ需要が高まる中で、「捨てる電気で水素をつくる」 という運用は非常に効果的です。
災害大国である日本において、非常時に利用可能な「長期保存できる非常用エネルギー」はどうでしょうか。
魅力はありますよね！
まとめ
”グリーン水素は再エネの弱点を補う存在”
- 太陽光・風力の「不安定さ」を解消
- 大量にためられ、運べる
- CO₂ゼロで地球に優しい
- 日本でも導入が進む可能性大
グリーン水素は、「蓄電池＋燃料」のハイブリッドのような存在」 であり、再生可能エネルギーを主力電源として使うための鍵になる技術です。
これからのエネルギー問題に興味がある人は、ぜひ注目しておきたい分野の一つです。
また、蓄電の他の方法として重力発電なる物も現れました！すでに中国では実用化されている物の日本では実例がほとんどありません！
興味のある人は、以下の記事を読んでみてください！
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趣味はAPEXLegendsをはじめとしたオンラインゲーム。ネットやパソコンが得意です。 1児の父で子育てについても発信していきます！
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