再生可能エネルギーを利用したさまざまな発電の研究開発が進んでいるようですが、「水素発電」というのもあると聞きました。どんなものなのか教えてください。
再生エネ発電は自然界にある資源で発電しますが、水素を製造して発電するのが「水素発電」。火力発電と違い温室効果ガスを発生させず、排出されるのは水だけのクリーンな発電です。
地球温暖化対策としてカーボンニュートラル実現に向けて、温室効果ガスを排出しない再生可能エネルギーを利用する発電の導入が進んでいます。太陽光発電がその代表的なものですが、近年、実証実験が進み注目を集めているのが「水素発電」です。
水素発電とは
水素を燃料として発電する水素発電は、排出するのは水だけなので、環境負荷が低い発電方法として注目されています。その発電方式には、「ガスタービン発電」「汽力発電」「燃料電池発電」の3種類があります。
ガスタービン発電は、水素または水素とほかの燃料を燃焼させ、発生したガスでタービンを回転させて発電します。汽力発電は、水素または水素とほかの燃料を燃焼させ、発生した蒸気でタービンを回転させて発電します。燃料電池発電は、水素と酸素を化学反応させて電力を取 り出す方法で、ガスタービン発電や汽力発電より高効率で発電できます。コストの問題で大規模発電には不向きですが、家庭用燃料電池やFCV（燃料電池自動車）ではすでに活用されています。
水素発電のメリット
火力発電は日本の電源構成の7割以上を占めていますが、CO2の排出が大きな問題となっています。一方、水素発電は水素を天然ガスの火力発電に混ぜたり（混焼）、水素だけを燃料とする火力発電（専焼）を開発することで、発電時にCO2を排出せず、また、天候などに左右される再生可能エネルギーの発電量を補う調整能力にもなります。
水素は多様な資源から製造できます。石炭や天然ガスなどの化石燃料を改質したり、水を電気分解したりすることで製造でき、再生可能エネルギーを利用して電気分解すれば、製造段階でもCO2排出量を抑えることができます。さらに、CO2を回収・貯留・利用する「CCS」「CCUS」技術と組み合わせれば、実質的にCO2排出ゼロの火力プラントの実現も可能です。また、国内での製造に加え、海外からの資源の調達先の多様化を通じ、エネルギー供給・調達リスクを低減することもできます。
- CCS
- 「発電所や化学工場などから排出されたCO2を他の気体から分離して回収し、地中深くに圧入・貯留すること
- CCUS
- 分離・貯留したCO2を利用すること（古い油田に注入し、残った原油を押し出しながら、CO2を地中に貯留するなど）
水素発電の課題とこれから
現在、水素エネルギーの活用はまだ途上段階にあり、水素製造のコストの高さ、大規模なサプライチェーンがまだ確立していない等の問題も存在します。ですが、国の「水素基本戦略」では水素エネルギーのコストを従来のエネルギーと同程度にする目標が掲げられており、今後ますます研究開発が進むことが期待されています。
2023年9月には三菱重工業が「高砂水素パーク」（兵庫県高砂市）の稼働を開始。水素製造から水素発電まで一貫して検証可能な世界初の設備で、早期商用化を目指し大型水素ガスタービン発電施設を運転させています。
広報紙「MiRaI」Vol.89 2026 新年号 より転載