脱炭素化の切り札であり、
エネルギー安全保障にも貢献

水素を化石燃料代替のエネルギーとして活用しようという動きがある。
水素はC（炭素）を含んでいないため、新たにCO2を大気中に排出しない。
そこで、水素を化石燃料の替わりに活用することで、CO２排出量を削減し、カーボンニュートラル(脱炭素化)を実現させようというのが、水素のエネルギー利用の目的である。

加えて、水素は天然ガスをはじめとする化石燃料だけでなく水の電気分解など多様な資源から製造できる。
1次エネルギーの大半を海外からの輸入に頼る日本においては、水素に転換していくことでエネルギー調達先が多様化する。
エネルギー安全保障の観点からも水素への期待が高まっているわけだ。

電化が難しい分野のエネルギー転換に水素を利用

化石燃料の利用に伴って排出されるCO2を削減するには、先ず、可能な限り電化を行う。
電化することで利用現場でのCO2排出を減らすことができる。
しかし、全ての燃焼炉を電化することはできない。
そこで、電化が難しい燃焼炉の燃料を化石燃料から水素に転換して現場でのCO2排出を減らすというのが、日本のカーボンニュートラル(脱炭素化)のシナリオである。

利用時にCO2排出を伴わないことが水素の導入動機

水素へのエネルギー転換が期待されているのが、火力発電、製鉄、化学プロセス、ボイラー熱源や各種燃焼バーナーなどである。
自動車をはじめとするモビリティも、水素転換が期待されている分野である。
自動車では、水素を燃料とする燃料電池車がある。
こちらは一般乗用車に続き、バスやトラックといった大型車への適用が進められている。
燃料電池車は、車両に搭載した燃料電池で発電、モーター駆動する電気自動車の1種である。
バッテリータイプの電気自動車に比べ、大型車や航続距離が長い車両に向いている。
燃料電池モビリティは、自動車だけでなく、船舶や航空機、建設機械、クレーンなどの港湾機器、鉄道車両などへの応用が進められている。
いずれも化石燃料を使わない事から利用時にCO2排出を伴わないことが導入の動機になっている。

水素化合物であるアンモニアもエネルギー転換に利用

水素と共に化石燃料代替のエネルギーとして導入が見込まれているものにアンモニアがある。
アンモニア（NH3）も、炭素を含んでおらず、燃やしてもCO2を排出しない。
分子式を見た通り、アンモニアは水素の化合物であり、広義で言えば水素の仲間といえるもの。
アンモニアも可燃性であり、火力発電や船舶燃料としての利用が見込まれている。
ただし、アンモニアには毒性があり、刺激臭もきついことから、漏洩や人体への影響を考慮する必要がある。

製造段階まで遡ってCO2フリーなグリーン水素　

水素は確かに利用現場では、CO2排出を伴わないが、製造時まで遡ると全くCO2排出がないわけではない。
天然ガスや石油を原料として水素を製造するとCO2が副生する。
水素の製造時にまで遡ってCO2排出の有無を考慮しなければならない。

求められるグリーン水素化

再生可能エネルギーの電力を使って水を電気分解すれば、CO2排出を伴わない水素を製造することが可能である。
こうしたCO2フリーの水素の事を、グリーン水素と呼称し、化石燃料由来の水素(グレー水素)、現状の水素の殆どと区別している。
グレー水素であっても、副生するCO2をCCSやCCUSすることで大気中に排出しないものをブルー水素と呼んでいる。
このように、CO2排出の差(環境価値)に応じて、水素を区別している。

脱炭素化にはグリーン水素が望ましいが、一気にグリーン水素にしていくのは、コスト的に無理がある。
そこで、グレー水素であっても先ずは水素の利用を始め、段階的にグリーン化していくことが求められている。

最大の課題はコストダウン

こうしたエネルギー水素の国内需要について日本の水素導入のシナリオである水素基本戦略では2030年に300万トン/年、2040年/年、そして2050年に2000万トン/年と掲げている。
この目標実現の最も大きな課題は水素供給コストの低減と言われている。

水素基本戦略には、2030年時点の水素供給コストを30円/Ｎ㎥（発電単価換算17円/kWh）、2050年には20円/Ｎ㎥（発電単価換算12円/kWh）にする目標が掲げられている。
現状は100円/Nm3以上と言われる水素供給コストを如何に下げていくかが、最大の課題なのである。

水素は宇宙の中で最もたくさんある元素であるが、地球上では殆ど全てが化合物の形で存在している。
水をはじめ天然ガスや石油、石炭も水素化合物である。
これら化合物から水素を製造するには、地下にある天然資源を採掘して使用する化石燃料よりも割高になる。
如何に安く効率的に水素を製造し供給できるかが、エネルギー水素利用の最大の課題となっている。

脱炭素化のためのエネルギー転換は
規制やインセンティブと共に進める

コストダウンとともに水素によるエネルギー転換を実現していくためには、脱炭素化のための規制やインセンティブと共に実施していく事が肝要となる。
そもそも、脱炭素化とは、CO2を排出によって起こるリスク（気候変動による自然災害や植生変化）を回避するための取組であり、脱炭素化に取組まないと、リスクから生じる様々なコストが発生してしまう。

脱炭素化のためのエネルギー転換

水素へのエネルギー転換は脱炭素化を推進するためのものであり、
エネルギー転換に伴うコストは、化石燃料を使い続けるところやCO2排出削減を行わないところからの支出で埋めてもらわなければならない。
脱炭素化へのエネルギー転換はCO2排出規制やカーボンプライシングのような仕組みとともに進める必要がある。