ブルー水素の特徴とは？日本＆海外の取り組みと課題も紹介

ブルー水素とは ３つの水素

水素は持続可能な社会を実現するために、鍵となる存在のひとつだ。しかし、水素と言っても、水素には「ブルー水素」のほかに、「グレー水素」「グリーン水素」の３つがある。それぞれどのような水素なのか解説する。（※１）

グレー水素

もっともわかりやすいのがグレー水素だ。グレー水素は、天然ガスや石炭などの化石燃料からつくられる水素だ。化石燃料を燃焼させてガスにし、そのガスから水素を取り出す。水素は、サステナブルなエネルギーとして期待される存在だが、グレー水素の場合、製造過程でCO２が排出されてしまうというデメリットがある。だが、現在製造されている水素の大半が、グレー水素だ。

ブルー水素

ブルー水素は、グレー水素と同じく、天然ガスや石炭などの化石燃料からつくられる水素だ。しかしグレー水素と違うのは、製造工程で排出されるCO２を回収して貯留したり利用したりする技術を組み合わせているところだ。

グリーン水素

グリーン水素は、太陽光発電や風力発電といった再生可能エネルギーによって水を電気分解し、水素と酸素に還元してつくる水素だ。CO２が排出されず、環境にやさしい水素が製造できる。ただしコストや生産効率において課題が残る。

ブルー水素の特徴

ブルー水素は、CO２回収・貯留（CCS）技術と組み合わせることで、CO２を大気中に放出しないのが特徴だ。また、グリーン水素に比べて低コストで製造できるのも特徴といえる。化石燃料の産出国においては、安く生産できるだろう。

ブルー水素の普及に関する日本・海外の取り組み

ブルー水素に関係する日本と海外の取り組みを紹介する。

日本の取り組み

日本では、さまざまな企業がブルー水素の製造・取り組みを行っている。

INPEXでは「ブルー水素・アンモニア製造・利用一貫実証試験」を実施。ブルー水素の原料に、南長岡ガス田からの国産天然ガスを利用している。製造時に発生するCO２は、ガス生産を終了した東柏崎ガス田平井地区の貯留層へ圧入（CCUS）して、大気への排出量を抑えている。製造されたブルー水素は、新潟県内に電力として供給することを目指す。

また、岩谷産業では、褐炭（低品位の石炭）から水素を製造し、発生したCO２を地中に貯留してブルー水素を製造・輸送するプロジェクトを行っている。住友商事は、水素製造のイギリス企業・プログレッシブエナジーと低炭素水素の共同開発に関する契約を締結。2030年に、化石燃料由来のブルー水素を製造する方針を固めている。

海外の取り組み

海外では、各国において水素戦略の策定が相次いでいる。一部の戦略には、グレー水素からグリーン水素を活用する社会へと移行する際に、短中期的にブルー水素を活用するというものがある。また実証実験段階がほとんどではあるが、水素関連主要プロジェクトも進められている。（※２）

イギリスは2020年に「グリーン産業革命」を発表。そのなかで、グリーン水素とブルー水素を大量生産する計画が示された。またH２Hソルトエンドプロジェクトにおいて、ブルー水素を600MW（メガワット）生産し、2026年の稼働を目指している。

オーストラリアでは、Hydrogen Energy Supply Chain（HESC）プロジェクトが立ち上げられた。第１段階の実証では１～３トンの水素生産を、2030年代に予定されている第２段階の商業化に向けたフェーズでは、初期は年間３万～４万トン、将来的には年間22.5万トンの液化水素を生産する見込みだ。

アメリカでは、2030年ごろまでに日量最大10億立方フィートのブルー水素の生産を目指している。

ブルー水素の列車がギネス記録樹立

スイス・スタドラー社の鉄道車両「FLIRT H２」は、水素を動力源とする列車だ。この列車が2024年３月に給油や充電を行わず1741.7マイル（約2803km）を走行したことが、ギネス世界記録に認定された。

FLIRT H２は、水素を電気に変換する水素燃料電池を搭載。水素から生成された電気エネルギーによって、列車の動力はもちろんバッテリーの充電、車内の空調システムなどのさまざまな用途で利用される。また動力源は水素のみならず、ブレーキをかけるときに発生する運動エネルギーなども、バッテリーに蓄えられるようになっているのが特徴だ。

このような水素を動力源とする列車なら、電気が通っていない非電化路線や、部分的にしか電化されていない路線でも運行が可能だ。そのため非電化路線の多くで現在使われている、ディーゼル車両に代わる存在として期待されている。

ブルー水素普及に向けた課題

多くの国で、ブルー水素の製造や活用のプロジェクト、実証実験が行われている。しかし、ブルー水素にはまだまだ課題も多い。

ブルー水素の大きな課題となっているのが、CCS（Carbon dioxide Capture and Storage）とよばれるCO2を分離して回収・貯留する技術だ。CCSの回収効率が100％に限り近くないと、CO２が排出されることになってしまう。

温室効果ガスの回収・貯留技術については、まだ気候変動対策の効果が実証されていないという指摘もあるのが現状だ。またブルー水素の製造はグリーン水素に比べて低コストではあるものの、CO２の輸送や貯蔵にコストがかかることや、化石燃料の価格変動の影響を受けるリスク、貯蔵されたCO２のモニタリングが必要であることも課題だ。

ブルー水素を普及させるためには「つくる」「ためる」「運ぶ」「使う」の４つの視点が重要視される。そして、これらが経済的に機能するしくみが求められる。将来的には、CCSや船舶による輸送技術などの技術の向上により、課題が解消されることが期待される。

また技術の進化によって製造コストが削減されれば、さらなる普及が見込まれる。そのほかにも、環境への負荷を最小限にする取り組み、ブルー水素の利用に関する国際的ルールなどの策定も重要となるだろう。

ブルー水素の展望

ブルー水素は、さまざまな分野で利用されることが想定されている。

産業分野、電力発電やエネルギー供給、地域へのエネルギー供給、交通機関などがその例だ。なかでも産業分野では、鉄鋼やセメントなどの製造工程において、高温プロセスのエネルギー源、化学工業での原料としてブルー水素が使われることで、二酸化炭素の低減が期待される。

私たちの身近なものでいうと、電力発電や交通機関への利用だ。これらにブルー水素が利用されれば、クリーンなエネルギー源としての役割を果たし、環境への悪影響を抑えられる一助となるはずだ。

日本・海外でさまざまな取り組みが広がるブルー水素に注目

ブルー水素は、CO2排出削減の可能性を秘めた技術として注目されている。この技術は、化石燃料から水素を生成しながらCO2を捕捉・貯蔵することで、環境負荷を低減する。

日本を含む多国で推進されるブルー水素プロジェクトは、炭素中立を目指すうえでの大きなステップだ。そのためには、CCS技術や回収効率の向上が普及のカギとなる。技術の発展や国際協力などにより、課題が解決される日も近いかもしれない。クリーンなエネルギー源であるブルー水素に注目し続けよう。

※１ 次世代エネルギー「水素」、そもそもどうやってつくる？｜資源エネルギー庁
※２ 現実味を帯びる水素サプライチェーンの構築（総論）｜日本貿易振興機構