グリーン水素とは、再生可能エネルギーで発電した電力を使い、水を電気分解して製造される水素です。
製造時のCO₂直接排出を大幅に抑えられることから、脱炭素社会の実現に貢献するエネルギーとして世界中で注目されています。
一方で、「ブルー水素やグレー水素とは何が違うの？」「なぜ製造コストが高いの？」「実際にどのような場面で活用されているの？」と疑問を持つ方もいるはずです。
私もグリーン水素について調べ始めた当初は、水素はすべて環境にやさしいエネルギーだと思っていましたが、製造方法によってCO₂排出量や環境負荷が大きく異なることを知り、同じ水素でも特徴がまったく違うことを理解しました。
この記事では、グリーン水素の意味や製造方法、ブルー水素・グレー水素との違いをはじめ、メリット・課題・活用事例・国内外の取り組みまで分かりやすく解説します。
グリーン水素とは？特徴や注目される理由を解説
グリーン水素とは
グリーン水素とは、太陽光発電や風力発電、水力発電などの再生可能エネルギーでつくった電力を利用し、水を電気分解して製造する水素です。
製造時のCO₂直接排出を大幅に抑えられる点が特徴です。
世界で生産されている水素の多くは、天然ガスや石炭などの化石燃料を原料として製造されているため、製造時にCO₂を排出しますが、グリーン水素は再生可能エネルギーを活用して製造するため、化石燃料由来の水素より環境負荷を抑えられます。
この特徴から、製鉄や化学、発電、輸送など、電化が難しい分野での活用が期待されています。
グリーン水素の製造方法
グリーン水素は、水を電気分解して水素と酸素に分ける「水電解」によって製造されます。
水電解に使用する電力を太陽光発電や風力発電、水力発電などの再生可能エネルギーでまかなうことで、製造時のCO₂直接排出を大幅に抑えられます。
水電解装置に電気を流すと、水（H₂O）が水素（H₂）と酸素（O₂）に分解されます。
発生した水素は圧縮・貯蔵した後、発電や燃料電池車、工場などさまざまな用途で利用されます。
現在はアルカリ形水電解やPEM（固体高分子膜）水電解などの技術開発が進められています。
再生可能エネルギーの普及と水電解技術の進歩により、グリーン水素の導入拡大が期待されています。
グリーン水素が注目される理由
グリーン水素が注目される理由は、CO₂排出量の削減とエネルギーの安定供給を両立できる可能性があるためです。
世界各国が2050年カーボンニュートラルの実現を目指すなか、電化が難しい分野でも活用できるエネルギーとして期待されています。
例えば、製鉄や化学工業、大型トラックや船舶、航空機などは電気だけで脱炭素化を進めることが難しい分野です。
グリーン水素を燃料や原料として利用することで、化石燃料の使用量を減らし、CO₂排出量の削減につながります。
このため、多くの国や企業が研究開発や実証事業を進めています。
また、太陽光発電や風力発電は天候によって発電量が変動します。
余った電力を利用してグリーン水素を製造・貯蔵すれば、必要なときに発電や燃料として利用できます。
再生可能エネルギーを効率よく活用できることも、グリーン水素が注目される大きな理由です。
グリーン水素・ブルー水素・グレー水素の違いを比較
グリーン水素・ブルー水素・グレー水素など各種類の違い
水素は見た目の色で分類されているわけではありません。
製造方法や原料、製造時に排出されるCO₂の扱いによって、グリーン水素やブルー水素などの名称が付けられています。
そのため、同じ水素でも環境への影響は大きく異なります。
グリーン水素は、再生可能エネルギーを利用した電力で水を電気分解して製造する水素です。
製造時のCO₂直接排出を大幅に抑えられるため、脱炭素社会の実現に向けたエネルギーとして期待されています。
ブルー水素は、天然ガスなどの化石燃料から水素を製造し、発生したCO₂を回収・貯留（CCS）して排出量を抑える水素です。
一方、グレー水素は化石燃料を原料として製造し、発生したCO₂を回収せずに排出します。
また、天然ガスを熱分解して製造するターコイズ水素や、地下に自然に存在するホワイト水素などもあります。
| 種類 | 主な製造方法・原料 | CO₂排出量 | 特徴 |
|---|---|---|---|
| グリーン水素 | 再生可能エネルギーによる水電解 | 直接排出を大幅に抑える | 脱炭素社会の実現に向けて期待されている |
| ブルー水素 | 天然ガスなど＋CCS | 回収・貯留により排出量を抑える | 発生したCO₂を回収・貯留する |
| グレー水素 | 天然ガス・石炭などの化石燃料 | 排出する | 現在最も多く製造されている水素 |
| ターコイズ水素 | 天然ガスの熱分解 | 製造条件によって異なる | CO₂ではなく固体炭素が発生する |
| ホワイト水素 | 地下に存在する天然水素を採取 | 採取条件によって異なる | 実用化に向けた研究が進められている |
このように、水素の色は見た目ではなく製造方法や環境負荷を区別するための名称です。
現在はグレー水素が主流ですが、脱炭素化に向けてグリーン水素やブルー水素の導入が進められています。
グリーン水素のメリット
グリーン水素のメリットは、CO₂排出量の削減だけではありません。
再生可能エネルギーを有効活用できることや、電力を長期間貯蔵できることなど、エネルギー利用の幅を広げられる点も特徴です。
例えば、太陽光発電や風力発電は、発電量が天候や時間帯によって変動します。
需要を上回って発電した余剰電力を利用してグリーン水素を製造すれば、エネルギーを無駄なく活用できます。
製造した水素は貯蔵し、必要なタイミングで発電や燃料として利用できるため、電力の安定供給にも役立ちます。
また、グリーン水素は製鉄や化学工業、長距離輸送など、電化だけでは脱炭素化が難しい分野でも利用できます。
化石燃料の使用量を減らしながらエネルギーを供給できることから、カーボンニュートラルの実現に向けた選択肢として期待されています。
グリーン水素の課題
グリーン水素の普及には、製造コストやインフラ整備など、解決すべき課題があります。
現在は化石燃料から製造するグレー水素よりコストが高く、大量生産や利用拡大には時間がかかっています。
コストが高い主な理由は、再生可能エネルギーによる発電設備や水電解装置の導入費用が必要になるためです。
さらに、太陽光発電や風力発電は天候によって発電量が変動することから、安定した電力を確保しにくいという課題もあります。
また、水素は体積が大きく、そのままでは効率よく運搬できません。
そのため、高圧で圧縮したり、液化したりする設備や、水素ステーションなどの供給インフラを整備する必要があります。
現在は各国で技術開発や設備投資が進められており、製造コストの低減や供給体制の強化に向けた取り組みが続けられています。
発電・モビリティ・産業分野などの活用事例
グリーン水素は、発電やモビリティ、産業分野など幅広い用途で活用が進められています。
電気だけでは脱炭素化が難しい分野でも利用できることから、次世代エネルギーとして期待されています。
発電分野では、再生可能エネルギーの余剰電力から製造した水素を貯蔵し、必要なときに発電へ利用する取り組みが進められています。
モビリティ分野では、燃料電池車（FCV）のほか、バスやトラック、鉄道、船舶などへの活用が進められています。
走行時にCO₂を排出しないことから、輸送部門の脱炭素化に向けた取り組みとして注目されています。
産業分野では、製鉄や化学製品の製造工程で化石燃料の代替エネルギーとして活用する研究や実証が進められています。
製造工程で発生するCO₂排出量の削減につながるため、多くの企業が導入に向けた技術開発や実証プロジェクトに取り組んでいます。
グリーン水素の普及に向けた国内外の取り組みと今後の展望
日本の取り組み
日本では、グリーン水素を含む水素エネルギーの普及に向けて、国と企業が連携した取り組みが進められています。
政府は水素を脱炭素社会の実現に向けた重要なエネルギーと位置付け、水素基本戦略に基づき、製造から輸送、利用までのサプライチェーン構築を進めています。
代表的な取り組みの一つが、福島県浪江町にある福島水素エネルギー研究フィールド（FH2R）です。
大規模な太陽光発電を活用してグリーン水素を製造し、技術実証や運用データの収集が行われています。
得られた水素は燃料電池車や発電設備などで活用され、水素社会の実現に向けた実証拠点として運用されています。
また、燃料電池車や水素ステーションの整備、水電解装置の開発支援なども進められています。
企業や自治体、研究機関が連携し、水素の製造コスト削減や供給体制の構築に取り組むことで、グリーン水素の社会実装を目指しています。
海外の取り組み
海外でも、グリーン水素の普及に向けた取り組みが加速しています。
各国は脱炭素社会の実現とエネルギー安全保障の強化を目的に、大規模な製造設備の建設や支援制度の整備を進めています。
欧州連合（EU）は、再生可能エネルギーを活用した水素の生産拡大を進めるため、補助金制度や関連法令の整備を進めています。
アメリカでは、インフレ抑制法（IRA）に基づく税制優遇を活用し、グリーン水素の製造プロジェクトへの投資が拡大しています。
また、オーストラリアや中東地域では、豊富な太陽光や風力資源を活用した大規模なグリーン水素製造計画が進められています。
製造した水素や水素由来のアンモニアを海外へ輸出する構想も進んでおり、日本を含む多くの国への安定供給が期待されています。
2030年・2050年に向けた普及の見通し
グリーン水素は、2030年から2050年にかけて導入拡大が期待されています。
各国はカーボンニュートラルの実現に向けた目標を掲げ、製造設備の整備や技術開発、供給体制の構築を進めていますが、現在の世界の水素生産に占める低排出水素の割合はまだ小さく、製造コストの高さやインフラ整備が普及に向けた課題です。
水電解装置の性能向上や再生可能エネルギーの導入拡大により、今後は製造コストの低減が見込まれています。発電やモビリティに加え、製鉄や化学産業など幅広い分野での活用に向けた実証や商用化が進められています。
ただし、普及のスピードは政策支援、需要拡大、インフラ整備の進み方によって変わります。
まとめ
グリーン水素について解説しました。
最後に、この記事のポイントを振り返ります。
- グリーン水素は、再生可能エネルギーによる電力で水を電気分解して製造する水素
- 製造時のCO₂排出量を大幅に抑えられ、脱炭素社会の実現に向けて注目されている
- ブルー水素やグレー水素とは、製造方法やCO₂排出量が異なる
- 発電やモビリティ、製鉄、化学産業など幅広い分野で活用が進められている
- 製造コストやインフラ整備などの課題はあるものの、技術開発や設備投資が進んでいる
- 日本をはじめ世界各国で導入が進められ、今後さらなる普及が期待されている
グリーン水素は、脱炭素社会を支える次世代エネルギーとして期待されています。
今後も技術開発や政策の動向に注目することで、水素エネルギーへの理解をより深められるでしょう。
グリーン水素とはに関するよくある質問
グリーン水素はなぜ環境にやさしいのですか？
グリーン水素は、再生可能エネルギーで発電した電力を利用して水を電気分解し、製造されます。
化石燃料を原料としないため、製造時のCO₂直接排出を大幅に抑えられます。
また、燃料電池で利用する際に排出されるのは水であり、利用時にCO₂を排出しないことも環境負荷が低い理由です。
グリーン水素は日本でも製造されていますか？
はい、日本でもグリーン水素の製造が進められています。
代表的な施設として、福島県浪江町にある福島水素エネルギー研究フィールド（FH2R）が挙げられます。
太陽光発電を利用してグリーン水素を製造し、発電や燃料電池車などで活用する実証事業が行われています。
このほかにも、企業や自治体が再生可能エネルギーを活用したグリーン水素の製造や利用に取り組んでいます。
水電解装置の開発や供給体制の整備も進められており、製造コストの低減と普及拡大を目指した研究開発が続けられています。
グリーン水素とブルー水素はどちらが普及していますか？
現在は、グリーン水素とブルー水素のどちらも普及の拡大が進められている段階です。
世界で生産されている水素の多くは、天然ガスや石炭などの化石燃料から製造されるグレー水素が占めています。
ブルー水素は既存の化石燃料由来の製造設備を活用しながら、発生したCO₂を回収・貯留（CCS）するため、グリーン水素より導入しやすいが、グリーン水素は再生可能エネルギーによる発電と水電解装置が必要で製造コストが高く、普及には時間がかかっています。
現在は各国で設備投資や技術開発が進められており、グリーン水素とブルー水素の両方を活用しながら、脱炭素社会の実現を目指す取り組みが進められています。
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