日本の水素エネルギー産業チェーンの観察：どのように水素社會を構築するか？

原発事故で落ちぶれた日本の福島県は、新たなエネルギーの復興への道を求めています。

11月末、日本復興庁の要請で、21世紀の経済報道を含む多くの國內メディアが日本の福島県に入り、ここの復興事業を現地で取材しました。これまで日本の電力第一県として、福島は東京電力の二大原発を抱えていましたが、この輝きは2011年の東日本大地震で水泡となりました。

8年後、新しい太陽エネルギー水素製造工場がここで建設され、日本國立新エネルギー産業技術総合開発機構（NEDO）が先頭に立ち、東芝エネルギーシステム、日本東北電力、巖谷産業などが産業連盟を結成し、実験的な工場である福島水素エネルギー研究基地（FH 2 R）を共同で建設する。

現在、FH 2 Rは水素製造作業場の建設が完了しました。太陽光発電エリアの光起電板はまだ設置中です。NEDO水素エネルギー部統括研究員の太平英二さんは21世紀の経済報道記者に対し、「最終的な生産時間は2020東京オリンピックの前に、オリンピックでの水素車にここで生産された水素を使わせたいです?！?/p>

水素製造以外にも、日本の水素エネルギー産業チェーンの配置が徐々に深まり、トヨタをはじめとする自動車企業が多様な水素車の開発を進めているほか、世界初の水素エネルギー輸送パイプラインも立地にあり、オリンピック村で使用される予定の民用水素エネルギー電池端末などを加え、日本は將來のエネルギー転換の重點を水素エネルギーに置いているようです。

中國の政府産業園式の推進方式と違って、日本は水素産業の面で財団―産業連盟式で水素エネルギー産業の育成を行うことが多いです。-宋文輝図

太陽エネルギー水素製造コース

これまで主流だった天然ガスの水素化（日本）と石炭の水素化（中國）は違って、FH 2 Rは太陽光発電＋電解水から水素を作る――電解液を満たす電解槽に直流電気を通し、分子が電極に電気化學反応を起こし、水素と酸素を発生させる技術路線を採用している。

「再生可能エネルギーを採用して水素を作るのは、多くの水素を作る技術路線の中で、脫炭素が非常に重要であるからです?！蛊狡接⒍媳炯堄浾撙恕袱筏贰ⅳ长芜^程は非常に複雑で、各段階のコストを下げるために、再生可能エネルギーそのものを含め、生産の技術も改善しなければならない」と語った。

しかし、機密保持のために、平平英二は記者に現在の工場の水素製造コストと最終的な価格はいくらですか？

この工場の電気エネルギーは全部その隣の企畫の18萬平方メートルの太陽光発電所から來て、発電量は20萬キロワット/年で、余った電気量は工場が正式に生産開始した後に、東北電力會社の傘下の電気網に組み入れて、その他の電気部門のために電力を供給します。

太平英二氏は記者団に対し、工場全體の運行の重要な點は、安定した電力供給をどのように保証するかということと、水素製造、エネルギー貯蔵と電力システム全體との関係を均衡させることにあると述べました?！笁鋭婴工朐偕赡堀ē庭毳`を最大限に利用するだけでなく、大きなデータ方式で、最適なシステム使用効率を得るために水素エネルギーの需給を予測する必要がある」彼は言った。

これはなぜこの工場が実験的な性質で生産されているのか、東芝のエネルギーシステム、東北電力と巖谷産業はそれぞれ水素製造設備、大データ研究と太陽光発電及び具體的な生産とエネルギー輸送を擔當しています。

FH 2 Rは4萬平方メートルの水素製造現場を計畫しており、システム裝置は1萬キロワットの水素製造能力を備えているという。生産開始當初は2000立方メートル/時間で年間900トンの水素が生産でき、1萬臺の水素エネルギー自動車の年間の水素エネルギー需要を満たすことができる。

現在のケースから見れば、2000立方メートル/時間の生産が可能ですが、具體的な実現過程にも依存します。実験段階全體が終わったら、他の設備を何回も設置して生産能力を拡充することもできます。太平英二さんは「當然、全體のコストを考慮する必要がある」と話しています。

このような仮定の背後に、実験基地は新しい制御システムを使って水素エネルギーシステムを調整し、電力網制御システムと水素需要予測システムの全體運行を調整し、水素の生産と発電と供給を最適化することができる。このシステムは水素を使って電気網の負荷を相殺し、水素を日本の東北と他の地域に送り、水素を電気網の均衡解決案とガス源の優位性を証明しようとしています。

水素は圧縮した水素トレーラーの中で輸送され、ユーザーに供給されます。この過程の安全と安定を確保するために、この工場は新開発の水素輸送トラックを採用しています。タンクの後ろ側にタイヤが取り付けられています。水素はタンクから圧縮機に入って圧縮した後、輸送ガスタンクに直接注ぎ込みます。トラックの車體は直接にエアタンクをくっつけば離れられます。

産業連盟式推進

中國の政府産業園式の推進方式と違って、日本は水素産業の面で財団―産業連盟式で水素エネルギー産業の育成を行うことが多いです。

前述のように、政府の下にあるNEDOを主導として、東芝エネルギー、東北電力、巖谷産業はそれぞれの優位グループに投資し、プロジェクトのリスクを共同で負擔するだけでなく、工場の正式操業後の運営、電力消費、供給、水素エネルギーの輸送と販売に道を開く。

同様のモデルは日本の水素下流応用についても開発されており、トヨタを代表として、共同産業チェーンの上下に水素供給、輸送、消納、端末などの各方面の企業があり、産業連盟式の市場共同開発が行われている。

このようなモデルの利點は明らかです。いくつかの大手が協力して、アプリケーション端末の生産後、産業チェーン全體の開通をほぼ同期させることができます。

しかし、このような構想は実際の操作に入る時、やはり磨きが必要で効果が保証されます。主要な水素エネルギーの消耗端末である水素燃料電池自動車を例にとって、現在日本全體で100基の水素ステーションがありますが、政治経済の中心地である東京は14基しかありません。

それでも、日本は世界で最も多くの水素ステーションに座っています。H 2 stations.orgサイトのデータによると、2018年末までに、全世界の水素ステーションは369席で、日本、ドイツ、米國がトップ3になりました。中國は23席で第4位です。

メディアの取材に対し、トヨタ広報部と技術チームの技術擔當者の中井久志氏は、水素ステーションの建設には一定の過程が必要で、前期の大量投入によって、トヨタは水素車の販売において依然として大きな損失を殘していると述べました。

主力の水素燃料電池車「MIRAI」の価格は720萬円で、政府は300萬円の補助金と、購入稅やその他の費用を加えて、個人の購入は最終的に約30萬元の価格を負擔します。

全體の研究開発の過程で、未來の重要な部品はFC電池のヒープと高圧の水素貯蔵タンクにあります。中井久志さんによると、FC電池の積載電力密度は3.1 kw/Lで、重さは56キロだけです。2008年版の燃料電池の山に比べて、電池の山の電力密度は2.2倍になり、重さは50%近く減少しました。

高圧水素貯蔵タンクについては、日本が2008年に開発を開始し、炭素繊維強化プラスチック層の革新構造を通じて、軽量化を実現しました。この重さは百分率の數値が高いほど、水素が多く含まれることを意味します。

日本に比べ、中國では水素燃料電池自動車の発展モデルは商用車から乗用車に徐々に移行している。一方、水素燃料電池自體のエネルギーと物理特性が商用車に適しているため、一方で中國の技術自體の発展段階によるものである。

「現在の燃料電池やエネルギー貯蔵施設の技術を少しずつ改善していくと、中國の會社は乗用車にもっと力を入れるかもしれないと思います?！固接⒍悉嫌浾邍猡恕讣夹gの改善は速い。中國のような路線も実際にはより合理的だ」と語った。