• Home
• 太陽光
• グリーン水素をつくる！新たなエネルギー戦略

2023年12月25日

グリーン水素をつくる！新たなエネルギー戦略

• 太陽光
• 環境

グリーン水素の重要性

電気エネルギーをつくる際の水素の役割

水素は燃焼させると酸素と結びつき水になりますが、その際の化学反応によって、電気エネルギーが生じます。水素は燃焼時に二酸化炭素が排出されないことから、クリーンなエネルギーとして注目され、世界的に研究が進められています。

グリーン水素による化石燃料からの転換

グリーン水素は、再生可能エネルギー源（太陽光や風力）を用いて水を電気分解し、生成された水素です。グリーン水素は製造される過程で再エネを利用するため、環境への負荷が少なく、化石燃料からの脱却を促進します。

グリーン水素の活用方法

グリーン水素の活用方法は多岐にわたり、持続可能なエネルギー社会の実現に向けて重要な役割を果たしています。主に以下の分野で利用されています。

輸送手段への活用

車輌や航空機において、クリーンなエネルギー源として利用され、環境への負荷を軽減します。

産業用エネルギー源

産業プロセスや製造業において、エネルギー源として導入され、化石燃料の使用を抑制し、環境への配慮を促進します。

電力貯蔵

太陽光や風力の発電不安定性への対策として、余剰電力を使用してグリーン水素を製造し、必要な時に電力として利用します。

建築分野への応用

燃料電池を用いた電力供給や暖房にも活用され、建築分野において持続可能なエネルギーソリューションを提供しています。

太陽光発電で水素を製造する仕組み

太陽光発電システムと水素製造装置の連携

まず、太陽光発電システムが太陽光を受けて発電し、得られた電力は「水素製造装置」に供給されます。水素製造装置では、さきほどの電力を利用して水を電気分解し、クリーンな水素を生成します。この方法によって、再生可能エネルギーである太陽光が効果的に水素へと変換され、持続可能なエネルギー源としての役割を果たします。

エネルギーマネジメントシステムの効果

エネルギーマネジメントシステムは、太陽光からの電力供給と水素製造を一元管理し、スムーズな運用を実現します。発電量や消費量、水素の蓄積状況などをリアルタイムで監視し、これらの情報に基づいて供給と製造を調整します。

エネルギーマネジメントシステムの導入により、太陽光で得られる電力を最適な形で水素に変換できることから、エネルギーの有効活用が進んでいます。

太陽光発電によるグリーン水素製造の効率性

水素製造で使用する集光型太陽電池とは？

集光型太陽電池は、太陽からの光をより集中的に受け取り、効率的に電気エネルギーに変換する太陽光発電の一形態です。通常の太陽電池は広範囲にわたる光を受け取りますが、集光型太陽電池はレンズやミラーなどの光学デバイスを使用して太陽光を焦点に集め、高い光エネルギーを発電素子に集中させます。この方式により、同じ面積あたりの光エネルギーを通常の太陽電池よりも多く集めることができ、その結果、より高い発電効率を実現します。

宮崎大学の研究成果と効率向上

宮崎大学を中心とした最新の研究では、集光型太陽電池を使用して屋外に設置した太陽光発電システムで、エネルギー変換効率24.4%を達成しています。これにより、従来の製造方法よりも優れた性能を発揮し、太陽光発電による水素製造の効率が大幅に向上しました。宮崎大学の研究は、クリーンエネルギーの未来における画期的な一歩として注目を浴びています。

参照：宮崎大学「超高効率太陽電池の開発と太陽電池由来の電力を用いた水電解による水素生成」

https://www.miyazaki-u.ac.jp/tech/introduce/project1/post-3.html

太陽光発電の優位性と将来性

太陽光発電は安定して利用できる再生可能エネルギーであり、その将来性が着実に広がっています。集光型太陽電池は、コンパクトで高効率なエネルギー収集が可能であるため、設置スペースを大幅に縮小できます。将来的なエネルギーインフラの構築において太陽光発電が中心的な位置を占め、持続可能なエネルギーの主役としての役割が確立されつつあります。

グリーン水素製造コストの課題

集光型太陽電池の価格とコスト面の問題

集光型太陽電池は高いエネルギー変換効率を誇りますが、その価格は一般的な太陽電池に比べてかなり高いとされています。普及への大きなハードルとなっていることから、水素製造のコスト削減が課題となっています。

海外での水素コスト低減目標と競争の激化

2021年、米国エネルギー省は、グリーン水素のコストを10年以内に8割削減する目標を掲げたことで、開発競争が激化しています。グリーン水素のさらなる普及に向けて、太陽光発電システム、水素製造装置から貯蔵・運搬まで、あらゆる費用の削減が必要です。海外での技術革新と競争が、水素製造コストの課題に対する解決を促進しています。

参照：JETRO

https://www.jetro.go.jp/biznews/2023/06/65db7adb253fdb86.html

まとめ

発電の過程で二酸化炭素が発生しないグリーン水素は、化石燃料脱却への一歩です。グリーン水素製造をはじめ、再生可能エネルギーはコスト面が普及を広げる課題となっていますが、これからの技術革新により気軽に導入できるようになることを期待しながら、個人でも環境に貢献できることを考えていきましょう！