水素エネルギーについて知っておきたい5つのこと

2017/07/21 Toshiba Clip編集部

水素エネルギーについて知っておきたい5つのこと

発電システムといえば、火力、水力、太陽光などが主流だが、近年「水素による発電」が世界中で注目を集めている。水素を利用して電気を生み出す水素発電のメリットは、環境問題の要因となる二酸化炭素(CO2)を排出しないということ。

 

日本を含む世界各国が二酸化炭素の削減に向けて取り組む中、クリーンなエネルギーとして水素を有効活用して、こうした課題に挑戦する東芝の水素事業について、「そもそも水素って何?」「水素をつかった発電ってどういうこと?」といった疑問に答えながら、紹介していく。

1. 水素で発電?

宇宙に最も豊富に存在する元素「水素」。一般に「水素」という場合、二つが結びついた水素分子(H2)を示すことが多い。地球上では、水素分子の状態で存在することはほとんどなく、水(H2O)のように化合物として大量に存在している。水素を人工的に作り出すことは簡単である。小学生の頃、理科の実験で「水の電気分解」を行った経験はないだろうか。電気を加えることで、水(H2O)を水素(H2)と酸素(O2)に分解することで、水素を作り出すことができる。

 

水素から電気を作る仕組みは、この水の電気分解と反対の原理を利用する。つまり、水素(H2)と空気中の酸素(O2)を化学反応させることで、電気と水(H2O)を作り出すことができるのだ。

燃料電池の仕組み

作り出した水素はためることもでき、電気が必要な時に水素を電気に変えて使うことができる。この仕組みを利用したのが燃料電池であり、水素と酸素の化学反応によって電気エネルギーを生み出す発電装置である。

2. 水素って何がすごいの?

水素をつかった発電の最大のメリットは、発電時に環境問題の要因となる二酸化炭素(CO2)を排出せず、クリーンで環境に配慮しているということ。水素は化石燃料から作り出すこともでき、現在の燃料電池車の燃料の多くはこの手法を採用しているが、再生可能エネルギー(風力、水力、太陽光など)を用いて水を電気分解することができれば、水素を作るところからCO2をほとんど発生させない仕組みを実現することができる。

 

水素は、電気エネルギーに変えて利用することもできれば、燃料としてそのまま使うこともできる。いろいろな場所で活躍できるのだ。燃料電池の大型のものは発電施設として、中規模のものは駅やオフィスビルに、小規模なものは自動車や船舶などの駆動源に使うことができる。

3. これが東芝の水素ソリューション!

東芝の自立型水素エネルギー供給システム、H2Oneは、再生可能エネルギーから水素を「つくる」、その水素を「ためる」、そして燃料電池で「つかう」ところまでワンストップでエネルギーの製造と供給を行うことができる。また、再生可能エネルギーからつくった電力のため、究極のクリーンエネルギーといえる。災害時にはライフラインとして役立ち、避難者300人に一週間の電力・温水供給が可能となる
川崎マリエンに設置しているH2Oneスペックの場合

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<p>水素は再生可能エネルギーの弱点である不安定部分を水素で補うという蓄電池としての役割を果たすため、時間、天気や季節によって出力が変動する再生可能エネルギーを安定的に供給できるように調整することができる。通常のバッテリーと異なり、ためた水素(電気のもと)は劣化しないため、長期間、エネルギーを蓄え調整に使用することも可能となるのだ。</p>
<p><strong>エネルギーの地産地消</strong>も実現できるので、離島などのオフグリッド(電力会社の電力網とつながっていない環境)での活用も考えられる。</p>
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4. さまざまな場所で活躍する水素エネルギー

JR東日本の駅で活躍

武蔵溝ノ口駅

川崎市にあるJR東日本 南武線武蔵溝ノ口駅ではH2One™が稼働している。普段はホーム上の照明に電力を供給し、燃料電池の熱を利用して夏場はミストポール、冬場は待合スペースに設置されたベンチを温め、駅利用のお客さまが快適に電車の待ち時間を過ごせるものとなっている。

 

災害などで、ライフラインが寸断された場合、貯蔵してある水素を利用して発電を行い、コンコースの一部や旅客トイレの照明などに電気を供給することもできる。

 

2017年04月17日「JR東日本向け自立型水素エネルギー供給システム「H2One™」が運転を開始」(プレスリリース)

 

建設業界でも導入が始まる

 

建設業界では、建築物における空調や照明に使ったエネルギー(一次エネルギー)の消費量を、再生可能エネルギーの活用などにより削減し、年間の一次エネルギー消費量をゼロにする取り組みが進んでいる。東急建設では、「ネット・ゼロ・エネルギー・ビル(ZEB)」のモデル化を目指し、同社の技術研究所に設置されるH2One™で既設の太陽光発電システムと水を使って、水素を作ってため、必要なときに貯蔵した水素を原料に純水素燃料電池で電気と温水を作り、同研究所の実証実験に活用される予定だ。

 

2017年06月20日「東急建設向け自立型水素エネルギー供給システム「H2One™」を受注」(プレスリリース)

 

フォークリフトだって、水素を使う時代!

水素エネルギー利活用センター

東芝の水素利活用センターは、太陽光発電によって生み出された電力から水素を作り、東芝の府中事業所内で運用する燃料電池フォークリフトに燃料として水素を充填する施設。燃料電池フォークリフトは、稼働時にCO2を排出しないほか、再生可能エネルギー由来の水素を燃料にしているため、一貫したCO2フリーを実現している。

 

2017年07月13日「府中事業所に「水素エネルギー利活用センター」を開所」(プレスリリース)

 

東芝が魅せる!VRによる ”Hydrogen Energy Journey” がアスタナ国際博覧会に登場!

 

2017年6月10日、カザフスタン共和国アスタナ市において「未来のエネルギー」をテーマとする「2017年アスタナ国際博覧会」が開幕。日本が提案する「未来のエネルギー」として東芝が展示協力を行ったのが、VR(仮想現実)を使った“Hydrogen Energy Journey”。太陽光となった参加者が宇宙を旅して地球で水素エネルギーに変わり、H2Oneを通して電気として使われていくストーリーを映像体験できるものとなっている。

Hydrogen Energy Journey

5. 東芝の目指す水素社会

未来のエネルギー、水素について、東芝の前川治専務は次のように話す。

 

「再エネ水素をつかった「CO2フリーな水素」。東芝は、CO2フリーな水素のワンストップソリューションを開発しました。この新しい自立型のエネルギー供給システムにより、従来は不安定であった再生可能エネルギーを、24時間安定して電力供給することを可能にしています。また、東芝独自の水素EMS(Energy Management System)により効率的なエネルギーの管理もされています。それが東芝のH2Oneシステムです。」

 

東芝は多様なニーズに対応するH2Oneを展開し、それぞれのシーンでエネルギーを効率的に使用することのできる水素ソリューションを提供することで、CO2を排出しないクリーンな水素社会の実現に貢献していく。

 

東芝の水素についてもっと知りたい方は、「東芝が目指す水素社会」

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