「究極のクリーンエネルギー」として注目されている水素エネルギー。しかし、具体的に何がすごいのか、なぜ“究極”とまで呼ばれるのかを説明できる人は多くないでしょう。本記事では、その理由はもちろん、水素エネルギーの基本的な仕組みから、メリット・デメリット、日本や世界の取り組みまで、初めての方にもわかりやすく解説します。

【この記事でわかること】

• ・水素エネルギーが「究極のクリーンエネルギー」と呼ばれる理由
• ・グレー・ブルー・グリーン水素の違いと、それぞれの環境負荷
• ・水素エネルギーのメリットと、普及に向けた課題
• ・日本と世界における水素社会実現への取り組み状況

第1章：水素エネルギーが「究極のクリーンエネルギー」と呼ばれる理由

水素には、実はいろいろな「つくり方」があります。それに加えて、使うときにCO₂を出さないという特徴も持っています。この2つの特徴から、水素は「究極のクリーンエネルギー」と呼ばれています。

1-1．水素という物質の特徴

水素は、電気を使って水から取り出せるだけでなく、石油や天然ガスといった化石燃料、メタノールやエタノール、下水汚泥、廃プラスチックなど、実に多様な資源からつくることができます（※）。製鉄所や化学工場のプロセスの中で、副産物として発生することもあります。

この「つくり方の多様性」は、エネルギー資源としては大きな強みです。日本は一次エネルギーの90％以上を海外からの化石燃料輸入に頼っており、特定地域への依存度も高いため、国際情勢の変化に供給を左右されやすいという課題を抱えています。水素であれば、海外の未利用エネルギーや国内の再生可能エネルギー（再エネ）など、多様な資源から製造できるため、エネルギーおよび調達先の多角化につながると期待されています。

1-2．燃焼してもCO2を出さない仕組み

水素のもう一つの特徴は、酸素と結びつけて発電したり、燃焼させて熱エネルギーとして利用したりする際に、CO₂を排出しない点です。この「使うときにCO₂を出さない」という性質から、水素は環境対策の面でも高いポテンシャルを持つとされています。

さらに、水素関連技術のうち「燃料電池」分野の特許出願件数は日本が世界一であり、水素社会の実現は日本の産業競争力の強化にもつながると位置づけられています。

※出典：経済産業省 資源エネルギー庁「『水素エネルギー』は何がどのようにすごいのか？」

第2章：水素エネルギーの作り方・使い方の仕組み

水素は、つくり方によって呼び方が変わったり、性質上そのままでは運びにくかったりと、独特の仕組みを持っています。ここでは「つくる」「はこぶ」「つかう」の3つの視点から詳しくみていきましょう。

2-1．グレー・ブルー・グリーン水素｜製造方法による違い

水素は、製造方法によって環境負荷が大きく異なり、色にちなんだ呼び方で区別されています（※1）。

天然ガスなどの化石燃料から「改質」という方法で水素をつくる際にはCO₂が発生します。このCO₂をそのまま大気中に排出したものが「グレー水素」、CO₂の回収・貯留などの技術によりCO₂排出を抑えたものが「ブルー水素」です。

一方、再エネ由来の電力で水を電気分解し、製造時のCO₂排出を抑えてつくられた水素は「グリーン水素」といいます。 水を電気分解する装置には、水酸化カリウムの強アルカリ溶液を使う「アルカリ型」と、純水を使う「固体高分子（PEM）型」の2種類が実用化されており、それぞれコストや柔軟性の面で一長一短があります。

2-2．水素の貯蔵・輸送の方法

水素は常温・常圧では気体のため体積が大きく、燃えやすい性質を持つことから、そのまま運ぶのは容易ではありません（※2）。そこで、液体や水素化合物に変換して運ぶ「水素キャリア」という手法が使われています。

実際に、オーストラリア産の褐炭からつくった水素を液化し、日本まで海上輸送する実証事業や、水素とトルエンの化合物であるMCH（メチルシクロヘキサン）に変換して運ぶ国際輸送の実証が、すでに成功しています

2-3．燃料電池による発電・利用の仕組み

水素の代表的な利用方法が「燃料電池」です。水素と酸素を化学反応させて電気をつくり、その際に生まれる熱（排熱）もあわせて利用する仕組みで、家庭用燃料電池「エネファーム」もこの技術を活用しています。

※1出典：経済産業省 資源エネルギー庁「次世代エネルギー『水素』、そもそもどうやってつくる？」
※2出典：経済産業省 資源エネルギー庁「目前に迫る水素社会の実現に向けて～『水素社会推進法』が成立（前編）サプライチェーンの現状は？」

第3章：水素エネルギーのメリット

ここまでみてきた特徴をふまえて、水素エネルギーが持つメリットを整理してみましょう。

水素エネルギーの最大のメリットは、やはり利用時にCO₂を排出しないことです（※）。加えて、多様な資源からつくれるという特性は、エネルギー自給率の向上や、調達先の多角化によるエネルギー安全保障の強化につながります。

暮らしの面でも、すでに実用化が進んでいる例があります。家庭用燃料電池「エネファーム」は、一般家庭の省エネやCO₂削減に貢献しており、2009年の発売以降、普及が進んでいます。技術の成熟とともにコストが下がっていく好例といえるでしょう。

また、日本は燃料電池分野の特許出願件数が世界一であり、水素関連技術を海外に展開することは、国際社会への貢献にもつながると位置づけられています。

※出典：経済産業省 資源エネルギー庁「『水素エネルギー』は何がどのようにすごいのか？」

第4章：水素エネルギーのデメリット・課題

期待の大きい水素エネルギーですが、普及に向けてはまだいくつかの課題も残っています。

まず大きいのがコストです。水素はまだ発展途上のエネルギーであり、既存の化石燃料に比べて製造コストが高いのが現状です（※1）。今後、水素を大規模に活用していくには、事業者側の初期投資や運営コストも大きな負担となります。この価格差を埋めるため、国は2024年に成立した「水素社会推進法」を通じて、既存燃料との価格差そのものを支援する仕組みを設けています。

もう一つの課題が、貯蔵・輸送のしにくさです。前章で触れたとおり、水素は常温常圧では気体で体積が大きく、燃えやすい性質を持つため、そのままでの運搬が難しく、液化やMCHへの変換といった技術と、それに対応したインフラの整備が欠かせません（※2）。

さらに、現時点で製造されている水素の多くは、製造時にCO₂を排出する化石燃料由来のものが占めており、今後いかに低炭素な水素等へ切り替えていくかも、事業者に課された重要な課題とされています。

※1出典：経済産業省 資源エネルギー庁「目前に迫る水素社会の実現に向けて～『水素社会推進法』が成立（後編）クリーンな水素の利活用へ」
※2出典：経済産業省 資源エネルギー庁「目前に迫る水素社会の実現に向けて～『水素社会推進法』が成立（前編）サプライチェーンの現状は？」

第5章：日本と世界の取り組み事例

水素社会の実現に向けては、日本国内はもちろん、世界各国でも法整備や支援制度づくりが進んでいます。ここでは日本と世界、それぞれの動きをみていきましょう。

5-1．日本の「水素社会」実現に向けた政策

日本は2017年、世界に先がけて水素の国家戦略「水素基本戦略」を策定し、2023年には商用段階を見据えて産業戦略・保安戦略を新たに加える形で改定しました（※1）。そして2024年5月には、水素の社会実装を後押しする「水素社会推進法」が成立しています。

この法律のもとでは、低炭素水素等を国内で製造・供給しようとする事業者が計画を提出し、認定を受けることで、既存燃料との価格差に着目した支援や、貯蔵・輸送インフラの整備支援を受けられる仕組みが整えられました（※2）。

5-2．世界各国の動向

世界的にも水素への注目は高まっており、国際機関の予測では、2050年の世界の水素需要量は2022年の約5倍に達するとされています。日本が2017年に水素の国家戦略を策定して以降、EUやドイツ、オランダなど25カ国以上が相次いで自国の水素戦略を打ち出し、支援策も技術開発から実用化・商用化のフェーズへとシフトしています。

具体的な支援制度も各国で整備が進んでいます。米国の「インフレ抑制法（IRA）」では、国内で水素を製造する場合、1kgあたり最大3ドルの税額控除が受けられます。英国やドイツでは、既存燃料と水素等とのコスト差を長期にわたり補助する「値差支援」制度が導入されており、日本の水素社会推進法もこれらの制度を参考にしています。

※1出典：経済産業省 資源エネルギー庁「目前に迫る水素社会の実現に向けて～『水素社会推進法』が成立（前編）サプライチェーンの現状は？」
※2出典：経済産業省 資源エネルギー庁「目前に迫る水素社会の実現に向けて～『水素社会推進法』が成立（後編）クリーンな水素の利活用へ」

第6章：水素エネルギーの将来性・今後の展望

水素は今後、どのような分野での活用が広がっていくのでしょうか。大きくは「モビリティ」「産業熱」「発電」の3分野で拡大が見込まれています（※）。

モビリティ分野では、燃料電池自動車（FCV）の普及はまだこれからの段階です。燃料電池トラック（FCトラック）が2022年から走行を開始しており、水素ステーションの最適配置や大型化とあわせて、今後の拡大が期待されています。

産業分野では、電化による脱炭素化が難しい鉄鋼や化学などの高温熱利用への活用が進められており、実際に工場内で再エネから水素を製造し、その水素を製造プロセスに活用する実証もすでに行われています。

発電分野では、火力発電所の燃料を天然ガスから水素に置き換える取り組みが進んでおり、三菱重工は大型タービンで水素を熱量ベースで10％混焼する燃焼器を開発済みです。現在はさらに高い混焼率や、天然ガスを完全に水素に置き換える専焼の燃焼器の開発も進められています。

※出典：経済産業省 資源エネルギー庁「目前に迫る水素社会の実現に向けて～『水素社会推進法』が成立（前編）サプライチェーンの現状は？」

第7章：よくある質問（FAQ）

ここまでの内容と重なる部分もありますが、よく寄せられる疑問をQ&A形式で整理しました。

第8章：まとめ

水素エネルギーは、多様な資源からつくれる点と、利用時にCO₂を排出しない点から「究極のクリーンエネルギー」とも呼ばれ、エネルギー安全保障と脱炭素の両面で期待されています。一方で、コストの高さや貯蔵・輸送のしにくさといった課題も残っており、日本や世界各国は法整備や支援制度を通じてその普及を後押ししている段階です。今後の技術開発とインフラ整備の進展によって、水素がどこまで身近なエネルギーになっていくのか、引き続き注目していきたいところです。