課題が山積み! 水素発電のメリットとデメリットについて

By | 2017/01/13

水素発電近年では水素エネルギーで動く自動車等も発売され、水素発電は私たちの生活において身近なものになりつつあります。

水素発電が一般的になった「水素社会」では、私たちの生活はどのように変わるのでしょうか?また、その実現には何が必要となってくるのでしょうか?

水素発電の基本的なことからメリットとデメリットまで、詳しくご説明します。

水素発電のメリットは?

水素発電の最大のメリットは、やはり二酸化炭素の削減です

二酸化炭素の削減に向けた取り組みは、日本だけでなく世界各国で行われています。

木を植えたり、節電したりと二酸化炭素を減らすためにできることはたくさんありますが、やはり抜本的な改革を要します。

その中で、水素発電は大きな期待を集めています。

化石燃料を燃やす従来の発電方法では必ず二酸化炭素が発生し、地球温暖化の最大の原因となっています。

一方、水素発電では二酸化炭素がほとんど排出されないため、地球環境に優しくなっています。

現在は化石燃料から水素を抽出する方法が主流ですが、風力や水力等の再生可能エネルギーから水素がつくれるようになれば、さらに環境に優しい方法で発電することができるようになります。

原料が枯渇する心配のない水素は日本にぴったり!

日本は石油や石炭といった化石燃料のほとんどを海外から輸入していますが、水素発電が普及すれば輸入をする必要がなくなります
水素は水を電気分解することで作り出します。

また、炭水化物から取り出すこともできます。

水や炭水化物は地球上に有り余るくらいに存在していますから、化石燃料の枯渇を心配する必要がなくなるのです。

さらに、輸入をする必要がなくなるため、オイルショックの時のような国際情勢による燃料不足のリスクも避けることができます。

水素発電が生みだす波及効果

水素発電が実現すれば、他分野にも良い影響を与えるのではないかと期待されています。

水素発電により水素の需要が高まり、供給施設などが増えれば自ずと水素のコストが下がっていきます。

すると、水素エネルギーの自動車等、水素を必要とする分野の研究・開発費用も下がり、より多くの企業が水素事業に参入しやすくなります。

そうなれば、私たちの一般消費者の周りにも水素を使用した商品が普及していき、水素のあるクリーンな社会の実現にもつながっていくのです。

水素発電のデメリット

化石燃料

エコロジーが叫ばれる今の世の中にぴったりの水素発電ですが、もちろんデメリットも存在します。

水素発電のデメリットにはどのようなものがあるのか、またそれを解決する手立てがあるのか考えていきたいと思います。

無尽蔵、だけど割高な水素

水素は無尽蔵に存在する一方、運搬や管理にコストがかかります
大量の水素を得るには、化石燃料が豊富な国で水素を作りだし、それを液体化して輸入する方法が考えられます。

しかし、水素を液体にするためには-252.6℃という低温が必要です。

液体化してから燃料として使用するまでこの温度を保ち続けるのは困難で、たとえできたとしても高額な費用がかかります。

気体で運ぶことも不可能ではありませんが、大量に供給するのには適していません。

液体水素の運搬・製造に関して最適な方法が編み出されるまでには時間を要することでしょう。

実用化に向けた課題が山積み

水素での発電は従来の化石燃料(メタン)と比べると発熱量は約3分の1にとどまり、燃焼速度は7倍になります。

そのうえ、断熱火炎温度は10%程度高くなっているのです。

断熱火炎温度の高さに関しては、酸性雨を引き起こす窒素酸化物の発生原因となります。

これらの課題が解決できなければ、クリーンなエネルギーどころか、地球環境を悪化させる元凶になってしまうおそれがあるのです。

では、課題の解決に向けて何をすればよいのでしょうか。

最優先ですべきことは「ガスタービンの改良」です。

それもバージョンアップ程度の小さなものではなく、大幅な改良が必要です。

発熱量に関しては、ガス流量を増やすため、ガスの配管やノズルの形状が見直されています。

燃焼速度と断熱火炎温度に関しては、水素以外のガスを一緒に燃焼させる「予混合方式」など、燃焼方法の視点から解決策が検討されています。

水素発電の実現によって変わるものは?

水素自動車

水素発電が普及することによって、身の回りで最も大きく変わるものといえば、おそらく乗り物でしょう。

現在、大手自動車メーカーから燃料電池を使った車が販売されています。

価格はまだ一般の自動車に比べると高いですが、水素エネルギーが普及していけば、ゆくゆくはガソリン車と同程度になると予想されます。

水素自動車が普及すれば当然、水素を補給できる施設が必要です。

ガソリンスタンドのような位置づけで「水素ステーション」という施設が一部の地域でできており、水素自動車の普及に向けて設置がさらに進められています。

また、自動車だけでなく、燃料電池で飛ぶ飛行機も開発中です。

すでに飛行実験も行われており、着々と実用化に向けて動いています。

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