차세대 에너지 <수소>
차세대 에너지 '수소', 원래 어떻게 만들어?
사용해도 CO2를 배출하지 않는 차세대 에너지로 기대되는 수소. 물은 물론, 석탄이나 가스 등 다양한 자원으로부터 만들 수 있는 점도 큰 특징이며 이점입니다. 그렇다면 그 자원에서 어떻게 수소를 생산합니까? 이번에는 수소 사회의 실현을 위해 중요한 "수소를 만드는"방법에 대해 소개합니다.
수소에는 「그레이」 「블루」 「그린」이 있다?!
수소가 대량으로 만들어져, 자동차 등 수송의 동력원으로서, 혹은 발전의 에너지원으로서, 다양한 곳에서 이용되는 「수소 사회」. 이 수소 사회를 만들기 위해서는, 사이트 내 링크 열기「카본 프리인 수소 사회의 구축을 목표로 하는 「수소 기본 전략」」 에서도 소개한 바와 같이, 수소를 만들거나 운반할 때에 드는 비용을 절감해 나간다 이가 필요하며, 이를 위해서는 다음의 3가지를 실현해 나가는 것이 요구됩니다.
수소의 저비용화를 위한 3조건
① 저렴한 원료를 사용하여 수소를 만든다
② 수소의 대량 제조 및 대량 수송을 가능하게 하는 공급 체인 구축
③연료전지자동차(FCV)나 발전, 산업 이용 등으로 대량으로 수소를 이용한다
이 중 ①에 대해서는, “다양한 자원으로부터 만드는 것이 가능”이라는 수소의 특징을 살려, 별로 사용되지 않고 저렴한 「갈탄」(저품위인 석탄)이나, 미사용의 가스 등을 원료 로 사용하는 연구가 진행되고 있습니다.
이러한 화석연료를 기반으로 만들어진 수소는 '그레이 수소'라고 불립니다. 또한 최근에는 수소의 제조공정에서 배출된 CO2에 대해 회수하여 저류하거나 이용하거나 하는 「CCS」「CCUS」 와 결합하여 배출량을 줄이는 기술이 연구되었습니다. 이러한 방법으로 제조공정의 CO2 배출을 억제한 수소를 '블루수소' 라고 합니다. 또한 재생가능에너지(재에너지) 등을 사용하여 제조공정에서도 CO2를 배출하지 않고 만들어진 수소를 '그린수소' 라고 합니다.
가스로부터 수소를 만드는 「개질법」, 물로부터 수소를 만드는 「전해법」
그레이 수소나 블루 수소와 같은 화석 연료를 베이스로 한 수소를 만드는 경우에는, 화석 연료를 연소시켜 가스로 해, 그 가스 중에서 수소를 꺼내는 「개질」이라고 불리는 제조 방법이 취해지고 있습니다. 메탄 가스 등을 개질하여 수소를 만드는 방법(수증기 개질법)은 이미 공업 분야에서 널리 이용되고 있습니다. 개질법은 이미 확립되고 있는 기술이기 때문에, 이것을 대규모화 하고, 갈탄 등의 저렴한 원료를 사용하여 수소의 저비용화를 실현할 수 있으면, 수소의 보급 확대나 공급 안정에 도움이 될 것으로 보인다고 되어있습니다. 덧붙여서, 여러분의 집에 있는, 가정용 연료 전지(에네팜)도, 도시 가스로부터 수소를 꺼내는 「개질」을 행하고 있습니다. 한편, 물을 "전해" 즉 전기로 분해하여 수소를 만드는 제조 방법도 있습니다. 여기서 재에너지 유래의 전력을 이용하면 그린 수소를 만들 수 있습니다. 단, 물을 전기로 분해하려면 대규모의 전력이 필요하기 때문에 가능한 한 저렴한 전력을 사용할 수 있으면 그 비용을 억제할 수 있습니다. 또, 전해를 행하는 「수전해 장치」의 개발을 진행하는 것으로, 장치 그 자체의 비용을 절감하는 것도 중요합니다.
연구 성과도 활용하여 다양한 수소 제조 기술 개발
스페셜 컨텐츠에서도 지금까지 소개해 온, 2020년 3월에 후쿠시마현 나미에쵸에 개소한 「후쿠시마 수소 에너지 연구 필드(FH2R)」는, 세계 유수의 수전해 장치를 갖추어 있어 재에너지 등으로부터 수소 을 대규모로 제조하는 실증 프로젝트가 진행되고 있습니다. 또한 전력 시장에서의 가격은 변동하기 때문에 전력의 수요량과 공급량의 데이터 등을 바탕으로 유연하게 수전해 장치를 가동하여 수소의 제조량을 최적화하는 「에너지 매니지먼트 시스템」 실증 등도 실시되고 있습니다.
게다가 후쿠시마 수소 에너지 연구 필드에서의 연구 성과도 근거해 탈탄소화에 임하는 기업 등을 지원하는 「그린 혁신 기금」을 활용해, 수전해 장치의 추가 기술 개발에도 임할 예정입니다. 구체적으로는, 수전해 장치의 대형화나, 뛰어난 부재의 장치에의 실장 등을 통해, 장치 코스트의 한층의 저감(현재의 최대 1/6 정도)을 목표로 합니다. 또, 수전해 장치의 개발과 아울러, 전기가 어려운 열수요나, 기초 화학품의 제조 프로세스를 포함하는 화학 분야 등의 탈탄소화에 맞춘 실증을 행합니다.