地球上では、水や植物、動物、そしてもちろん人間にも、膨大な数の水素原子が含まれています。 しかし、生物のほぼすべての分子に含まれている一方で、気体としては非常に少なく、体積で100万分の1以下です。
水素は、天然ガス、原子力、バイオガス、太陽光や風力などの再生可能エネルギーなど、さまざまな資源から生産することが可能です。 課題は、家庭やビジネスの燃料となるガスとしての水素を大規模に利用することです。
なぜ水素が将来のクリーンなエネルギー源として重要なのか
燃料とは、「燃やして」有用なエネルギーを提供できる化学物質です。 通常、燃焼とは、燃料中の元素間の化学結合が破壊され、元素が酸素 (多くの場合、空気中) と化学的に結合することを意味します。
長年にわたり、家庭や企業の暖房、および発電所の発電に天然ガスを使用してきました。 メタンは、油田やガス田からの「天然ガス」の主成分です。
私たちが天然ガスを使い続けてきたのは、それが容易に入手できる資源であり、コスト効率がよく、歴史的に暖房や発電に頼ってきた最も汚い化石燃料である石炭に代わる、よりクリーンな燃料であったからです。
天然ガスを燃やすと、熱エネルギーが得られます。 しかし、水と一緒に二酸化炭素が排出され、これが大気中に放出されると気候変動の一因となる。
「青い水素」と「緑の水素」の違いは何ですか？
青い水素は、再生不可能なエネルギー源から、主に2つの方法のうちの1つを使って製造されます。 メタンの水蒸気改質は、バルク水素を製造する最も一般的な方法で、世界の生産量のほとんどを占めています。 この方法では、高温高圧の水蒸気をメタンおよびニッケル触媒と反応させ、水素と一酸化炭素を生成する改質器を使用する。
また、自己熱改質は酸素と二酸化炭素または水蒸気を用いてメタンと反応させ、水素を生成する方法である。 これらの 2 つの方法の欠点は、副産物として炭素が発生することであり、この炭素を捕捉して貯蔵するために炭素捕捉貯蔵 (CCS) が不可欠です。
グリーン水素は、電気分解機で水分子から水素を分離し、その電力で製造します。 このプロセスでは、有害な副産物のない純粋な水素が生成されます。 さらに、この方法は電気を使うので、（余剰風力発電のように）貯蔵するのが難しい余剰電力を電気分解に回し、それを使って水素ガスを作り、将来のエネルギー需要のために貯蔵することができるという利点があります。 日本には96カ所の公共の水素充填ステーションがあり、ガソリンやディーゼルと同じように、従来の燃料車と同じ時間で充填することができます。 ドイツには80カ所、アメリカには42カ所の水素ステーションがあり、3番目に多い。
また、水素は道路、航空、船舶輸送のための軽量燃料の選択肢として期待されています。 国際的な配送会社であるDHLは、すでに100台の「H2パネルバン」を所有しており、無給油で500kmの移動が可能である。
クリーンエネルギーとしての水素利用を加速するための潜在的なブレーキは何か。
メタンの代替として水素を利用するためには、大規模かつ経済的に製造し、現在のインフラを適合させる必要があります。 また、人々は調理や暖房に天然ガスを使うことに慣れており、水素の同等品も出現しているため、家庭生活における文化の変化も必要ないだろう。
代替グリーン燃料としての水素を推進するために、ナショナルグリッドは何をしていますか？
私たちは2050年までにネットゼロを達成すると約束していますが、これは、今後数年間でガスの使用方法を変える準備を始める必要があることを意味します。
現在の全国送電システム（NTS）は、英国全土に天然ガスを輸送しており、人々や企業、産業界はこのネットワークに依存しています。
NTSは、高圧で天然ガスを輸送するために鋼管を使用するユニークで複雑なネットワークである。 高圧の水素がパイプに与える影響を十分に理解した上で、ネットワークの変換を行う必要があります。 水素を安全に輸送するためにどのような改良が必要なのか、広範なテストと詳細な試験が必要です。
HyNTS (Hydrogen in the NTS) というバナーのもと、私たちはすでに、NTSが水素を輸送できる物理能力を調べるいくつかのプロジェクトを行っています。 これらのプロジェクトでは、水素が配管に与える影響だけでなく、コンプレッサーやバルブなどの関連機器への影響や、将来的に水素ネットワークがどのような形で運用される必要があるのかも調べています
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