多様な水素製造パスウェイ：政策立案に向けた技術評価と支援の方向性
はじめに
水素は、温室効果ガス排出削減とエネルギー安全保障の両立に貢献する有望なエネルギーキャリアとして注目されています。その導入拡大に向けては、安定かつ安価な供給源の確保が極めて重要となります。現在、水素製造には様々な技術パスウェイが存在し、それぞれが異なる特性、コスト構造、環境負荷、技術成熟度、そして政策的課題を有しています。
特に、再生可能エネルギー由来の「グリーン水素」と、化石燃料由来ながらCCS（二酸化炭素回収・貯留）を組み合わせた「ブルー水素」に加えて、原子力やバイオマスなどを利用した多様な製造方法（パスウェイ）が検討されています。これらの多様なパスウェイを適切に評価し、それぞれの特性に応じた政策支援を検討することは、将来の水素経済を構築する上で不可欠です。
本稿では、多様な水素製造パスウェイの技術的特徴、評価の視点、そして政策立案における課題と支援の方向性について、国内外の動向を踏まえながら解説します。
主要な水素製造パスウェイの概観
水素製造技術は多岐にわたりますが、代表的なものを以下に挙げます。
- 化石燃料の改質（SMR等）: 天然ガス、石炭などを水蒸気と反応させて水素を製造する方法。既存インフラを活用できる利点がありますが、製造時にCO2を排出します。ここにCCSを組み合わせたものがブルー水素です。
- 水の電気分解: 水を電気分解して水素と酸素を製造する方法。使用する電力源によって分類されます。
- 再エネ由来電力: グリーン水素。製造時のCO2排出はほぼゼロですが、再エネの出力変動やコストが課題となる場合があります。
- 原子力由来電力: 原子力発電で発電した電力や、将来的な高温ガス炉の熱を利用して水を分解する方法。安定供給が可能である一方、原子力特有の安全性や社会受容性の課題があります。
- 系統電力: 化石燃料を含む現在の電力系統からの電力を使用する場合、その電源構成に応じたCO2排出が発生します（グレー水素）。
- バイオマスのガス化・熱分解: 木質チップや農業廃棄物などのバイオマスをガス化または熱分解して水素を製造する方法。バイオマスの持続可能性確保や前処理技術、CO2回収・利用・貯留（CCUS/U）との組み合わせが論点となります。適切に実施されればカーボンニュートラル、あるいはカーボンネガティブな水素製造も期待できます。
- その他の技術: 光触媒、熱化学法（太陽熱利用など）、地中水素（天然に存在する水素）など、研究開発段階や実証段階の技術も存在します。
これらのパスウェイは、原料の多様性、製造拠点立地の柔軟性、製造コスト、ライフサイクル全体でのGHG排出量、必要なインフラ、技術成熟度、そして社会受容性といった点で大きく異なります。
政策立案における技術評価の視点
多様な水素製造パスウェイに対して政策支援を検討する際には、以下の多角的な視点からの評価が不可欠です。
- ライフサイクルアセスメント（LCA）: 原料採取から製造、輸送、利用、廃棄に至るライフサイクル全体でのGHG排出量を正確に評価する必要があります。製造時の直接排出だけでなく、電力系統の排出係数、原料の生産・輸送に伴う排出なども含めて包括的に評価することで、真に低炭素な水素を定義し、差別化する基準を設けることが政策の基盤となります。
- コスト競争力: 各パスウェイの製造コストは、原料価格、電力価格、設備投資、運転維持費などによって大きく変動します。市場導入を加速するためには、既存エネルギーに対する競争力、あるいはパスウェイ間のコスト競争力を高める政策支援（補助金、税制優遇、カーボンプライシング等）が有効ですが、長期的な自立化を見据えた設計が必要です。
- 供給安定性と規模: 再エネ由来水素は気象条件に依存する一方、原子力由来やSMRベースの水素は比較的安定した供給が可能です。地域的な資源賦存量（再エネポテンシャル、バイオマス資源、CCS適地）も考慮し、多様なパスウェイを組み合わせることで、変動リスクを分散し、大規模な需要に対応できる供給体制を構築する必要があります。
- 技術成熟度と研究開発: SMRや水の電気分解など成熟度の高い技術がある一方で、高温ガス炉を利用した熱化学法や大規模なバイオマス水素製造などはまだ発展途上にあります。政策としては、既存技術の最適化・コストダウンを促すとともに、将来的なオプションとなり得る革新的技術の研究開発への支援もバランス良く行う必要があります。
- インフラ要件: 製造拠点、輸送・貯蔵インフラ（パイプライン、液化/圧縮貯蔵施設、アンモニア/MCH等の水素キャリア関連施設）、利用側のインフラなど、各パスウェイの実装には異なるインフラが必要となります。政策によるマスタープラン策定や先行投資支援がボトルネック解消に貢献します。
- 社会受容性: 特に原子力やCCS、バイオマス資源利用に関しては、地域社会の理解と合意形成が不可欠です。透明性の高い情報提供、ステークホルダーとの丁寧な対話、地域経済への貢献といった視点も政策検討に含める必要があります。
国内外の政策動向と示唆
世界各国は、自国の資源賦存量やエネルギーミックスに応じて、多様な水素製造パスウェイに対する政策を模索しています。
- 欧州連合（EU）: 再エネ由来のグリーン水素を最優先としつつも、移行期におけるブルー水素の役割も認めています。LCAに基づいた低炭素水素の認証制度構築が進められています。バイオマス利用に関する政策支援も行われています。
- 米国: インフレ削減法（IRA）に基づき、LCA排出量に基づく生産税額控除（45V）を導入し、様々な低炭素水素製造技術を対象としています。これにより、グリーン水素だけでなく、原子力由来水素やCCS付きの水素製造への投資が促進されると期待されています。
- カナダ: GHG排出削減目標に基づき、ブルー水素を中心に、バイオマスや原子力からの製造も含む多様なパスウェイを支援する政策を検討しています。
- 日本: 再エネ由来水素、海外からの化石燃料由来・CCS付き水素（ブルー水素）、そして原子力由来水素など、複数のオプションを追求する方針を示しています。特に、長期的なエネルギー安全保障の観点から、国内資源（原子力、バイオマス等）を活用した製造パスウェイの重要性が認識されています。
これらの動向から示唆されるのは、単一のパスウェイに依存するのではなく、複数のパスウェイを組み合わせた「マルチパスウェイ戦略」が主流となりつつあることです。政策としては、LCAに基づく客観的な環境性能評価基準を確立し、それに基づいて各種パスウェイに対する適切なインセンティブや規制を設計することが求められます。また、初期段階においては、技術開発支援や実証事業、インフラ整備への投資が重要となります。
まとめと今後の展望
水素製造パスウェイの多様化は、将来の水素経済において、供給安定性、コスト競争力、そして脱炭素目標達成の柔軟性を高める上で極めて重要です。政策担当者としては、グリーン水素やブルー水素に限定せず、原子力、バイオマス、その他新技術を含む様々なパスウェイの特性を深く理解し、多角的な視点から評価を行う必要があります。
今後、政策立案においては以下の点が重要になると考えられます。
- 客観的な評価基準の策定: 国際的な議論も踏まえつつ、LCAに基づいた水素の低炭素性評価・認証システムを確立し、異なるパスウェイの環境性能を明確に区別できるようにすること。
- バランスの取れた支援: 技術成熟度、コスト、供給安定性、GHG削減ポテンシャルなどを考慮し、各パスウェイの特性に応じた、過渡期と将来像を見据えたバランスの取れた政策支援策（補助金、税制、規制緩和等）を設計すること。
- インフラ整備との連携: 多様な製造パスウェイから生産される水素を、効率的かつ安全に輸送・貯蔵し、需要地へ供給するためのインフラ整備計画を、製造パスウェイのポテンシャルと同期させて推進すること。
- 社会受容性の向上: 特に新しい製造パスウェイや大規模インフラに関しては、ステークホルダーとの対話を通じて理解促進を図り、円滑なプロジェクト推進を可能にするための政策的アプローチを強化すること。
- 国際連携の強化: 多様なパスウェイに関する技術情報交換、標準化、サプライチェーン構築における国際協力を積極的に推進すること。
多様な水素製造パスウェイを効果的に活用するための政策戦略は、各国のエネルギー事情や産業構造によって異なります。日本においては、国内資源の活用と海外からの安定的な供給の両立を目指し、それぞれのパスウェイが持つ強みを最大限に引き出すための政策が求められています。