水素の作り方 -その３：水の電気分解のコスト

水の電気分解では、”持続可能”な形で水素を作ることができます（水素の作り方 -その１：現行の作られ方と価格参照）。 その歴史と概要（水素の作り方 -その２：水の電気分解参照）について、前回まとめました。今回はもう少し踏み込んで、水電解で作った水素の値段を見ていきます。

水電解装置のスケールメリットとコスト

水素価格を、水素製造能力（電解装置規模）に対してまとめたもの図にまとめます^[1]。

水電解では他の工業プロセスと同様に、スケールメリットがある程度働きます。つまり、装置が大きいほどある程度安く作れます。現状最も安い形態で、水素1 [kg]あたり5ドル程度です。これは以前述べた値でもありますね（水素の作り方 -その１：現行の作られ方と価格参照）。

水電解で作られる水素（グリーン水素）に経済性を持たせることを考えます。5ドルの内訳をみてると、なんと赤色で示される4ドル弱、これは電気代に起因します。残りのO&M（Operation & Maintenance）、そしてCAPEX（Capital expenses）はそれぞれ1ドル弱ずつです。つまり、水電解由来のグリーン水素が高い主因は「電気代が高いから」ということになります。

ですから安い電力を使えれば、その分安く作れます。例えば夜間などの余剰電気を使って水電解を操業すれば、安く済みますね。逆に、送電網に接続されていない割高の再エネなどを使うと、水素価格は高くなります^[2]。電気代が高いところで作れば、それだけ経済的には不利な水素が製造されてしまいます。一方で、技術革新によって新規水電解システムを構築することで、水素価格の低減を狙った研究開発も進められています。

水素コストの目標値

日本は水素コストの低減を目指し、政府目標を打ち出しています。日本が2017年に打ち出した「水素基本戦略」では、2030年時点で、1 [Nm³]あたり30円^[3]を目標として掲げています。そして将来的には20 円程度^[3]を目標にしています。日本における現在の水素価格は1 [Nm³]あたり100円程度^[4]なので、挑戦的な目標です。なお、ここ政府目標として言及される水素価格は、必ずしも水電解由来に限ったものではありませんので、ご注意ください。

ちなみに、水電解装置そのものについてもコスト目標を掲げています。現行1 [kW]あたり20万円であるものを、2030年には5万円まで下げるとしています^[4]。
※水素1 [kg] が、約11 [Nm³]に対応します。

海外でも同様に、クリーンな水素コストの低減を国レベルで目標に掲げています。アメリカでは、2021年7月Hydrogen Shotにて”111”が提案され、10年（＝1 decade）で、水素1 [kg]当たりのコストを1ドルにすることを目指しています^[5]。

参考文献

1. M, Felgenhauer, T. Hamacher, Int. J Hydrogen Energy 2015, 40, 2084.
2. E4tech Sàrl with Element Energy Ltd, Development of Water Electrolysis in the European Union Final Report, 2014.
3. 再生可能エネルギー・水素等関係閣僚会議, 水素基本戦略, 2017.
4. 経済産業省 資源エネルギー庁 新エネルギーシステム課/水素・燃料電池戦略室, “今後の水素政策の検討の進め方について”, 2020.
5. U.S. Department of Energy, “Hydrogen Shot”, https://www.energy.gov/eere/fuelcells/hydrogen-shot (accessed on 2022/02/04).