水素は温室効果ガスや汚染物質を排出しないため、化石燃料に代わるクリーンな代替品です。 しかし、水素を大規模に生産し、さまざまな分野で導入することは、長くて困難な作業です。 下にスクロールして、水素エネルギー市場、そのさまざまな用途、将来の予測について学びましょう。
世界の水素生成市場
グローバル 水素化 発電市場は、CAGR で成長すると予想されます。 視聴者の３８%が 航空宇宙産業における電気自動車やロケットの燃料電池用の水素需要の増加が、市場を前進させています。
さらに、各国が2050年までに世界的な脱炭素化を達成することを約束する経済政策が市場の成長を押し上げています。 2020 年、欧州連合は独自の規則を確立しました。 水素化 グリーン水素製造の取り組みを支援する政策。
アジア太平洋地域は、世界最大の市場であると推定されています。 水素化 2022 年には中国が最大のシェアを占める。 Siemens Energy (ドイツ)、ENGIE (フランス)、Linde plc (アイルランド) は、この分野における主要な世界的プレーヤーです。
この記事では、エネルギー源としての水素、その応用、そして将来について投資家が知っておくべきことをすべて取り上げます。
水素とは何ですか？
水素は自然に発生する気体であり、宇宙の質量の 75% を占める最も豊富な化学元素の XNUMX つです。 メタンに代わる、より環境に優しい代替燃料です。 水も動物も植物も人間も、 水素化 原子。 水素はほぼすべての生物に存在しますが、気体としての水素は非常に希少です。
水素 原子力、バイオガス、天然ガス、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できます。 しかし、最大の課題は、水素をガスとして大規模に利用してビジネスに燃料を供給することだ。
なぜ水素が将来に不可欠だと考えられるのでしょうか?
長年にわたり、天然ガスは家庭や企業の熱と電気の燃料として使用されてきました。 アメリカ合衆国で、 視聴者の３８%が の住宅が天然ガス、36% が電気に依存しており、英国の世帯の 85% がガスに依存しています。
メタンは、油田およびガス田から得られる天然ガスの主成分です。 天然ガスは容易に入手でき、費用対効果が高く、歴史的に多くの国が暖房と発電に依存し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代替品であるため、産業界は天然ガスを使用し続けてきました。
天然ガスを燃焼させると、貴重なエネルギーが生成されます。 しかし、二酸化炭素を大気中に排出し、気候変動の一因となります。 対照的に、水素は副生成物として水蒸気のみを放出します。
緑色の水素は灰色や青色の水素とどう違うのですか?
青色水素は、XNUMX つの異なる方法により再生不可能な資源を使用して生成されます。 最も一般的な方法は水蒸気メタン改質であり、大量の水素を生成し、世界の生産量のほとんどを占めています。 この方法では改質器を使用して、高温高圧で蒸気をメタンおよびニッケル触媒と反応させます。
XNUMX 番目の方法は自動熱改質で、酸素、二酸化炭素、または水蒸気がメタンと反応して水素を生成します。 これら XNUMX つの方法の欠点は、副産物として炭素が発生するため、この炭素を捕捉して貯蔵するための炭素捕捉と貯蔵が必要になることです。
あるいは、電気を利用して電解槽に電力を供給し、水分子から水素を分離することによってグリーン水素を生成することもできます。 これにより純粋な水素が生成され、副生成物は一切放出されません。 電気を使用することのさらなる利点は、余剰電力を電気分解に転用できるため、将来のエネルギー需要に備えて貯蔵できる水素ガスの生成に使用されます。
最後に、灰色の水素は化石燃料から生成され、比較的安価で、肥料の製造に一般的に使用されます。 残念ながら、灰色の水素が 1 kg 生成されるごとに、10 kg の二酸化炭素が大気中に放出されます。 その結果、水素は最も再生可能性の低い形態とみなされます。
水素の用途
水素 さまざまな用途があり、さまざまな産業プロセスで使用されます。 米国では、ほぼすべての水素が石油の精製、食品の加工、肥料の製造、金属の処理に使用されています。 この国の石油精製所は、燃料の硫黄分を減らすために水素を使用しています。
宇宙探査に使用される
アメリカ航空宇宙局 (NASA) は 1950 年代からロケット燃料として水素を使用してきました。 NASA は、水素燃料電池を使用して宇宙船の電気システムに電力を供給した最初の企業です。
水素燃料電池が発電する
酸素原子と水素原子が結合することで、 水素化 燃料電池は電気を生成します。 バッテリーと同様に、水素は電気化学セル内で酸素と反応して電気を生成します。 さまざまな用途に使用できるさまざまな種類の燃料電池があります。
小型燃料電池は携帯電話やコンピュータに電力を供給できます。 対照的に、大型燃料電池は電力網に電力を供給したり、建物内に非常用電力を供給したり、電力網に接続されていない地域に電力を供給したりできます。
2021 年の時点で、米国では 166 のコンセントで約 113 台の燃料電池発電機が稼働しており、総容量は約 260 メガワット (MW) です。 約 16 MW の発電容量を備えたブリッジポート (コネチカット) 燃料電池は、単一の燃料電池発電施設としては最大です。
次に大きな施設であるデラウェア州のレッド ライオン エネルギー センターの発電能力は 6 MW です。 これらの稼働中の燃料電池のほとんどは水素源としてパイプラインの天然ガスを使用していますが、埋め立てガスやバイオガスを使用しているものもあります。
発電所で使用される
利用への関心が高まっている 水素化 米国の発電所で。 いくつかの発電所は、燃焼ガスタービンで天然ガスと水素の燃料混合物を使用して運転したいと発表しています。 たとえば、オハイオ州にある 485 MW のロング リッジ エネルギー発電施設には、95% の天然ガスと 5% の水素混合燃料で動作するガス燃焼タービンがあり、再生可能資源を使用して生成された 100% グリーン水素を使用する予定です。
もう30つの例は、ユタ州のインターマウンテン・パワー・エージェンシーのプラントで、既存の石炭火力発電施設を複合ガス火力施設に転換し、当初は最大100％の水素を使用し、最終的にはXNUMX％グリーン水素を使用する計画である。
車両に使用される
1992 年のエネルギー政策法に基づき、 水素化 車両燃料の代替品として考えられています。 水素は、ゼロエミッション車の燃料電池に電力を供給でき、高効率の可能性があり、国内生産の有望な可能性を秘めているため、関心が高まっています。
燃料電池は、化石燃料を動力源とする内燃エンジンよりも 2 ～ 3 倍効率的です。 水素は内燃エンジンの燃料としても使用できますが、窒素酸化物が発生します。
現在、水素燃料自動車は減少しています。 燃料電池 高価であり、水素燃料ステーションの数は限られています。 米国には約 48 か所の水素ステーションがあり、そのほぼすべてがカリフォルニアにあります。
グリーン水素経済に移行する国々
オーストラリア：オーストラリアは、グリーン水素市場における存在感がほとんどないにもかかわらず、さまざまな組織と協力して、再生可能水素の生産を促進する太陽光発電や風力発電のプロジェクトを開発してきました。
カナダ: カナダでは、民間および公共部門からの共同パートナーシップと投資のおかげで、水素および燃料電池分野が繁栄しています。 Ballard Power Systems や Hydrogenics など、この分野の世界的企業もカナダに拠点を置いています。
中国：この国では水素自動車は非課税であり、水素は脱炭素化する交通手段の可能性があると考えられています。 さらに、武漢は少なくとも100の燃料供給施設を開放する計画であることから、水素都市とみなされている。 燃料電池自動車用ステーション 2025によります。
日本: 日本は、自動車メーカーのトヨタとホンダのおかげで、水素燃料電池の製造において世界のリーダーです。 国はまた、液化天然ガスからグリーン水素への切り替えにも熱心に取り組んでいます。
水素の未来
水素需要
短期的には、 水素化 脱炭素化を求める社会的圧力がある分野で使用される予定です。 EUの消費財企業は再生可能エネルギー源への関心を高めている。
水素は、近い将来、工業用原料と発電を脱炭素化すると期待されています。 長期的には、水素から得られるアンモニアおよび合成炭化水素燃料の生産により、航空など削減が最も困難な分野の脱炭素化が可能になります。
水素供給
の用法 水素化 グリーン水素のコストが大幅に下がった場合にのみ、より一般的になるでしょう。 青色水素は、短期的に価格が高騰した場合、需要を満たすために使用される可能性が最も高い。
水素の分配
十分に接続されたパイプライン、船舶、トラックなど、水素を供給するための効率的な流通システムが整備されます。 専用だから 水素化 ネットワークは現在の天然ガスネットワークほど広く普及しないため、トラックによる水素の配送が必要となる。 国内需要を満たすには、パイプラインや船舶による輸入が重要となる。
輸送コストが高いことを考慮すると、低コストの再生可能電力から生成される地元の水素は、輸入された水素に対して競争力を維持し続けるだろう。 水素の需要が高まるにつれ、パイプライン構造による大規模貯蔵への集中生産がより魅力的になる。
ポリシーの観点
欧州は水素産業を牽引し、アジアでの電解槽や燃料電池の生産、中東や北米からの再生可能資源の輸出など、他の地域に新たな機会を開く可能性が高い。
短期間の水素供給のためには、電解槽と燃料電池のコストを削減する必要があります。 しかし、水素は化石燃料よりも常に高価であるため、競争力を高めるための政策インセンティブが必要です。
