氫氣革命，改變能源結構——氫能源的應用之路

氫氣和其他能源的結合，來自日本的兩種方法

擴大氫氣應用的關鍵之一，是「組合使用氫氣和其他成本低廉的能源資原，這樣既能發揮氫氣的優勢，又可以提高整體的性價比」。那麼具體有些什麼方法呢？

和煤炭組合使用的「二氧化碳零排放氫氣供應鏈」

把「成本高但環保特性突出」的氫氣和「廉價但環保特性差」的煤炭組合使用，可以發揮互補效果。一個具體實例，就是川崎重工業株式會社正在致力於推向商用的基於褐煤的二氧化碳零排放氫氣供應鏈項目。

其具體做法是這樣的。在澳洲維多利亞（Victoria），利用褐煤(*1)煤氣化氫氣製備裝置，在當地進行「二氧化碳收集儲存」（CCS），使用專用運輸船把氫氣從載貨基地運回日本的卸貨基地，然後以氫氣發電、氫燃料汽車等形式滿足我國國內的需求。

如果這一氫氣供應鏈得以實現，二氧化碳收集儲存的真正實施和氫氣應用的擴大，將對地球環境保護做出巨大貢獻，還能產生其他一系列效果。

對於澳洲，特別是對於和該國新南威爾斯（New South Wales）和昆士蘭（Queensland）相比高品質煤炭資源不多的維多利亞來說，通過褐煤煤氣化氫氣製備裝置產生的副產品氨和尿素，如果能夠用於振興發展當地的化學工業和化肥製造業，那麼就能解決煩惱多年的低品質褐煤有效利用問題了。

另一方面，對於日本來說，通過這種類似於「雙邊信貸抵消方式」的做法，如果讓那些參與開展二氧化碳收集儲存並在日本國內使用氫氣發電的企業，同時建立一個系統，在一定程度上允許新增設採用最新技術的煤炭火力發電廠，那麼就能夠控制發電燃料成本的進一步高漲。而發電燃料成本高漲正是日本經濟最大的威脅之一。這樣，構建基於褐煤的二氧化碳零排放的氫氣供應鏈，就成為一個具有多重意義的項目。（「所謂兩國間抵消信貸方式」，是指向外國轉移減少溫室氣體排放的低碳技術來降低溫室氣體排放，在技術轉讓國和接受國之間分配由此產生的經濟效益的一種機制。）

便於運輸和儲存的「SPERA氫氣」

氫氣，可以和石油、天然氣、風力、太陽能組合使用。千代田化工建設公司正在推進的商用「SPERA氫氣」項目，就是其中一個具體實例。

「SPERA」這個詞，在拉丁語中有「希望」的意思。該公司的計劃是，在油氣田、煤礦、大規模風力發電廠附近設置成套設備，將製備的氫氣與甲苯發生反應，生成便於運輸的甲基環己烷（MCH，在常溫常壓下為液態）。在運到日本等地之後，通過脫氫設備還原回氫氣（此時，通過脫氫設備從氫氣分離出來的甲苯，可以轉移到氫化設備以供重複利用）。

這個設想的關鍵點，是通過把氫氣轉化成甲基環己烷，實現「便於運輸的氫氣」和「便於儲存的氫氣」。千代田化工建設公司把這種「便於使用的氫氣」命名為「SPERA氫氣」。如果「SPERA氫氣」能夠普及，那麼人類有效利用氫氣的願望，將真正得以實現。

作為第一步，千代田化工建設公司計劃建設能把產油國、產氣國、產煤國生成的副生氫氣與甲苯相結合的成套設備。到時候，通過在油氣田和煤礦把氫氣轉化時產生的二氧化碳當場收集儲存（CCS），能夠大幅減少二氧化碳的排放量。另外，對油田而言，通過注入回收的二氧化碳可以提高殘留原油的石油採收率（EOR），有助於石油增產。

第二步，千代田化工建設公司的目標是，利用風力和太陽能等可再生能源發電產生的電力，對水進行電解，使用由此生成的氫氣來製造「SPERA氫氣」。風力發電和太陽能發電，幾乎是二氧化碳零排放，因而是應對地球溫室效應的關鍵手段。但由於很多時候不得不新鋪設輸電線路，導致成本高，普及速度緩慢。對此，如果能夠建立適當的機制，「SPERA氫氣」就可以代替輸電線路起到運輸能源的作用。「SPERA氫氣」能夠促進風力發電和太陽能發電的普及。

氫氣的最大魅力，在於其改變能源結構的潛力

此外，利用風力發電產生的剩餘電力進行水電解生成氫氣，然後將其混入天然氣管道作為燃氣使用。這種「電產氣（Power-to-Gas）」已在歐洲開始廣泛推進。這是通過轉化成氫氣的方法，有效利用因輸電線路不足而浪費的風力發電剩餘電力的一種嘗試。

像這樣，把氫氣和其他能源原料組合使用，能夠起到彌補其他能源資源的弱點，揚長避短以更好地發揮它們的優勢的作用。最後我想再次重複強調，這種「能夠改變能源整體結構的潛力」，才是有效利用氫氣的最大魅力。

（日文刊載於2015年3月9日）

標題圖片：豐田汽車公司的燃料電池車「MIRAI」(*2)在東京首家商用加氫站補充氫氣，攝於2014年12月18日（圖片提供：時事通信社）