水素発電とは何か? 安全性や市場成長率は? 水素自動車との仕組みの違いを理解する

水素を“燃料”に電気を作り、電気モーターを回して走るのが「水素自動車(燃料電池車/FCV)」だが、水素から作った電気を家庭や事業者に送るのが「水素発電」。水素はCO2(二酸化炭素)を発生しないエネルギー源で将来性があるが、特に水素発電は、LNGや石炭に比べてコストが高い欠点を克服できれば大きく成長できると予測されている。本稿ではその詳細について説明する。

<目次>

  1. 水素発電が注目される理由、そのメリットは?
  2. 水素のエネルギー利用には2種類の方法がある
  3. 水素発電の安全対策はどうなっている?
  4. 安倍内閣「水素基本戦略」、水素発電の本格導入を明記
  5. 川崎重工と大林組が神戸に水素発電プラント建設
  6. 2030年までに水素発電の国内市場は11倍に
  7. 水素エネルギーの国際競争環境は?
  8. 水素発電の課題は「コストの高さ」
  9. 水素が日本の経済、社会を大きく変える

 

ビジネス+IT

太陽光発電、九電が停止要求の可能性 原発再稼働も一因

 太陽光発電が盛んな九州で、九州電力が事業者に一時的な発電停止を求める「出力制御」に踏み切る可能性が高まっている。早ければ、冷房などの電気の消費が減る9月にも実施されそうだ。原発の再稼働も一因とみられる。実施されれば一部の離島を除いて国内で初めてになる。

 日照条件に恵まれた九州では、太陽光発電が普及している。連休中の今年4月29日には、午後1時の時点で九電管内の電力消費のうち、8割以上を太陽光発電でつくった電気がまかなった。現在も、九電が受け入れる太陽光による発電は月平均で5万キロワット程度のペースで増え続けている。

 電気の需要を超えて供給が増えると、電気の周波数が変動して大規模な停電につながりかねない。九電は火力発電を抑えたり、昼間に太陽光発電の電気を使って水をくみ上げ、夜間に水を流して発電する揚水発電を行ったりして、需給のバランスを調整してきた。

 これらの調整も難しくなったとき、実施するのが国のルールで決まった出力制御だ。太陽光発電の事業者に指示し、発電をストップしてもらう。すでに壱岐(長崎県)や種子島鹿児島県)などの離島では実績があるが、離島を除く国内ではない。

 出力制御の可能性が高まるのが、晴れて太陽光発電の電気が増える一方、冷暖房を使わず消費の伸びない春や秋だ。工場や会社が休みになる休日には消費が一段と落ち込み、実施が現実味を増す。「この秋にも実施する可能性がある」(九電)という。天気などを考慮した需要予測に基づき、出力制御を行う場合は前日の夕方までに事業者にメールなどで指示をする。

 

朝日新聞DIGITAL

人工光合成の実現に道、世界最高の水素変換効率を達成

 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)と人工光合成化学プロセス技術研究組合(ARPChem)は2018年8月、東京大学とともにCu(In1-x、Gax)Se2(通称:CIGS)をベースとした光触媒を開発し、水素生成エネルギー変換効率12.5%を達成したと発表した。

 NEDOとARPChemは、太陽光のエネルギーを利用して、水から生成した「水素」と工場などから排出される「CO2」を合成して、エチレン(C2)やプロピレン(C3)、ブテン(C4)といった基幹化学品を製造する人工光合成の研究を行ってきた。このプロセスにおいて、光触媒のエネルギー変換効率をさらに向上することが課題となっていた。

 

研究グループは今回、太陽電池の材料として用いられているCIGSをベースに、太陽光のスペクトル強度がピークとなる可視光領域(波長400n~800nm)の光を吸収する光触媒材料を開発した。ここで注目したのがカルコゲナイド系材料である。特にCIGSは、赤外領域の太陽光まで利用できるという特長がある。しかも、p型半導体であるCIGSの表面にn型半導体を成膜、pn接合すれば高い量子効率を得られることが知られている。

 

 研究グループはこれらの知見を参考に、2つの工夫を行った。1つは新規組成のCIGS開発である。これにより、高負荷条件ではCIGSとn型半導体の間の障壁が原因で電子が注入されにくくなるという課題をクリアし、世界最高レベルの水素生成反応を達成した。もう1つは電解液の成分などを最適化した。これにより水素を効率的に得ることが可能になったという。

 これらの工夫により、水素生成エネルギー変換効率は最大12.5%を達成した。この数値は非単結晶光触媒として世界最高の変換効率だと主張する。

 

EE Times

陽子バンチを用いたプラズマウエークフイールドで電子加速に成功

2018年5月26日、CERNでのAWAKEコラボレーション(注1)は、陽子ビームがプラズマを通過することで発生するウェイクフィールドを使って初めて電子を加速した。

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タンデムヘリカルアンジュレーターからのベクトルX線ビーム発生

長く続いた3GeV放射光建設を巡る混乱は収拾の兆しが見えない中でコミュニテイに明るい希望も現れている。度重なるアップグレードで紫外領域の解説光源となったUVSORIIIが、新しい挿入光源技術で世界初となるベクトル放射光ビーム発生技術の開発に成功した。

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光音響トモグラフイーによる医療診断

パーデュー大学の研究チームは、重篤な疾患の診断を改善するため、光学技術と超音波技術を組み合わせた新しい生物医学イメージングシステム(光音響トモグラフイー)を開発した。

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もんじゅ30日から燃料取り出し

 高速増殖原型炉もんじゅ(福井県敦賀市)の廃炉を巡り、日本原子力研究開発機構が、燃料取り出し作業を8月30日に開始する方針を固めたことが28日分かった。児玉敏雄理事長が同日午後、県庁で西川一誠知事と面談し、詳細を報告する。

 関係者によると、燃料取り出し前の最終確認に当たる模擬訓練で、28日までに計9体の燃料に見立てた制御棒を水プールに移送し終える。3班体制で3回ずつ作業を確認し、今後の支障になるような大きなトラブルがこれまでのところないため、取り出し開始の環境が整ったと判断したもようだ。

 機構はもんじゅの炉心などにある燃料を2022年末までに取り出すとしており、まずは年末までに100体を冷却材のナトリウムで満たされた炉外燃料貯蔵槽から取り出し、水プールへ移す。

 もんじゅでは今年に入ってからトラブルや不具合が相次いだ。このため燃料取り出し開始は、当初想定より2カ月近く遅れている。ただ、年末までの工程に変更はないとしている。

 

福井新聞

単純ではない放射光のアウトプットと光源(ラテイス)の関係

コミッショニング後のNSLS-IIで早くも稼動を始めたのはX線吸収分光のための汎用ビームライン(BL)、物質科学専用BL(BMM)はNISTとのパートナーシップで運営される。このBLは触媒などエネルギー科学から地球物理学に至る広範囲の物質の構造と電子状態に関する研究に使われる。

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次世代加速器建設の是非 村山斉氏「国際研究拠点に意義」 観山正見氏「国民の共感得られず」

物理学者の国際組織が岩手・宮城両県の北上山地に建設を目指す次世代加速器「国際リニアコライダー(ILC)」をめぐる議論が本格化している。建設の是非について日本学術会議が今月、審議を開始し、政府は年内にも最終決定する見通しだ。新たな物理法則の発見が期待される一方、日本が分担する巨額の建設費への懸念も根強い。推進派の村山斉・米カリフォルニア大バークレー校教授と、慎重派の観山正見・広島大特任教授に聞いた。(科学部 伊藤壽一郎)

村山斉・米カリフォルニア大バークレー校教授

 --ILCで期待できる成果は

 「電子と陽電子をほぼ光速に加速して衝突させ、宇宙誕生時のビッグバンに近い超高エネルギー状態を再現し、宇宙がどう始まり現在の世界が成り立ってきたかなどの謎に迫る。2012年に発見されたヒッグス粒子を詳しく調べ、素粒子物理学の基本である標準理論を超える新たな物理法則の発見を目指す。未知の暗黒物質が発見される可能性もある。どれもノーベル賞に値する成果だ」

 --日本にとってのメリットは

 「日本の将来への貢献になる。天然資源が乏しい日本は、頭脳の力で繁栄してきた。だが最近は基礎科学に用いる大型研究施設の年間予算が10年前の半分に減り、将来への投資をやめる国になってしまった。将来へきちんと投資して次の世代を作り、若者を啓発しないと日本の将来を支えていけない」

 

産経新聞

プラズマ密度の限界に挑むハイブリッド加熱技術LHCD

MITのプラズマ科学融合センター(PSFC)の研究チームはプラズマをドーナツ型のチャンバー内で加熱して閉じ込めるトカマク装置で、核融合の研究を行なっている。

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