グリーン水素とは？「やまなしモデル」が世界で注目される理由

やまなしモデルP2Gの概要（出典：山梨県HP）

山梨県のP2G（Power to Gas）が世界から注目される理由は、単に「水素を作っている」からではなく、再生可能エネルギーを中心とした新しいエネルギー社会を実証しているからです。

P2Gとは、電気（Power）をガス（Gas）へ変えるシステムのことです。今回のケースでは、ガスは「水素ガス」です。
余った再生可能エネルギーの電気を使って水を電気分解し、水素を製造します。水素はタンクに貯蔵して、必要なときに燃料電池で再び電気にしたり、工場の熱源や燃料として利用したりできます。

大根は漬物にすれば日持ちします。柿は干し柿にすれば日持ちします。発電した電気も水素にして貯蔵すれば日持ちするというわけです。

都内をはじめ全国で進む水素利用を、「やまなしモデル」が後押ししようとしています。

都内で進む水素利用（JR東日本の水素燃料電池電車（試運転））

太陽光発電の弱点を強みに変える

太陽光パネルの発電量は、天候によって短い時間内で変動します。そのため、電力系統や配電網に負担がかかるのを防ぐため、電気を作りすぎると発電を抑制したり、余った電気をやむを得ず廃棄します。なぜなら、電気は大量に溜めることが難しいからです。この課題を解決する技術として注目されているのが、P2Gです。

やまなしモデルのP2Gで使われている「固体高分子（PEM）型」という水素を作る水電解装置は、電力の変動に素早く追従できるため、電力系統を安定させつつ、余剰電力を効率よくグリーン水素へ変えることができます。

PEM型の技術は、山梨大学をはじめ、山梨県や東レ、東京電力などが連携して、長年開発・実証を進めてきたものです。

こうして製造された水素は、電気とは異なり長期間貯蔵できるほか、専用タンクや輸送車で遠隔地へ運ぶこともできます。これまで「その場で使うしかなかった電気」が、水素という形に変わることで、時間や場所を超えていつでも利用できるエネルギーに変わるというわけです。

P2G自体は、2000年代初頭からヨーロッパで研究・導入が進められてきました。例えばドイツでは、風力発電の余剰電力から水素を製造し、天然ガスパイプラインへ注入して利用するプロジェクトが進められてきました。

一方、「やまなしモデル」のP2Gは、太陽光発電の余剰電力を活用して高純度の「グリーン水素」を製造・貯蔵し、地域で利用するところまでを実証しました（後述）。実際の社会インフラとして運用可能であることを示した点で、国内外から注目を集めているのです。

グリーン水素とは？

「やまなしモデル」が生み出すのは「グリーン水素」。製造した水素は、製造方法によって呼び方が異なります。

出典：資源エネルギー庁ウェブサイト「次世代エネルギー「水素」、そもそもどうやってつくる？」

・グレー水素：天然ガスなどの化石燃料から製造。製造時にCO₂を排出する。
・ブルー水素：グレー水素と同じ方法だが、発生したCO₂を回収・貯留（CCS）する。
・グリーン水素：太陽光や風力など再生可能エネルギーの電気で水を電気分解して製造する水素。製造時のCO₂排出が少ない。

CO₂排出が少ないグリーン水素は、脱炭素社会の切り札として期待されています。

きっかけは米倉山太陽光発電所

出典：資源エネルギー庁ウェブサイト「クリーンエネルギー戦略検討合同会合」

2011年、米倉山太陽光発電所にて10メガワット発電が開始されると、2014年から電力貯蔵技術やP2Gシステムが山梨県、山梨大学、各企業の共同研究で開発が進められてきました。

このプロジェクトでは、太陽光発電で余った電気から水素を製造し、その水素を実際に貯蔵・輸送・利用するまでの一連のシステムの実験、検証が行われてきました。前述の固体高分子（PEM）形水電解装置をキーに、山梨県、山梨大学、東レ、東京電力などが産学連携で研究してきた技術開発を続けてきました。

この実証により、
・再生可能エネルギーの余剰分で安定かつ効率的に水素を製造できた
・水素の長期貯蔵ができた
・地域での水素利用ができた
などの成果を得ました。

世界でも珍しい、「水素をつくる」だけではなく、「地域で使う」まで含めた実証が、次の成果に続きます。

サントリーによるグリーン水素利用の実証試験が開始

やまなしモデルP2Gシステムの社会実証に向け、山梨県北杜市において大規模なP2Gシステムの建設が2024年に発表され、脱炭素社会の実現に向けた新たな取り組みとして大きな注目を集めました。

さらに、2025年10月に、実際にグリーン水素の製造と天然水工場での利用が開始されたことが発表されました。24時間365日フル稼働した場合、グリーン水素の製造能力は年間2,200tと国内最大規模で、ボイラーを介して天然水工場で使う熱源として利用しています。また、隣接する蒸溜所でウイスキーのじか火蒸留に利用することも検討されています。

水素製造施設の建設は、NEDO（新エネルギー・産業技術総合開発機構）という国の機関のグリーンイノベーション基金事業として、山梨県やサントリー、東京電力、東レなど11団体が進めているもので、2027年以降、製造したグリーン水素を県内や都内の工場などへ販売することも予定されています。

もしも、グリーン水素が一部の業種だけでなく、食品、化学、輸送業など広い分野で使われるようになれば、国内のエネルギーを巡る社会インフラが変わります。

太陽光パネルを作るときにCO₂が出ているのでは？グリーン水素って本当に環境にいいの？

グリーン水素については、
「太陽光発電で水素を作っても、太陽光パネルを製造するときにCO₂を排出しているのだから、クリーンとは言えないのでは？」
と指摘されることがよくあります。

たしかに、太陽光パネルや水電解装置、配管などを製造・維持・廃棄するときにはエネルギーを使うため、CO₂排出はゼロではなく、100%クリーンとは言えません。

しかし、設備の製造から運用、廃棄までを含めたライフサイクルアセスメント（LCA）で評価すると、グリーン水素は十分なCO₂排出削減効果が見込めることも分かっています。

たとえば、以下の学術論文*によると、再生可能エネルギーによる水電解で製造されたグリーン水素は、天然ガス由来のグレー水素と比較して約80〜95％の温室効果ガス排出を削減できることが報告されています。

*Mao, Y., et al. (2024). Climate change performance of hydrogen production based on life cycle assessment. Green Chemistry, Royal Society of Chemistry, 26, 1087–1104.

また、IEA（国際エネルギー機関）のデータ**によると、
・グレー水素（天然ガス改質）：10～12 kg CO₂ /kgH₂
・石炭由来グレー水素：22～26 kg CO₂/kgH₂
・再生可能エネルギー由来グリーン水素：条件によるが約3 kg CO₂ /kg-H₂
程度まで低減可能と報告されています。

**International Energy Agency (IEA). (2024). Global Hydrogen Review 2024 – GHG emissions of hydrogen and its derivatives.

つまり、「設備を作るときのCO₂」まで含めて比較しても、長期間利用されることで十分に環境負荷を回収できることが多くの研究で示されています。

一方で、CO₂排出を確かに削減するグリーン水素製造の実現には、適切な生産体制やサプライチェーンの厳選が不可欠という研究もあります***。
具体的には、製造設備とサプライチェーンにおけるCO₂排出、たとえば、発電設備の建設、太陽光パネルの製造、水の調達、資材・建設エネルギーの運搬、製造水素の運搬など細かい工程におけるCO2排出も勘案すると、CO2削減率はグレー水素の6割程度という計算もあります。

*** de Kleijne, K., Huijbregts, M.A.J., Knobloch, F. et al. Worldwide greenhouse gas emissions ofgreen hydrogen production and transport. Nat Energy 9, 1139–1152 (2024).

*** de Kleijne K, de Coninck H, van Zelm R, Huijbregts MAJ, Hanssen SV. The many greenhouse gas footprints of green hydrogen. Sustain Energy Fuels6(19),4383-4387(2022).

山梨県は豊かな水に恵まれ、年間日照時間が全国トップクラスに長く、首都圏というエネルギーの大消費地に隣接しています。こうした土地の利が、ここ山梨でグリーン水素を製造・活用する意義と言えます。

以上、「グリーン水素とは？やまなしモデルが世界で注目される理由」でした。水素を新しい社会のエネルギーにする。その第一歩が山梨から始まっています。

written by ヒノキブンコ