特集

脱炭素社会の実現に向けて ～カーボン・ニュートラル・ポートの形成～

横浜港における自立型水素燃料電池システムの導入事例について
中村 仁

横浜市港湾局政策調整課 担当課長

1. はじめに横 浜 市 港 湾 局 は 2015 年 度 に 自 立 型 水 素 燃 料 電 池 シ ス テ※

2. システム導入までの経緯
今年、東日本大震災から 10 年を迎えた。10 年前の 2011 年

ム（（株）東 芝（現：東 芝 エ ネ ル ギ ー シ ス テ ム ズ（株））製、3 月の未曾有の大震災により東京電力管内で計画停電が実施さH2One™）を全国の官公庁として初めて導入した。 翌 2016

れ、同年 7 月〜9 月には電力使用制限令が発令された。大口電

年度には太陽光発電設備を追加設置することで、グリーン水素力需要家は前年度の使用最大電力から 15％削減することが求による自立型水素燃料電池の運用を開始し、2021 年度現在もめられたが、これらの経験が本事業の背景にある。

継続して運用している。

2.1 東日本大震災の経験を踏まえた港湾計画の改訂

2020 年 10 月の内閣総理大臣所信表明演説における「2050

本市は 2014 年 12 月に改訂した横浜港港湾計画において「港年カーボンニュートラル」宣言を受け、国土交通省港湾局によのスマート化」という考え方を位置づけた。一部を抜粋して次り「カーボンニュートラルポート」の形成が掲げられたこのタのとおり紹介する。

イミングで、一般財団法人沿岸技術研究センター様から本取組■基本的な考え方を紹介する貴重な機会をいただいたので、港湾管理者としては〇世 界の主要港は CO2 排出削減等の社会的責任を果たして、現在でも唯一の取組事例である本事業を改めて設備の導入経緯荷主企業等に選ばれる港となることを目指し、環境対策に力から振り返ってみたい。

を入れているため、温暖化対策やエネルギー利用の効率化を※製品名は「自立型水素エネルギー供給システム」であるが、特定調達契約による入札を実施した際に名称を一般化して「自立型水素燃料電池システム」と称したため、本市港湾局ではこの名称を使用している。

着実に進めることが必要〇東日本大震災の経験を踏まえ、大規模地震等の災害発生時においても、物流機能が継続できるよう、公共インフラの耐震化を進めるとともに、コンテナターミナルや倉庫等の稼働のためのエネルギー確保が必要⇒①エネルギー利用効率化、②低炭素化及び③災害時における事業継続性の確保を目指すため「港のスマート化」を進めていく。
2.2 埠
 頭における電力使用最適化の検討と水素エネルギーへの着目
2014 年度は港湾計画の改訂と平行して大黒ふ頭内の普通倉庫・冷蔵倉庫・バース等を対象に調査を実施し、大黒ふ頭全体の電力使用状況の把握を試みていた。
同時に次の一歩を踏み出す方法を模索していたが、2014 年
12 月にトヨタ自動車が燃料電池自動車 MIRAI を発売したこと

2011年3月 計画停電時の風景（出典：日本経済新聞社）

40 CDIT 2021 ▷ No.56

による “ 水素エネルギー” への関心の高まりを受け、計画改訂

脱炭素社会の実現に向けて特集の翌年度の 6 月、電力ピークカット等によるエネルギー利用の効率化や、非常用電源の活用等の実証事業を行うこととして、本システムを導入することを決定した。

3. 自立型水素燃料電池システムの選定や設備概要等

燃料電池システム

太陽光発電システム

前例のないシステムを実証事業として導入するため、システ
ムや設置場所の選定理由を次のとおり整理したうえで、システ
ム概要を定めた。

Y-CC全景及びシステム設置場所（Y-CCパンフレットを加工）

3.3 システム概要・外観（下図参照）

3.1 システム選定の考え方
次の理由から（株）東芝製の H2One™ を採用した。
・クリーンエネルギーである水素を使用すること
・ふ頭が孤立した場合でも水素の調達が可能な地産地消方式であること

4. 自立型水素燃料電池システムの予算執行・発注手続き等
通常の港湾整備事業は伝統的なスキームの下で国と港湾管理者

・設置場所が都市ガス未整備地域であること

による様々な調整が行われ、段階を踏まえて実施されるが、本件・高 圧ガス貯蔵に伴う離隔距離を確保する必要がなく、省スはこれらのスキームとは全く異なり、イレギュラーの連続であった。

ペースで設置可能であること

4.1 事業費

・技術者が常駐する必要がないこと

冒頭で官公庁初の導入と紹介したが、（株）東芝としてもハウ・非常用電源としての利用が可能であることステンボス（株）に次ぐ 2 件目の成約で実績に乏しく、補助制度・高いデザイン性により PR 効果があることなどは整っていなかったため「全額市費」で導入した。
2015 年度のシステム本体の製造及び設置工事、2016 年度の3.2 設置場所選定の考え方
BCP 対応の実証としての要素があることから、大黒ふ頭（島太陽光発電設備の設置工事を合わせた総事業費は約 1億 5 千万

式ふ頭を仮想の離島としても想定）の津波避難施設に指定され円であった。なお、本市の導入後に環境省が本システムを対象ている「横浜港流通センター（以下「Y-CC」という）」を選定した。とする補助制度を設けたと聞いている。

自立型水素燃料電池システム外観

自立型水素燃料電池システム概要

水電解水素製造装置

水素貯蔵タンク

固体高分子型
水素発生：1Nm3/h
発生水素純度：99.999％

容 量：12.8m3（104Ｎｍ3, 0.82ＭPa 貯蔵時）
規 格：第二種圧力容器
総重量：約10ｔ

PCS及び蓄電池システム

収納コンテナ

PCS容量：25kW
蓄電池容量：44kWh

外 寸：W4.95m×H2.3m×D2.4m（×2台）
デザイン：みなと色彩計画対応
総重量：約9.5ｔ
自立型水素燃料電池システム仕様概要

太陽光発電システム外観＠Y-CC屋上

純水素型燃料電池システム
定格出力：700W×３機
発電効率：55％
総合効率：95％
太陽光パネル
設置場所：物流棟屋上
パネル容量：24.5kW
耐風圧：6,000 N/m2
（出典：横浜市港湾局）

CDIT 2021 ▷ No.56 41

4.2 発注・入札
本件は先進的と言えば聞こえは良いが、換言すれば “ ひらめき ” により推進したこともあり、 特に時間の制約が厳しかった。また、設置場所が市有施設ではなく、外郭団体（当時）である Y-CC が所有する施設への設置であったことも煩雑さを増した要素であった。
詳細は割愛するが、解決策として本体製造を物品調達（WTO［ピークカット運転モード］
太陽光パネルの発電量が多い時間帯に水素を製造、貯蔵し、太陽光パネルの発電量が少ない時間帯または需要の多い時間帯に貯めた水素で燃料電池や蓄電池から電力を供給することで、施設の電力ピークカット（ピークシフト）を試みる。

入札）で先行させて、時間を稼ぎながら、基礎・電気・配管・本体据付工事などを Y-CC へ工事委託することで乗り切った。
なお、翌年度予算で執行した太陽光発電設備も Y-CC 屋上への設置であるため工事委託で実施した。
4.3 その他の調整事項（臨港地区の用途制限）
燃料電池を有する本システムは、「新エネルギー利用等のための施設」に該当するため、単独で商港区へ設置することはで［BCP運転モード］
災害時の系統電力遮断時に自立運転し、災害用負荷（非常用コンセント等）に電力を供給する。
※災害時にY-CC防災センターの情報通信機能を３日間維持できる電力を水素として貯蔵する仕様。
（出典：東芝エネルギーシステムズ（株））

きなかったが、建築部局から建築物ではないとの見解を得たう
えで、Y-CC の附帯施設として整理した。
（みなと色彩計画）

5.2 バーチャルパワープラント（VPP）としての活用
2016 年度に東京電力エナジーパートナー（株）、（株）東芝及横浜港では独自に配色等を指定する計画を運用している。例

び本市温暖化対策統括本部が連携して実施した「スマートレジ

えばこの計画に従えば赤色は使用できないため、企業ロゴ以外リエンス・バーチャルパワープラント構築事業」に関連させたの赤色はすべて変更した。

運転（以下「VPP 運転」と言う）を試みた。

（消防協議）

水素エネルギーを活用したVPP 運転は我が国でも初めての取組

本システムの燃料電池は水電解により発生した水素を使用すだったが、蓄電池群の制御と水素燃料電池システムとの連携による仕組みで火気を使用しないため、本来消防局への届出は不要り、VPP事業のさらなる規模拡大が可能であることが確認された。

であったが、当時は消防局にとっても初めての設備であったた
め、届出・査察等の対応が必要となった。

5. 自立型水素燃料電池システムの運用等実証事業として導入したため、複数パターンの運転方法を切り替えながら運用していた。また、（株）東芝等によるバーチャルパワープラント（VPP）実証事業に本システムが日本で初めての水素システムとして参画し、VPP 事業でも有用であることの確認に貢献した。
5.1 運転方法「ピークカット運転モード」と「BCP 運転モード」に大きく分けられる。
（株）東芝の水素エネルギーマネジメントシステ
ム「H2EMS™」は非常に細かい制御が可能であるため無数の蓄電池群制御システムと水素エネルギー利活用システムの連系全体図（出典：VPP構築実証事業報告書／東電EP㈱・横浜市・IBJL東芝リース（株））

5.3 視察対応等パターンでの運転が可能である。前者については曜日や季節に本システム導入時はテレビ、新聞等でも多数の取材を受け、よって運転方法を切り替えていた。後者は、なかなか確認する国・地方自治体・海外機関から年間100名以上の視察を受け入れ機会に遭遇しないため、定期点検時の仮想停電状況下で BCPてきた。また、東芝自身のセミナーや展示会などで導入事例とし運転を実施し、仕様決定時に定めた 3 日間の情報通信に必要のて取り上げられるなど、我々が新たなシステムを率先して導入す電力供給が可能であることを確認した。

ることで、民間企業の技術開発に一定の貢献をしたと考えている。

42 CDIT 2021 ▷ No.56

脱炭素社会の実現に向けてなお、視察参加者の中で港湾関係者がほとんどいなかったのは非常に残念なことであった。

6. 2050 年カーボンニュートラル宣言を受けて特集については当時から大きな進展はなく、水素サプライチェーンの構築は引き続きの課題である。
また、H2One™ は本市が導入した複数コンテナ型の販売は終了し、ワンコンテナモデルとして規格が統一された。当時は世界的な脱炭素の動きの中で、水素をはじめとする次世代エ導入側のニーズやコストに応じて仕様を決定していたが、導入ネルギーの利活用についていよいよ港湾管理者が考える時代が事例の検証により燃料電池出力・水素貯蔵量・運送効率などを来たかもしれない。

勘案して決定されたのであろう。

6.1 2
 050 年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略における位置づけ

7. おわりに本システム導入後 3 年も経過すると、H2One™ 自体の導入

カーボンニュートラルポート形成の一環として、本製品のよ事例が増えたほか、他の燃料電池システムの導入が進んできた

うな燃料電池システムをはじめとして、港湾での水素の利活用こともあり、直近 2〜3 年は粛々と運転を続けていた。

を普及させるためには 2 つのポイントがあると考える。

しかし、2020 年 10 月の「2050 年カーボンニュートラル」

ひとつ目は水素（純水素）の調達方法である。東芝製品を採宣言によって状況が変わり、再び問い合わせを受けることが用したため本稿では（株）東芝（現：東芝エネルギーシステムズ多くなった。2020 年 12 月に公表・2021 年 6 月に更新された（株））に関する説明が多くなってしまったが、採用理由は§3.1「2050 年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略」にに記載しているとおり、水素を地産地消（太陽光発電による水て、港湾はカーボンニュートラルポートの形成を目指すとさ電解）で調達し、統合されたシステムで運用できる製品は他にれ、その工程表の中に「非常時にも活用可能な自立型水素等電なかったためである。

源の導入促進」という項目が設けられたためかもしれない。

現在でも、純水素を水電解以外の方法で調達する場合、オン建築物へ設置する燃料電池は「定置式」という呼称が一般的サイトで都市ガス改質により調達する事例もあるが、カードルかと思うが、自立型という文言が付されてグリーン成長戦略にやローリー車による輸送が一般的である。純水素をいかにして記載されたことは、これまでの我々の率先した取組が国土交通ふ頭内で調達できるのかが本システムのような定置式燃料電池省港湾局に評価されたものだと担当者としては受け止めている。

システム、ひいては水素エネルギー普及のポイントとなると改6.2 直近の自立型燃料電池システムめて実感している。

本システム導入時に担当者の間では 5 年後、10 年度にどふたつ目は港湾管理者の関心である。港湾管理者は国土交通

れだけ陳腐化しているだろうかと話していたことを思い出す

省との緊密な連携のもとに様々な整備事業を行うため、予算面が、本市が（株）東芝と購入契約を締結した 2015 年時点ではの制約から国土交通省の補助対象とならない事業を進めること

出力 700W であった純水素型燃料電池は、2021 年現在出力は難しく、必然的に水素の利活用に関心が高まらないという状

100kW まで大型化が進んでいる。一方で、純水素の供給方法況であったと考えている。
しかし、後者についてはカーボンニュートラルポートの形成という大方針の下で、現在、国土交通省によって実証事業や税制の特例措置の検討も進めていただいている。これに加えて、他省庁の事業の活用も視野に入れながら、様々な関係機関や民間事業者

純水素型燃料電池システム（出典：東芝エネルギーシステムズ（株））の方々と共に港湾の脱炭素化に引き続き取り組んでいきたい。

カーボンニュートラルポート施策における自立型水素燃料電池システムの位置付け（出典：『2050年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略（2021年6月更新）』）
CDIT 2021 ▷ No.56 43