（2024年3月3日版）

水素エネルギーの将来展望と交通分野への期待
佐々木一成
九州大学 副学長（産学官連携・研究教育推進担当）・水素エネルギー国際研究センター長（次世代燃料電池産学連携研究センター長、カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所、工学研究院主幹教授）（総合資源エネルギー調査会 水素・アンモニア政策小委員会委員長、脱炭素燃料政策小委員会委員長）(email) sasaki@mech.kyushu-u.ac.jp

運輸総合研究所 「交通分野の水素利用に関するセミナー」
２０２４年３月７日

国内最大の“実証の場”（東京ドーム57個分）

脱炭素・水素社会実現へ世界と戦う“チーム福岡”

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エネルギーのメガトレンド：脱炭素へ
石炭・製鉄の地に
九州帝国大学創立（1911年）出典（一部加筆）：経済産業省HP http://www.meti.go.jp/committee/sankoushin/seizou/pdf/006_03_00.pdf

炭素：水素＝石炭（固体）
石油（液体）
天然ガス（気体）
水素（気体）
１：０
１：２
１：４
１：∞
半世紀前（1969年）にLNG輸入開始
サプライチェーン構築開始

2方向性：脱炭素イノベーションと「水素」 （2018年）

3（エネルギー情勢懇談会、2018年、経済産業省HP http://www.enecho.meti.go.jp/committee/studygroup/ene_situation/007/pdf/007_008.pdf)

社会全体の脱炭素化へ： 電化＋水素化

政策：「水素」がカギ（革新的環境イノベーション戦略、2020年1月策定）

4

政府の司令塔：ｸﾞﾘｰﾝｲﾉﾍﾞｰｼｮﾝ戦略推進会議

https://www.kantei.go.jp/jp/singi/tougou-innovation/pdf/kankyousenryaku2020.pdf「国内再エネ利用拡大（左上）」「海外からの再エネ大量輸入（右上）」「回収CO2の燃料化（右下）」に「水素」が不可欠： 脱炭素社会の電力＋燃料＋原料をまかなう化学的なエネルギー媒体

全体像：カーボンニュートラル
CO₂排出削減の方向性
CO₂原単位電力

非電力

エネルギー消費量

天然ガス、水素、バイオ、CCUSなどの活用

電源の脱炭素化CO₂原単位

5（グリーンイノベーション戦略推進会議、2020年11月）

電化

省エネ
エネルギー消費量

省エネ

カーボンニュートラル

CO₂を回収/貯留するネガティブエミッション技術
https://www.meti.go.jp/shingikai/energy_environment/green_innovation/pdf/gi_003_04_00.pdf

電力と非電力（燃料＋原料）の両方の脱炭素化が必要

6

電化+水素化+CO2回収（グリーン成長戦略改訂版、2021年6月）

https://www.meti.go.jp/press/2021/06/20210618005/20210618005.html

水素（キャリア）：脱炭素電源の1%（2030年）、10％（2050年）、需要増（2030年：30→300万トン、2050年：水素2000万トン/年＝熱量換算でLNG5000万トン/年に相当（23年LNG輸入量は6500万トン/年）（ポテンシャル：商用車600万トン、水素発電500～1000万トン、水素製鉄700万トンなど）

水素：使って出るのは水だけ（炭素循環⇒水素循環）！
燃料電池：“燃やさない”直接変換で高効率発電！
熱エネルギー変換（燃焼）電気化学エネルギー変換（化学エネルギー⇒熱⇒運動⇒電気）（化学エネルギー⇒電気）

内燃機関（集中型）：量的なCO2排出減

燃料電池（分散型）：質的なCO2排出減

ニューコメンの熱機関 ガソリンエンジン(Newcomen, 1712)【当時の効率約1％】（Otto cycle, 1876）【実運転で十数％、最近は効率アップ、水素エンジンも】燃料電池

エネファーム

燃料電池車（九大伊都に7台設置）（トヨタ製、九大所有、世界初の大学公用車）【家庭で発電効率50%
総合効率約90％超】 【車両効率約65％】

水素を介して燃やさずに発電！

蒸気タービン【ガスタービン、複合発電、水素タービンへ】（Rankin cycle, 1854）（日本機械学会編「熱力学」より引用）

業務産業用・発電用燃料電池（三菱日立パワーシステムズ製、九大伊都設置）【将来、天然ガスで発電効率約70％へ】

7

8

多様な水素利用技術
水素モビリティ

家庭用燃料電池

産業用分散電源（トヨタ・ホンダ＠九大伊都）（パナソニック・アイシン・京セラ＠九大伊都）（三菱重工＠九大伊都）

水素商用車

水素エンジン

水素タービン・ボイラー（いすゞ＠スマートエネルギーウイーク）（川崎重工＠ジャパンモビリティショー）（川崎重工＠経産省資料）
Pulverized coal + primary air

Ammonia
Combustion air

NOx reduction range9

水素とは？燃料電池とは？
「水素」と「酸素」を化学反応させて発電する、『燃料電池』

燃料となる「水素」は、天然ガスやメタノールを改質して作るのが一般的です。
「酸素」は、大気中から取り入れます。また、発電と同時に発生する熱も活かすことができます。
（新エネルギー財団HPより）

経済：水素価格と用途拡大（輸送⇒発電⇒化学⇒製鉄）

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水素の価格

（佐々木一成、日本経済新聞「経済教室」2023年5月30日、政府の各種資料のパリティ価格などを参考に作成）

約100円/Nm3 現状（人件費や投資を除く）

水素・アンモニア政策小委員会（値差支援などの制度設計中）https://www.meti.go.jp/shingikai/enecho/shoene_shinene/suiso_seisaku/index.html★水素乗用車 【vs.ガソリン】 約100円/Nm3★水素商用車 【vs.軽油】 約50円/Nm330円/Nm3＠2030年政府目標≤20円/Nm3＠政府将来目標★水素発電 【vs.天然ガス 】 約15～30円/Nm3★化学工業 【vs.天然ガス】 約18円/Nm3★水素還元製鉄 【vs.石炭】 約8円/Nm3

市場規模
水素価格低下に伴い用途拡大。環境価値もマネタイズして回収（カーボンプライシング等）

供給：水素キャリア（液化水素、有機ハイドライド、アンモニア、メタン）

11（第25回 水素・燃料電池戦略協議会、2021年3月）

水素を極低温（20K）で液化して船等で運搬

トルエンに水素を化合させたメチルシクロヘ
キサン（MCH）をケミ
カルタンカーで運搬

石炭火力発電所の排ガス浄化で使っているアンモニア（NH3）を燃料として使用

CO2フリー水素と回収CO2からのCNメタンを作って、既存の都市ガス
インフラ活用https://www.meti.go.jp/shingikai/energy_environment/suiso_nenryo/pdf/025_01_00.pdf

産業用ガス会社！

石油会社！

電力会社！

ガス会社！

各水素キャリアのメリットと課題を踏まえて、並行して技術開発を進め、適材適所で利活用海外からの水素の輸入に向けて（例）：川崎重工業

川崎重工業ホームぺージ：https://www.khi.co.jp/hydrogen/

岸田総理の水素運搬実証式典出席（2022年4月9日）（出典：首相官邸HP）（完成前の風景（2019年8月27日））

12水素の用途拡大（乗用車、商用車、船、航空機など）

13（国・地方脱炭素実現会議、2020年12月）

国・地方脱炭素実現会議 https://www.cas.go.jp/jp/seisaku/datsutanso/dai1/gijisidai.html

14

ジャパンモビリティショー2023
水素トラック（日野＋トヨタ）

水素トラック（いすゞ＋ホンダ）

水素FCEV（BMW）

水素列車（JR東日本）

商用車に期待（撮影：佐々木）15

福岡モビリティショー2023①
クラウンFCEV（トヨタ）

水素SUV（ホンダ）

水素バス（福岡市）

水素BRT（日田彦山線）

新型FCEV発売、バスも都市・地方に展開（撮影：佐々木）

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福岡モビリティショー2023②
給食配送車（トヨタ・福岡市）

水素パッカー車（トヨタ・福岡市）

小型トラック（トヨタ・福岡県）

多様な商用車に横展開（撮影：佐々木）

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オートポリス大分2023
水素エンジン車：液化水素利用（トヨタ）

水素SUV（トヨタ）

水素バギー

水素モビリティの用途拡大（撮影：佐々木）環境省・水素ミッション：水素燃料電池列車への乗車【水素燃料電池列車への乗車】 環境省facebook 2019年5月4日 5:41 ·
５月４日、原田環境大臣は、昨日訪問したAlstom社が世界で初めて実用化した水素燃料電池列車（Coradia iLint;コラディア・アイリント）に乗車しました。この列車は、2018年9月、ドイツ北部ニーダーザク
セン州の約100kmの区間（ブクステフーデ＝クックス・ハーフェン間）で運行を開始しました。今回の乗車はブレーマフェルデからブレーマハーフェン中央駅までの約36kmの区間です。燃料電池と水素タンクは屋根に設置され、現在は移動式水素ステーションから水素供給を受けていますが、将来的には定置式ステーションからの供給も予定しています。列車にはAlstom社Gerald Kowalski局長らも同乗し、車両の構造などについて説明を受けました。昨日から引き続き九州大学の佐々木副学長（次世代燃料電池産学連携研究センター長）を団長とする６社※、10名の企業団も同乗しました。
ディーゼル車両と比べても非常に静かで匂いもなく、運行時にCO2を排出しません。停電などの災害対応も可能で、架線が不要という利点もあります。環境省ではこれまで燃料電池フォークリフト、バス、船、トラック、ごみ収集車などの開発に取り組んできましたが、水素が有する可能性は大きいと言えます。
※岩谷産業株式会社、川崎重工業株式会社、九州旅客鉄道
株式会社、第一実業株式会社、トヨタ自動車株式会社、日本エア・リキード株式会社（五十音順）
写真：水素燃料電池列車の外観、Alstom社や企業団と、車内での様子（5/4）（環境省facebook）https://www.facebook.com/KankyoJpn.gov/

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水素の用途拡大（船舶）（GI基金事業「「次世代船舶の開発」プロジェクトの研究開発・社会実装計画（案）について料、国土交通省・2021年7月8日）

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第1回 産業構造審議会 グリーンイノベーションプロジェクト部会 産業構造転換分野ワーキンググループ
https://www.meti.go.jp/shingikai/sankoshin/green_innovation/industrial_restructuring/001.html

水素の用途拡大（航空機）（GI基金事業「次世代航空機に向けた研究開発・社会実装の方向性」資料、経済産業省・2021年7月8日）

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第1回 産業構造審議会 グリーンイノベーションプロジェクト部会 産業構造転換分野ワーキンググループ
https://www.meti.go.jp/shingikai/sankoshin/green_innovation/industrial_restructuring/001.html

世界：水素に係る海外動向（世界各国が投資急拡大）

産業構造審議会グリーンイノベーションプロジェクト部会資料（2023年2月13日）資料：
https://www.meti.go.jp/shingikai/sankoshin/green_innovation/energy_structure/pdf/014_04_00.pdf

各国が「水素」を成長産業に位置づけ、民の投資を引き出す官の投資競争が世界的に激化

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「水素基本戦略」改定（2023年6月6日、再生可能エネルギー・水素等関係閣僚会議）

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再生可能エネルギー・水素等関係閣僚会議（2023年6月6日）：https://www.cas.go.jp/jp/seisaku/saisei_energy/index.html

技術で勝ってビジネスでも勝つ／日本の強みで世界市場獲得／脱炭素＋エネルギー安定供給＋経済成長の一石三鳥

23

水素政策動向（水素・アンモニア政策小委、脱炭素燃料政策小委など、2023年10月25日）●値差支援（天然ガスvs.水素、石炭vs.アンモニア）・拠点整備（3+5拠点程度←20拠点FS）・
法制度整備（クリーン化、国が保安を主導）を水素審議会で議論⇒水素新法（推進＋規制）

水素・アンモニア政策小委員会（2023年10月25日）：https://www.meti.go.jp/shingikai/enecho/shoene_shinene/suiso_seisaku/20230104_report.html

水素社会推進法案（2024年2月13日閣議決定）

経済産業省HP（2024年2月13日）：https://www.meti.go.jp/press/2023/02/20240213002/20240213002.html

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25

政府：水素への３兆円の値差支援 （日本経済新聞、2023年12月15日）
政府は次世代の脱炭素エネルギーとして期待する水素の普及に向け、天然ガスなど既存の燃料との価格差を補う支援に15年間で3兆円を投じる。割高な水素のコストを抑えて普及を狙う。2023年度から政府が発行するGX（グリーントランスフォーメーション）経済移行債を活用する。

日本経済新聞（2023年12月15日）：https://www.nikkei.com/article/DGXZQOUA1578T0V11C23A2000000/

民間の水素ロードマップ（水素バリューチェーン推進協議会、2022年8月29日）

26（一社）水素バリューチェーン推進協議会HP「水素ロードマップ」：https://www.japanh2association.jp/pages/6060688/page_202205201049

民間の水素ロードマップ（水素バリューチェーン推進協議会、2022年8月29日）（一社）水素バリューチェーン推進協議会HP：https://www.japanh2association.jp/pages/6060688/page_202205201049

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28

展望：脱炭素・水素社会実現加速（例）
これまでどおり快適にエネルギーを使いながらCO2排出実質ゼロへ！

【完成目標図】
電力

エネルギー
マネジメント
システム
余剰
電力

余剰
電力

再生可能
エネルギー
（メガソーラー等）
蓄エネ
電力

革新的高効率
エネルギーシステム

水素エネルギーインフラ
水素ｽﾃｰｼｮﾝ

水電解

燃料電池

（電気で水素製造）（トリプルコンバインド、水素タービン等を含む）

水素

水素

メタン

（効率:80％超）

水素電力（効率:60％超）電気（SOFC電気自動車）（水素FCV）

ゼロエミッションモビリティ

水素バイオ
エタノール

将来
現状 目標
例
約１０％ ５０％（水力 （再エネ含む）
水素不可欠）

天然ガス等
化石燃料
水素・アンモニア９０％弱

４０％（超高効率化＋CO2回収）

バイオ燃料（バイオガス・消化ガス・１０％サトウキビ等） 約０％ （SOFC-EV不可欠）（原子力の導入分、ＣＯ2排出削減のハ－ドル低下）

九大水素プロジェクト ～水素エネルギー社会実現を目指して～
世界トップレベル研究拠点「カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所」●１５０００ｍ２超の実験研究スペースで、院生も含む２００名超が最先端の水素エネルギー・燃料電池関連研究に従事（フェローシップで博士生を支援）●水素研究施設の見学者・視察者は累積で約６万人

次世代燃料電池
産学連携研究センター（NEXT-FC）（英語が公用語のWPI
世界トップレベル国際研究所）（次世代燃料電池に関する世界初の本格的な産学連携集中研）

水素ハイウェイ

成長・展開

水素先端
世界フォーラム

水素タウン（最先端成果を世界に発信する国際会議⇒九大エネルギーウイークへ発展）

福岡水素利用技術
研究開発
特区（世界最大規模、150台の燃料電池が集中設置）（国内最古の水素ステーションを擁する「九大水素キャンパス」から、全国へ展開）水素エネルギー センターオブイノベーション（社会実装のためのシステム専攻（世界初、工学府に平成２２年度設置）

イノベーション拠点⇒COI研究会へ発展）（稲盛フロンティア 次世代エネルギー実証施設（大学発技術を水素エネルギー 水素材料先端科学研究センター研究センター）キャンパス内で実証）（水素に触れる材料に関する集中研）
国際研究センター（世のため、人のための未来科学創造（水素技術インキュべーター）⇒稲盛フロンティアプログラムへ発展）（公財）水素エネルギー製品
研究試験センター（福岡県）
21世紀COEﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ：
水素機械システムの統合技術
2003

2004

2005

29

2006

2007

（伊都近郊に立地。産業化を支援）

福岡県水素グリーン成長戦略会議（福岡水素エネルギー戦略会議が発展、８７０企業・機関の産学官地域連携組織）
・福岡水素戦略（国際的な「ＩＰＨＥ優秀リーダーシップ賞」受賞）
2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023

30

研究（例）：不可能を可能にするチャレンジ（九大佐々木）【2030年以降のFCV用燃料電池の創製】【電気も水素も作れる
可逆セルの創製】

オリジナルの電極材料で、水蒸気電解で2030年やその先の産業界目標を達成する「タフな燃料電池」を創製し、乗用車 の水素製造と高効率燃料電池発電がのみならず、更なる高耐久化が欠かせな 両方でき、再エネ変動も調整。
い商用車（トラック、バス、船舶、列車） （MITとのNEDO国際研究。JST事業採択）などへの用途拡大と本格普及につなげる。
給電
給電＋蓄エネ（NEDO事業実施中）

電池

乾電池（一次電池）

蓄電池（二次電池）

燃料電池（通常の）燃料電池

可逆セル（“二次燃料電池”）

可逆に作動！

水素製造（電解） 燃料電池発電

世界最大規模の大学：「水素キャンパス」＠九大伊都キャンパス 水素エネルギ－
常設ショーケ－ス！
伊都キャンパス＝１０年後、２０年後の未来社会が見える「タイムマシン」！学生は日々未来を夢見て勉強して社会へ！
水素・燃料電池
太陽電池
実証サイト（各種パネル 水素ステーション 風力発電機エネファーム（再エネ水素 （２００５年設置） （再エネ水素水素社会 製造用）FCV駐車場設置）
製造用）
ショールーム（MIRAI, Clarity）●九大水素モーターショー開催（21/3/19）●水素自動車（FCV）●定置用燃料電池
燃料電池足湯（エネファーム給湯）

水素エネルギー
国際研究センター（HY30棟）「見える化サイト」
ディスプレー（電気＋ガス＋水素の使用量）

未来の「水素社会」を延べ５万人超が視察・見学⇒環境大臣表彰（2019年12月）

31

社会にとって「水素」とは？（脱炭素社会を回せる燃料！）32

佐々木一成、日本経済新聞「経済教室」2015年4月20日
Kazunari Sasaki, Nikkei Asian Review, pp. 60-61, May 18-24, 2015

【エネルギー・環境へのメリット】●エネルギーを無駄なく使える社会へ●消費者がエネルギーを選べる時代へ
水素・アンモニア政策●原油（中東、国際政治）に過度に依存しない社会へ
小委員会／
脱炭素燃料政策小委員会／●排気ガスがない社会へ
水素保安小委員会●炭素循環社会から水素循環社会へ
合同会議（生中継・録画）【経済・社会へのメリット】●第１回 22年3月29日
●第２回
4月18日
●貿易赤字要因（エネルギー輸入代金）の削減へ
●第３回
4月27日
●第４回
8月26日
●集中型から分散型の社会へ●第５回
10月 7日●第６回
11月16日●地産地消の社会へ●第７回
12月13日●第８回 23年 5月17日●個人や地域が自立した社会へ
●第９回
10月4日
●第１０回
10月25日
【課題・リスク】●第１１回
11月14日●第１２回
11月28日●更なる低コスト化●第１３回
12月 6日●長期にわたる技術開発と普及戦略●法改正：非化石エネルギーへ位置付け！
●社会受容性●日本：水素は輸入と国産が両方可能！
⇒エネルギー安全保障に貢献！
●世界：水素は再エネを世界商品に！
●本格普及には官民の長期投資が不可欠