東京大学 COI サテライト ワークショップ
エネルギーシステムにおけるイノベーション

脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル
世界的な潮流である脱炭素化と電力、水素の展望
デロイト トーマツ コンサルティング合同会社
2020年12月22日

目次
はじめに

3

脱炭素社会における水素の役割

8

今後日本で想定される水素事業モデル

27

まとめ

35

2

東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル

はじめに

3 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

【はじめに】

公共部門に所属し、環境・エネルギーをテーマにしております
自己紹介
越智 崇充
パブリックセクター／シニアマネジャー

著書

環境・エネルギー分野の民間シンクタンク、官公庁での温暖化対策担当を経て、現職。
市場メカニズムを活用した地球温暖化対策の制度構築・運営
支援、環境経営コンサルティング、技術開発動向調査業、
低炭素技術のコンピュータシミュレーション評価業務を経験。

書名：「第三次エネルギー革命」
出版：エネルギーフォーラム
刊行：2019年7月
ISBN：978-4-885554827

主要プロジェクト実績＜シナリオ検討＞••••

1.5℃～2℃シナリオに向けたGHG削減目標検討アドバイザリー（民間）自動車部門におけるエネルギー供給構造等の在り方に関する調査（METI）
将来におけるエネルギーミックスの検討業務（民間）
低炭素技術のCO2削減量のポテンシャル評価業務（研究機関）

•
•
•
•
•
•

水素利活用CO2排出削減効果等評価・検証委託業務（環境省）
川崎臨海部水素ネットワーク構築支援業務委託（川崎市）
水素エネルギー社会の構築に向けた新規PJ創出事業調査業務（大阪市）
地産地消型水素製造・利活用ポテンシャル調査（NEDO）
水素・燃料電池の事業戦略に係るアドバイザリー業務（民間）
中東・北アフリカにおける水素エネルギー利活用検討（中東協力センター）

＜水素＞

＜再エネ＞
• 太陽光発電の出力予測技術の高度化に関する海外調査（NEDO）• バイオジェット燃料生産技術開発事業技術動向調査（NEDO）＜その他＞• エネルギーマネジメントシステムのCO2削減効果検討業務（METI）• グリーンITのロードマップ策定業務（業界団体）• 自動車用二次電池に係る国内外動向調査（民間）• 世界的な潮流である脱炭素化と、今後、日本で同時進行するであろう人口減
少とインフラ老朽化への対応の観点から、水素エネルギーの必要性に対する答えを論じる• 日本が直面する課題を整理した上で、再生可能エネルギーと水素の組み合わせがもたらす新たな可能性を示す

4 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

【はじめに】未来を創るビジネスを、全世界150カ国に31万2千人を超えるエキスパートと会社の概要
デロイト トーマツ コンサルティングは、デロイトの一員として日本のコンサルティングサービスを担い、提言と戦略立案から実行まで一貫して支援するファームです。クライアントの持続的で確実な成長を支援するコンサルティングサービスはもちろん、社会課題の解決と新産業創造でクライアントと社会全体を支援します。

Deloitte Worldwide
312,000 people / 150+ countries*2
Global Consulting
101,000 people*2

Consulting

Audit

Risk
Advisory

Tax

Financial
Advisory
Services

Legal

Deloitte Asia Pacific69,000 people / 5 countries and region*2
Deloitte Tohmatsu Group (Deloitte Japan)
14,000 people / 30 cities*2
Deloitte Tohmatsu Consulting
3,600 people*1*1*2
5 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル

2020年6月現在
2019年4月現在© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

【はじめに】それぞれのプロフェッショナルが集まりベストチームを編成
会社の組織構成
高い専門性、豊富な経験を有する各領域のプロフェッショナルがチームを組むアプローチにより、複雑に絡み合う経営や、社会課題をダイナミックに解決します。そして、持続可能な成長とともに、デジタル社会の進展によってますます求められているのは、業界・業種の垣根さえ取り払う、企業の飛躍的な成長です。DTCはその実現のために、仮説検証型に加え、実験実証型のサービスに取り組む体
制を整えています。

EnterpriseTechnology &Performance

Human CapitalCore Business
Operations

Customer &Marketing

Strategy,
Analytics, M&A

Services

Industries
Consumer
Energy, Resources & Industrials
Financial Services
Life Sciences and Health Care

Industries

Public Sector

Services

Collaborative
ApproachTechnology, Media & Telecommunications
6 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

【はじめに】脱炭素社会における水素の役割をご紹介しつつ、直近の事業モデルのアイ
デアをご紹介させていただく
本日ご紹介する内容の全体像
現状（2018年）

ビジョン

Fist Action[百万t-eCO2/年]

エネ転

1,400

脱炭素
社会の
実現
に向けて
(排出量の推移)Transition
産業

業務

アクション

Carbon-Neutral Society
運輸

家庭

その他

吸収源

-100%

1,200
1,000
800
600
400
200

0
-200

脱炭素社会における水素の役割とは？
（ビジョン）
論点

 脱炭素社会とはどのようなものか？

想定される水素事業モデルとは？
（アクション） 脱炭素社会において
 どのように将来の姿を
水素はどのように利活用実現していくのか？
されるのか？

7 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル

 直近、想定される事業モ
デルとは？

© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

脱炭素社会における水素の役割

8 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

【脱炭素社会における水素の役割】

InnovationによりCO2排出の在り方を変革し、脱炭素社会を実現
脱炭素社会のイメージ

ビジョン

制度的イノベーションCore
Innovation






カーボンプライシング
抜本的な規制改革
官民連携
国際間連携 等

経済活動のイノベーション
 セクター統合
 グリーンファイナンス
 サプライチェーン視点アクション

社会的イノベーション

技術的イノベーション 所有から利用へ 居住等ライフスタイル変革
 環境人材の輩出 等 再エネ＋デジタルインフラ 水素・合成燃料
 カーボンリサイクル 地域熱融通 等① 省エネルギー：高効率な設備やコジェネレーションの導入、行動変容等による消費エネルギーの削減② 低炭素化：再生可能エネルギー（電気・熱）の導入やCCUS・水素等によりエネルギーを低炭素に③ エネルギー転換：ヒートポンプや電気自動車の導入により、電化を推進④ NETsの導入：森林吸収、DAC、ブルーカーボン等の吸収源対策により脱炭素へ
①省エネ
電気

電気

熱等
（電気以
外）

②低炭素化
電気

熱等

再エネ（電気、熱）、CCSの利用等

80%削減の姿

脱炭素の姿

エネルギー消費量

エネルギー消費量

電気③エネルギー転換
電気

熱等

EV利用、ヒートポンプ利用等*1：ネガティブエミッション技術（Negative Emission Technologies）。温室効果ガス排出量を正味ゼロ未満に抑える技術*2：Direct Air Capture 大気中のCO2を吸収する技術 *3：海洋生態系に炭素を蓄積する活動（藻場の形成等）
9 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル

熱等

CO2排出強度エネルギー消費量

コジェネ、最適制御、ナッジ等

CO2排出強度現状のCO2排出量
CO2排出強度

CO2
排出
イメージ

熱等

電気

熱等
相殺

NETs

④NETs*1の導入

・森林吸収・DAC*2・ブルーカーボン*3 等© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

【脱炭素社会における水素の役割】 ＜参考（最新シナリオ：IEA ETPの概要①）＞

持続可能な開発シナリオでは、あらゆる政策・クリーン技術を総動員し、2070年には吸収源を含めてネットゼロのCO2排出を達成することを提示
持続可能な開発シナリオ*1におけるCO2排出量

ビジョン

アクション

 持続可能な開発シナリオでは、あらゆる政策・クリーン技術を総動員し、2070年には吸収源を含めてネットゼロのCO2排出を達成することを提示している
 直近は、COVID-19の感染症対策による経済の減退の影響を受け、CO2排出量が大幅低下した その後は、各国のグリーンリカバリープラン等の実行により、徐々にCO2排出量が低下していく 2040年以降は、CCSの導入が本格化し、徐々に存在感を増していく

出所: IEA Energy Technology Perspectives（ETP） 2020 より作成
*1 持続可能な開発目標を完全に達成するための道筋（ETP 2020では脱炭素社会に向けた道筋）～持続可能な開発シナリオ（Sustainable Development Scenario）

10 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

【脱炭素社会における水素の役割】 ＜参考（最新シナリオ：IEA ETPの概要②）＞

産業部門・運輸部門でCO2排出が残存する一方で、その他の部門でCO2回収技術等を組み合わせることによりネットゼロのCO2排出を達成する
持続可能な開発シナリオ*1におけるCO2排出内訳（2040年、2070年）

ビジョン

アクション

 2070年にはおいては、産業部門・運輸部門でCO2排出が残存する一方で、その他の部門でCO2回収技術等を組み合わせることによりネットゼロのCO2排出を達成することを想定している
 電力（Power）部門では、BECCS（バイオマスCCS）によりネットネガティブを想定
 産業部門は、鉄鋼業・セメント業・化学工業等のCO2排出が残存する
 運輸部門では、航空、船舶、トラック等のCO2排出が残存する

出所: IEA Energy Technology Perspectives（ETP） 2020 より作成
*1 持続可能な開発目標を完全に達成するための道筋（ETP 2020では脱炭素社会に向けた道筋）～持続可能な開発シナリオ（Sustainable Development Scenario）

11 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

＜参考：D-TIMEsとは＞弊社エネルギーシミュレーションモデルは、国際エネルギー機関（IEA）の提供するシミュレーション開発環境TIMEsを活用し開発
参考

D-TIMEsの概要
 IEA*2のETSAP*3で開発が進むシミュレーション開発環境を活用した日本版のツール
D-TIMEs*1とは 開発環境は、IEAやIRENA、各国政府・研究機関の長期エネルギーシナリオ分析において活用 将来のエネルギー需要やエネルギー供給・輸送設備の技術データ等をインプットすることにより最も経済合理性のある技術の組み合わせ（電源構成等）を解として出力

何をインプットするのか エネルギーに係る様々な情報をインプット【例： 系統情報】【例： 再エネ導入可能量】

何を分析できるのか 複雑化する将来のエネルギーの需給構造をコスト最小化等を目的関数にして計算することができる

個別技術やインフラに焦点を当てたカスタマイズ可能
季節別時間帯別分析が可能
再エネが大量導入される世界を見据えた分析が可能【分析結果例】

 電源構成、再エネ導入容量
 水素、蓄エネ、EV導入量
 送電線増強容量 / 費用
 その他、人口動態、発電所情報（能力、位置）等
をインプット*1：The Integrated MARKAL EFOM System

 発電限界費用

等*2：国際エネルギー機関（International Energy Agency） *3：エネルギー技術システム解析プログラム（Energy Technology Systems Analysis Programme）

12 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

【脱炭素社会における水素の役割】

再エネ主力電源化、モビリティのZEV化が実現。エネルギー業界は様変わり
しつつ、電力コストは増加する可能性
脱炭素社会では何がおきるか？ シミュレーション結果

ビジョン

電源はほぼゼロエミに

アクション

電力は10円/kWh程度上昇する可能性• 電力料金が倍以上になる可能性

100
11

80
60
40

42

[円/kWh]
30

3

9

20

35
シミュレーション結果
の一例

20
0
風力

PV

その他
再エネ

原子力

既存のエネルギー業界のリデザイン• 化石燃料を
風力・太陽光ベースとしたエ
ネルギー業界は、
再エネ＋次世配電網域
代エネルギーイ
ンフラに統合さ
P2P
ソリューション
れていく

約 14

+10

0
現状

将来（水素・
CCSあり）

将来（水素・
CCSなし）

系統・蓄電技術の大規模投資、ZEV化• 蓄電技術・ZEV化等が急激に進展

原子力

民生

約 11

10

脱炭素社会
D-TIMEsに
よる試算

火力

約 22

水力

石油 石炭 ガス

火力

代替燃料

水素

需給調整
ソリューション

輸送

輸送

産業

運輸

EV / FCV

基幹系統・蓄電池への投資額 約17兆円（2050年までの累積）

100%

水素への投資額
約50兆円（2050年までの累積）

40%

80%

15%
17%

ICE

68%

EV

FCV

60%

20%
0%
モビリティ

出所：https://www2.deloitte.com/jp/ja/pages/about-deloitte/articles/news-releases/nr20201221.html

13 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

【脱炭素社会における水素の役割】

太陽光・風力（陸上・洋上）が電源構成の主役となる
将来の電源構成（電力系統の最適化を前提）シミュレーション結果

ビジョン

アクション

変動再エネ
（VRE）が主役に

 VRE（太陽光、陸上／洋上風力）発電が約8割を占める
 変動再エネ（特に風力）の投資・O&Mを担う、国内産業育
成が急務

原子力を
どれだけ
維持できる
か

 原発は安価なクリーンエネル
ギーだが、既設のみ（60年運転）だと約1割のシェアに留ま
る

脱炭素型
火力

 調整力としての機能及び安定した脱炭素型クリーン電源としてのCCUS・水素発電との併用が必須

ゼロエミ電源
96.9%
再エネ
88.0%
変動型再エネ77.3%

本頁の図は水素発電・CCSは見込んでいな
いケース
出所：https://www2.deloitte.com/jp/ja/pages/about-deloitte/articles/news-releases/nr20201221.html

14 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

【脱炭素社会における水素の役割】

再エネを大量に導入したエネルギーインフラの構築や産業の脱炭素化に貢献
脱炭素社会における水素の役割

ビジョン

背景

必要な変化
需給調整機能の強化

CO2の大幅
排出削減

再エネをはじめとする
脱炭素なエネルギー*1の大量導入

レジリエンスの
維持・強化

消
費
の
変
革

水素の役割
 柔軟な電力需給調整機能として活用し、脱炭素エネルギーの大量導入を実現
 蓄電池と組み合わせたシステム（短期：蓄電池、長期：水素）

イ
ン
フ
ラ

エネルギーの
脱炭素化

アクション

最終消費の
脱炭素化

 化石燃料に代わり、エネルギー長期・大量
備蓄手段として国全体のエネルギー需給を調整

 電化が困難な領域を含め、最終消費を脱炭素化
 大型モビリティ（燃料電池輸送車両等）
 熱（都市ガスインフラの低炭素化等）

 セクターカップリング⇒イメージは次ページを参照*1： バイオマスを含む

15 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

【脱炭素社会における水素の役割】

水素や合成燃料の導入はエネルギーインフラ全体に影響する可能性がある
ため、セクターカップリングやP2Xの潮流を踏まえて導入していく必要
今後のエネルギーインフラのイメージ

ビジョン

アクション

電力系統
発電電力

余剰電力等

Power to Power

太陽光発電
発電
燃料電池

水電解

余剰再エネの
貯蔵・転換

風力発電

CH4

CH4

バッテリー式
電動車両

燃料
利用

H2

H2

Power toGas

改質
天然ガス混合H2（最大濃度5%程度）

燃料電池車両CH4Power to Chemical

メタン化
CH4

内燃機関車両天然ガス車両

H2

CH4

バイオガス
発生

Power to Mobility

e-Fuel化

H2
水素

優先利用？
H2

燃焼タービン

電力の需
給調整

H2

産業
利用

CH4

電力だけで
なく、熱や輸
送用燃料、
化学原料等
の脱炭素化

石油精製
（脱硫工程）
化学合成（低炭素素材）・・・

CH4

天然ガスパイプライン（都市ガス送管網）
セクターカップリング：再エネ（主に電力）を熱や輸送燃料へ融通し、余剰再エネ電力の有効活用と電力以外のエネルギーの脱炭素化の同時達成を目指す概念
P2X（Power to X）：再エネ電力の水電解由来の水素や、その水素と炭素と合成して得られる各種炭化水素を活用し、化石資源由来の燃料や原料も代替する概念
16 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

【脱炭素社会における水素の役割】

水素供給は、農村・湾岸地域が起点となり、湾岸・都市部等で利用する
凡例

水素社会の構築のイメージ

湾岸地域SC

大都市型SC*1
 輸入水素に加え、都市インフラを活用した水素の地産地消（下水由来等水素等）

ビジョン：水素需要量 工業地域における副生水素や海外水素等を周辺の需要地へ
 産業の脱他素化に貢献

水素の大規模輸送
ゼロエミッション電源の供給

アクション

海外から輸送

水素の大規模輸送

地方都市型SC
農村地域型SC

農村地域型SC
 地域再エネや地産エネルギー
由来の水素を地産地消
 再エネの負荷変動を抑制

 地域再エネや地産エネルギー
由来の水素を地産地消

ゼロエミッション
電源の構築

地方都市型SC

水素社会の効果*1：Supply Chain （サプライチェーン）

17 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル

大都市型SC

環境負荷の低減

地域への経済波及効果

レジリエンス強化再エネの導入拡大© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

【脱炭素社会における水素の役割】 ＜参考（最新シナリオ：IEA ETPの概要③）＞

各部門で主なエネルギーであった化石燃料が大幅低下し、電化が主な対策でありつつ、水素化・バイオ化も進む
持続可能な開発シナリオ*1における最終エネルギー消費の増減量

ビジョン

アクション

（2019年から2070年）

 各部門で主なエネルギーであった化石燃料が大幅低下し、電化が主な対策でありつつ、バイオ化・水素化も進む
 産業部門では、化石燃料が大幅に減少しつつ、電化やバイオ化が進んでいく
 運輸部門では、従来の液体燃料が大幅削減し、電化・水素化・バイオ化・合成燃料が増加する
 業務部門では、バイオエネルギーを含む従来のエネルギーが低下し、電化が主となる

出所: IEA Energy Technology Perspectives（ETP） 2020 より作成
*1 持続可能な開発目標を完全に達成するための道筋（ETP 2020では脱炭素社会に向けた道筋）～持続可能な開発シナリオ（Sustainable Development Scenario）

18 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

【脱炭素社会における水素の役割】 ＜参考（最新シナリオ：IEA ETPの概要④）＞

水素の需給量は増加していく見込みであり、グリーン水素*2・ブルー水素*3が中心となり、輸送用燃料、発電、工業用途等で活用されていく
持続可能な開発シナリオ*1における水素製造と水素需要の内訳

化石燃料改質（CCUS
無）
ナフサ改質

化石燃料改質（CCUS
有）再エネ＋電気分解 化石燃料改質+CCUS（ブルー水素）と再エネ電気分解（グリーン水素）による製造が主流化

ビジョン

石油精製
輸送
工業用途
アンモニア

アクション

発電（燃焼）
建物（コジェネ）合成燃料

 石油精製や工業用途利用から、輸送用水素燃料や合成燃料を中心とした多様な利用方法が増加*1 持続可能な開発目標を完全に達成するための道筋（ETP 2020では脱炭素社会に向けた道筋）～持続可能な開発シナリオ（Sustainable Development Scenario）*2 グリーン水素：再生可能エネルギーから製造される水素 *3 ブルー水素：化石燃料由来水素であるがCCS（二酸化炭素の回収・貯留）又はCCU（二酸化炭素の有効利用）を組み合わせた低炭素な水素
出所: IEA Energy Technology Perspectives（ETP） 2020 より作成

19 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

【脱炭素社会における水素の役割】

水素は将来、電力システムへの連携や長距離モビリティ・産業分野での利活用において機会があるのではないか
水素サプライチェーンにおける有望機会（仮説）
基本方針（仮説） あらゆる分野を脱炭素化していく 省エネ、再エネ化、電化が主な削減対策 また、熱の脱炭素化、CCS等の吸収源対策も必要に 輸送部門、産業部門は脱炭素化が困難な可能性（その分のマイナス分をどこかで補う必要）

水素社会 今後、世界全体で水素の需給量は増加、再エネ水素に加えて、CCSを活用した水素も残存
 輸送用燃料、発電、工業用途等で活用されていく 欧州、北米、日中韓から市場が立ち上がり、オーストラリア等からの水素輸入も可能性ありアクション

脱炭素社会において期待される水素サプライチェーン（仮説）
1

脱炭素社会

ビジョン

電力システムの構成要素（電力の貯蔵機能、レジリエンスの確保）

 電力系統に大規模水電解装置を接続し、負荷の状況等に応じて運転する
 需給調整機能としての役割（VPP*1技術との連携）
 レジリエンスの確保（長期・大容量保存）2

未利用エネルギー等の大規模輸送（水素の国際間物流）

 再生可能エネルギーや未利用エネルギーが豊富な地域から、需要地へ大規模に連携させる
 想定されるエネルギーキャリア：液化水素、アンモニア、有機ハイドライド、合成メタン等
 必要とされる技術：大規模水素製造装置、水素輸送船等

3長距離モビリティの燃料

 水素を燃料とする飛行機、船舶、トラック等を提供する
 アプリケーションの提供に加えて、関連インフラの導入・整備を請け負う

4

業務・産業用の燃料電池・熱供給設備

 低炭素メタンや水素を燃料とする燃料電池（大型、100kW以上）を提供する
 水素を燃料とするボイラー等を提供する
 カーボンリサイクル技術の適用

5

水素発電

 水素を燃料とするガスタービンや発電プラントの設計・製造
 電力システムの柔軟性を確保するためにも重要*1 Virtual Power Plant：各地に分散している創エネ・蓄エネ・省エネリソースを、IoTを活用して統合制御しあたかも一つの発電所のように機能させること*2 The International Air Transport Association：国際航空運送協会 *3 International Maritime Organization：国際海事機関
20 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

1

【脱炭素社会における水素の役割】＜参考：電力システムの構成要素＞

ドイツのマインツでは、電力システムと水素をリンクさせ利益の最大化を検討
ドイツのマインツでの水素プロジェクトの概要

参考

装置の概要
 水電解装置：6MW

再エネ電力

 貯蔵容量：780kg（20-80 bar）

風力発電

電力市場

 水素利活用：・ガスグリッド：ガス導管に直接混入
・産業向け：圧縮水素トレーラーで工場に出荷
・モビリティ（バス）向け：水素ステーションへ供給

水電解

運用の特徴

水素

混合ガス

産業分野

ガスグリッド 電力価格が高い時には、風力由来電力を系統へ
 電力価格が低い時には、水素を製造

水素

水素ステーション

 隣接する風力発電の発電パターンと電力市場価格をモニタリング・予測し、最適なタイミングで水素を製造

家庭等

 水素の供給は、価値が高い順に行う
 モビリティ 産業向け ガスグリッド

水素モビリティ 水素の価値が上がるようにプレミアム感をアピール

出所：Stadtwerke Mainz HPを参考に作成
21 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

【脱炭素社会における水素の役割】＜参考：未利用エネルギー等の大規模輸送＞

オーストラリアから日本への水素輸送のための液化水素運搬船が完成
液化水素運搬船舶の概要

参考

液化水素運搬船の特徴• -253℃を保持することで、大量の水素を効率よく安全に輸送• LNG運搬船、陸上における液化水素輸送・貯蔵技術をもとに開発
参考：水素キャリアの比較
140
輸送効率高
アンモニア

120
体積水素密度（kg/m3）２

 水素精製時の投入エネルギー低減が必要
 毒性あり

吸蔵合金（LaNi5H6）100

 質量水素密度
が低い

80

液化水素
 ボイルオフ
37,700の抑制が必要60
MCH40

 水素精製時の投入エネルギー低減が必要
 毒性あり

20
0
0

5

10

15

20

圧縮水素
（35MPa）
 体積水素密度が低い
2530

質量水素密度（wt%）

22 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

【脱炭素社会における水素の役割】＜参考：未利用エネルギー等の大規模輸送＞2

オーストラリアとドイツは共同で国間のグリーン水素サプライチェーンの構築に関するFS調査を実施する予定
オーストラリアとドイツの協定締結について

参考背景

 オーストラリア政府は日本と「（日）経済産業省と（豪）産業イノベーション科学省における
水素・燃料電池分野の協力に関する共同声明」を締結（2020年1月）
 韓国とは水素製造から利用までのサプライチェーンで協力する協定を締結（2019年11月）

趣旨 2020年9月10日に、オーストラリアとドイツはFS調査を共同で実施する旨の協定を締結
 オーストラリアからドイツへのグリーン水素輸入プ
ロジェクトの実現可能性を検討
 アンモニアを含む水素系のエネルギーキャリ
アの製造、貯蔵、輸送、利用のサプライチェーン全体が対象
 ドイツでの利用先の特定
 ビジネスモデルの確立
 水素融通の障壁の特定 等 オーストラリア政府とドイツ政府はそれぞれ、FS調査を担う研究機関や事業者のコンソーシアム
を公募中

水素輸出入のFSを共同で実施出所：オーストラリア産業科学エネルギー資源省HP（2020年9月11日）、Riverine Herald新聞記事（2020年9月11日）、BusinessKorea記事（2019年11月14日）
23 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

3

【脱炭素社会における水素の役割】＜参考：長距離モビリティの燃料＞

海運分野をゼロエミッションにするためには水素等のゼロエミ燃料が必要
海運分野におけるゼロエミッション船舶の取組み
2050年にCO2排出量を半減とするシナリオ

参考

将来の船のイメージ
水素燃料船
H2

超高効率LNG＋風力推進船アンモニア燃料船
NH3

出所：国際海運のゼロエミッションに向けたロードマップ（国土交通省）（2020/3）

24 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

4

【脱炭素社会における水素の役割】＜参考：業務・産業用の燃料電池・熱供給設備＞

産業分野では電化による削減が困難であり、水素が活躍する可能性
水素による産業分野の脱炭素化

産業部門の
脱炭素化

参考

電化
＋
再生可能
エネルギー電気 再生可能エネルギー電気の最大限の活用
 ヒートポンプ等を導入し、電化を促進

脱炭素燃料の活用

 電化が困難な分野へ脱炭素燃料としての水素の利用
・水素ボイラー・水素バーナー等
 自家用発電機の代替として、燃料電池を活用

カーボン
リサイクル

 カーボンリサイクル技術を活用した・オレフィン等の化学品
・ディーゼル、エタノール、メタノール、メタン等の燃製造
 上記の製造プロセスにおいて水素の利活用が想定

25 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

【脱炭素社会における水素の役割】＜参考：水素発電＞
5

オランダで実施中のH2M（Hydrogen to Magnum）プロジェクトにおいて、水素発電による水素需要の喚起と大幅なCO2削減を狙う
参考

水素発電の動向 H2M は、Nuon、Equinor、Gasunie との協業プロジェクト
 Nuonは、フローニンゲン郊外に保有するMagnum発電所の440 MWユニット1基を水素製造設備に転換
 Equinorは、自己熱改質（ATR）プラントを開発し、ノルウェーからの天然ガスで水素を製造しつつ、CO2を回収（CO2はノルウェーに再び輸送され沖合に貯留） Gasunieは、ガスグリッド等のインフラを経由して水素を需要家へ供給
 水素発電については、2025末に水素専焼発電に切り替える予定
 水素は、発電以外に、輸送用燃料、産業用、ビル向けに供給する

 ガスタービン：三菱パワー社様製701F4
 複合サイクルガスタービン（CCGT）
 出力：437MW×3基
Magnum 発電所における
H2M PJの概要

 内、1基を水素発電に切り替える予定
 取り扱い水素：天然ガス改質＋CCS
 将来的には再エネ由来水素へ CO2削減効果：200万ｔ-CO2/年
 削減効果には、交通・産業利用を含む

出所：VATTENFALL講演資料（Magnum as a superbattery - Use of CO2 neutral hydrogen in flexible gas plants）より作成
26 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

今後日本で想定される水素事業モデル

27 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

【今後日本で想定される水素事業モデル】

2020年には様々な事業モデルを検証しつつ、2030年頃に事業化を実現し、2040年にはグリーン化を達成するのが水素社会への道のりではないか
水素社会の実現に向けた道のりのイメージ

水素需給量
水素に係る
主な課題

アクション

2020年～

2030年頃～

2040年頃～

実証

事業化

グリーン化

副生水素中心副生水素
海外由来水素（褐炭等）（＋国内再エネ由来水素）

副生水素
海外由来水素（再エネ・褐炭等）
国内再エネ由来水素

30万t-H2/年*2

1,000万t-H2/年*2

フェーズ
水素源

ビジョン

（＋国内再エネ由来水素）

2万t-H2/年（外販水素）*1
 水素供給コストの低減

 水素需給の大規模化

 水素の価値の顕在化

 グリーン価値の取引等－（Nm3-H2）

拡大イメージ

水素
供給量

再エネ水素
副生水素等

*1 ：「水素エネルギー白書」（NEDO）より、 *2：「水素基本戦略」より、*3：国内・国外を想定
28 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル

将来© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

【今後日本で想定される水素事業モデル】

直近は、水素の低コスト化及び価値の顕在化に資する事業が重要に
今後取り組むべき水素事業のイメージ

ビジョン

課題

実施すべき水素事業のイメージ

現状水素供給コストはエネルギーとしての価値を上回っているため、需要家にはメリットが薄い？

1

水素源

コストの低減

150

100

100

電力インフラと連携したモデル

 電力インフラと連携し、供給過多になるタイミングやインバ
ランスが見込まれる場合において水素を製造
 また、VPP等と連携し需給調整機能も担うことで、新たな収益源とする 等

水素供給コスト[円/Nm3]
200
200
50

アクション

2

大規模需要を地域単位で創出していく

3

水素の価値が訴求しやすい事業から展開

 水素を低コストするためには、大規模に水素を製造・供給することが肝要
 そこで、単一セクターの水素需要だけではなく、地域で複数のセクターにおいて水素を利活用する

関連設備
75
エネルギー
としての価値

5050

その他

価値の顕在化

0
水素供給コスト
29 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル

 脱炭素を積極的に推進する企業等に脱炭素の価値を提供する（特に電化が困難な活動）
 地域のレジリエンスを高めるような事業（BCP価値を訴求）© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

1

【今後日本で想定される水素事業モデル】

電力インフラと連動することにより水素源の低コスト化を実現できる可能性
事業モデル例①：電力インフラとの連携モデル

ビジョン

アクション

 想定実施者： エネルギーの地産地消に取組む電力事業者、自治体
 取組み内容： 自然変動型再エネ*1の余剰電力を水素化することでインバランスリスク回避と収益化を両立し、電力事業安定化と地域資源活用の促進を実現するモデルを確立
再生可能エネルギー
余剰な電力の水素化を通じて、
インバランスリスクを回避し、再エネ電力を安定供給
電気

地域のエネルギー事業

電気販売

電気
水素

日本卸電力取引所

電気
余剰な電力の水素化を通じて、新規収益源を創出

水素販売*1： 太陽光発電や風力発電のように、気象条件等の外環境に応じて出力が変動する電源
30 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

2

【今後日本で想定される水素事業モデル】

地域でまとまった水素需要を確保することにより低コストな水素を供給事業モデル例②：地域の需要拡大モデル

ビジョン

貯蔵・輸送

水素源・製造供給・利用又はRE100工業団地

大規模水素製造等により低コスト化

アクション

ゼロエミッションビル

パイプライン

P2G

水素発電 水素ボイラー 工業用バーナー

電力市場

カードル

定置型
燃料電池
近
隣

家庭向け
H2
再エネ
MW級

水電解
MW級

定置型燃料電池

水素吸蔵合金水素

又は物流業者向け
簡易水素充填車

輸入水素

燃料電池フォークリフト
モビリティ向け

H2
水素トレーラー（液化・圧縮）

水素ステーション
31 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル

燃料電池モビリティ（乗用車、タクシー、バス等）

近
隣
Or
周
辺

© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

【今後日本で想定される水素事業モデル】 ＜参考：日本の最近の動向＞

水素は3大都市圏を中心に協議会等が形成され、社会導入が進んでいく
水素は3大都市圏を中心に協議会等が形成

参考

中部圏水素利用協議会（2020年3月時点）

東京湾岸ゼロエミッション
イノベーション協議会

 中部圏における水素の需要拡大と安定的な利用のためのサプライチェーンの構築を目指す

 東京湾岸を世界初のゼロエミッショ
ンイノベーションエリアとすることを目指し、その構想を推進＜参加企業＞
 出光興産株式会社
 岩谷産業株式会社
 ENEOS株式会社
 住友商事株式会社
 中部電力株式会社
 東邦ガス株式会社
 トヨタ自動車株式会社
 日本エア・リキード合同会社
 株式会社三井住友銀行
 三菱ケミカル株式会社

その他自治体 北九州市、周南市、川崎市、室蘭市等水素に係るパイプラインが敷説されている地域で、活発的な動きがみられる（FS調査、協議会の形成等）

 101の団体が加盟＜幹事機関（法人属性は省略）＞
旭化成、岩谷産業、
ENEOSホールディングス、鹿島建設、
産業技術総合研究所、東京ガス、
東京大学、東京電力ホールディングス、
東芝、日産自動車、日本製鉄、
日立製作所、三井不動産

神戸・関西圏水素利活用協議会（2020年10月時点）
 神戸・関西圏における水素利活
用の社会実装を目指す＜幹事機関（法人属性は省略）＞
岩谷産業、丸紅＜会員（法人属性は省略）＞
大林組、川崎汽船、川崎重工業、
関西電力、神戸製鋼所、シェルジャパン
電源開発、三菱パワー、ENEOS

出所: 各種公開情報より

32 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

【今後日本で想定される水素事業モデル】
3

今後は、産業部門の脱炭素化を達成するために、水素ボイラー・バーナー又は定置型燃料電池（SOFC等）が導入される可能性
事業モデル例③：産業部門で水素アプリケーションの導入機会

ビジョン

効果的なアプリケーション

水素導入に係る機会

 再生可能エネルギー発電
 再生可能エネルギー熱 再エネ由来等水素 水素モビリティ（FCV等）
 定置型燃料電池（PEFC）

RE100等脱炭素に係るイニシアティブ

RE100

水素ボイラー・バーナー

 平時の省エネ、非常時のバッ
クアップ電源として導入

CDP
熱需要が多い工場

 電化が困難な領域における脱炭素化の手段として導入

SOFC

アクション

鉄鋼業
（高炉プロセス）

工業炉

ボイラー

蒸気発生器

非常時においても稼働が必要なデータセンター（GAFAMの動向）
Apple

100%のCO2フリーエネルギーを
データセンターで活用

Amazon2020年までにRE80%を2024年までにRE100%を目指す

Google100%のCO2フリーエネルギーを
データセンター・オフィスで活用

Microsoft

CO2フリーエネルギーを2025年までにデータセンターで活用

Facebook

グローバルの運用を2020年末にRE100にする

33 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

3 【今後日本で想定される水素事業モデル】

BCPを重視する自治体等で自立分散型の水素システムが活用される可能性
事業モデル例③：オンサイト型の再エネ由来純水素FCの導入事例
福井県敦賀市では「防災拠点機能強化」「ランニングコスト削減効果」の観点から新設市庁舎に同設備を導入

H2One
マルチステーション

ビジョン

アクション

再エネ由来水素を利用して「FCV・FCバス・EVへの水素・電気充填」、「建物への電熱供給」、「有事の際のBCP機能」を提供可能なパッケージ型システム

EV 建物

300人に3日間電熱供給可能

蓄電池

再エネ

水電解

水素タンク

燃料電池

熱需要

充填時間3分

FCV8台/日まで対応可能

FCV
FCV・FCバスに対応

H2Oneマルチステーションのシステム概要
出所：「東芝（東芝エネルギーシステムズ） プレスリリース（2018年8月6日）、第3回敦賀市庁舎建設基本計画策定市民ワークショップ・庁内ワーキンググループ合同会議資料」より弊社作成

34

東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

まとめ

35 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

水素エネルギーを活用した脱炭素社会の形成に向けて
結び

1

2
3

脱炭素社会を実現するためには、あらゆる分野での脱炭素化重要であり、水素は、「再エネのさらなる導入」及び「電化が困難な領域の脱炭素化」において大きく貢献する可能性

具体的には、①電力システムの構成要素、②未利用エネルギーの大規模輸送、③長距離モビリティ（船舶、航空機、トラック）、④産業の脱炭素化、⑤水素発電において水素が利活用されることが期待

直近、水素の供給コストを下げること、水素の価値を顕在化することが肝要① 国内においては、電力市場と連携したモデルを開発していく② 地域の水素圏を形成するためには、水素需要を面的にとらえていく③ RE100やBCP等の水素が本来持つ価値を訴求していく

36 東京大 COI サテライト ワークショップ：脱炭素社会における水素の役割と想定される水素事業モデル© 2020. For information, contact Deloitte Tohmatsu Consulting LLC.

デロイト トーマツ グループは、日本におけるデロイト アジア パシフィック リミテッドおよびデロイトネットワークのメンバーであるデロイト トーマツ合同会社ならびにそのグループ法人（有限責任監査法人トーマツ、デロイト トーマツ コンサルティング合同会社、デロイト トーマツ ファイナンシャルアドバイザリー合同会社、デロイト トーマツ税理士法人、DT弁護士法人およびデロ
イト トーマツ コーポレート ソリューション合同会社を含む）の総称です。デロイト トーマツ グループは、日本で最大級のビジネスプロフェッショナルグループのひとつであり、各法人がそれぞれの適用法令に従い、監査・保証業務、リスクアドバイザリー、コンサルティング、ファイナンシャルアドバイザリー、税務、法務等を提供しています。また、国内約30都市以上に1万名を超える専門家を擁し、多国籍企業や主要な日本企業をクライアントとしています。詳細はデロイト トーマツ グループWebサイト（ www.deloitte.com/jp ）をご覧ください。
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