本調査は、独立行政法人鉄道建設・運輸施設整備支援機構が株式会社MOTENA-Seaに委託して実施したものである。

内航船における水素燃料利用の技術動向などに関する調査報告書

調査目的
将来の代替燃料の候補の一つである水素燃料について、2021年12月に国土交通省が公表した「内航カーボンニュートラル推進に向けた検討会とりまとめ」においては、2020年度の後半以降から外航船を中心に順次商用船に導入されることが想定されるが、一部の内航船においても同様に利用が可能であることから、内航船での利用も念頭に開発・実証を進めていくことが重要であるとされている。また、同とりまとめにおいては、我が国2050年のカーボンニュートラルに貢献するため、水素燃料船の実証・導入など、将来を見据えた内航海運への代替燃料の活用等に向けた先進的な取組の支援を行っていく必要があるとされている。
このため、特に貨物船を対象として、内航船における水素燃料利用の技術動向等に関する調査を実施することより、内航カーボンニュートラルの推進に資することを目的とする。

目次
１. 水素燃料利用の技術動向の調査(1)船舶関連の国内動向①関係省庁の政策動向②バンカリング施設等水素燃料の供給動向(2)国内で現に使える船舶関連の水素技術①国内における船舶関連水素技術

2. 貨物船での水素燃料利用コンセプトの検討

１. 水素燃料利用の技術動向調査(1) 船舶関連の国内動向

①関係省庁の政策動向
省庁

内閣府

名称

概要

海事分野の特記事項

・水素基本戦略2050 年カーボンニュートラルを達成するため官民での共通認識として必要なビジョンを示しながら、課題認識と取組方 針を明示するとともに、水素社会の早期実現に向けた国家の意志を表すもの。

次世代船舶の技術開発支援（上限 350 億円）（2023年6月6日更新）：経産省資源エネルギー庁で取り纏め

・エネルギー基本計画
・グリーン成長戦略
経済産業省
資源エネルギー庁

国土交通省

環境省

2023年実施会議
・第8回水素政策小委員会
・第32回水素・燃料電池戦略協議会

・内航カーボンニュートラル推進に向けた検討会

・注目国内外動向

・アプリケーション別研究開発進捗一覧

水素製造・供給インフラの整備や水素エネルギーの利活用推進。

水素・燃料電池戦略協議会

水素搬送・供給インフラの整備や水素エネルギーの交通利用を促進。

国交省・内航カーボンニュートラル推進に向けた検討会

水素エネルギーの持続可能性や環境への影響について調査研究を実施。

ゼロエミッション船等の建造促進事業（国交省連携事業）

①関係省庁の政策動向(国交省海事局：内航カーボンニュートラル推進に向けた検討会)

内航海運においては、関係省庁と連携し、省エネ技術の開発・普及を進めるとともに、（独）鉄道建設・運輸施設整備支援機構の船舶共有建造制度や、船舶の特別償却制度等により省エネ船舶の普及を図っていた。今般、第203回国会（臨時国会）冒頭の菅内閣総理大臣の所信表明演説において、2050年カーボンニュートラル、脱炭素社会の実現を目指すことが宣言され、海運を含めた様々な分野において、省エネ・脱炭素化の取り組みを加速する必要性が高まっている。このため、内航海運分野について、「内航カーボンニュートラル推進に向けた検討会」を設置し、内航海運におけるカーボンニュートラルの推進に向けた検討を進める。

出典：国交省海事局資料 カーボンニュートラルに向けた今年度の主な動き 内航海運における更なるCO2排出削減方策
国交省・内航カーボンニュートラル推進に向けた検討会 第１回検討会資料（令和３年４月１２日（月）実施）
https://www.mlit.go.jp/maritime/content/001402855.pdf
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①関係省庁の政策動向(国交省海事局：内航カーボンニュートラル推進に向けた検討会)

出典：国交省海事局資料 カーボンニュートラルに向けた今年度の主な動き 内航海運における更なるCO2排出削減方策
国交省・内航カーボンニュートラル推進に向けた検討会 第１回検討会資料（令和３年４月１２日（月）実施）
https://www.mlit.go.jp/maritime/content/001402855.pdf
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①関係省庁の政策動向(国交省海事局：内航カーボンニュートラル推進に向けた検討会)

出典：国交省 海事局 カーボンニュートラルに向けた今年度の主な動き
国交省・内航カーボンニュートラル推進に向けた検討会 第６回検討会資料（令和5年1月24日（火）実施）
https://www.mlit.go.jp/maritime/content/001402855.pdf

①関係省庁の政策動向(国交省海事局：内航カーボンニュートラル推進に向けた検討会)

出典：国交省 海事局 カーボンニュートラルに向けた今年度の主な動き
国交省・内航カーボンニュートラル推進に向けた検討会 第６回検討会資料（令和5年1月24日（火）実施）
https://www.mlit.go.jp/maritime/content/001402855.pdf

①関係省庁の政策動向(国交省：運輸分野における水素・燃料電池等の利活用の拡大を目指した技術検討会)
国土交通省では、運輸分野における水素・燃料電池等の更なる利活用の拡大、利便性の向上等を目指して、官民が情報を把握・共有し、技術的課題を整理していくとともに、具体的な解決策等を検討するための官民プラットフォームとして、「運輸分野における水素・燃料電池等の利活用の拡大を目指した技術検討会」を立ち上げた。

出典：国交省 第１回 運輸分野における水素・燃料電池等の利活用の拡大を目指した技術検討会（2021年10月29日実施）
https://www.mlit.go.jp/maritime/content/001402855.pdf

②バンカリング施設等水素燃料の供給動向

出典：一般財団法人 運輸総合研究所
https://www.jttri.or.jp/research/shipping/bunkering_outline.pdf

②バンカリング施設等水素燃料の供給動向

出典：一般財団法人 運輸総合研究所
https://www.jttri.or.jp/research/shipping/bunkering_outline.pdf

②バンカリング施設等水素燃料の供給動向

出典：一般財団法人 運輸総合研究所
https://www.jttri.or.jp/research/shipping/bunkering_outline.pdf

１. 水素燃料利用の技術動向調査(2)国内で現に使える船舶関連の水素技術

①国内における船舶関連水素技術

出典：経済産業省 グリーンイノベーション基金 ⑰次世代船舶の開発
https://www.meti.go.jp/policy/energy_environment/global_warming/gifund/pdf/gif_17_summary.pdf

①国内における船舶関連水素技術

出典：第22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（2024年1月25日実施）
https://www.meti.go.jp/shingikai/sankoshin/green_innovation/industrial_restructuring/pdf/022_04_00.pdf
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①国内における船舶関連水素技術
内航船舶のCN技術適用マップの検討

出典：国交省
国交省・内航カーボンニュートラル推進に向けた検討会 第２回検討会資料（令和３年５月2５日（火）実施）
資料１－３（国研）海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所提出資料
001406937.pdf (mlit.go.jp)

①国内における船舶関連水素技術 開発動向（船舶）

出典：国交省海事局資料 カーボンニュートラルに向けた今年度の主な動き 内航海運における更なるCO2排出削減方策
国交省・内航カーボンニュートラル推進に向けた検討会 第１回検討会資料（令和３年４月１２日（月）実施）
https://www.mlit.go.jp/maritime/content/001402855.pdf

①国内における船舶関連水素技術

出典：国交省海事局資料 カーボンニュートラルに向けた今年度の主な動き 内航海運における更なるCO2排出削減方策
国交省・内航カーボンニュートラル推進に向けた検討会 第１回検討会資料（令和３年４月１２日（月）実施）
https://www.mlit.go.jp/maritime/content/001402855.pdf

①国内における船舶関連水素技術

出典：環境省（国交省連携事業）
ゼロエミッション船等の建造促進事業
https://www.env.go.jp/content/000181429.pdf

①国内における船舶関連水素技術
水素エンジン/水素燃料電池/水素燃料タンク

会社

種類

概要

（株）MOTENA-Sea

船舶（HANARIA）

水素燃料ハイブリッド船

ジャパンハイドロ（株）

船舶（Hydro BINGO）

水素燃料船(水素エンジン)

岩谷産業（株）船舶

水素燃料ハイブリッド船（株）商船三井、川崎重工（株）

船舶

水素燃料多目的船

ヤンマーホールディングス（株）

エンジン

水素燃料船電池システム
高圧水素燃料タンク

トヨタ自動車（株）

タンク

液化水素燃料タンク

豊田合成（株）タンク

高圧水素燃料タンク

川崎重工（株）タンク

液化水素燃料タンク

岩谷産業（株）タンク

陸上置方液化水素タンク

①国内における船舶関連水素技術

出典：国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構 （別紙２）事業概要資料
https://www.nedo.go.jp/content/100938630.pdf

２．貨物船での水素燃料利用のコンセプトの検討

試算前提条件
貨物船での水素燃料利用のコンセプトとして、499GT級の貨物船を対象に、既存技術の採用により現時点で実健可能な下表のユースケースにより、ケースごとの航続可能距離とタンク容量を試算する。

表. 推進・電源システムのユースケース (試算条件)

試算前提条件
試算の前提条件は以下とする。
船型

499GT

速力

10.5kt (推進機負荷率 90%)

推進機容量

800kW (電動機/インバータ効率 90%)一般負荷機器構成

100kW (一般的な499GT貨物船の電力調査票より設定)

水素エンジンABC Corp. 6DZC 1000kVA (水素/軽油混焼)

ディーゼルエンジン

YANMAR 6HYP-WET 450kVA(A重油)

ディーゼル発電機

YANMAR 6AYL-WET 423kVA(A重油)

水素燃料電池YANMAR GH240 FC (水素)

水素発電機

デンヨー 250kW (水素/軽油混焼)

試算前提条件：各燃料タンク搭載量について水素タンク搭載位置同等船での検討を基に、暫定値として以下と仮定する
・水素タンク搭載可能量：MAX32本(充填量9.4kg*32本=約300kg)
・A重油タンク容量(m^3)：25
・軽油タンク容量 (m^3)：25

各ケース試算結果（燃料消費量）
燃料消費量 (kg/h) ＝ 出力 (kWh) × 負荷率(%) × 基数 × 設備燃費
( *一般負荷も同様)(kg/kWh)(kg/h)

各ケース試算結果 (航続可能時間)
水素エンジン及び水素発電機については、国内技術を調査し(次スライド以降)、公開されているスペックから試算を行った。
一般負荷を水素機器でまかなうCase3の場合、1日以上の航続時間が見込まれるが、推進負荷を水素機器でまかなう(Case1,Case2)場合、水素タンクの搭載本数がネックになる為4~6時間程度の航続時間に留まり、主機への水素機器の採用は現状困難と言える。
表2. トヨタ製水素G2L-1仕様
表1.試算結果：航続可能時間及び航続可能距離【参考】国内技術 (水素発電機) (1/2)
ジャパンハイドロ株式会社 水素専焼発電機の国内展開を開始

出典：2022年5月27日 ジャパンハイドロ株式会社 「水素専焼発電機」の国内展開を開始
https://jpnh2ydro.com/press/187.html

【参考】国内技術 (水素発電機) (2/2)

出典：2023年8月8日 株式会社小松製作所 -カーボンニュートラル実現を加速コマツと日立が技術供与し、デンヨーが開発・製品化した水素混焼発電機をコマツ 小山工場に導入

https://www.komatsu.jp/ja/newsroom/2023/20230808

【参考】国内技術 (水素エンジン) (1/2)

開発結果について(リリースより抜粋)
本開発技術の目標値として、(1)正味熱効率50パーセント(低位発熱量ベース)(大型発電用エンジンに用いられている気筒あたり33.9)リットル、出力600キロワット(kW)の瞬間に換算) 以上とすること、(2) Nox排出値は、後処理装置を用いずに大気汚染防止法による規制値よりさらに厳しい大都市圏自治体条例の規制値(200ppmO20パーセント補正値)以下とすることの2点を設定し、それぞれ上回る性能(正味熱効率54パーセント、Nox排出値20ppm)となりました。

出典：2018年5月18日 産総研 (研究責任:川崎重工業㈱)大型発電用、高出力・高熱効率・低ＮＯｘ水素エンジンの燃焼技術を開発
https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2018/pr20180518/pr20180518.html

【参考】国内技術 (水素エンジン) (2/2)

出典：2023年11月1日 三菱重工業㈱MHIET、5.75MW発電用ガスエンジンの単筒試験機で水素混焼率50％までの安定燃焼を実現

https://www.mhi.com/jp/news/23110101.html

【参考】国外技術 混焼水素エンジン(ANGLO BELGIAN Corp.)

出典：関西広域連合HPよりジャパンハイドロの水素社会実現に向けた取組み ～ 水素エンジンの実用性について ～https://www.kouiki-kansai.jp/material/files/group/15/japan_hydro.pdf

出典内閣府：

support-tool_report2303.pdf (env.go.jp)

水素基本戦略（2023年6月6日）：
hydrogen_basic_strategy_kaitei.pdf (cas.go.jp)  環境局
 経済産業省：
https://www.enecho.meti.go.jp/category/https://www.kankyo.metro.tokyo.lg.jp/climate/hydrogen/tokyo_hydrogen_vision.html

 国土交通省：
 一般財団法人 運輸総合研究所
https://www.mlit.go.jp/maritime/content/00 https://www.jttri.or.jp/research/port/2020the
1584349.pdf
me05.html
https://www.mlit.go.jp/sogoseisaku/safety/sos
ei_safety_tk2_000042.html

https://www.meti.go.jp/shingikai/sankoshin/gr
een_innovation/industrial_restructuring/pdf/01
9_03_00.pdf
 環境省：
https://www.env.go.jp/seisaku/list/ondanka_
saisei/lowcarbon-h2sc/company/index.html#Section-Trend34

出典 MOTENA-Sea：水素燃料電池ハイブリッド船 （液化水素燃料タンク）トヨタ自動車

https://www.motech.co.jp/information/2685/•

https://motena-sea.co.jp/business/ 岩谷産業：水素燃料電池船•

https://www.iwatani.co.jp/jpn/hydrogenfuelcellship/ ジャパンハイドロ：ハイドロびんご（Hydro BINGO）•

https://jpnh2ydro.com/press/12.html

 日本財団：ゼロエミッション船プロジェクト•

https://www.nipponfoundation.or.jp/what/projects/zeroemission2050

 ヤンマーホールディングス：舶用水素燃料電池システム•

https://www.yanmar.com/jp/marinecommercial/news/2024/01/17/132517.html

 （高圧水素燃料タンク）トヨタ自動車•

https://global.toyota/jp/newsroom/corporate/36999981.html

 （高圧水素燃料タンク）豊田合成•

https://newswitch.jp/p/36123

https://www.toyodagosei.co.jp/seihin/technology/theme/hydrogen/ （液化水素燃料貨物タンク）川崎重工•

https://www.khi.co.jp/pressrelease/detail/20230606_1.html

 商船三井、川崎重工：水素燃料多目的船
news_231019-1.pdf (khi.co.jp)
 （陸上置方液化水素燃料タンク）岩谷産業•

https://www.iwatani.co.jp/jpn/news/files/2023/20230719_news.pdf

 三井E＆S：水素供給設備建設
https://www.mes.co.jp/press/2023/1023_002314.html