水素エネルギー普及に向けて｜環境価値を示すデータの要件とは

クリーンエネルギーとして注目される水素

気候変動対策として温室効果ガス削減が急務となっている。日本でも2050年ネットゼロを目指し原子力の最大限の活用と再生可能エネルギー （以下、再エネ）の主力電源化に向けて取り組まれているが、原発再稼働や系統不安定化等、対応課題は多く簡単な道のりではない。その中で低炭素化施策の一つとして注目されるのが水素だ。元々幅広い産業で使われてきたが、燃焼時にCO₂を排出しないことからクリーンエネルギーとして新たな役割が期待される。モビリティー分野では既に水素で走る燃料電池車が商用化されているが、今後火力発電における化石燃料との混焼や工場等での熱利用といった大規模需要を創出し水素エコノミーを拡大しようという動きが加速している。

しかし、利用時にCO₂を排出しなければゼロ・エミッションが実現できるか、といえばそう簡単ではない。船やトラックによる水素輸送時のCO₂排出に加え、もう一つ重要なのは、水素の製造段階におけるCO₂排出である。
水素の製造方法は、天然ガスなどの化石燃料を改質する方式と、水を電気分解する方式の2つに大別される。現在世界の大半の水素は前者で製造されているが、化石燃料由来だとCO₂を副生するため水素に環境価値はない（グレー水素）。そこで、排ガスからCO₂を回収して地中や海底に貯留（CCS）し、製造時に生成したCO₂の一部あるいは全量をオフセットすることで環境価値のある水素（ブルー水素）とする。後者の水電解方式は、電気を流して水を分離し水素と酸素を発生させるプロセスなので製造時のCO₂排出はない。さらに電源が再エネ由来であれば100％カーボンフリーの水素（グリーン水素）となる。つまり、水素は製造手法によってCO₂排出量、すなわち環境価値が異なってくるのだ。

水素普及に影響を与える環境価値の証明

ただ今日、国内で任意の水素スタンドに立ち寄り燃料電池自動車に充填した場合、その水素がグレーかブルーかグリーンかを知る術はない。複数の業者から購入した水素を火力発電で利用した場合も、その電力の環境価値を明らかにする手段はない。つまり、事業者が営業車を燃料電池車に変えても、あるいは、自社工場に水素発電を導入しても、それが本当に脱炭素化につながっているのかを証明できないのである。これでは水素普及の障害となりかねない。
そこで本稿では、水素の環境価値の証明に着目し、そのために必要となる情報・データの観点から今後検討が必要になる要素を考察してみたい。

水素の環境価値データに求められる要素

一般的に、燃料の環境価値を示すデータとは、その燃料の属性情報のことである。属性には、製造場所、技術手法、設備、事業者などといった静的データと、製造された時間や量といった常に変化する動的データの両方が含まれる。
燃料の環境価値を示すデータは、以下の要件を満たす必要がある。

水素においてこれらはどのように担保できるだろうか。

1. 客観性のある正しい情報

環境価値を証明するためには、まずデータの信憑性と第三者による検証可能性が求められる。そのベースとしては信頼できる測定方法、機器規格に基づくデータ採録が必要不可欠であり、標準ガイドラインを設定した上での公正な運用が求められる。この点は再エネ電力と同様だ。しかし、電気であれば再エネを利用する発電方式が保証できれば良いのに対して、水素で異なるのは、製造された水素のエネルギー量、CO₂排出量、といった運転状況によって変動する複数のデータが必要となる点だ。さらに、ブルー水素であれば水素製造とCCSの各設備、グリーン水素であれば水素を作る電解装置とそこに供給された電力源、というように異なる発生源からそれぞれのタイミングでデータが生成される。水素の製造工程における諸元と同時にCO₂ の動向を確実に測定し抜け漏れなく集計する能力は、最初に検討すべき要件と言える。

2. エネルギー価値との適切な紐づけ

水素のエネルギー価値と環境価値を紐づけるには、水素製造時の実質CO₂排出量を算定する必要がある。ブルー水素であれば、水素製造時に排出されたCO₂量がCCSプラントでの回収量と相殺されて初めて環境価値が生じる。グリーン水素であっても、水電解装置を安定稼働させるために系統電力を充当した場合、その電力で製造された分は区別して扱わなければならない。独立して稼働する複数設備の動的データ同士を突き合わせて水素のエネルギー価値と環境価値を適切に紐づけるのは、極めて難易度の高いデータマッチングである。さらに、マッチング結果は認証機関などによる第三者担保を要するため、この技術、手法自体への信頼性も問われる。そのような要件を満たし高度なデータ分析基盤を備えることが課題となってくる。

3. 最終利用までのトレーサビリティー担保

水素に紐づけられた環境価値データは、利用段階まで水素と共に流通し、燃料として消費される段階で共に償却される。環境価値が事業価値に転化される際には、二次利用や不正に複製されることがあってはならず、取引や消費に伴う環境価値の所有者移転や償却は正確に記録されなくてはならない。ここで既述のように水素が複数の製造手法、輸送方法で調達されることを想定した場合、環境価値が異なる水素が混在し、エネルギー単位当たりのCO₂排出量に応じた水素を区分管理するニーズが生じる。商品タグのように水素に排出量データが紐づいた状態で情報が流通するイメージだ。さらに、電力から車両燃料まで幅広い最終消費形態をカバーするなど、バリューチェーンを通したトレーサビリティーの担保においても、より複雑なケースへの対応力が論点となるだろう。

4. 誤謬・改ざんの防止・抑制

当然ながら、環境価値を示す全てのデータは全流通過程において誤謬・改ざんがあってはならない。しかし、ここまで見てきたように、水素エネルギーは再エネ電力よりも長くて複雑なバリューチェーンである上に、幅広いプレーヤーが参画する。このような想定において、そもそも人間は誤りをゼロにすることが不可能との前提に立てば、技術的に耐改ざん性を持てばよいというだけではなく、誤りが確認された場合に後から遡及して再計算し、流通している水素に紐づけなおす、という仕組みも考えねばならない。

ここまで述べたように、水素の環境価値を示す属性データは発生源、量ともに多く、価値算定に係る動的データ操作も複雑になるうえ、水素の流通過程全体でトレーサビリティーや誤謬・改ざんがないことも担保しなければならない。これらの要件を満たすためには、高度なデータ収集・加工・分析能力を備えたプラットフォームが必要不可欠であり、水素バリューチェーン構築の成否に影響を与えるといっても過言ではない。水素エネルギー普及を考える際には情報・データの観点からもどのような備えが必要になっていくか、検討を進めていくことが重要と言える。