■水素の輸送

再生可能エネルギーからの電力で水を電気分解して造られる水素は、その過程で炭酸ガスを排出する工程がなく、また水素を燃料に使えば、酸素と結合した水（水蒸気）が精製されるだけだから、合い言葉のようだが、グリーン水素と言われる。水の電気分解設備から製造される水素は、高圧圧縮する、あるいは、超低温で液化する、水素を吸収する素材に蓄積させるなどの方策がとられるが、その工程で何らかの形で電力、熱エネルギーを利用する必要があるために、その電力・熱の生成過程から炭酸ガスが排出されれば、折角のグリーン水素がブルー化することになる。既存の流通経路で輸送すると、輸送手段から炭酸ガスが排出されるだ可能性が高いため、再エネで作られる水素は、その現場で貯蔵し、タービンなり、燃料電池を使って発電するのが当然となる。

しかし、日本の場合、まだグリーン水素を大量に作れるだけの再エネシステムが構築されていない。人口密度が高いことも大規模な再エネ設備の建設に反対の意見が強い。洋上風力発電も、漁業との併存策が必要となることから、計画の推進には時間がかかる。従って、長期的に炭酸ガスの排出を削減していくのに、他の国に劣ることのないようにするには、水素を海外から輸入せざるを得ないのが現状だ。そこで問題なのが、どのような方式で水素を洋上輸送するかということになる。船舶で輸送するとなると、液状なり、固体にする方が、大量輸送に適している。それに適しているのが、MCH（メチル・チクロ・ヘキサン）。MCHは、トルエンに水素を付加させて作る液体であり、水素ガスと比べると体積当たり500倍以上の水素を含んでいるため、効率よく水素を運ぶことができる。この製造過程に必要な電力を、再エネの豊富な海外で利用すれば、グリーン水素を入手できる。

日本の宿命かも知れないが、グリーン水素を輸入するということは、エネルギー源を海外からの輸入に依存する体質から脱することが出来ないということだ。その体質を少しでも軽減するために、海岸線の長い日本列島で、洋上風力発電、あるいは、黒潮の流れを利用した潮流発電などを、コスト競争力のある形で導入拡大する必要がある。それを支える水素の大量輸入をどれほど効率的に行うかが課題となるが、MCH以外にも密度の高い液状なり固体の水素化合物の開発が必要になるだろう。

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■電力の東西融通拡大

経済産業省は国内の東西間の電気融通量を拡大する検討に入ったと報じられている。2027年度時点で300万キロワットを見込む送電容量を将来的に570万キロワットまで増強する案がある。災害などで発電所が停止した地域に余力のある地域から送電し、電力の逼迫を緩和する。再生可能エネルギーを無駄なく使い切ることにもつながると判断した。

ということだが、拡大が遅すぎると思う。元々日本は東西で電力の周波数が60，50と異なっているが、日本全体での電力消費を均等化するには、東京電力と中部電力の間の交直変換容量が小さすぎるのは、多少電力市場のことを知るものには良く分かっていたことだ。また、それだけでなく、北海道と本州、九州と本州を結ぶ連系線容量も小さいために、北海道に豊富な風力発電、九州に多い太陽光発電の設置に支障が出るようになっている。

経産省や電力会社は増強に着手し、これまで120万キロワットから210万キロワットまで拡大した。27年度までに300万キロワットまで整備するが、その先は決まっていなかった。22年3月に起きた福島県沖の地震では火力発電所が停止し、季節外れの寒波も重なって経産省は東日本に電力需給逼迫警報を出して家庭や企業に節電を求めた。西日本側からの融通量を増やせるようになれば、こうした突発的な電力不足を緩和する余地ができる。

電力広域的運営推進機関は18日、北海道や東北から東京へ送電するための海底送電線1000万キロワットを新設するには2.5兆～3.4兆円の投資が必要との試算も示しているが、九州と本州を結ぶ連系線や東西連系線の増強なども含めると国内全体で6兆～7兆円規模になる。費用は電気料金を原資とするためできる限り抑えることが課題となる。初期投資の段階から多額の資金が必要になるが、現行制度では費用の回収が始まるのは工事が済んで運用が始まってからになる。いま電力事業の経営は苦しくなっているから、この方式自体の見直しも必要なのではないだろうか。

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■舗装型太陽光パネル

報道によると、東京都港区は17日、区内2カ所の区立学校に路面などに敷き詰めるタイプの舗装型太陽光パネルを設置すると発表したようだ。舗装型のものが実用化されていることは知っていたし、高速道路への設置もいわれていることから、耐久性も十分あるのだろう。この12月から2024年3月末まで設置し、発電効率などを確認するらしい。校庭への設置だから、道路のように衝撃を受けることはあまりないだろうし、スペースの問題も殆どないだけに、また、生徒の環境意識を高める意味もあることから、全国的な動きに発展する可能性もある。

太陽光パネルは区内のお台場学園と青山小学校にそれぞれ18枚ずつ設置する。発電した電力は校内の照明のほか、災害時にはスマートフォンの充電に使うとのことだ。区の担当者によると、舗装型の太陽光パネルは屋上などに設置するタイプと比べ発電効率はおよそ7割程度になるという。であれば、学校だけでなく多様な場所で設置すれば、その総発電量は膨大なものになる可能性がある。

これまで、駐車場へのパネル設置を自分は推奨していたのだが、これは駐車場に屋根を付けて、それに取り付けることを想定していた。だが、舗装型のものの発電効率が通常の方式の7割もあるのなら、全国にある屋根なしの駐車場に設置しても意味があるだろう。駐車場に入る通路は、車が通る頻度は少ないから、摩耗の心配をする必要もない。

鉄道の駅で屋根がない部分が広いところは多いはずだから、乗客の往来程度のものであれば十分機能するはずだ。自動車が走らない歩道で太陽光があたる時間の多いところも同様の利用が可能だろう。ビルの屋上も架台なしに直接このパネルを設置することができる。

どのような色をしているかにも拠るが、設置できる場所はいくらでもある筈だから、自治体だけでなく全ての事業者も、設置できる場所を検討してほしい。

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■ノルウェーが新規の洋上風力発電

ノルウェーの電力の占める再生可能エネルギーの比率は欧州諸国の中で最大となっている。水力と風力が中心で、自国で生産する石油・天然ガスは殆ど全て輸出に向けられている。

そのノルウェーに新たな洋上風力発電設備が稼働を始めた。それも世界最大規模の浮体式のものだ。87マイルの沖合にあり、そこの水深は260～300メーターある。この深さでは固定式の風力発電を設置するのは難しい。

風況の良い北海に次々と風力発電を設置し、北海に面する国の中では最大の風力発電規模を持っている。今回のプロジェクトでは11基が設置されることになっているが、その一基が稼働を開始したのだ。全てが稼働すると77MWになる。ここからの電力は海底からの石油・天然ガスの掘削に使われるというのには、多少の違和感を覚えざるを得ないが。開発される化石燃料から排出される炭酸ガスの温暖化効果を、この風力発電で抑制しようということのようだが、炭酸ガスの排出そのものを減らすわけではない。

浮体式の洋上風力は、設置場所に制約が少ないから、北海に面する海面にこれからも巨大な浮体式のものが建設されるだろう。ノルウェーの電力系統は欧州諸国の系統と連系しているから、国内で消費しきれない電力は、系統を通して輸出されることになる。

日本の洋上風力発電はこれから始まる段階だから、ノルウェーを見倣えというのが空しいような感じもある。

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■自動車用蓄電池

電気自動車が登場するまで、自動車用蓄電池といえば、鉛蓄電池だった。この電池の構造は、電解液である希硫酸の中に鉛の電極板が入っており、正極（陽極）には二酸化鉛、負極（陰極）には海綿状の鉛が使われており、希硫酸と鉛の化学反応によって電圧が発生し、電気が蓄えられる。電解液中の硫酸イオンが正極・負極の双方に移動すると放電され、逆に、正極・負極の双方から電解液中に硫酸イオンが移動することで充電される。

自動車用鉛蓄電池は、動力用ではなく、エンジンの始動などの補助的な役割を担っていたから、蓄電容量はそれほど大きなものではなく、その再生も複雑な工程を必要とはしていなかった。だが、電気自動車が登場して、電気モーターを回す電力を長時間供給するために、新しくリチウムイオン電池が登場した。Wikipediaによると、正極と負極の間をリチウムイオンが移動することで充電や放電を行う二次電池（充電可能な電池）で、正極、負極、電解質それぞれの材料は用途やメーカーによって様々であるが、代表的な構成は、正極にリチウム遷移金属複合酸化物、負極に炭素材料、電解質に有機溶媒などの非水電解質を用いる。基礎素材であるリチウムは稀少金属で、日本では採取できるところはない。また、リチウムの他にコバルトなども使われており、その回収、再利用が極めて重要なものとなっている。

このリチウムイオン電池の大量再生リサイクルについて、パナソニックエナジーが米国でリサイクル材を使った車載電池を2024年から量産すると発表したと報じられている。リサイクル技術を持つ米国のスタートアップと組み、電池の銅箔などを再利用する。パナソニックエナジーは「コストの面でメリットは小さい」としているが、製造時の二酸化炭素（CO2）排出を抑えられる。30年度に電池の製造で排出するCO2の量を21年度の半分にする計画を示している。コバルトなどEV電池材料はアフリカや南米に偏在し、中国依存度が高い。地政学リスクが高まって材料調達が滞れば、EV生産の足かせになる可能性もある。リサイクルが大量に行われれば、循環利用が可能となる。日本にEVが普及すれば、国産資源の利用といっても良い状況が生まれることも期待される。問題は日本でのEV普及が、他国に比べて周回遅れになる可能性があり、国内でのリサイクルが可能かどうかは分からない。

銅箔は24年から、正極材は25年からリサイクル材をEV電池に使用する。米テスラと共同運営するネバダ州の工場でリサイクル材を使うほか、24年度に稼働予定のカンザス州の新工場にも供給を検討する。銅箔では全量を再生材に切り替え、正極材ではコバルトは全量、ニッケルは30%、リチウムは30%を再生材にすることを目指すということだ。

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■自動車用蓄電池

電気自動車が登場するまで、自動車用蓄電池といえば、鉛蓄電池だった。この電池の構造は、電解液である希硫酸の中に鉛の電極板が入っており、正極（陽極）には二酸化鉛、負極（陰極）には海綿状の鉛が使われており、希硫酸と鉛の化学反応によって電圧が発生し、電気が蓄えられる。電解液中の硫酸イオンが正極・負極の双方に移動すると放電され、逆に、正極・負極の双方から電解液中に硫酸イオンが移動することで充電される。

自動車用鉛蓄電池は、動力用ではなく、エンジンの始動などの補助的な役割を担っていたから、蓄電容量はそれほど大きなものではなく、その再生も複雑な工程を必要とはしていなかった。だが、電気自動車が登場して、電気モーターを回す電力を長時間供給するために、新しくリチウムイオン電池が登場した。Wikipediaによると、正極と負極の間をリチウムイオンが移動することで充電や放電を行う二次電池（充電可能な電池）で、正極、負極、電解質それぞれの材料は用途やメーカーによって様々であるが、代表的な構成は、正極にリチウム遷移金属複合酸化物、負極に炭素材料、電解質に有機溶媒などの非水電解質を用いる。基礎素材であるリチウムは稀少金属で、日本では採取できるところはない。また、リチウムの他にコバルトなども使われており、その回収、再利用が極めて重要なものとなっている。

このリチウムイオン電池の大量再生リサイクルについて、パナソニックエナジーが米国でリサイクル材を使った車載電池を2024年から量産すると発表したと報じられている。リサイクル技術を持つ米国のスタートアップと組み、電池の銅箔などを再利用する。パナソニックエナジーは「コストの面でメリットは小さい」としているが、製造時の二酸化炭素（CO2）排出を抑えられる。30年度に電池の製造で排出するCO2の量を21年度の半分にする計画を示している。コバルトなどEV電池材料はアフリカや南米に偏在し、中国依存度が高い。地政学リスクが高まって材料調達が滞れば、EV生産の足かせになる可能性もある。リサイクルが大量に行われれば、循環利用が可能となる。日本にEVが普及すれば、国産資源の利用といっても良い状況が生まれることも期待される。問題は日本でのEV普及が、他国に比べて周回遅れになる可能性があり、国内でのリサイクルが可能かどうかは分からない。

銅箔は24年から、正極材は25年からリサイクル材をEV電池に使用する。米テスラと共同運営するネバダ州の工場でリサイクル材を使うほか、24年度に稼働予定のカンザス州の新工場にも供給を検討する。銅箔では全量を再生材に切り替え、正極材ではコバルトは全量、ニッケルは30%、リチウムは30%を再生材にすることを目指すということだ。

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■カナダで電気自動車が急速な普及

カナダのZEV（ゼロエミッション自動車）の普及が急上昇しているようだ。電気自動車（EV）とプラグインハイブリッド自動車（PHV）双方の新車登録が今年の第三四半期に9.4%となり、10％をもう少しで超えるほどになっている。第二四半期にはこのシェアが7.6%に落ち込んでいたのが反転している。中でもEVの比率が高いようだ。PHVはガソリンで走ることもあり、炭酸ガスを排出することから、電気だけで走るEVを選択する人が大半になっているとのこと。

中でもブリティッシュ・コロンビアでの登録比率が他を圧している。5台に1台がZEVとなり、その殆どがEVになっている。それに次ぐのがケベック州で、13.3%のシェアーとなっている。この他の州でもZEVの比率が上昇している。自動車の充電設備がどこでも充電できるほどに普及したのも貢献しているのだろう。

これを日本で見ると、電気自動車の普及率は僅か0.9%。英国のそれは11.8%。英国の数字を押し上げているのはTeslaだという資料がある。日本でTeslaが走っているのを見ることは極めて希。日本でも軽自動車のEVが発売されだしたようだが、電気自動車で遠出をしたときにも、充電を心配しなくなったとは言えない状況だから、英国やカナダ、中国には周回遅れの普及率の状況は取り戻せないだろう。

これは再生可能エネルギーの比率とよく似た状況にあると言える。日本が世界から非難されることも考えられる。

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