水素船の「4つの主要な問題点」

このような状況下で、水素燃料船には発展の機会が生まれています。この機会を捉えるため、多くの国内燃料電池企業は船舶用燃料電池システムの導入を加速させ、船級協会の型式承認証明書を取得しています。同時に、水素燃料船の建造と就航に関する朗報も届いています。しかし、現状では、水素燃料船は主に内陸河川や沖合での小規模な実証実験にとどまっており、業界が期待する広範な応用には程遠い状況です。これは主に、水素燃料船の開発が依然として4つの大きな課題に直面しているためです。すなわち、電力システム技術の検証が必要であること、水素貯蔵技術が需要を満たすのが難しいこと、水素化方法の選択が難しいこと、そして応用シナリオの拡大が難しいことです。この行き詰まりを打破するにはどうすればよいでしょうか？

業界の議論の中心は、船舶用燃料電池に特化する必要があるかどうかという点だ。自動車用燃料電池システムをそのまま利用すれば、コスト削減と効率化が図れると考える人もいる。船舶の種類に合わせて改良するだけで、船舶の使用状況に適応できるというのだ。

もう一つの視点として、船舶と車両はそれぞれ水上環境と陸上環境にあり、運用環境が大きく異なるという点が挙げられます。船舶用水素燃料電池を自動車用水素燃料電池にそのまま移植することはできません。船舶の複雑な水環境、大量の水素消費量、長い航続距離、そして安全要件に合わせて特別に設計・改良する必要があり、それによって海洋環境に適した動力システムを備えた水素船舶の普及を加速させることができるのです。

船舶用水素貯蔵システムは、水域、船舶の種類、排出基準などに応じて、特定の水素源を選択する必要があります。現在、35MPa高圧ガスボンベを用いた水素貯蔵技術は比較的成熟しており、運用信頼性を高めるために、この水素貯蔵技術を優先的に採用すべきだという意見もあります。

しかし、この提案には反対意見が出ている。船舶用水素貯蔵システムは、エネルギー密度に関して非常に高い要求水準を持っている。気体水素貯蔵のエネルギー密度と持続性は、水素燃料船のニーズを満たすことができない。ある企業の経営陣は、エネルギー密度の高い液体形態を好むと明言している。「気体の体積エネルギー密度は常に限界があるため、将来的には液体、すなわち液体水素、液体アンモニア、メタノール、さらには有機液体水素貯蔵に期待している」。

現在、水素燃料船の水素補給方法には、船上での水素製造・使用、ドックでの補給、水素ボンベの吊り上げ・交換などがある。海外で採用されているタンクローリーによる移動式補給方法はかなり自由度が高く、中国ではエネルギー補給のための固定式ステーションの建設が試みられている。例えば、「三峡水素船1号」は、自社建設の内陸埠頭型水素製造・補給一体型ステーションで補給を行った。このステーションは、三峡発電所の電力を用いて水を電気分解し、水素を生成する。船は折りたたみ式の機械式アームで高圧ホースを引っ張り、水素を補給する。

各水域の特殊な状況を考慮すると、必ずしも上記のステーション建設方法を選択する必要はないことに留意すべきである。業界の専門家は、それぞれの状況に応じて選択することを推奨している。一方では、水素燃料補給ステーションの建設は費用がかさむ上、三峡地域のような電力資源が確保できない可能性もある。他方では、燃料補給接続方法においても、水素漏洩を厳重に防止する必要がある。万が一爆発が発生すれば、甚大な被害をもたらす。水素貯蔵ボトルを船上に直接吊り上げて交換する方式であれば、安全性が高いだけでなく、より迅速かつ経済的である。これは、水素燃料船市場開拓の出発点となるかもしれない。

現在、水素燃料船の活躍の場は、小型のデモンストレーション用官船、観光船、コンテナ船などに集中しており、本格的な市場はまだ開拓されていない。高工水素電力が入手した情報によると、現在、船主が水素燃料船の導入に消極的なのは、主にコストが高すぎるためだという。

自動車とは異なり、船舶の各部品は船級協会による認証と承認を受ける必要があり、初期費用が非常に高額になります。さらに、技術研究開発費、改良費、投資・運用費、保守費も発生します。

「現在、水素燃料船は主に実証型であり、市場型ではありません。コストが高すぎるため、船主が受け入れるのは難しいです。補助金があれば利用できるかもしれませんが、現状ではこの分野に補助金はなく、経済的な計算もできません。」業界関係者の一人は高工水素電力に対し、コスト削減のためには技術と製品の信頼性を向上させる必要があるが、これは矛盾していると語った。製品は反復的に改良されるものだ。実証例が少ないのに、どうやって改善できるのか。「主たる推進」ではなく「補助的な推進」でない限りは。

技術的な制約がある状況下では、電気と水素エネルギーを組み合わせた船舶は、石油禁輸措置を導入している一部の港湾において大きな利点を持つ可能性がある。電気船の「補助推進装置」として機能することで、電気船の航続距離の短さという欠点を補うことができ、同時に実用化の経験を蓄積し、技術研究開発にフィードバックすることができる。

総じて言えば、水素燃料船の市場普及にはまだ長い道のりがある。しかし、悲観的になりすぎる必要はない。現在、世界各国では船舶の二酸化炭素排出量に関する規制がますます厳しくなっている。例えば、北極海航路では2024年7月1日から重油の使用が禁止される。こうした状況下では、水素燃料船は将来的にブルーオーシャン市場へと躍進するだろう。

ただ、エネルギーシステムの変革は一夜にして成し遂げられるものではありません。業界は現在存在する4つの主要な問題に真正面から向き合い、技術探求、産業エコシステム、コスト削減、標準設定といった側面から問題解決に向けて努力を続ける必要があります。必ず明るい未来が訪れるでしょう。