2050年的氢能基础设施

当前国际社会，应对气候变化是当务之急，日本也发表了到2030年将温室气体排放量减少46%，以及到2050年实现碳中和的目标。为了实现2050年碳中和目标，脱碳化（特别是非电力领域）非常重要，其中氢能作为脱碳燃料的利用是关键。

目前，氢气仅限于作为工业气体使用，而作为能源则需要大量投资用以建设大规模流通的基础设施。在氢能的社会实施中，存在保障供应源、确立运输方式、开拓需求等诸多课题，需要为整个供应链制定最合适的解决方案。此外，氢是由电力和燃料产生的二次能源，同时也可以用作燃料以及用氢制造电力。也就是说，氢气具有连接不同能源的功能。

因此，最大限度发挥氢的“连接”功能，在电力、天然气、石油等能源之间分担角色、相互补充，而不是只考虑氢，可以使日本整体的能源成本、基础设施建设费用最小化。

本文着眼于日本氢利用的基础设施，讨论未来的发展方向。

氢气可以由化石燃料和可再生能源电力等多种能源制造，但是在能源资源匮乏的日本，从提高自给率的观点出发，有效利用日本剩余电力制造氢气十分重要。因此，对日本氢气的供需平衡和地区分布进行了考察。

首先，日本可再生能源的引入潜力存在很大的地区差异，由此氢气的预计产量也存在偏差。从2050年大量引入可再生能源时的电源构成分析实例得出的太阳能和风能输出可知，东日本地区的可再生能源相对丰富，预计北海道的太阳能和风能合计700～1100亿kWh，东北700～1200亿kWh，东京900～1100亿kWh；而西日本地区极少，预计中部约400亿kWh，九州约200亿kWh^※1。

假设这些输出产生的剩余电力全部用于电解水制氢，如图1中的“供给量”所示，预计北海道为140～220亿Nm³，东北为140～240亿Nm³，东京为180～220亿Nm³（中部为80亿Nm³，九州为40亿Nm³）^※2。实际上，考虑到水电解装置的稼动率，将所有剩余电力全部用完是不现实的，因此实际能够制造的氢气量小于估算值。

另一方面，氢需求的分布基于第25次氢能与燃料电池战略委员会提出的潜在氢需求（FC卡车、氢还原炼铁、化学原料、热利用、日本国内航船），根据各都道府县拥有的汽车数量、工业设备（高炉和乙烯装置）的当前分布、各都道府县的化石燃料需求以及各港口日本国内船舶进港的总吨数，按地区进行划分，并估算了10个电力区域的氢需求（图1、假定50%的潜在需求将变为现实需求）。

从该分析可以看出，工业应用对氢气的需求量很大，比移动应用高出几个数量级，特别是高炉和乙烯装置在东京、中部、关西、中国和九州各地区的分布存在偏差，由此可知氢需求也可能存在巨大偏差。此外，在供需平衡方面，北海道和东北地区会出现供过于求的情况，其他地区则会出现供不应求的情况。

尽管氢气的供需受各种因素影响而发生变化，但重要的是要认识到地区之间将存在供需差距，并且需要基础设施用于在地区之间运输氢气。