厄介な“再エネの余剰電力”こそが水素の武器に。再エネの変動を味方につけて利益に変える制御アルゴリズム

　東京大学先端科学技術研究センター水素エネルギー分野の河野龍興教授の研究グループは、再生可能エネルギー特有の激しい出力変動を逆手に取り、水素製造の効率を最大化する革新的な制御アルゴリズムを開発しました。これにより、従来は「厄介者」とされていた余剰電力を、高付加価値なグリーン水素という「利益」へと変換できる技術です。実証レベルでは再生可能エネルギー由来電力を活用し、水電解プロセスを利用して、グリーン水素の製造コストを実質０円/Nm3レベルまで大幅に低減することに成功しました。

　近年、再生可能エネルギーの大幅な導入拡大に伴って、接続する系統の安定化と余剰電力の発生が社会問題となっています。例えば、再エネ導入量が大きな地域では発電量が需要量を上回る時間帯に電力価格が負となる、マイナス価格が発生しています。一方で、グリーン水素の製造要件としては、使用する電力のCO2原単位（kg-CO2/kWh）が十分に低い必要があり、低価格電力と低炭素電力の時間帯は必ずしも一致しないという課題が存在していました。

　本研究では、蓄電池と水電解装置を組み合わせたシステムにおいて、高精度な天候予測技術を利用し、電力価格および電力CO2排出原単位の時間変動を統合的に予測することで、水素製造装置の運転を最適化する蓄電・水素エネルギーマネジメントシステム（BHS）を開発しました。これにより、環境価値を維持しながら水素製造時価格の負値化を実現することに成功し、日本政府公式広報サイト「JapanGov」1）,2) にて掲載されました。

　また本技術の一部は、丸紅にて推進された「豪州・インドネシア間のグリーン水素製造・輸送・利活用に関する実証事業」において活用され、CertifHy基準をクリアーするグリーン水素を０円/ /Nm3 に近い価格で製造することに成功しました2)。これは、グリーン水素利用において最重要課題であるコスト削減への解決策を初めて実証したものです。

　本研究成果は、グリーン水素を作るほど儲かる時代へと突入したことを示しており、水素は単なるエネルギーキャリアではなく、需給調整と価値創出とを同時に担うことができる自国で製造可能なエネルギー媒体としての新たなパラダイムを秘めています。近い将来、再生可能エネルギーの導入量が大幅に増大し、更に蓄電池及び水電解装置の低価格化が更に進めば、水素事業の経済合理性を大きく改善することができ、その際に本技術は水素事業における重要な基盤となります。今後はAI技術も活用して更なる最適化統合制御のBHS研究を行っていきます。

 

参考文献

1) JAPAN GOV https://www.japan.go.jp/topics/index.html

2) Driving the hydrogen society forward https://plus.reuters.com/jco-driving-the-hydrogen-society-forward/p/1