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水素・燃料電池に関する大阪地区の取組み

水素・燃料電池に関する大阪地区の取組み

 

■講師

大阪府商工労働部 新エネルギー産業課
勝部 聡 氏

 

はじめに
 本日は「水素・燃料電池に関する大阪地区の取組み」と題しまして、燃料電池自動車(以下、FCV)の普及や水素ステーションの整備など、大阪府と地元企業等が一体となって取り組んでいる状況についてご紹介したいと思います。

 

1.水素・燃料電池の普及の意義
 燃料電池とは、水素を原料に化学反応で電気をつくりだす「発電デバイス」のことをいいます。燃料電池は意外と歴史が古く、今から100年以上も前の1839年に、イギリスのウィリアム・グローブ卿によって発明されました。その後は蒸気による発電などに取って代わられましたが、1960年代に入り有人宇宙船の開発競争が活発化すると、燃料電池に再び注目が集まりました。さらに1990年代に入ると、自動車メーカーや電機メーカーなどの一般企業において燃料電池の開発が始まり、本格的に燃料電池の普及に向けた取組みが進み始めました。燃料電池の仕組みは、簡単に言うと水の電気分解の逆で、水素と酸素から化学反応によって電気を取り出すというものです。
 燃料電池の普及の意義としては、まず「新規産業・雇用の創出と産業競争力の強化」です。非常に幅広い産業に関係しており、また新規産業の創出も期待されています。
 二番目は「環境負荷低減効果」です。CO2削減だけでなく窒素酸化物(NOx)、硫黄酸化物(SOx)もゼロという非常にクリーンなエネルギーですので、環境への負荷が少なくて済みます。
 三番目は「電源の分散化」です。燃料電池は、「使うところで発電する」ことから送電損失を低減することができますので、東日本大震災以降特に注目を集めている「電源分散化」が図れます。また、「災害時のバックアップ」として電源確保にも寄与するとともに、エネルギーキャリアの役割として水素で蓄電する、つまり長期スパンで使える電源として、「水素で電気を溜めておく」という発想にも、注目が集まっているところです。
 四番目は「エネルギー供給源の多様化」ということで、燃料電池の原料となる水素は、水(H2O)やその他のさまざまな化合物など自然環境から無尽蔵に調達することが可能です。天然ガス、あるいは太陽光・風力などに代表される再生可能エネルギーなどからもつくることができますので、エネルギーセキュリティ強化という面にも繋がってくると思います。
 五番目として「高効率(省エネルギー効果)」ということが挙げられます。市販されて4年目になる家庭用燃料電池(エネファーム)や2015年に市場投入予定のFCVなどに採用されており、エネルギー効率の高い電源として注目されています。

 

 燃料電池には電解質の種類によってさまざまなタイプがあります。最も実用化が進んでいる燃料電池は、出力が1kW未満~概ね100kWまでをカバーする「固体高分子形燃料電池(PEFC)」と呼ばれるもので、エネファームやFCVに採用されています。作動温度が低くON/OFFが容易なため実用化がもっとも進んでおり、より低コストで高効率な燃料電池の研究開発が進められています。
 「りん酸形燃料電池(PAFC)」も実用化されている燃料電池のひとつです。こちらは100kW級の出力を確保でき、主に事業用として活用されています。
 その他に「溶融炭酸塩形燃料電池(MCFC)」という100kW以上の比較的大きな出力を確保できるタイプもありますが、実用化という点ではまだ研究開発の余地があるようです。
 今注目されている燃料電池として「固体酸化物形燃料電池(SOFC)」があり、こちらは一部商品化されているものもありますが引き続き研究開発が進められています。SOFCは、先にご紹介した他の燃料電池と比較しても発電効率が良く、出力規模が小・中から大きいものまで幅広いため、新型の燃料電池として大きな期待を集めています。例えば、エネファームの新型機種に採用されたり、数100kW以上の産業・業務用燃料電池としても利用されていくものと思われます。この燃料電池はそれ単体でも十分な出力を確保できますが、ガスタービンとの複合化により更に高い出力・効率を確保できることから、燃料電池発電など今後に大きく期待されているタイプです。

 2011年3月に(株)富士経済が発表した燃料電池システムの市場予測によりますと、欧州や国家的な支援が行われている北米を中心とする業務・産業用燃料電池市場では、2010年見込みで前年比3.7倍増の545億円、2025年予測では8610億円(10年比15.8倍)。日本が突出しドイツ・韓国も推進している家庭用燃料電池市場においては、10年見込み157億円(前年比1.2倍)が2025年予測で1兆3355億円(10年比84.9倍)。また、日本・アメリカ・ドイツを中心とするFCV市場は、2010年見込みで56億円(前年比2.9倍)規模が2025年には2兆5100億円で実に448.2倍と予測されています。これは言わずもがなではありますが、自動車メーカー各社が2015年にFCVの商品化を一斉にスタートさせるということからであります。さらに、スマートフォンなど小型電子機器に使うマイクロFCの市場規模は、10年見込みで2.4億円、25年には3185億円という爆発的拡大が予測されています。その他、ポータブル発電機やフォークリフトなどのアプリケーションをまとめた「その他」の市場については、2025年には2010年比で28.9倍の規模になると予測されていますが、こちらは2014年とかFCVよりも一足早い市場拡大が実現するのではないかと言われています。

 

2.大阪は水素・燃料電池産業技術の集積地
 水素・燃料電池産業技術の集積地である大阪地区は、FCVの台数や水素ステーションの数はまだ少ないですが、岩谷産業さんや大阪ガスさん、パナソニックさんなど大手企業だけでなく、関連中堅・中小企業が大変多い地域です。例えば、ガス検知器の新コスモス電機さん、高圧水素バルブ等のフジキンさん、高圧水素容器のサムテックさん、高圧水素圧縮機の加地テックさんなど、これらの企業が各々持つ強みを活かして、水素供給インフラやFCVなどの技術開発に貢献しています。
 このような関連産業基盤を擁する大阪地区では、来るべき水素エネルギー社会の実現を目指して、水素・燃料電池に関係する産学官で構成する「おおさかFCV推進会議」を2003年に全国に先駆けて設立しました。大阪府が事務局となり、構成団体(2011年11月現在、13団体)相互の連携によってさまざまな事業活動を展開してきたところです。

 

3.JHFCプロジェクト(大阪実証)について
 JHFCプロジェクトとは、経済産業省が進める「水素・燃料電池実証プロジェクト」のことです。2002年から2005年にかけて第1期の実証が首都圏で実施されました。この動きに合わせて大阪地区では、2003年に「おおさかFCV推進会議」が設立され、2004年には西日本で初めて大阪府がFCVを導入しました。2005年に「おおさかFCV推進会議」が経済産業省に事業提案を行い、大阪実証事業がJHFCの第2期に位置づけられ、2006年から中部・関西地区にも実証エリアが拡大されました。

 

 大阪実証事業の内容ですが、これは産学官が一体となって「水素の多目的利用」をテーマに展開しました。
 まず核となる施設として2箇所の水素ステーションが整備されました。一つは2007年3月にJHFC関西空港水素ステーション。もう一つは同年8月に大阪府庁内に設置されたJHFC大阪水素ステーションです。この2つの水素ステーションを核としていろいろな実証事業を展開していったわけです。もちろんFCVの走行試験も行いましたが、大阪地区は首都圏ほどFCV車両数が多くないため、FCVへの水素供給だけでなく、それ以外のアプリケーションを投入する形をとりました。例えば、燃料電池を搭載した車椅子・カートやアシスト自転車、電源車などの小型移動体への水素供給です。
 また、堺市臨海部に立地する液化水素プラントより液水を輸送するために、トレーラーの形をした液化水素型移動式水素ステーションを開発し、これを使って関西空港水素ステーションやFCV等へ水素を充填するということで、水素の出前供給についても実証実験をしました。

 

●JHFC関西空港水素ステーション
 関西空港水素ステーションは、簡易型のステーションで、畜圧器とディスペンサーで構成されています。このように水素を製造せず、外部から輸送した水素を蓄えておくタイプのステーションを「オフサイト型水素ステーション」と呼びます。ここから、水素エンジン自動車へ水素供給する形で実証を行いました。水素の貯蔵能力は高圧水素ガス約300m3(貯蔵圧40MPa)、供給能力はFCV連続2台分/回(充填圧35MPa)です。移動式水素ステーションからの水素補充は隔週一回とし、水素充填実績は155回、計235Kgでした。関西空港では水素で発電する多目的電源車も導入し、空港施設内の夜間補修などの業務に活躍しています。

 

●JHFC大阪水素ステーション
 大阪水素ステーションは、関西空港ステーションと異なり、都市ガス改質により水素を製造できるステーションです。このようなタイプのステーションを「オンサイト型水素ステーション」と呼びます。大阪水素ステーションについては整備直前に規制緩和があり、一定規模内であれば商業地域でも水素ステーションの設置が可能となったことで、「大阪府庁内への設置」という都心部では全国初の水素ステーションとなりました。水素製造能力は30Nm3/h、貯蔵能力は高圧水素ガス約650m3(貯蔵圧40MPa)、供給能力はFCV連続5台分/回(充填圧35MPa)、水素充填実績は390回、計545kgでした。現在この大阪水素ステーションは、大阪府庁から此花区酉島の大阪ガスさんの施設へ移設されています。

 

●FCV(燃料電池自動車)走行実証
 大阪府では、2004年に西日本で初めてFCVを公用車に導入いたしました。当初はダイハツMOVE-FCV-k-2というFCVでしたが、大臣認定の関係で2005年にトヨタFCHVに切り替え、現在は最新型のトヨタFCHV-advを活用しているところです。一方で、岩谷産業さんは水素エンジン自動車を新関西国際空港(株)さんと共同運用されています。その後、大阪ガスさんも社用車にFCVを
導入されましたので、現在大阪地区には、FCVが2台、水素エンジン自動車1台が運用されていますが、関西地区にはこれ以外になくこの数がそのまま関西地区の台数となります。
 大阪府では、水素・燃料電池の普及啓発・広報活動を行っております。事例としましては、大阪モーターショーや神戸カーライフフェアなど自動車関連のイベント、環境やエコをテーマにしたイベント、環境ビジネスに関連したイベントへの出展や試乗会を開催するなど、府内の市民の皆さん・事業者の方々はもとより、近隣府県にも出向いて積極的に啓発活動に取り組んでいます。2011年度は、こうしたイベントへの出展・試乗会を25回実施しました。加えて、小学校への出前授業であったり、企業訪問や見学対応などを含めるとFCVの稼動総数は年間200回を超えています。
 一方、おおさかFCV推進会議へ参画されている大阪産業大学さんでは、組立式のFCVを長年開発されて来られました。2011年には国土交通省が定める基準をすべてクリアして正式なナンバープレートを取得。自動車メーカー以外ではこれが初めてということで、注目を集めました。

 

●小型移動体
 小型移動体のFCV化の研究開発も、栗本鐵工所さんや岩谷産業さんを中心として活発に行われてきました。燃料電池を応用することで、従来の鉛電池より連続走行時間が伸びるなどのメリットがあり、電動車いすや電動カート、電動アシスト自転車など、福祉分野でFCVを活用した製品開発が進めてきました。しかし、どうしてもコスト面で課題が残り、商品化までにはしばらく時間がかかるといわれています。この分野での特徴としては、圧縮水素を使うのではなく、水素吸蔵合金ボンベを使うことでより安全に燃料電池を利用しようと開発が行われていることです。

 

●水素出前供給実証試験
 大阪府堺市に、岩谷産業さんと関西電力さんが共同出資して日本最大級の液化水素製造プラントが建設され、2006年から営業運転を開始しました。この実証実験では、外部から水素を補填する関西空港水素ステーションへ製造プラントから液化水素を輸送し充填するという出前式の供給システムの実証を行いました。このプラントで製造された水素は、宇宙ロケットの燃料にも利用されており、種子島の宇宙センターへも、この堺産の水素が運ばれています。新たに開発した液化水素型移動式水素ステーションの水素貯蔵量は2000Lで、FCV15台以上に充填が可能です。FCVが水素ステーションに来て充填するのではなく、こうした移動式のステーションがFCVなどのあるところへ出向いて、出前式で充填するという実証実験を行いました。

 

●JHFCパークの運用
 大阪府庁敷地内に建設したJHFC大阪水素ステーションに併設して、水素・燃料電池の広報活動拠点として「JHFCパーク」を整備しました。パークは、週2回一般の方々に水素ステーションを見学いただける施設として活用し、燃料電池カートの貸出しなども行って水素利用を実際に体験していただきました。立地条件の良い場所でしたので、2008年から2010年までに約1600名の方々にご来場いただきました。JHFC関西空港水素ステーションでも毎週木曜日に主にグループ見学を実施しました。

 

●FC FESTA in Osakaの開催
 水素や燃料電池に関心をお持ちの方々や企業に最新の技術動向を知っていたくことも重要ということで、2005年から経済産業省さんの事業として「FC EXPOセミナーin大阪」というイベントを行ってきました。5年目の2009年は、「FC FESTA」と名前を変えて大阪国際会議場で行いました。セミナーに見本市や試乗会などを組みあわせた大規模なイベントで、会場では、国内外の燃料電池の最新技術や最新動向を講演・パネルディスカッションで紹介したり、優れた技術を有する中堅・中小ベンチャー企業を中心に、燃料電池基幹企業や大学・研究機関の最新技術情報を展示したり、また、FCV、FCバス、水素エンジン自動車などの試乗会を実施しました。2005年には2640人だった来場者が、2009年には3086人となりました。2011年は東日本大震災の影響により一旦中止しましたが、それ以降も「燃料電池セミナーin 大阪という形で引き続き実施してきております。

 

●その他の地域での動き
 現在、全国に水素ステーションは16箇所あります。首都圏では、羽田空港から都心を経て成田空港へと結ぶ「水素ハイウェイ実証」と呼ばれる実験が行なわれています。これは、羽田空港と都心をFCバスで結び、都心と成田空港を結んでFCVハイヤーを走らせてVIPを送迎するというものです。高速道路走行や都内の杉並水素ステーションでの水素補充など、多くの実証プログラムがこの実験に組み込まれています。また、北九州地区では、「水素タウン」と呼ばれる実証試験が実施されています。八幡製鉄所からの「副生水素」を水素ステーション経由でパイプラインを通じて、マンションや商業施設に送り、家庭用や業務用の燃料電池で発電する仕組みの実証などが実施されています。

 

4.今後の展開
 FCVの普及に関して、これまでは卵が先か鶏が先かというように「水素ステーションが先かFCVが先か」と業界同士のにらみ合いがあったと聞いています。しかし、やはりインフラが整わないと車が普及しないということで、まずは水素ステーションを先行整備し、その後FCVを投入する」というシナリオができ上がり、2011年1月に、自動車メーカーと水素供給事業者13社が共同声明という形で今後の展開を発表しました。これによりますと、2015年に自動車メーカーは、一般ユーザー向けFCV量産車を4大都市圏を中心とする市場へ本格投入し、販売を開始します。また水素供給事業者側では全国に100箇所程度の水素ステーションを先行整備するという内容となっています。この13社の声明を受けて、経済産業省をはじめ4大都市圏の自治体等からは、これをバックアップしていく旨のカバーレターが発表されました。
 ロードマップでは、2015年に自動車メーカーがFCV量産車をだす、水素供給事業者はそれまでに水素ステーションを先行整備するわけですが、そのためには、今年度末までに自動車メーカーと水素供給業者は、それぞれFCV市場投入並びにインフラ整備への投資判断を行うことになっています。その後、この投資判断に基づき、自動車メーカーは量産ラインの整備・稼働へ向けて動き出し、水素供給事業者は水素ステーションの先行設備を開始し、2015年を目途にFCVの国内販売開始、水素供給事業の本格化と進んでいくことになっています。  
 水素ステーションについては、2015年の「社会実証期」には、4大都市圏を中心に全国100ヶ所、2025年の「普及初期」には、各都道府県庁所在地を網羅し全国1000ヶ所に、そして2030年以降の「本格商用期」には、全国水素ネットの構築を完了し全国5000ヶ所にと、3つのフェーズにわけて整備目標を掲げています。

 

5.大阪地区のこれからの取組み
 こうした全国的な取組みに対し、大阪地区はどう取り組んでいくのかということですが、大阪地区にある関連産業・技術の集積に鑑み、大阪府としても2015年に向けてこれを産業振興のチャンスと捉えて推進していく必要があると考えており、そのために5つメニューを掲げています。
(1)水素ハイウェイ実証
大阪・関空両水素ステーションを結ぶ湾岸高速道路を「大阪ベイエリア水素ハイウェイ(約50km)」と位置づけ、FCVの走行実証や水素製造・供給・輸送等の実証を展開。
(2)国プロジェクトとの連携
両水素ステーションにおける技術・社会実証への参加(協力)・活用を行う。
(3)水素・燃料電池製品等への研究開発支援
大阪商工会議所・大阪産業振興機構など関係機関と連携し、水素インフラ等に関する中小企業の製品・技術の研究開発を支援。
(4)水素社会の理解促進と人材育成
府内中小企業の技術者・経営者等に対し、最新の技術動向などの情報を提供するための連続講座やセミナーを開催。
(5)近隣自治体との連携強化
2015年のFCV本格普及に向け近隣自治体との連携を強化し、関西地区での普及をけん引。

 

●水素インフラ等開発支援プロジェクト
 2015年のFCV本格導入に向けて、水素ステーション等の整備が急務ですが、普及のネックになっているのが1箇所整備するのに6億円くらいかかるといわれているコストです。これをせめて2億円くらいにコストダウンする必要があり、そのためには中小企業の参入が不可欠ではないかと考えています。それで、2011年度からの開発支援プロジェクトとして、水素ステーションの構成機器や周辺部品などの開発に、対象経費の2/3の助成を行うといった支援もスタートさせています。2011年度には4件、計2239万円4千円の事案を採択しました。2012年度は前年度からの継続分を含めて6件、計3530万円の助成を行っています。また、2010年度からは連続講座を開催してきています。今年度も、水素関連で3回行い、毎回100名を超える受講者にご参加いただきました。

 

●4大都市圏の取り組み
 各大都市圏では、水素ステーションの最適配置を考えるために民間事業者と行政とで協議会を立ち上げて、議論を行っています。大阪・関西地区では、京都府や兵庫県、神戸市、京都市など、近隣自治体を含めて「関西FCV・インフラ整備推進連絡会議」を立ち上げ、議論を進めています。加えて、地域協議会である「おおさかFCV推進会議」の体制強化が必要ということで、今年の7月から、これまでの13団体に加え、トヨタ自動車さん、日産自動車さん、本田技研工業さんといった自動車メーカーやJX日鉱日石エネルギーさんや日本エア・リキードさんなど水素供給事業者、府内の有力な中堅・中小企業にも新たにご参加いただき、20団体の体制で今後の事業活動を行ってまいります。
 先ほどご紹介しました大阪ベイエリア水素ハイウェイプロジェクト事業もバージョンアップしまして、JXグループさんの製油所からの水素供給であったり、岩谷産業さんの新しい技術センターの尼崎移転も進められています。さらに、国際戦略総合特区制度を活用し、規制緩和や税制優遇措置を活用しながら、大阪・関西地区における水素・燃料電池産業をもっと発展させていきたいと考えています。

 

●インフラ推進施策の展開
 国が後押しする水素ステーションの100箇所先行整備を、いかに関西・大阪地区に1箇所でも多く誘致できるかが、これから当地域にFCVがどれだけ普及していくかということに繋がってきますので、今が大変重要な時期です。そのため、水素供給事業者や自動車メーカーへの働きかけを本格化するとともに、国際戦略総合特区制度を活用しながら、大阪ならではのプロジェクトが創出できないかとも考えています。
先日10月28日、関西国際空港にLCC専用ターミナル(第2ターミナル)がオープンしました。これを機に、燃料電池バスが無料シャトルとして、第1ターミナルと第2ターミナルを結んで運行されています。すでに水素ステーションがあり、このように燃料電池バスが走る関西国際空港の中でもっと水素エネルギーの利用拡大が実現できないか、といったことも検討を始めています。
今後一層、大阪地区における水素・燃料電池の産業振興、理解促進活動等普及に全力で取り組んでまいりますので、ご理解・ご協力の程よろしくお願いいたします。

 

ご清聴ありがとうございました。