水素経済という用語は、今日の石油のように、あらゆる分散移動体 (主に自動車) および固定用途のエネルギーを貯蔵するために水素 (H 2 ) が使用されるという仮想の未来社会を想起させるために使用されます。
なぜ水素なのか
化石燃料の消費に代わる代替手段を見つける必要性が認識され始めており、車両による局所的な汚染について疑問を抱いている現在の状況において、水素は大きな希望をもたらします。水素の主な利点は、エネルギー、特に電気を生成できることです。それは燃焼によって使用され、熱機関で直接運動を生成したり、燃料電池で電気を得るために使用されます。得られるエネルギー収量は良好で、特定のバッテリーでは約 60% です。さらに、この燃焼は水のみを放出するクリーンな燃焼です。次に、私たちはすぐに自動車のことを思い浮かべます。自動車はバッテリーに蓄えるのに多量のエネルギーを必要とし、私たちはその有害な排出物を削減しようとしています。水素により、大幅な自律性と魅力的なエネルギー効率を備えた、完全に無公害の車両を構想することが可能になります。電気による加水分解によっても生成できるため、車両に電力を供給するクリーンセクター全体を設計できます。したがって、水素経済という用語が生まれます。
最初の視点: 現地生産
水素を製造する最初の方法は、化石燃料または植物燃料（エタノール、石炭、または炭化水素）を燃やして水素を得る方法です。これは、たとえば自動車内など、局所的な方法で可能です。得られるエネルギー収量は非常に興味深いものです。水素は、それを生成する熱機関と燃料電池の間の仲介者にすぎず、電気モーターで使用される電気自体を生成します。この構造は、燃料から直接運動エネルギーを生成する内燃機関と比較すると、まったく役に立たないように思えるかもしれません。これら 2 つの溶液のエネルギー収量を比較すると、水素溶液が現実的な代替手段であることがわかります。水素製造と燃料電池のペアのエネルギー効率は内燃エンジンのエネルギー効率に匹敵し、電気モーターの損失はほぼゼロです。さらに、電気中継器の使用により、ブレーキ時の回生や車載機器の場合、モーターのエネルギーの一部が電気に再変換されるため、さらなる損失につながるエネルギーの節約も期待できます。電気は燃料電池エンジンで直接利用できます。楽観的になるもう 1 つの理由は、内燃エンジンが非常に実績のある技術であり、その性能が自動車業界全体によって数十年にわたって最適化されてきたのに対し、水素自動車はあまり研究されていないことです。したがって、この分野では今後もさらに大きな進歩が見込まれると考えています。
水素経済
しかし、この船内生産は化石燃料消費と船内汚染の問題を解決するものではありません。水素経済の支持者はさらに進んで、工場で大規模に生産し、それを車両に貯蔵するためのサプライチェーンを提唱している。
大規模生産
現在、水素は工場で 2 つの主なプロセスによって製造されています。
最も多く使用されるのは、燃料、炭化水素、または石炭の燃焼です。これは現在最も経済的なソリューションであり、最高のエネルギー効率を提供します。しかし、この解決策は化石燃料消費の問題を先送りするだけです。大規模に実施されているもう 1 つの解決策は、水の電気分解です。これは上記の解決策よりもはるかに高価であり、収率も低くなります。しかし、消費するのは電気だけであり、私たちは電気を適切に生成する方法を知っているので、完全にクリーンなセクターを構想することが可能になります。
主な反対意見は、電気を適切に生産する方法を知っていても、環境に優しい手段による生産能力には依然として限界があるということです。電気だけで経済全体を設計しようとすると、消費量を何倍にも増やすことになり、それができるのは原子力発電所と火力発電所だけです。最終的には汚染部門に戻ります。
電気と水素を並行して生成する原子力発電所など、いくつかの解決策が現在研究されていますが、現時点ではこの質問に対する答えは得られていません。
保管と輸送に関する質問
貯蔵の問題: 非常に低密度の水素を適切な体積で輸送するには、非常に高い圧力まで圧縮する必要があります。セキュリティ上の問題に加えて、この圧縮には多くのエネルギーが必要です。他のソリューションも検討されていますが、まだ習得されていません。非常に低温での液体状態での保管が想定されていますが、車両内では管理されていません。たとえ現時点では、炭素による水素の「捕捉」という基礎的な研究の段階にとどまっているとしても、解決策は希望をもたらします。
輸送: 水素を製造して国中に輸送するには、巨大なインフラを整備する必要がある。これは、数十年を要した石油流通経路の開発に匹敵する取り組みです。完全な配信システムを展開するコストは、米国だけで 100 億ドルから 150 億ドルかかる可能性があります。この経済的なブレーキは、水素への移行は一般化された選択からのみ生じる可能性があり、したがって既存のすべての困難を解決する必要があることを意味します。
結論
現時点で水素経済が遠い将来の見通し、あるいは単なる空想の産物であるとしても、電池の代わりに携帯用のエタノールで動作する燃料電池など、それほど野心的ではない応用例が近い将来日の目を見ることになるかもしれない。自主性が大幅に向上します。
しかし、不完全で完璧にはほど遠いものの、水素溶液は、「どうすれば石油なしで私たちの生活様式を維持できるのか?」という質問に現時点で答えることができる唯一の溶液の 1 つです。したがって、この理論に魅力があるとすれば、脱成長支持者などの懐疑論者は、石油の終焉は今後数十年以内に予想されると指摘する。したがって、この解決策を盲目的に信じるのは危険であり、その実現可能性はおそらく数十年は分からないでしょう。したがって、水素経済の見通しによって、今日からエネルギー消費量の大幅な削減に着手する必要性を見失ってはなりません。