私の素朴な疑問 水素自動車は本当に環境にやさしいのか

水素はクリーンなエネルギーであると言われる。燃やせば大きなエネルギーを発生し、生じるのは水のみで、二酸化炭素は発生しない。従って、地球温暖化の観点からは非常に好ましい。これが一般に受け入れられている説明である。

しかしながら、その水素はどのようにして作るのか?

この水素が自然エネルギーで作られた電力を用いて、水の電気分解で作られるのであれば、この水素はクリーンエネルギーである。しかし、もし火力発電所で発電された電力を用いるならば、発電所での二酸化炭素の発生量を考慮するとクリーンエネルギーとは呼べなくなる。

さらに、自然エネルギーで得られた電力を使用していると言った時、この自然エネルギーで得られた電力と火力発電所で得られた電力の識別ができない限り、胸を張って自然にやさしい水素エネルギーなどとは言えないのではないだろうか。なぜなら、発電密度の低い自然エネルギーより変換された電力は、火力発電所からの電力ラインを利用して送電されることになるので、自然エネルギーから作られた電力も火力発電所で作られた電力もその識別はできなくなる。原子力発電で得られた電力ならば二酸化炭素を排出しないから自然にやさしいという話もあるが、こちらは一旦置いておく。

経済的に考えると、現時点では、水素は化学合成による方法に頼っている。たとえば、都市ガス(主成分はメタンCH4)から水素を作る反応は次のようになる。

  CH4 + 2H2O → CO2 + 4H2 - Q1(吸熱反応)

ここで、二酸化炭素が発生する。この二酸化炭素を大気中に放出しなければ自然にやさしい方法となるのだが、その方法はまだ確立されていない。

得られた水素をたとえば水素自動車などで利用すると、その時の反応式は

  4H2 + 2O2 → 4H2O + Q2(発熱反応)

水素はガスであり、自動車に数百気圧に耐える燃料ボンベ(水素タンク)を搭載する必要はあるが、二酸化炭素を出さないので地球にやさしい自動車であるとの評価を得ることはできる。

しかし、上の両式を足し合わせると次の式となる。

  CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + Q2 ー Q1

単純にメタンを燃焼させた時の式は次のようになる。

  CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + Q3

この式はメタンを単純に燃焼させた時の式である。発熱量はQ3=Q2-Q1である。

メタンから水素を取り出したとしても、使えるエネルギーが増えるわけではない。逆に、メタンから水素を取り出す時に、高い温度が必要となりその加熱にエネルギーを要したり、そのプラントを稼働するためにエネルギーを要したり、さらに得られた水素を高圧(~800気圧)に圧縮するのにエネルギーを要したりと、あちらこちらでCH4が本来持っているはずのエネルギーが失われていくことになる。従って、Q3>Q2-Q1の関係となり、直接燃焼させたほうが大きなエネルギーが得られることになる。

水素社会の目標は二酸化炭素を排出しないシステムを作り上げることである。水素の製造時にも二酸化炭素が大気中に放出されないことがその要件となる。このためには、自然エネルギーを用いて水素を製造するか、化学原料から水素を製造した場合には生じた二酸化炭素を大気中に放出させない方法の確立が求められる。

水素社会という言葉が独り歩きしているが、その実態はまだ絵に書いた餅ではないだろうか。



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