水素が気候変動の解決策となるためには、リークに取り組まなければならない。
この記事は、スティーブン・ハンバーグとイリッサ・オッコイットによって書かれ、Environmental Defense Fundによって発表された。この記事は、水素の貯蔵と輸送の課題を非常にうまく要約しており、複雑な問題を非常にシンプルに説明した著者の功績である。
私たちにとって重要なポイントは以下の通りである：
世界中の石油・ガス会社や政府は、脱炭素化への道筋として水素への関心を高めている。水素協議会（Hydrogen Council）によれば、$5,000億に相当する350以上の新規プロジェクトが最近発表された。国際エネルギー機関（IEA）によれば、2050年までに需要は6倍に増加する可能性があるという。
水素が気候変動にどのような影響を与えるのか、水素が持つ大きな温暖化の可能性を含め、広く見過ごされている現状を理解することが重要である。
水素を科学する
我々は現在査読中の論文で現在の科学を評価することに着手し、適切な状況下であれば、水素は確かにクリーンエネルギー転換の一部となりうることを発見した。しかし、その方法を誤れば、化石燃料に取って代わる水素よりも、短期的な気候変動に悪影響を及ぼす可能性がある。
二酸化炭素は水素製造の副産物になりうるが、水素そのものは燃やしても燃料電池で使っても二酸化炭素を排出しない。しかし、水素が大気中に放出されると、メタン、オゾン、水蒸気など他の温室効果ガスの量を増加させ、間接的な温暖化をもたらすため、気候変動に寄与する。
水素は分子が小さいため、封じ込めるのが難しいのだ。水素はバリューチェーン全体を通じて大気中に漏れやすいことが知られている。製造から最終使用までの距離が長ければ長いほど、漏出の可能性は大きくなる。
それだけはよく理解されている。しかし、実際のシステムから実際にどれだけの水素が漏れるのかについては、ほとんどわかっていないことがわかった。これまでは、基本的な安全閾値を超えて調べる理由がなかったため、明らかになっていなかったのだ。
というのも、従来の測定基準は、水素やその他の短寿命の気候変動誘発物質の短期的な影響を体系的に無視し、1回限りの排出パルスによる温暖化効果を100年間の時間枠（GWP-100）で表現することで、はるかに大きな、より直接的な影響を覆い隠しているからである。
水素の温暖化効果が過小評価されてきた理由はもう一つある。つい最近まで、水素の気候力に関するあらゆる推定は対流圏のみを考慮し、成層圏での影響は考慮されていなかった。両方を考慮することで、水素は一般に認識されているよりも大きな温暖化効果を持つことが明らかになった。
より短く、より適切な時間枠での大気効果を組み合わせると、CO2に対する水素パルスの5年間の温暖化効果は、標準的な100年アプローチによる現在の計算の20倍になると推定される。
そして、より現実の世界を代表するパルス排出ではなく、継続的な排出による相対的な温暖化の影響を見ると、水素は10年間で、CO2排出の100倍も強力である。
リーク率評価の重要性
これが何を意味するのかを理解するために、文献で示唆されている可能性のあるリーク率を検討した。
リーク率が高い場合、水素の排出量は、化石燃料に置き換わった後の最初の5年間で、約2倍の温暖化をもたらす可能性がある。しかし、漏洩率が最小であれば、水素は同じ期間中に80%の温暖化を減少させることができる。
水素で代用することによって数十年にわたって回避されるCO2排出は、漏洩率に関係なく、気候変動への恩恵が生じることを意味する。漏出率が高くても、水素に切り替えてから100年後の温暖化効果は、化石燃料に比べて80%低くなる（ただし、連続的な排出ではなく、パルス的な排出に頼ることで、その恩恵は大きく膨らむ）。
これらの知見は、再生可能エネルギーで製造された水素にも当てはまる：中程度の漏洩であっても、この「グリーン」水素は短期的な温暖化を増加させる可能性がある。天然ガスから製造される「青色」水素の場合は、天然ガスのサプライチェーンを通じて排出されるメタンガスによる温暖化が加わるため、その影響はさらに大きくなる。
つまり、水素のリーク率が高い水素集約シナリオ（最終エネルギー需要の50%以上を水素で供給）では、グリーン水素でさえ、2050年には摂氏10分の1の温暖化に寄与する可能性がある。
水素の短期的、中期的な温暖化への影響は、通常認識されているよりもはるかに大きいため、化石燃料を水素に置き換えることによる気候変動への恩恵を最大限に享受するためには、その影響を明確に反映し、積極的に最小化することが理にかなっている。結局のところ、システムを設計する際に水素漏れを最小限に抑えることは、システムを改造する場合よりもはるかに容易なのである。
水素を最初から正しく理解する
以下は、気候を良好なものにするための5つのポイントである：
さらなる調査を行う 他の温室効果ガスと比較した場合の水素の温暖化効果について調べ、水素の漏洩率を変化させた場合に、水素の導入が地球の気温に与える影響の信頼性を高めることができるモデルを開発する。
漏れを正確に測定そのためには、水素濃度を10億分の1レベルで測定できる装置が必要で、そうすれば漏洩率を体系的に定量化できる。
気候メトリクスの使用 これは、100年単位の計算だけに頼るのではなく、政策に関連する短期的な水素漏れの役割を反映したものである。
水素漏れの可能性とその影響を含む 水素をどこで、どのように配備するかという決定において。使用は、水素が製造され、使用される場所が近くにあり、輸送の必要性が限られているところに集中すべきである。
漏洩緩和策とベストプラクティスを特定する.この2つのガスの特性の違いにもかかわらず、天然ガスの漏洩を最小限に抑えるために過去10年間に学んだ教訓が役立つ。
グリーン水素を製造するために、再生可能エネルギーで発電された電力を転用することも懸念されている。水素はそれ自体では発生しないため、水や他の分子から取り出すには膨大なエネルギーが必要となる。つまり、水素を使用するためには、直接電化が可能な場合よりも多くのエネルギーが必要となる。
さらに、水素の燃焼によって排出されるNOxが地域社会に与える健康への影響や、水資源への影響など、気候や環境に関する疑問についても理解を深めなければならない。
また、天然ガスから水素を製造し、メタンの漏出を最小限に抑えるために必要な、炭素捕獲技術の効率性と永続性を考慮することも忘れてはならない。これらの排出を防止することは、青色水素が気候変動に対して大きな正味便益をもたらすために不可欠である。
水素産業はまだ黎明期にある。しかし、いつ、どこで、どのように水素を導入するかについて、私たちが積極的かつ科学的なアプローチを取る場合にのみ、私たちは、世界中の水素プロジェクトへの莫大な投資が、その支持者が約束する利益を確実にもたらす機会を得ることができる。
トリトン水素チームによる脚注： トリトネックスは、100%科学的に証明された水素漏洩防止ソリューションを提供します。