水素の次の大物は「地下」にある？　大規模貯蔵の最前線

気候変動対策やエネルギー安全保障の観点から、水素がクリーンエネルギーとして注目を集めています。しかし、水素は体積あたりのエネルギー密度が低く、貯蔵が難しいことで知られています。その課題を解決する手段として、今「地下」を活用した水素貯蔵が新たな注目を集めています。

なぜ水素の貯蔵が重要なのか

太陽光や風力などの再生可能エネルギーは天候に左右されるため、発電量の変動を調整する仕組みが欠かせません。余剰電力で水を電気分解して水素を生成し、需要が高まったときに発電や燃料電池車などに利用する「パワー・トゥ・ガス」の技術が世界的に研究されています。

しかし、水素は液化するのにマイナス253度という極低温が必要で、タンクに圧縮して貯める方法もエネルギーコストがかかります。また、地上のタンクではどうしても規模に限界があります。そこで注目されているのが、天然ガスや石油の貯蔵で実績のある「地下貯蔵」の技術です。

地下貯蔵の三つの方式

地下で水素を貯蔵する方法は主に三つあります。一つ目は、岩塩層を水で溶かして作った人工の空洞「塩空洞」です。天然ガスの地下貯蔵で実績があり、水素に対しても密封性が高いとされます。二つ目は、枯渇した天然ガス田や油田を再利用する方法で、大規模な貯蔵が可能です。三つ目は、帯水層を利用する方法ですが、水素が微生物と反応したり、地中に逃げたりするリスクが指摘されています。

世界で進む実証実験

米国ユタ州では、Mitsubishi Power（三菱パワー）などが参加するプロジェクトで、塩空洞を使った世界最大級の水素貯蔵施設が計画されています。2025年には運転開始が予定されており、この施設では再生可能エネルギーから作ったグリーン水素を貯蔵し、ピーク時の発電に活用する予定です。

欧州では、オランダやドイツが天然ガス田を利用した水素貯蔵の実証実験を進めています。国境をまたぐ水素パイプラインの構想もあり、地下貯蔵は欧州の水素戦略に欠かせない要素となっています。

日本への示唆

日本では、エネルギー自給率が低いことから、水素を海外から輸入する構想が描かれています。その際、国内に大規模な貯蔵施設があれば、供給の不測の事態にも対応できます。また、再生可能エネルギーの導入拡大に伴って、季節をまたぐ長期的なエネルギー貯蔵需要も高まると考えられます。

日本国内には地下の塩層が少ないため、海外での技術実証を注視しながら、国内では沿岸部の地下構造を調査する動きもあります。政府の水素基本戦略でも、地下貯蔵は重要な位置づけとされています。

課題と今後の展望

地下貯蔵には、水素の品質を維持する不純物対策や、地層の亀裂による漏えいの監視、コスト削減など、まだ多くの課題があります。しかし、水素社会の実現には大規模な貯蔵インフラが不可欠であることも事実です。

地下空間は、エネルギーを「時間を超えて」運ぶ手段です。再エネの余剰を地中に蓄え、必要なときに取り出す。この発想が、日本のエネルギー転換を大きく後押しするかもしれません。

これからの水素物語の主役は、私たちの足下にあるのかもしれません。今後の技術開発と実証の進展に、ますます目が離せません。