石油業界は電化の遅延のために非効率な水素自動車を推進している
(rechargenews.com)- Michael Liebreichは、クリーン水素が脱炭素化に必要である一方、自動車や家庭暖房のようにすでに電動ソリューションのほうが安く効率的な分野では、水素は適していないと強調している
- Hydrogen Ladderは水素の用途を、競争力のない領域、不可避な領域、その中間の領域に分け、アンモニア肥料・製油・鉄鋼・化学・海運・長距離航空を上位に、水素自動車と家庭暖房を下位に置いている
- 石油・ガス企業は、自動車や暖房向け水素の非効率性を理解しながらもロビー活動を続けており、化石ガス企業を中心とする水素ロビーは、EU政策への影響力確保のため年間€58.6mを支出している
- 水素自動車は電気自動車よりエネルギー損失が大きく、充填が速いという利点も、ステーションへのアクセス性や日常の走行パターンまで含めると、ほとんどの利用者にとって時間的メリットは小さい
- 家庭暖房用の水素は、配管・バルブ・圧縮機の交換、より高いポンピングエネルギー、安全性・空気質の問題、ヒートポンプと比べた低い効率のため、既存ガス網事業者には有利でも、脱炭素化の手段としては非効率である
クリーン水素が必要な場所と適さない場所
- Michael LiebreichはBloombergNEFの創業者であり、現在は独立アナリスト兼アドバイザーとして活動している
- 彼は、地球をできるだけ速く費用対効果高く脱炭素化するには、クリーン水素が必要な分野とそうでない分野を区別する必要があると考えている
- 自動車と家庭暖房には、バッテリー電気自動車とヒートポンプという、より安価で効率的な電動ソリューションがあるため、クリーン水素の用途として適していない
- この判断は、これらの用途に数千万ユーロ規模のロビー活動を行う石油・ガス業界の一部の利害と衝突している
Hydrogen Ladderの優先順位
- LiebreichのHydrogen Ladderは水素の用途を3つに分けている
- 競争力のない用途
- 脱炭素化に不可避な用途
- その中間にある用途
- 上位の「不可避」領域には、既存の高汚染なグレー水素の用途が含まれる
- アンモニア系肥料
- 製油
- この2用途は世界の炭素排出の**3〜4%**を占める
- 季節性電力貯蔵、鉄鋼、化学、海運、長距離航空もラダーの上位に近い
- 長距離航空には液体水素または水素由来の合成燃料の使用が含まれる
- 下位の「競争力のない」領域には、水素自動車と家庭暖房が置かれる
- バッテリー電気自動車とヒートポンプがある状況では、経済性と効率性が見合わない
石油・ガス業界が水素を推進する理由
- Liebreichは、石油・ガス企業が水素は自動車や家庭暖房に適した選択肢ではないと知りながら、それらの用途を推進していると見ている
- 彼の解釈では、水素は石油・ガス企業にとって両にらみの賭けになっている
- 水素が成功すれば、新たな水素産業の中で地位を築ける
- 失敗しても、自分たちが生産しない電気への移行を遅らせることができる
- 地域鉄道、地域バス、自動車、配送車両のようなラダー下位の領域で水素を宣伝すれば、少なくとも市場に混乱を生み出せる
- Shellは、問題を抱えた浮体式LNGプラットフォームPreludeに$12bnを投じたが、現在世界の排出量の3〜4%を生み出している既存の水素用途をクリーン水素に置き換えるためには、同規模の支出をしていない
- Corporate Europe Observatoryの報告書によると、化石ガス企業が主要プレイヤーである水素ロビーは、ブリュッセルの政策決定に影響を与えるため年間**€58.6m**を支出している
水素自動車が電気自動車に勝ちにくい理由
- 水素燃料電池車は、クリーン電力をそのまま車両に使わず、電気分解、貯蔵・輸送、燃料電池変換を経るため、エネルギー損失が大きい
- Liebreichは、バッテリー電気自動車が競争要素のほとんどで水素自動車を上回ると見ている
- BEVは0〜60mph加速が4秒である一方、FCEVは9秒とされる
- BEVはシートを倒して荷物を積めるが、FCEVは水素シリンダーが空間を占有する
- BEVは約3倍効率的である
- 水素自動車は重量でも優位に立てず、概してより重い
- 水素自動車の利点は、ノズルを差し込んで5分で400マイル走行分を充填できる点である
- ただしノズルが非常に冷たくなり、次の利用者は再び温まるまで待たなければならない問題がある
- 400マイル以下の移動なら、より安価で優れた電気自動車を買うほうがよいと見ている
- 水素充填インフラが十分に整っても、長距離走行時にBEV充電に必要な45分を節約できる程度が主な利点として残る
- 日常的に20マイル走る利用者は、300マイルごとに水素ステーションへ行かなければならない
- 年40回、毎回10分以上をステーションへの移動に使えば、400分を失う
- 別荘やアルプスなどへの長距離移動が年2〜5回ある場合でも、年間の時間ベースではほとんどの利用者にとって不利だと見ている
- Hydrogen CouncilのDaryl Wilsonは、「数百万台のBEV充電を電力インフラが支えきれないため、水素自動車が必要だ」と述べたが、Liebreichはこれを受け入れていない
- 1995年にはインターネットにモデムが不足していると言われ、2000年にはオンライン動画に帯域幅が不足していると言われ、家庭まで光ファイバーを敷設できないと言われたことになぞらえている
- 2050年ネットゼロ目標まで約30年あり、インフラは時間とともに投資と工事によって拡張できる
- スマート充電も可能であり、電気暖房のためにも電力容量の拡大は必要である
- 既存の電力インフラ拡張を避けて、まったく新しい水素充填インフラを建設しようという発想は妥当ではないと見ている
家庭暖房用水素のコストと制約
- 炭化水素業界の一部、特にガス配給会社は、既存のガス網を水素網へ転換しようとロビー活動を行っている
- 英国は家庭用水素暖房の実験に数千万ポンドを支出している
- 既存のガス網を水素向けに変えるには、大規模な設備交換が必要である
- 水素分子は天然ガスより小さいため、地下の金属ガス管をポリエチレン管に置き換えなければならない
- 壁内や床板下に隠れた家庭内配管も含まれる
- 各ネットワークのガスバルブと圧縮機もすべて交換しなければならない
- 水素をガス網へ圧送するのに必要なエネルギーは、天然ガスより3倍高い
- ヒートポンプは水素ボイラーよりほぼ6倍エネルギー効率が高く、同じ熱を作るために必要な一次エネルギーは150%少ない
- 家庭内で可燃性の水素を使うことには安全上の問題があり、水素の燃焼は有毒な窒素酸化物を生み、空気質にも悪影響を与える
- 窒素酸化物は強力な温室効果ガスでもある
- Liebreichは、ガス配給会社が家庭暖房用水素をロビーする理由を、既存資産であるガス管を脱炭素化の過程でも使い続けたいからだと見ている
水素混入でも効率の問題は残る
- 天然ガス網にクリーン水素を混ぜて炭素排出を減らす方法も非効率である
- 体積基準で20%の水素をガスに混ぜても、エネルギー基準では7%にすぎない
- その水素がグリーン水素であれば、出発点は電気である
- 電気1単位でヒートポンプなら熱3単位を作れる
- 同じ電気を水素に変えてガス網へ入れると、変換過程で30%のエネルギーを失う
- 圧縮などの追加処理を経て、ボイラーで85%効率で燃やすと、電気1kWhから得られる暖房価値は約0.5kWhにとどまる
- ブルー水素の場合でも、まず肥料生産のような既存の水素用途をどう脱炭素化するかに答える必要がある
1件のコメント
Hacker News のコメント
しばらく水素燃料を見てきた人なら、問題を探してさまよう解決策だということはかなり明らかに見える
再生可能エネルギーで水素を作ってまた燃やす方式は、ほとんどの場合筋が通らず、エネルギー貯蔵にはバッテリーのほうが優れていると思う
液体・気体燃料がバッテリーより技術的に優れる例外はあり得るが、その場合でも水素よりエタノールのような選択肢のほうが良さそうに見える
水素支持者のかなりの部分は、石油・ガスのロビイストか、そこから資金提供を受けている側のように感じる
日本政府も水素戦略に全面的に賭けている
https://thediplomat.com/2023/07/a-look-at-japans-latest-hydr...
貯蔵には大きく昼夜の貯蔵と、夏冬の季節貯蔵があるが、1年に昼と夜は365回ある一方、夏と冬は1回しかないため、同じ期間で損益分岐点に達するには、季節貯蔵用バッテリーは日次貯蔵用より365倍安くなければならない
リチウムイオン電池より365倍安いバッテリーは存在せず、近づいてすらいない
化学的エネルギー貯蔵は季節貯蔵に可能性があると思う。現状ではぴったりではないが、100倍の差ではなくおよそ5倍程度の差なので、バッテリーを100倍安くするより、グリーン水素の生産・輸送・貯蔵を経済的にするほうがはるかに可能性がありそうだ
別途、地下の貯留層から水素を取り出せる可能性もかなりある。「white hydrogen」を調べるとよい。例：[1]
また水素貯蔵の経済性は二乗三乗の法則の恩恵を受ける。大きな圧力タンクは、小さなタンクに比べてコストが大きく増えない一方、はるかに多くの水素を入れられる
そのため、非常に大きなタンクが必要な分野、たとえば鉄道では水素が理にかなう可能性がある。一般的な鉄道タンク車の容量は約130m3で、700barでは水素1m3が約42kgなので、合計で5.5トン程度になる。水素はディーゼルよりエネルギー密度が約3倍なので、ディーゼル16トンほどに相当する
列車の効率は少なくともガロンあたり400トンマイル以上で、kgあたり125トンマイル以上、つまり16トンなら約200万トンマイルになる。このようなタンク車1両があれば、1万トンの貨物列車を200マイル動かすのに十分かもしれない
数千マイルの鉄道を電化するより、ディーゼル機関車を水素燃焼に変えるほうがはるかに簡単なので、鉄道が水素のキラーアプリになる可能性はかなりある
[1]https://www.theguardian.com/environment/2023/aug/12/prospect...
乗用車ではそれほど重要でないかもしれないが、航空のような分野ではより関係が大きいかもしれない。資金源のような点については特に意見はない
以下の記事は入門用として役に立った
https://www.energy.gov/eere/fuelcells/articles/fuel-cell-and...
ただし水素は大規模な工業原料としては重要で、複数の大型産業で代替原料になり得るし、大規模な定置型エネルギー貯蔵手段としても優れている
石油部門のロビーもあれば、電力部門のロビーもある。あらゆるロビーは競争を嫌う
電力部門は水素が競争相手なので排除したがっており、木が育たないよう種からなくそうとするようなものだ
水素が消えることはないだろう。大型輸送のように必要な場所があるからだ
クリーン水素がまだ開発初期段階だからといって、15年前の電気自動車がそうだったように、その技術を開発すべきでないという意味にはならない
個人的にはNH3はエネルギー貯蔵とエネルギー輸送に優れており、食料生産のような分野にも非常に有用だと思う
アンモニアは石油のように有毒で扱いにくいが、重工業のような多くの分野では理にかなう。別の分野では電気とバッテリーのほうが妥当だ
異なる技術が共存し、競争していくことになるだろう
石油は開いた容器に入れておいても誰もけがをしないが、アンモニアで同じことをしてみれば話は違う
YouTubeチャンネル Engineering Explained に、水素が従来の内燃機関でガソリン・ガソリン・ディーゼルを置き換えるのになぜ実用的でないかを扱った優れた動画がある
https://www.youtube.com/watch?v=vJjKwSF9gT8
石油部門に力がないと言っているわけではまったくなく、規制の取り込みを狙っているのかもしれないが、経済的現実の観点では最初から成り立ちにくい話なので、あまり心配していない。
電気自動車という列車は、もうとっくに駅を出ている。私の知る限り、ある1社を除けば、すべての自動車会社が近い将来に100%電動化車両へ完全に注力しようとしている。
結局、Toyotaも奇妙なH2推しを諦めると思う。
ZubrinがVASIMRを批判したことを思い出す [1]。非現実的な代替案の提案は、人々が良いものより完璧なものを選ぼうとする傾向を刺激し、機能する解決策を座礁させかねない。
[1] https://youtu.be/myYs4DCCZts?si=Ksqw_MFLKHKIgMod
いつもの場所で、いつもと同じくらいの時間で燃料を入れるという、同じ文化的プロセスが維持される。
充電時間が長く、ガソリンスタンド網に比べて便利な充電器を保証しにくい電気自動車の障壁より、消費者が乗り越えるべき慣性ははるかに小さく見える。
石油産業は巨大で、補助金を受けて他の燃料が競争力を持つように見せかけながら、実際には災厄である状況を作り出せる。
バイオディーゼルを見ればいい。
https://www.caranddriver.com/news/a42796089/2024-honda-cr-v-...
健闘を祈るが、恐竜が足元で走り回る哺乳類に文句を言っているようなものだ。彼らの時代は終わりつつある。
バッテリー式電気自動車は残り続けるだろうし、水素は私の見方では、重量物輸送、場合によっては鉄道や航空を除けば、出だしから行き詰まっている選択肢だ。その方面も怪しいとは思っている。
一方でバッテリー式電気自動車は急速に勢いを増しており、太陽光・風力と組み合わせると非常に理にかなっている。
乗用水素車の最後の拠り所だったToyotaでさえ、結局は気づいてバッテリー式電気自動車を作っている。Miraiを見た記憶はないが、生産台数を考えれば不思議でもない。
https://en.wikipedia.org/wiki/Toyota_Mirai
主な理由は、10%、20%、さらには30%程度までは電気充電インフラが大部分すでにあるため、ほとんど無料のように見えるが、その先では送電網に高価なインフラを新たに敷設しなければならないからだ。
「すべての道路を掘り返さなければならない」というような状況を思い浮かべればよい。車だけが電動化されるのではなく、他のすべても同時に電動化されるからだ。
その時点では水素車が復活するかもしれない。特に寒冷地では燃料電池の廃熱を暖房に使えるが、バッテリー式電気自動車はヒートポンプを動かすのにエネルギーを使う必要があり、効率面の優位がかなり失われる。
水素は1900年代の圧縮空気のように見られることになると思う。
一部の産業用途はあるが、多くの記事が言うような万能の解決策ではない。非効率であり、多くの資源を注ぎ込むべきではない。
それでも誰かが実験するのはよいことだ。本当にブレークスルーとなる革新的な用途を見つけるかもしれないから。ただし、そこに賭けるつもりはない。
彼らは20年間そうしてきたし、水素は流通網を維持させてくれ、何より水素生産に化石燃料を使い続けられるようにしてくれる。
ただ、消費者向け車両で普及しなかった理由は、経済性と物理法則のどちらも相性が悪いからだ。
そうすれば現状維持がより受け入れやすく見えるからだ。
石油部門は水素をロビーしているが、動機の解釈が外れている。電気自動車に反対するためというより、水素を支持するためにロビーしているのだ。
この記事は2021年の記事だ。しかし、今日の自動車産業との関連性で見れば、2015年の記事だと言っても同じようなものだ。すでに電気が勝った。
カナダでは痛いほど明白です。水素車を最も強く推進しているのは、石油・ガス生産地であるアルバータ州の州首相で、彼もまたイデオロギー的に保守的な親石油派の指導者です
そういう人たちがEVではなく水素に結集する姿を見ることほど、その技術に反対する強い根拠はありません
水素技術は地球を救うために存在しているのではなく、天然ガス産業を救うために存在しています
作られる水素のビジネスモデルはこうです: 1. 天然ガスから水素を抽出する。2. 奇跡が起きて、この過程で出た二酸化炭素を回収する。3. 水素を自動車に入れる
本当の「グリーン」水素の量は事実上ゼロです
つまり、環境にも優しくなく、充填インフラもなく、自動車業界での採用もほとんどない技術です
今は反環境主義者が終末賛成に見えることが政治的に許されないので、自分たちが好む代替案があると主張するためだけに存在しています
https://natural-resources.canada.ca/energy-efficiency/transp...
たまに道路で水素車を見かけますが、どこかの政府機関の所属です
全国に実際の水素車が何台あるのか気になります。おそらく100台にも満たないでしょう ¯_(ツ)_/¯
どちらも約30年規模のコスト低下の道筋を提供します。私たちが手がけている2社を見れば分かります
[1] https://ohmium.com
[2] https://novohydrogen.com
メッセージの背後にある動機をもっと明確にするには何ができるでしょうか？
業界はメッセージ作りがあまりに巧みで、人々は誤解を誘うメッセージに気づくのがあまりに苦手で不利なので、多くのことが壊れているように感じます
今日の午後は仕事を休み、近所を回って、発表から5日も経っておらず、6校を完全に変えてしまう、正当な理由もなく秘密裏に計画されたように見える急激な変化に抗議する学生ストライキと、行政庁舎まで行進する学生たちに物資を支援しました
秘密性があまりに高いので、今まさに深掘りする調査を始めているところです
現在のシステムのあまりに多くの部分が、不可能に感じられます