太陽光や風力で作った電気から、水素を作る。
そんな「グリーン水素」が、脱炭素に役立つエネルギーとして注目されています。
水素は、燃料電池で電気を作ったり、工場の燃料や原料として使ったりできる物質です。水素そのものには炭素が含まれていないため、利用する段階では水素に由来する二酸化炭素を排出しません。
ただし、水素なら何でも環境にやさしいわけではありません。
大切なのは、その水素を何から、どのようなエネルギーを使って作ったのかです。
では、グリーン水素は普通の水素と何が違うのでしょうか。
この記事では、グリーン水素について次の点を整理します。
- グリーン水素とは何か
- グレー水素・ブルー水素と何が違うのか
- なぜ再生可能エネルギーと関係するのか
- どのような分野で使われる可能性があるのか
- 普及に向けてどのような課題があるのか
グリーン水素を理解するポイントは、「水素だから環境に良い」と考えることではありません。
水素の環境性は、何から、どのようなエネルギーを使って作ったのかによって大きく変わります。
グリーン水素って何？
グリーン水素は、一般に、太陽光や風力などの再生可能エネルギーで作った電気を使い、水を電気分解して製造する水素を指します。
水に電気を流すと、水を構成している水素と酸素を分けることができます。
仕組みを簡単にすると、次のような流れです。
再生可能エネルギーで発電
↓
水電解装置に電気を送る
↓
水を水素と酸素に分ける
↓
水素を貯蔵・輸送して利用する
水を電気分解する装置は「水電解装置」や「電解槽」と呼ばれます。
水電解そのものでは二酸化炭素は発生しません。そのうえ、使う電気も再生可能エネルギー由来であれば、製造時の排出量を大きく抑えられます。
ここで覚えておきたいのは、水素は石油や石炭のように、取り出せばそのまま使える一次エネルギーではないということです。
水素を作るには、電気など別のエネルギーが必要です。そのため水素は、電気を別の形で蓄えたり運んだりするための「エネルギーの運び役」と考えると分かりやすいでしょう。
グレー水素・ブルー水素とは何が違う？
水素は、製造方法によって「グレー」「ブルー」「グリーン」などの色で呼び分けられることがあります。
ただし、この色分けには世界共通の厳密な定義があるわけではありません。国際エネルギー機関（IEA）も、色の名前だけでは実際の排出量が分かりにくいとして、製造や輸送を含めた温室効果ガスの排出量で評価することを重視しています。
そのうえで、一般的には次のように整理できます。
| 種類 | 主な作り方 | CO₂排出の考え方 | 注意点 |
|---|---|---|---|
| グレー水素 | 天然ガスなどの化石燃料から作る | 製造時にCO₂が発生する | 現在広く使われているが、脱炭素には課題がある |
| ブルー水素 | 化石燃料から作り、発生したCO₂を回収・貯留する | 排出削減を目指す | CO₂をすべて回収できるとは限らず、採掘・輸送時の排出も考える必要がある |
| グリーン水素 | 再生可能エネルギーの電気で水を電気分解する | 製造時のCO₂排出を大きく抑えられる | 安価で安定した再エネ電力、水電解装置、貯蔵・輸送が課題 |
グレー水素は、主に天然ガスなどの化石燃料から作られる水素です。現在広く使われている方法ですが、製造時に二酸化炭素が発生します。
ブルー水素も化石燃料から作りますが、発生した二酸化炭素を回収し、地下などに貯留する技術を組み合わせます。ただし、二酸化炭素をすべて回収できるとは限らず、天然ガスの採掘や輸送で生じる排出も考える必要があります。
そしてグリーン水素は、再生可能エネルギーの電気と水電解を組み合わせて作ります。
つまり、「グリーン」という名前だけを見るのではなく、実際にどの電気を使い、どのように作られたのかを確かめることが大切です。
再生可能エネルギーを水素として蓄えられる
太陽光発電や風力発電は、発電時に二酸化炭素をほとんど排出しない一方、天候によって発電量が変わります。
よく晴れた日や風の強い日に多く発電できても、その電気を使う場所や需要がなければ、すべてを活用できるとは限りません。
そこで、電気の一部を水素へ変えて保存する方法が考えられています。
電気
↓
水素
↓
工場の燃料や原料、発電などに利用
という形に変えることで、電気をその場で使う以外の選択肢が生まれます。
再生可能エネルギーの電気を水素や合成燃料など、別の物質へ変えて利用する考え方は「Power-to-X（パワー・トゥ・エックス）」と呼ばれます。
グリーン水素はどこで使われる？
グリーン水素は、特に電気だけでは脱炭素が難しい分野で期待されています。
一つが製鉄です。
鉄を作るには、鉄鉱石から酸素を取り除く「還元」という工程が必要です。現在は石炭由来のコークスなどが広く使われていますが、代わりに水素を使う技術の開発が進められています。
水素は、アンモニアや化学製品を作る原料としても使われます。現在使われている化石燃料由来の水素をグリーン水素へ置き換えられれば、製造工程の排出削減につながります。
このほかにも、
- 工場で高温の熱や蒸気を作る
- 船舶用燃料や合成燃料の原料にする
- 大量のエネルギーを長期間保存する
- 燃料電池で電気を作る
といった用途が検討されています。
ただし、家庭や自動車、発電など、あらゆる用途を水素に置き換えるのが最も効率的とは限りません。電気を直接使える場所では、そのまま電化した方がエネルギーの損失を少なくできる場合があります。
グリーン水素が特に力を発揮すると考えられているのは、電化が難しい産業や、長期間のエネルギー貯蔵が必要な場面です。
グリーン水素でできること・まだ難しいこと
グリーン水素は、再生可能エネルギーの電気を使って作れるため、脱炭素に向けた手段の一つとして期待されています。
ただし、すぐにすべての化石燃料を置き換えられるわけではありません。
| 観点 | 期待されること | まだ難しいこと |
|---|---|---|
| 製造 | 再生可能エネルギーで水を電気分解し、CO₂排出を抑えた水素を作れる | 大量生産には安価で安定した再エネ電力が必要 |
| 利用 | 製鉄、化学、発電、船舶燃料などで使える可能性がある | 用途ごとに設備・コスト・安全対策が必要 |
| 貯蔵・輸送 | 電気を水素として蓄える選択肢になる | 圧縮・液化・運搬にエネルギーや設備が必要 |
| 脱炭素 | 電化しにくい産業分野の排出削減に役立つ可能性がある | すべての用途で直接電化より有利とは限らない |
| 普及 | 実証事業や大型設備の開発が進んでいる | コスト低下、供給網整備、需要確保が必要 |
グリーン水素は有望な技術ですが、万能の解決策ではありません。
特に、再生可能エネルギーの電力をそのまま使う方が効率的な場面もあります。水素は、電気だけでは対応しにくい分野で役割を持つ可能性があります。
それなら、なぜまだ広く普及していないの？
グリーン水素には可能性がありますが、広く使うためにはいくつもの課題があります。
まずはコストです。
再生可能エネルギーの電気、水電解装置、水素を圧縮する設備などが必要になります。設備を大きくし、長時間安定して動かす技術も欠かせません。
次に、エネルギーの損失があります。
電気を水素へ変えるとき、水素を圧縮・液化するとき、さらに水素から電気へ戻すときには、それぞれエネルギーを使います。最初の電気をすべて取り戻せるわけではありません。
貯蔵と輸送も課題です。
水素は常温・常圧では体積の大きな気体です。そのため、高い圧力で圧縮したり、非常に低い温度で液化したり、アンモニアなど別の物質へ変えたりして運ぶ方法が研究されています。
さらに、タンクやパイプライン、安全基準、利用設備なども整える必要があります。
また、水素を空気中で燃やす場合は、燃焼条件によって窒素酸化物（NOx）が発生することがあります。そのため、水素燃焼に対応した燃焼技術や排出対策も必要です。
水素を作る装置だけでは、水素社会は完成しません。作る場所、運ぶ方法、使う工場や設備を一体で整備する必要があるのです。
水を電気分解すれば必ず「グリーン」？
ここにも注意が必要です。
水電解装置を一般の電力網につないだ場合、その時間に不足した電力を火力発電が補っていれば、結果として二酸化炭素の排出が増える可能性があります。
IEAは、水電解で作る水素の排出量は、使用する電気の排出量によって大きく変わると説明しています。
また、太陽光パネルや風力発電設備、水電解装置の製造、水の確保、水素の圧縮や輸送まで含めれば、環境への負荷が完全にゼロになるわけではありません。
本当に排出量の少ない水素にするには、
- どの電源を使ったのか
- 製造時にどれくらい電気を使ったのか
- どのように貯蔵・輸送したのか
- 何の用途で使うのか
まで見る必要があります。
日本でも大型化と実証が進む
日本では、水電解装置を大きくし、実際の工場で水素を使う取り組みが進んでいます。
NEDOは2026年6月、山梨県北杜市の「グリーン水素パーク－白州－」の稼働状況を紹介しました。
この拠点には合計16MWの水電解装置が設置されています。24時間・365日フル稼働した場合の水素製造量は年間2,200トンとされ、作られた水素は隣接する飲料工場へパイプラインで送り、蒸気を作るボイラーの燃料として利用されます。
また、NEDOは2026年7月、グリーン水素を使った還元鉄の試作に、NEDOの調べでは日本で初めて成功したと発表しました。
ただし、これらはグリーン水素がすでに安価に大量普及していることを意味しません。現在は、大型設備を実際に動かし、コストや耐久性、需要との組み合わせを確かめながら社会実装へ進む段階です。
水素の「色」より実際の排出量が大切
グリーン水素は、再生可能エネルギーの電気で水を電気分解して作る水素です。
再生可能エネルギーを別の形で貯蔵でき、製鉄や化学産業など、電気だけでは脱炭素が難しい分野で活用できる可能性があります。
一方で、水素を作るには多くの電気が必要です。製造コスト、エネルギーの損失、貯蔵・輸送、インフラ整備といった課題も残っています。
グリーン水素の利用を広げるには、貯蔵や取り出し方の技術も重要です。パン酵母を使った新しい水素貯蔵・取り出し技術については、「パン酵母で水素をため、鉄イオンと光で取り出す 新しいグリーン水素サイクルを実証」で詳しく紹介しています。
水素の名前についた「色」よりも、製造から利用までを通した実際の排出量を見ることが、グリーン水素の価値を判断するうえで大切なのです。
