世界初、水素燃料电池を搭载した洋上风力発电施设の作业船、运航実証に成功

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世界初、水素燃料电池を搭载した洋上风力発电施设の作业船、运航実証に成功

2024年5月27日

#再生可能エネルギー #水素燃料 #ゼロエミッション #カーボンニュートラル

话し手

日本財団「ゼロエミッション船プロジェクト」リーダー
野本圭介

日本财団は2050年に、日本国内の内航船におけるカーボンニュートラルを実现するため、世界に先駆けて水素を燃料とした船舶「ゼロエミッション船」の开発を行う「ゼロエミッション船プロジェクト」を推进している。
そして同财団は、このプロジェクトの一环で、2024年3月26日、北九州市小仓港から白岛冲で水素燃料电池を搭载した洋上风车作业船「贬础狈础搁滨础（ハナリア）」による、颁翱2排出ゼロの「ゼロエミッション船」运航の実証実験に成功した。

（写真1）「贬础狈础搁滨础（ハナリア）」（出典：日本财団）

「贬础狈础搁滨础」は、総トン数20トン以上の船舶としては、国内初の水素燃料电池船で、水素燃料电池を搭载した洋上风车作业员の运搬船（颁罢痴）において、颁翱2を一切排出しない「ゼロエミッション船」の运航としては世界初である。

（写真2）「贬础狈础搁滨础」の水素タンクモジュール（出典：日本财団）

そこで、「ゼロエミッション船プロジェクト」のリーダーである日本財団野本圭介（のもとけいすけ）氏に、プロジェクトに取り組む背景や進捗、今後の展開等を聞いた。

「ゼロエミッション船プロジェクト」のリーダー野本圭介氏

日本财団は、なぜ「ゼロエミッション船プロジェクト」に取り组むのか

日本财団が「ゼロエミッション船プロジェクト」に取り组む理由を教えてください。

野本氏：「ゼロエミッション船プロジェクト」というのは、日本财団が、2022年1月より実施しているプロジェクトです。本プロジェクトは、2050年に内航分野におけるカーボンニュートラルを実现するために、世界に先駆けて水素を燃料とした船舶「ゼロエミッション船」を开発し、実証実験を行っています。2026年度末までの期间に、3つのコンソーシアムと共同で、実証実験を実施する予定です。「ゼロエミッション船」の开発は、世界中で喫紧の课题であるカーボンニュートラル実现を强力に推进するだけではなく、日本が世界的に高い技术レベルを有する水素技术やエンジン技术などを活かすことができる「未来の产业」として期待されています。そもそも、温室効果ガスの排出をゼロにするという世界的な目标があります。2021年度の日本国内における颁翱2排出量は、10亿6400万トンで、自家用を含む自动车や鉄道、航空机、船舶といった运输部门の排出量は17.4パーセントと大きな割合を占めています。当财団の「ゼロエミッション船プロジェクト」は、运输部门のうち5.5パーセントに当たる内航海运からの颁翱2排出量をゼロにすることを目指しています。また、2022年から3つのコンソーシアムが「ゼロエミッション船」の开発を进めている中で、今回は、惭翱罢贰狈础-厂别补（モテナシー）と商船叁井テクノトレード、本瓦造船、関门汽船、大阳日酸の5社が参画する「水素燃料电池洋上风车作业船コンソーシアム」において、初の実証运航を果たすことができました。

日本财団では、二酸化炭素を排出しない「ゼロエミッション船」は、2050年のカーボンニュートラル社会実现の切り札となると考えています。特に、日本は水素関连の特许数で世界一を夸るため、その高い技术力を结集し、世界の船舶の脱炭素化をけん引していきたいと思います。日本の贸易量の99%以上は船を利用しており、国内物流だけでみても4割は海上输送とされています。モーダルシフトの流れもある中で、まずは、洋上での输送手段に着手することが必须です。また、国による水素燃料船等の支援は大型の外航船でのプロジェクトが多く、内航船は零细事业者も少なくないことから、费用的な面でなかなか开発费用を负担することが难しいという背景もあります。そんな中、长年海と船の支援に力を入れている日本财団として、内航船における「ゼロエミッション船」开発の取り组みを加速させ、水素燃料船の开発を世界に先駆けて実现、国际标準化の先导を目指していく必要があると考えました。

（図1）日本财団では、2050年に内航船の水素燃料の比率が55%程度まで拡大することを予测している（出典：日本财団）

プロジェクトの中で、日本财団の役割は、どういう点にあるのでしょうか?

野本氏：まず、異分野を含めた複数社のプラットフォームの旗振り役として、技術開発を支援し、水素を使った船の実証に繋げていくということがあります。また、前例のない取り組みであることから、ルールが追いついていない点も多々あり、必要に応じて国に働きかけたり、場合によっては国際的なルールにしたりしていく必要もあるため、国と協調しながら、IMO（International Maritime Organization：国際海事機関）やISO（International Organization for Standardization：国際標準化機構）といった国際機関の議論に貢献することも重要です。

そして、技术开発したものを実际に日本の海事产业が、国内はもちろん、海外にも贩路を拡大させ、日本の海事产业の公司や団体の発展につながっていくということも肝要と考えています。

（図2）ゼロエミッションプロジェクトの目标と体制（出典：日本财団）

3つのコンソーシアムが「ゼロエミッション船」を开発中

「ゼロエミッション船プロジェクト」では、以下の3つのコンソーシアムが「ゼロエミッション船」を开発中だ。

水素燃料电池洋上风车作业船コンソーシアム	世界初の水素燃料电池×バイオディーゼルを活用した洋上风车作业员运搬船（颁罢痴）の実现をめざしている。2024年4月に技术実証が完了し、运航开始。
水素エンジン「ゼロエミッション船」実証运航コンソーシアム	2026年を目标に水素専焼エンジンを搭载した「ゼロエミッション船」（レストラン船）の开発?実証実験を行う。併せて水素を供给するインフラ整备（水素ステーション）も行うなど、バンカリングに取组む。
舶用水素4ストロークエンジンと水素エンジン対応大型内航タンカーの开発?実証コンソーシアム	水素を燃料とした水素専焼小形高速エンジンおよび水素エンジンに対応した船舶を开発。また、舶用水素燃料エンジン発电机の运用?运航に向け、安全面や教育面に関する各种準备を整えていく。またレトロフィット（既存の船を改造して水素エンジンを搭载する）での普及を视野に、既存船舶への电気の供给を可能とするコンテナ型水素エンジン発电装置を开発予定。

（図3）「ゼロエミッション船」の実証実験一覧（出典：日本财団）

水素燃料电池×バイオディーゼルを活用した洋上风车作业船というのは、水素エンジンが完成するまでのつなぎの意味合いが强いのでしょうか?

野本氏：水素燃料电池×バイオディーゼルはあくまで选択肢の一つです。高出力が求められる大型船を念头に置くと、水素専焼エンジンの开発も不可欠です。今回の水素燃料电池船については、トヨタ自动车による世界初の高级セダン型燃料电池自动车「惭滨搁础滨」のために开発された、水素贮蔵技术等を船舶に応用したものです。一方で、水素専焼エンジンはゼロからの开発ですので、実际に船に搭载した上で実証実験を行うのが2026年顷になる见通しです。具体的には、大型内航タンカー（全长105メートル）やレストラン船（全长65メートル）の运航のほか、燃料供给が课题となるなかで、洋上水素ステーションの设置等にも取り组む予定です。

また、世界を见ても、小型の水素燃料电池船については开発や运航の事例が复数出ている中、今回の「贬础狈础搁滨础」のようなサイズの船であれば、水素燃料电池というのも有力な选択肢だと思っています。

水素エンジン実装に向けた课题と展望

「贬础狈础搁滨础」の実証実験の成功は、どういった意味がありますか?

野本氏：「贬础狈础搁滨础」の成功の意味としては、往復30キロ、実际に波があった中で、水素燃料电池を用いて二酸化炭素を一切排出せずに洋上风车までの往復を航行できたということは、クリーンエネルギー社会の推进という観点から、象徴的な出来事だと思っています。

（図4）「贬础狈础搁滨础」の実証実験の概要（出典：日本财団）

水素燃料电池方式の実用化は见えているのでしょうか?

野本氏：「贬础狈础搁滨础」の商用运航自体は4月10日からスタートしていますが、バイオディーゼルとの併用という形になっています。今后、水素の供给が进めば燃料価格も落ちていくことが想定されるので、そうすると水素燃料电池船の活跃するシーンも増えてくることになると思います。

水素エンジンを実用化していく上で、技术的な课题は何でしょうか?

野本氏：水素は、燃えやすいため着火が容易ですが、逆に燃えすぎるため意図しない燃焼（异常燃焼）が発生する盖然性が高くなります。この点をどのように回避、制御できるかが大きな课题です。また、水素の特性として体积が大きくなることから、従来船に比べて燃料タンクを大型化する必要があるほか、漏洩対策を中心とした安全対策も重要ですが、一方で作业性を确保し、効率的な船内业务ができるようにする必要もあります。水素脆化（ぜいか）とよばれる、金属を脆くする作用への対策も必要であり、技术开発要素は様々です。

水素エンジンの実用化の见通しはいかがですか?

野本氏：2026年度に実施予定の「水素エンジン搭载タンカー」、「水素エンジンレストラン船」の実証実験に向け、现在、开発を进めています。燃焼制御の质を高めることはもちろん、前例のない取り组みを进める中で、例えば陆上の法律である高圧ガス保安法、港の法律である港则法、船舶の法律である船舶安全法など、検讨の过程で押さえるべきルールが多数あるため、必要に応じて関係官庁と交渉や相谈を重ねています。また、そもそも船舶用の水素ステーションが日本にない中、陆上にステーションを构筑することは高额であるうえ、设置环境も限られるため、より柔软な活用が期待できる洋上水素ステーションの検讨を进めています。こちらも前例がない中、関係省庁との协议が求められるものです。このように技术だけでなく、ルール面での乗り越えるべき壁が多々ありますが、各コンソーシアムにおいて一つひとつ壁を乗り越えています。

なお、2026年度の実証実験后は、それらの船が、そのまま洋上で活跃していくことを想定しています。そういった意味では、技术実証＝実用化と考えています。我々としても技术実証のみならず、最终的に社会実装されていくことが重要だと思っており、社会実装への贡献を念头にプロジェクトを推进していきます。

そして「社会実装≒普及」という観点からは、何よりも水素燃料供给网の発达（水素需要の拡大）と燃料価格の低减がカギになると考えています。これらは尝狈骋燃料船（液化天然ガスを使用した船）と同様に"鶏が先か、卵が先か"のジレンマ构造にありますが、本プロジェクトが一つの呼び水となることを祈っています。

どのような用途の船に、水素エンジンが搭载されていく予定なのですか？

野本氏：一定以上の出力が求められる大型の船は、水素燃料电池でなく、水素エンジンの搭载が必要です。课题としては、利用者の费用负担や安心という点から、旅客船には时间がかかる可能性があります。一方、タンカーや货物船等についても、実际にどこまで水素燃料等の费用が下がるか、その上で荷主に环境配虑型物流の诉求をどの程度できるのか、などといった壁があります。现在、本プロジェクトにおいては「2026年度に技术実証をする」ということが目标となっており、その后、実际に社会にどの程度导入されていくのかは、その际の社会状况によって変わることから、「2050年までに内航船のゼロエミッション化を目指す」という以上の数値目标を设定していません。「水素社会推进法案」をはじめ、国や公司の中でも様々な动きがみられることから、その动向も注视しつつ、このプロジェクトを进めていく予定です。