純水素型燃料電池で電力を地産地消、パナソニックの実証施設「H2 KIBOU FIELD」から

パナソニックは、純水素型燃料電池を活用した実証施設「H2 KIBOU FIELD」を稼働しています。エネルギーの地産地消を目指し、滋賀県草津市にあるパナソニックの燃料電池草津工場の電力を100％、太陽電池と蓄電池、水素燃料電池だけでまかなう新たな取り組み「RE100ソリューション」の一環です。

滋賀県草津市にある実証施設「H2 KIBOU FIELD」の全景

現在、パナソニックは2050年に向けて、世界のCO2総排出量の「約1％（約3億トン）」削減を目指す取り組みを「Panasonic GREEN IMPACT」と名付け、アクションを積み重ねていくとしています。そのひとつが、 2つの拠点に設置された実証施設「H2 KIBOU FIELD」です。

「世界のエネルギー動向や社会課題に対応するため、分散型社会への移行が必要だと考えています。『RE100ソリューション』はその実証です」（パナソニックエレクトリックワークス社加藤正雄氏）

加藤氏が語るパナソニックの目指す分散型社会とは、エネルギーの地産地消です（電気を使う場所にて、電気を作って消費すること）。電気は送電ロスがあり、自然エネルギーは不安定です。水素を活用することで、これを実現できます。

パナソニックエレクトリックワークス社スマートエネエネルギーシステム事業部燃料電池/水素事業総括加藤正雄氏

不安定な太陽光発電を水素と蓄電池で補う

冒頭で述べたように、「H2 KIBOU FIELD」は燃料電池工場の稼働に必要な電力を100%、再生可能エネルギーでまかなう取り組みの実証施設。燃料電池工場のピーク電力は約680kWです。「H2 KIBOU FIELD」には、約570kWの発電能力を持つ1,820枚の太陽光パネルと、合計495kWの発電ができる純水素燃料電池、約70,000Lの液体水素を保存する水素タンク、そして約1.1MWhのリチウムイオン蓄電池を配置しました。

3つの電力（太陽光・純水素燃料電池・リチウムイオン蓄電池）を連携させ、さらに需要パターンや天気予報などから、EMS（エネルギーマネジメントシステム）が発電計画を立てます。このように運用することで、遠くの発電所から運ばれてくる電力を使うことなく、工場を稼働させる実証です。

「消費するところの近くで水素から電気を生み出し、CO2排出ゼロの発電所を作っていくことを推進していきます」（加藤氏）

「RE100ソリューション」は、太陽光、水素、蓄電池の3つを組み合わせて工場を稼働させる仕組み

基本となる電力は、純水素燃料電池と太陽光発電です。しかし、自然エネルギーの太陽光発電は、曇りや雨の日は発電量が落ち、夜間は基本的に発電できません。太陽光パネルは設置面積の課題もあります。

加藤氏によると、燃料電池工場の屋根に太陽光パネルを設置しても、使用する電力の約20％しか発電できず、RE100は達成できないそうです。そこで重要となるのが水素というわけ。ベースの電力は純水素燃料電池で発電し、工場がフル稼働する日中ピークタイムの電力は太陽光発電、および太陽光発電の余剰電力を貯めた蓄電池から供給します。

「自然エネルギーは便利ですが非常に不安定です。その変動を調整し、インフラを安定させる必要があります。水素はロスなしに水素の状態で運ぶことができ、変動を抑制できます」（加藤氏）

「H2 KIBOU FIELD」に設置された1,820枚の太陽光パネル。取材の日は曇天でしたが、374kWの電力を発電していました

「RE100ソリューション」運用の全体像。エネルギーの地産地消を目指します

3つの電力（太陽光・純水素燃料電池・リチウムイオン蓄電池）を連携させ、最適に制御することで安定した電力供給を実現

このシステムの中心となるのが「5kW純水素型燃料電池 H2 KIBOU」（2021年10月発表）。家庭用の燃料電池コージェネレーションシステムとして、累計20万台の生産実績がある「エネファーム」のコア技術を活用して開発した燃料電池です。

エネファームはガスを分離して水素を取り出しますが、「5kW純水素型燃料電池 H2 KIBOU」は直の水素を利用するため、機構がシンプルで小型化ができるとのこと。業界最高となる56％の発電効率を持ちます。

加えて、「5kW純水素型燃料電池 H2 KIBOU」は複数台を連結して出力アップが可能。「H2 KIBOU FIELD」では99台も連結しており、太陽光パネルでは考えられないほどの省スペースで495kWの高出力を得ています。

「純水素型燃料電池を活用することで、太陽光発電だけでは成し得なかった『RE100ソリューション』を実現できました」（加藤氏）

敷地内に99台が並ぶ「5kW純水素型燃料電池 H2 KIBOU」。5kWずつに分かれているため、メンテナンスも個別に対応できます

エネファームと「5kW純水素型燃料電池 H2 KIBOU」の違い

純水素型燃料電池を稼働させるための水素は、岩谷産業から仕入れています。タンクローリーで水素を運び、月に3～4回、水素タンクに充填。この水素を蒸発器で液体からガス化させ、水素ガス配管を通って純水素型燃料電池に供給します。

液体水素を貯蔵する大型のタンクは、容量が78,000Lと巨大（充填可能容積は70,200L）。タンクローリーの2台分を貯められます。全高14.1m、外径3.4mという大きさ

液体水素は約-253℃という低温。配管には霜がこの通り

こちらは蓄電池システム。太陽光発電の余剰分などで蓄電し、天気が悪い日などに利用しています

RE100ソリューションをグローバルに展開

パナソニックは、この純水素型燃料電池を活用した「RE100ソリューション」を日本国内で実証を重ねていくとともに、2023年以降は中国や欧州などで展開することを考えています。まずは、草津拠点の「H2 KIBOU FIELD」を1年間しっかりと運用し、完成度を高めていくとのこと。

中国や欧州市場では、パートナーと共創することでさまざまな展開を模索します

とはいえ、「RE100ソリューション」にも課題があります。その一番は水素のコストと製造方法です。現在、水素の価格は1立方メートルあたり約100円と、生成するエネルギー（電気）と比べて非常に高価。日本政府は国のエネルギー戦略の中で、水素の価格を2030年には約30円まで引き下げることを目標としています。それでもまだ化石燃料による発電よりも割高です。今後は水素コストの低減が重要な要素になりそうです。

そしてもう一つ、現在使われている水素が化石燃料を使って取り出した「グレー水素」だということ。水素を生成する時点でCO2が発生しているため、厳密なCO2ゼロとはいえないのです。

「水素に関しては、作る・運ぶ・活用する――、これらが同時に進むことが重要だと思っています。我々はまず、活用するところから始めます。水素のグリーン化が進んだらそれを使ってグリーンな電気を作りたいと考えています」（加藤氏）

純水素型燃料電池、太陽光、蓄電池を組み合わせてCO2排出ゼロを実現する「RE100ソリューション」は、新しい発電の形です。ただし、「5kW純水素型燃料電池 H2 KIBOU」は、設備、システム、工事のすべて合わせて10数億円の費用がかかったそう。この製造コストに関しても「1桁億円にはしていきたい」（加藤氏）としています。

電気を使う場所で発電する新しいエネルギーの仕組みを提案

「RE100ソリューション」自体は、さまざま施設で導入可能。想定しているのは草津工場のような大規模の工場・店舗、スマートコミュニティや自治体、データセンターや携帯電話の基地局などです。まずはパナソニックの社内グループ工場を皮切りに、顧客の要望や場所、規模にあった「H2 KIBOU FIELD」を作っていくとしています。