東京都環境科学研究所

水素蓄電を活用したまちづくりに向けた調査・研究（2021-2023年度）

令和5年度外部研究評価委員会　継続研究の中間・事前評価

研究テーマ
水素蓄電を活用したまちづくりに向けた調査・研究【継続】
研究期間 2021～2023年
研究目的 再生可能エネルギーを有効かつ最大限に活用可能とするための技術である水素蓄電エネルギーマネジメントの実証導入等を通じて、都内の建築物やエリアへ水素蓄電エネマネを用いた再エネ100%導入を目指したまちづくりに向けた調査・研究を行う。
研究内容
  • （１）建築物等への水素蓄電エネマネの実機適用における運用と評価
  • 　①最適運転手法の検討対象
  • 　②運用時の水素蓄電エネマネ構成機器のデータ取得と解析等
  • 　③水素蓄電エネマネの規模拡大に向けた試算と評価
  • （２）地域における再エネシェアリングモデル事業を通じた水素蓄電エネマネ最適導入モデルの作成
  • （３）再エネ100%に向けた再エネ電力調達に係る調査
中間評価 Ａ：優れている　　　　　　　２
Ｂ：普通　　　　　　　　　　３
Ｃ：改善の余地あり
Ｄ：計画変更ないし中止
評価コメント及び対応
  • 水素蓄電エネマネ機器の実運用評価は外的要因で計画通りに進められなかったようですが、代わって地域の再エネシェアリングモデルとRE100に向けた市場調査等については考察が深まり、課題整理が進んだものと評価できる。
  • 電力需給状況や調達コストの変動を考慮した水素製造可能量の評価を行うことは、想定としては興味深いものの、電源構成や価値が変化していく中で、本研究で得られた知見を最終的に市場にどう活かしていけるのかも考慮する必要があると考える。
  • 水素情報館、南大沢エリアなど実際の建物やエリアを対象として運用評価をしていることを評価します。
  • 研究成果をどのように社会実装につなげるかも検討してください。
  • 半導体不測の影響を受けて遅れている部分もあるとのことだが、着実に進行している印象です。
    地域再エネシェアリングでは、様々な条件を想定した試算がされている点は興味深かった。
  • 蓄電池のみと比較した場合の水素を活用する優位性やメリットを明らかにしてもらえるとわかりやすいように思います。
  • 再エネを無駄なく使用する上げDRによる水素製造可能量を推定し，その効果をいくつかの条件で定量的に検証した点は高く評価される．実装化に向けたさらなる解析が引き続き実施されることを期待する。
  • （質問）東京電力管内におけるPV拡大と抑制量の関係において，抑制量が発生するPV拡大率（この場合は約2倍）の数値はどのような因子により決まるのでしょうか。
    課題とされている水電解装置の規模（価格）と稼働率の低さについてもう少し具体的に説明していただきたい。
  • （回答）PVの抑制は、火力発電の出力調整が出来なくなる場合（ここでは、国の電力・ガス政策小委員会系統ワーキングで示された火力発電の最低出力を20%とした）に、PV出力（kW）を需要電力に合わせるように抑制させ、年間の抑制量（kWh）を計算しました。現状のPVの設備容量を拡大させながら、PV出力抑制量を計算した結果、概ね設備容量が2倍となる当たりでPV出力の抑制が必要となる結果となりました。なお、東京電力管内をローカルに見た場合では、このような域内全体の需給バランスの調整のためのPVの出力抑制以外に、個別の送電線の許容電力を超える場合に出力抑制を行う契約(系統制約）を結び設置されているPVもありますが、今回の試算では対象としていません。
    水素製造装置の規模（価格）と稼働率の低さに関しては、今回の都立大学における試算では、上げＤＲの時間（水素製造時間）は、年間で171時間（2030年の国が示すPV電源構成）から1,819時間（現在のPVの設備容量の5倍）と結果の表に記載しましたが、水素製造装置としての稼働率（設備利用率）は記載していませんでした。この上げDRの時間を年間の稼働率に直すと２％から21％となります。水素製造装置の価格低下が進むとしても、投資回収は厳しいものと考えられます。また、水素製造装置の規模は約4MWであり、現在国内で行われている最大級の水素製造装置の実証フィールド（福島県浪江町10MW、山梨県米倉山1.5MW）の事例を見ると、都立大構内に簡単に設置できる規模ではないと考えられます。説明が不十分となり失礼致しました。
  • （１）コロナ禍で世界的な半導体不足であったことはやむを得ない事情と理解できるが、水素蓄電エネマネ機器の完成が次年度に持ち越しとなった点は残念である。
    （２）南大沢エリア内では余剰再エネを生み出すことが難しいことが分かった点は残念であるが、地域における再エネシェアリング推進事業として「上げＤＲ」による水素を製造、利用するモデルの検討は興味深い。
  • （質問）余剰再エネで製造された水素を燃料電池によって電力に再変換して利用する場合には既存の電力供給ラインを利用して需要先に配る事が可能ですが、水素をガスとして利用モデルでは新たに水素配管というインフラ整備が必要になり、社会コスト的に成り立つのかどうか検討する必要があるのではないでしょうか。
  • （回答）新たな水素ガス導管によりエリアに水素を供給することに関しては、インフラ整備に係るコストなど、その成立に向けた課題あると認識しています。北九州市での水素ガス導管を用いた地域への供給の実証や秋田県能代市での風力発電により製造した水素を都市ガス(ここでは模擬ガス）と混合にして隣地に供給・利用する実証事業の例があります。こうした事例を参考に、地域での水素ガス利用の可能性について、検討を深めることを予定しています。
事前評価 Ａ：優れている　　　　　２
Ｂ：普通　　　　　　　　３
Ｃ：やや劣っている
Ｄ：劣っている
評価コメント及び対応
  • 政策的な要求と期待のある中で、現状で実施できる最終年度の研究として、再エネ100%に過度に囚われない妥当な計画が立てられているものと考える。
  • 都内実装化については、公共施設から周辺地域への水素供給の経済的・社会的な意義があるのか、一方で山間部、島嶼部も多い行政機関の役割、独自性として、それら僻地での水素エネマネの実装化を優先して検討する必要がないのか、精査が必要と考える。再エネシェアリング事業の評価については、公費でしか動けない現状で計画、評価する意味が本当にあるのか、出口イメージの見えるような考察が必要と考える。
  • 政策に応える上辺だけの研究ばかりでなく、水素エネマネがあるべき姿はどうなのか、本来の社会的な使命に応える研究事項も含められればと期待する。
  • 計画は妥当と思います。
  • 計画に書かれている「運用しながらの設備の更新等も踏まえた運用を 10 年以上行うためのビジョンを作成する。」ということに期待します。ただコストに関しては他の再エネや水素製造輸送などの価格に左右されるので、そこの見通しは難しいのではないかと思います。
  • 特に地域再エネシェアリングの結果に期待します。
  • 水素活用に関する情報発信やPRも積極的にやってもらいたいと思います。
  • 水素蓄電に適したまち・都市の条件整理なども進めてもらいたいと期待します。
  • 水素利用までに含めて実装化の効果を検証する試みは大変深いものと思われる。
  • 学会発表や論文発表を通して，得られた知見を広く公表されることを期待する。
  • 事業所単位での水素供給のモデルの実装化の効果推計と技術開発の方向性の整理は意義あるものと評価できる。
  • （質問）事業所単位での水素供給のモデルの実装化については、太陽光発電パネル、燃料電池の設備更新（廃棄）も含めたLCC評価も必要ではないでしょうか。一方、地域における再エネシェアリングモデル事業での検証については、対象地域の選択によって評価が大きく異なるではないかと思われます。
  • （回答）今般、企業の温室効果ガス排出量におけるスコープ１～３での評価が重視されるように、水素蓄電モデルにおいてもLCC評価は重要と考えています。また、世界的にグリーン水素のCO2排出基準を作成する方向にもあり、次年度以降に、サプライチェーンを通じた水素利用の評価についての試算を東京都から要望されています。再エネシェアリングに関しては、PVの導入拡大を想定した場合でも、都内では、南大沢のような郊外エリアにおいても余剰再エネが発生しないため、再エネシェアリングの考え方の再整理が必要と考えています。