地球環境や人間にやさしい車を目指し、各メーカーから燃料電池自動車が誕生しています。従来の自動車はガソリンを燃料にしていましたが、石油を原料に作られているガソリンはエネルギー資源として将来的に枯渇する可能性が出ています。
また、ガソリンを燃焼させるとエネルギーだけでなく、二酸化炭素も排出されて地球温暖化につながることから、地球環境や大切な資源を枯渇させないためにも燃料電池自動車の開発が進められていったのです。燃料電池自動車の走行にはエネルギー源となる水素を充填する必要があります。現在、水素自動車の普及に加え水素ステーションの設置も進められている最中です。
1. 水素ステーションとは？
燃料電池自動車は燃料電池を搭載した自動車を指し、水素と酸素の化学反応で発生する電気エネルギーを活用し走行します。そのため、ガソリン車とは違い燃料に使用する水素を車に補給しなくてはなりません。ガソリンスタンドと同じように、水素を補給できる場所が水素ステーションとなります。
水素ステーションには主に、水素を供給するためのノズルが付いたディスペンサーや水素タンク、最適な圧力に高めておくための圧縮機などが用意されています。
2. 2021年現在の普及状況
2021年6月時点で、水素ステーションの普及状況は全国147ヵ所での運用となっています。首都圏で56ヵ所、中京圏で43ヵ所、関西圏で18ヵ所、九州圏で13ヵ所、その他の地域で17ヵ所が運用されている状況です。
現在は首都圏・中京圏・関西圏・九州圏の4つのエリアと幹線道路沿いを中心に普及が広まっていますが、今後は地方にも普及が進んでいき、どこでも水素を充填できるようになっていくでしょう。
3. 水素ステーションの仕組み
水素ステーションには定置式と移動式の2種類があります。定置式はガソリンスタンドと同様、各場所に設置された水素ステーションです。もう一つの移動式は大型トレーラーに水素が供給できる設備を準備し、移動しながら運営することが可能となっています。定置式は仕組みによってさらに2つの種類に分けられます。
オンサイト型
オンサイト型は水素ステーションに天然ガスやLPガスなどが貯蔵されており、ステーション内で改質させることによって水素を抽出し、燃料電池自動車へ供給する仕組みとなっています。既存の燃料を水素製造装置にかけることで水素を取り出し、さらに圧縮機で高圧化させてから水素ガスを蓄圧器へ一時的に貯蔵させます。貯蔵したガスをプレクーラーで冷却させ、ディスペンサーから燃料電池自動車へ補給させるのです。プレクーラーで冷却させるのは、水素ガスを補給する際に高圧かつ急速に補給させることで燃料電池自動車に積んでいる水素タンクの温度が上昇してしまうためです。
オンサイト型は既存の燃料をそのまま活用できることから、貯蔵しやすい点が特徴となっています。
オフサイト型
オフサイト型はステーションと別の場所で製造した水素をタンク車で輸送する仕組みとなっています。水素の製造は食塩電解やコークス炉ガス、石油解といった副生水素をベースにしたものと、天然ガスを改質させることで生み出す非副生水素をベースにしたものの2種類が存在します。
オフサイト型の特徴として、水素の製造はすべて別の場所で行われていることからステーションで改質を行う必要がなく、システムの立ち上がりまでが速い点などが挙げられます。ちなみに、移動式の水素ステーションはオフサイト型と同様に、別の場所で製造した水素を大型タンクに積み、充填する際に圧縮・緒上・冷却を行ってからディスペンサーで補給していきます。
4. 燃料電池を使用するメリット
水素と酸素を化学反応させることで電池エネルギーを生み出す燃料電池は、地球温暖化ガスや大気汚染物質をほとんど排出させず、さらに副生水素を活用できるため資源を獲得しやすいといった特長があります。
しかし、この他にも燃料電池を使用するメリットはあるのです。
例えば燃料電池はコージェネレーションシステムを活用することで、発電の際に発生した排熱もエネルギーへ変換できるため、非常に高い発電効率を生み出せるようになっています。従来の発電方法に比べて約2倍にも及ぶ高効率を誇っているため、資源の消費量がこれまで以上に削減されます。そもそも燃料電池はこれまでの発電方法と異なり、燃料から直接的に電気エネルギーを獲得できるため無駄にエネルギーを損失することもありません。また、直接的に電気エネルギーへ変換できるということは、ガソリンエンジンやタービンよりも静音性が高く、振動も少ないというメリットがあります。
今回は水素ステーションについてご紹介してきました。
資源の消費を抑え、環境にも優しい役割を果たす燃料電池自動車は将来的にさらなる普及を目指しています。燃料電池自動車の普及促進には水素ステーションの設置も欠かせません。2021年6月現在はまだ全国に147ヵ所の設置となっていますが、今後も都市部を中心に全国各地で設置が進められていくでしょう。
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