世界を独走する家庭用燃料電池エネファームの最新状況と展望

開催日 2013年2月28日
スピーカー 柴田 恒雄 (トーコ代表(前 パナソニック燃料電池事業化プロジェクトリーダー))
コメンテータ 駒橋 徐 (産業ジャーナリスト)
モデレータ 安藤 晴彦 (RIETIコンサルティングフェロー/一橋大学特任教授・資源エネルギープロジェクトディレクター)
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地球温暖化とともにエネルギー問題が我が国の最重要課題となる中で、家庭で発電と給湯ができる家庭用燃料電池「エネファーム」に世界の注目が集まっている。水素を活用する燃料電池は、炭素のサイクルから脱する「水素社会」構築のカギを握る最重要技術であり、次世代自動車、分散型発電、マイクロ発電など各方面への応用に向けて、諸外国が技術開発に凌ぎを削っている。ライバル企業や中小企業群との「競争と協調」によって日本が生みだした「エネファーム」は、既に累計4万台超と、この分野では圧倒的に世界を独走している。

本日のBBLセミナーでは、その最新状況と今後の展望について、エネファーム創造に尽力されてきた柴田恒雄氏に語っていただく。また、産業ジャーナリストとして、燃料電池を含む新エネルギーの技術開発に詳しく豊富な情報と深い見識をお持ちの駒橋氏からコメントいただく。

議事録

地球環境はいま・・・

柴田 恒雄写真柴田氏:
地球温暖化の問題がいわれてから久しいものの留まる気配はなく、2010年に日本を襲った記録的猛暑、翌2011年に発生したタイの大洪水は記憶に新しいところです。2012年には、北極海氷の面積が観測史上最小になったことがJAXAによって発表されました。世界では、熱波、干ばつ、洪水、巨大な台風といった異常気象が相次いで起こっているわけですが、地球の平均気温の変化をみると、最近20年間での上昇はわずか0.3℃に過ぎません。

IPCC第4次評価報告書によると、2100年には平均地上気温が1.8~4℃上昇することが予想されています。このままでは人類の存亡にかかわりますので、CO₂の排出を削減するために、省エネ推進に加えて「クリーンエネルギーの導入」が不可欠です。エネファームは、その代表選手として期待を集めています。

エネファームに対する国の施策

政府は、世界をリードする環境技術としてエネファームの商品化を後押ししています。2002年2月、小泉首相(当時)は「燃料電池は水素利用の時代の扉を開く鍵」という言葉を用い、施政方針演説を行いました。その3年後、首相新公邸にはエネファームの1号機が設置され、現在まで歴代の総理大臣に利用されています。

2007年には、安倍首相によって「Cool Earth 50」が発表され、2050年までに温室効果ガスの50%削減を実現するために、「定置用燃料電池」を含む21のエネルギー技術が選定されました。翌2008年に開催された洞爺湖サミットでは、日本の環境技術が一堂に展示されましたが、エネファームは特別展示として「足湯コーナー」を設け、世界各国の要人にPRすることができました。

2009年からは「民生用燃料電池導入支援事業」がスタートし、市場導入が始まりました。その後、普及補助金の効果もあり、2010年度5000台、2011年度1万8000台、2012年度1万5000台(12月15日現在)と設置数は順調に拡大しています。

部門別CO₂排出量の推移をみると、日本では産業部門が減少している一方、業務部門(オフィス、病院、学校など)および家庭部門で大幅に増加しています。つまり、家庭から排出されるCO₂の削減が重要な課題とされる中で、家庭用燃料電池であるエネファームが注目されています。

燃料電池の実用化

燃料電池は、水の電気分解とは逆の反応によって「水素+酸素」から「水+電気+熱」を作ります。現在、燃料電池の技術を使って、各メーカーが商品化に向けて開発を進めています。FCV(自動車)は国内3社(ホンダ、トヨタ、日産)、海外7社(メルセデス、GMなど)で取り組まれており、全メーカーが足並みを揃え2015年に商品化される予定です。モバイルの分野では、ますます大容量・高速処理のニーズが高まっており、高容量の電池が要求されています。

このような中、エネファームは既に2009年5月に商品化されています。1801年に燃料電池の原理が英国で発見されてから“苦節200年”、一般消費者向け商品としては世界初の商品化であり、他国の追随を許さない世界ダントツトップの技術といえます。

エネファームの環境貢献

従来の発電所の場合、需要地までの送電ロスが平均2~4%発生します。そして火力や原子力では、一次エネルギーの63%が利用されずに排熱され、結果的に家庭に届くのは37%に過ぎません。つまり、投入したエネルギーの3分の1強しか利用できないというわけです。それに比べ、エネファームは家庭に設置するため、送電ロスはゼロです。さらに電気とお湯の両方が利用できるため、エネルギー効率は81%(エネファーム現行品の定格値)に上ります。

エネファーム導入の環境効果として、2011年度機の実用運転時の年間削減量は省エネで21%(4500kWh/年)、CO₂削減で30%(1500kg/年)に上ります。このCO₂削減量はガソリン車0.7台分、ハイブリッド車(プリウス)2台分に相当します。

京都議定書における日本の温室効果ガス削減目標6%のうち、家庭用の削減目標は約1200万トンです。政府による平成24年9月の革新的エネルギー・環境戦略では、2030年の燃料電池目標累積台数を530万台(全世帯の約10%)とし、その効果として約800万トン/年のCO₂削減が掲げられています。つまり、エネファームが約10%の家庭に設置されれば、京都議定書の家庭用削減目標のうち70%をカバーできることになります。また、エネファーム導入の家計への効果としては、4人世帯で年間5万8000円の光熱費軽減となります(2011年度機、戸建4人世帯想定)。

これからスマートハウスが本格普及

原子力発電が減少していくことは必至の状況で、太陽光発電や風力発電といった再生可能エネルギーはわずか1.2%(2010年現在)に留まっており、全体をまかなうにはまだ時間がかかります。そこで大きく注目されているのが天然ガスコージェネですが、経産省では2003年7月に燃料電池推進室、2012年8月にはコージェネ推進室が設置されています。

東日本大震災後の電力供給不足への懸念からも、スマートハウスは急速に拡大しています。HEMSというITを活用し、燃料電池・太陽電池・蓄電池という“電池3兄弟”によって家庭内のエネルギーをいかに効率よく利用していくか。エネファームはこれからのスマートハウスにおいても、重要な位置づけとなっています。

全社連携の開発推進

地球規模での人類の要請、企業としてのポリシー、国家戦略としての重要性を考えると、エネファームの事業化は「正義の戦い」であり、「事業化は大義」ととらえて推進しています。パナソニックは、エレクトロニクスNo.1の「環境革新企業」として、エネファームに最重点を置いてきました。エネルギー新規事業は一筋縄では成功しないといわれる中、トップランナーを目指し、経営資源の重点投資、MOT(技術経営)によって商品化に成功しています。

具体的には、地球環境を守る重要な商品として唯一の社長直轄プロジェクトに位置づけ、一体化運営推進体制(R&Dと事業場の融合)、経産省との太いパイプ(国策との強い連携)、市場主導型開発(ガス会社との連携)、アライアンス推進(他社とのコラボ開発)、産学連携の推進、戦略的知財活動といった取り組みを実施してきました。

パナソニックの燃料電池開発は、1999年に本格的に開発を開始してから苦節10年、大規模実証試験を経て2009年度、商品化に至りました。全社の技術を動員した燃料電池事業化プロジェクトは現在も推進しています。社長は開発現場を訪れ、「燃料電池は当社の事業ビジョンの1つ“地球環境との共存”の最大の柱です。当社の未来はこの燃料電池で築かれます。まさに皆さんの双肩にかかっています。これからも全社を挙げて燃料電池をバックアップしていきます」――と熱い思いを語りました。

国家戦略として実用化を加速

実用化に向け、一番の課題はコストでした。独自の技術開発はもとより「補機・部品のコストダウン」にライバル企業とも一致協力して取り組んだ通称「補機プロ」では、製品基本仕様の統一、部品の共同開発と共用化を推進してきました。また国プロとして、耐久性・信頼性向上、低コスト化革新技術、高耐久・低コストデバイスを開発し、量産効果と合わせて低コストを実現することができたわけです。そして業界統一名称とした「エネファーム」は、広く浸透しつつあります。

性能も大きく進化しており、パナソニック製2013年度機では世界最高の定格総合効率95%LHVを実現しています。また、初めて200万円(従来比76万円減)を切る低価格を実現。業界初のカラーリモコンを標準装備しており、4.3インチ(1.6倍大型化)のカラーディスプレイに太陽光W発電も含めた家まるごと表示となりました。設置性や発電出力範囲の拡大、耐久性20%向上も実現しています。

エネファームは膨大な部品を必要とし、システムメーカーだけでなく多くの部品メーカーや材料メーカーが関わっています。それは裾野の広い新たな事業の創出にもつながり、国内の製造業が活性化するという社会的な効果も及ぼします。

エネファームは4年間の大規模実証を経て、日本は既に4万3000台(昨年12月現在)が稼働しています。ドイツ、スイス、韓国、米国、オーストラリアでは、まだ大規模実証レベルに留まっていますので、日本は世界でダントツNo.1の状況にあり、日本発の重要な環境商品といえます。

FCV(燃料電池自動車)とエネファームは、とくに低コスト化において大きなシナジーがあります。各自動車メーカーは2015年のFCV販売開始を目指しており、水素供給事業者は水素ステーションを2015年までに100カ所設置することを目指しています。エネファームとFCVのシナジーで燃料電池は大きく普及拡大していくことでしょう。

今後、エネファームを本物にするために、より一層の低コスト、あと一段のレベルアップを目指しています。そのためには、とくに逆潮流の許容やFIT(固定価格買取制度)の措置拡大などが望まれます。

燃料電池車は2015年が商用化第1ステージ

駒橋 徐写真駒橋氏:
FCVは現在、世界でダイムラーが100台ほど運行しており、日本の2社は合わせて80台ほどとなっています。以前はFCの開発で、“自動車が先か、定置型が先か”の議論がありましたが、家庭用FCが先行し、日本が世界に先駆けて導入を進めているのと並行し、自動車も日本勢が世界に先行して実用ステージに入ることになります。

トヨタ自動車は12年に東京モーターショーでセダンタイプのFCV-Rを公表しており、15年車はセダンタイプとなります。走行距離は700km。水素貯蔵タンクは70MPa(メガパスカル)の高圧圧縮水素を貯蔵しており、円筒状の2本を後部座席に、FCスタックは床下に配置。FCスタックの出力密度は1リットルあたり3kWと世界最高を実現します。

ホンダが08年に投入した「クラリティ」は、新規車体で開発した世界初のFCVです。次世代車はクラリティを超える耐久性、航続性能などが要求される中、目下、最終段階の開発を展開しており、FCスタックの小型化や、パワートレーン全体のコストダウン、70MPa水素貯蔵タンクのコスト削減などを進めています。

日産自動車は、05年にFCVの完成車を世に発表して以降、これまでFCスタックの開発を中心にした要素開発に資源を集中してきました。FCスタックは11年に当時世界最高の1リットルあたり2.5kWの出力密度を達成していますが、これをさらに高める開発を進めており、17年にも第1ステージ車の投入を目指しています。また、15年に向け並行してJX日鉱日石エネルギーや岩谷産業などが進めている水素ステーションの開発は、FCV普及への重要なカギといえます。

燃料電池を含むコージェネ、2030年には発電規模の15%へ

2030年の電力供給計画において、原子力発電の比率を再生可能エネルギーとコージェネレーションでカバーしていこうとする分散型発電導入への動きが大きく高まっています。家庭用燃料電池も分散型電源であり、この家庭用FCも産業用コージェネと合わせ、トータルで天然ガスコージェネを3000万kWと、現在の3倍強の導入量を目指すことが、前政権時代のエネルギー政策においても示されています。

再生可能エネルギーの電気を制御するコージェネシステムの導入によって、電力の最適化を実現する「スマートエネルギーネットワーク」としての拡充も見込まれます。そして将来の水素パイプラインも含め、コージェネ全体がスマートエネルギーネットワークに取り込まれていくことは、自動車の進化に留まらずに、日本全体の産業構造の変化にもつながっていくでしょう。

質疑応答

Q:

エネファーム開発の中で特に苦労されたのは、どういう点でしょうか。

A:

技術的には、スタックの耐久性を高める部分がもっとも苦労しました。安全性確立も視野に、当初3年の予定であった大規模実証を開発の進捗状況の実態に合わせて、エネ庁・NEDOがさらに1年延長してくれて、2009年の商品化に至りました。

Q:

太陽光発電の見通しについて、ご意見をうかがいたいと思います。

A (駒橋氏):

太陽光発電については、今後も主流であり続ける結晶系で、多結晶が20%、単結晶では25%といった効率を目指す余地はありますが、不安定電源であることは間違いなく、家庭用では燃料電池と組み合わせる形で使われていくことは予想されます。コストは現在、世界的に需給のアンバランスもあって、まだ下がる方向にありますが、原料価格は下げ止まり感がある状況です。

A (柴田氏):

環境性と経済性の両立が重要です。太陽光発電の設備は中国の参入で安くなっていますが、今後の動向はまだ見えていません。更なる普及に向けては、国内電力会社における既存の系統連系システムで電気をやりとりするために16兆円を要するという試算もあり、経済的な問題が大きいと思います。

この議事録はRIETI編集部の責任でまとめたものです。