日本のカーボンニュートラル実現にとって欠かせない火力発電の脱炭素化。化石燃料を使わない発電として、大手電力会社はじめ、三菱重工業やIHI、川崎重工業の総合重工３社が狙うのが水素発電だ。政府も2030年をめどに大規模水素発電タービンを立ち上げ、アジア市場などへの展開を狙う。水素で勝機をつかむ企業はどこなのか。今回は水素発電分野の最新動向から探ってみたい。

<h2>世界の水素タービン市場、2050年23兆円に大化け</h2>
カーボンニュートラル実現に向けては、石炭火力のみならず、LNG（液化天然ガス）火力の脱炭素化も欠かせない。LNGに代わる新たな燃料として期待されているのが、燃焼時に二酸化炭素（CO2）を排出しない水素だ。国などの試算によると、世界の水素タービン市場は2050年には最大約23兆円、最大約３億kW（累積発電容量）の巨大市場に化けると見込む。
政府は日本企業が世界をリードする大規模水素発電タービンを2030年に商用化させ、発電コストを１kWhあたり17円とし、発電容量100万kW、30万トンの水素需要を立ち上げるとともに、LNG火力の依存度が高いアジア市場を取り込む計画だ。2050年には発電コスト12円/kWhの実現を目指す。
脱炭素の流れは、ガスタービンやボイラーなど火力発電設備を収益源としてきた三菱重工やIHI、川崎重工の重工大手３社にとって、逆風にもなる。足もとの2021年４〜９月期決算では３社ともに最終黒字を確保したが、川崎重工はガスタービンコンバインドサイクル発電プラント（GTCC）の減収が続く。IHIは原子力での安全対策工事が貢献し増収だったが、三菱重工はGTCCの受注高が減少傾向にある。しかも、新型コロナウイルスの影響を受け、主力事業のひとつである航空機関連の不振から抜け出せない。三菱重工や川崎重工はボーイング向けの受注が低迷、IHIの航空部門は赤字だ。
火力発電を中心とするエネルギー部門は３社にとって大きな収益源である。特にエナジー部門で１兆6,000億円（2021年度予想）を稼ぐ三菱重工は、国内はじめアジア、アメリカなどに1,500を超えるガスタービンを供給する世界トップシェアメーカーでもある。航空や火力発電に代わる新たな収益源の育成が急務となっている中、世界的な脱炭素の流れを受け、大手３社は水素やアンモニア発電を次世代事業に位置づけ、開発を急ぐ。
三菱重工業
<table style="border-collapse: collapse; width: 100%;">
<tbody>
<tr>
<td style="border: 1px solid #333333; padding: 4px; background-color: #ecf0f1;">エナジー</td>
<td style="border: 1px solid #333333; padding: 4px;">１兆6,000億円</td>
</tr>
<tr>
<td style="border: 1px solid #333333; padding: 4px; background-color: #ecf0f1;">プラント・インフラ</td>
<td style="border: 1px solid #333333; padding: 4px;">6,500億円</td>
</tr>
<tr>
<td style="border: 1px solid #333333; padding: 4px; background-color: #ecf0f1;">物流・冷熱・ドライブシステム</td>
<td style="border: 1px solid #333333; padding: 4px;">9,500億円</td>
</tr>
<tr>
<td style="border: 1px solid #333333; padding: 4px; background-color: #ecf0f1;">航空・防衛・宇宙</td>
<td style="border: 1px solid #333333; padding: 4px;">6,000億円</td>
</tr>
</tbody>
</table>
川崎重工業
<table style="border-collapse: collapse; width: 100%;">
<tbody>
<tr>
<td style="border: 1px solid #333333; padding: 4px; background-color: #ecf0f1;">エネルギーソリューション&マリン</td>
<td style="border: 1px solid #333333; padding: 4px;">3,200億円</td>
</tr>
<tr>
<td style="border: 1px solid #333333; padding: 4px; background-color: #ecf0f1;">宇宙航空システム</td>
<td style="border: 1px solid #333333; padding: 4px;">3,200億円</td>
</tr>
<tr>
<td style="border: 1px solid #333333; padding: 4px; background-color: #ecf0f1;">車両</td>
<td style="border: 1px solid #333333; padding: 4px;">1,500億円</td>
</tr>
<tr>
<td style="border: 1px solid #333333; padding: 4px; background-color: #ecf0f1;">精密機械・ロボット</td>
<td style="border: 1px solid #333333; padding: 4px;">2,600億円</td>
</tr>
<tr>
<td style="border: 1px solid #333333; padding: 4px; background-color: #ecf0f1;">モータサイクル&エンジン</td>
<td style="border: 1px solid #333333; padding: 4px;">4,400億円</td>
</tr>
</tbody>
</table>
IHI
<table style="border-collapse: collapse; width: 100%;">
<tbody>
<tr>
<td style="border: 1px solid #333333; padding: 4px; background-color: #ecf0f1; width: 68.8205%;">資源・エネルギー・環境</td>
<td style="border: 1px solid #333333; padding: 4px; width: 31.1795%;">3,400億円</td>
</tr>
<tr>
<td style="border: 1px solid #333333; padding: 4px; background-color: #ecf0f1; width: 68.8205%;">社会基盤・海洋</td>
<td style="border: 1px solid #333333; padding: 4px; width: 31.1795%;">1,700億円</td>
</tr>
<tr>
<td style="border: 1px solid #333333; padding: 4px; background-color: #ecf0f1; width: 68.8205%;">産業システム・汎用機械</td>
<td style="border: 1px solid #333333; padding: 4px; width: 31.1795%;">4,000億円</td>
</tr>
<tr>
<td style="border: 1px solid #333333; padding: 4px; background-color: #ecf0f1; width: 68.8205%;">航空・宇宙・防衛</td>
<td style="border: 1px solid #333333; padding: 4px; width: 31.1795%;">2,700億円</td>
</tr>
</tbody>
</table>
重工３社の2021年度セグメント別売上高の見通し
三菱重工、2030年に100%水素タービン商用化へ・・・次ページ

<h2>三菱重工、2030年に100%水素タービン商用化へ</h2>
水素やアンモニアは、火力発電のタービンなど多くの既存設備をそのまま利用できるため、脱炭素化への投資を削減できると期待されている。ただし、水素は液体になる温度（沸点）がマイナス253度と低いため輸送や貯蔵が難しいうえ、燃焼速度がLNGよりも速いため燃焼炎が機械内部に入り込むバックファイア（逆火現象）や、NOx（窒素酸化物）が発生するという課題がある。この燃えやすい水素の燃焼をタービンの中で制御する技術で世界をリードするのが重工大手３社だ。
水素タービン開発で先行するのが三菱重工である。
同社は2018年、LNGに30%の水素を混ぜて燃焼させる混焼技術を完成させた。2020年からは、100%水素だけで燃焼させる専焼発電の技術開発を本格化させており、2025年に水素30%混焼タービンの商用化とともに、100%水素専焼タービン技術も確立する計画だ。2021年６月には、2030年ごろをめどに100%水素だけを使う大規模タービンを商用化すると表明した。
<img style="width: 85%; border: 1px solid #dddddd; padding: 8px; display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://cdn.energy-shift.com/upload/20211202095245_fig01.jpg" alt="" width="1000" height="389" /> 2030年に水素だけを燃やす大型ガスタービンの商用化を目指している 出典：三菱重工業
1,650度の高温で水素を燃やし、世界最高水準となる約64%の発電効率を目指す。またNOxなどの発生抑制に向け、「マルチクラスター」と呼ばれる水素噴射技術も搭載する。
<h2>三菱重工は海外展開も狙う。</h2>
オランダのマグナム発電所（LNG焚き）を水素焚きに転換するプロジェクトに参画し、2025年ごろに世界初となる大型水素専焼発電の商用運転を計画している。また、アメリカ・ユタ州において計画される再エネ電力からグリーン水素をつくり、地下に貯蔵して発電する大型水素発電プロジェクトでガスタービンを受注した。同プロジェクトでは、2025年に水素混焼率30%で運転開始し、2045年に100%水素専焼運転を目指している。
脱炭素を勝機とし、三菱重工は水素タービンを国内外に売り込むとともに、水素製造時などに欠かせないCO2を回収し、貯留したり、資源として利用するCCUS技術の事業化も進めることで、2030年度までに3,000億円を稼ぐ計画だ。
<iframe title="ガス火力発電所から水素への燃料転換へ先手　新体制となった三菱重工のガスタービンは水素転用へ" src="https://energy-shift.com/news/embed/62104e67-0b83-46e5-b30e-7b7f300e97fc" width="600" height="283" frameborder="0" marginwidth="0" marginheight="0" scrolling="no"></iframe>
川崎重工は水素サプライチェーンの構築目指す・・・次ページ

<h2>川崎重工は発電、運搬船、航空機まで、水素サプライチェーンの構築目指す</h2>
川崎重工も水素関連事業で2030年度に3,000億円の売り上げを目指している。
同社は水素を天然ガスに０〜100%まで自在に混焼可能な技術を開発し、2018年には大林組などと、水素と天然ガスを燃料とする1,000kW級ガスタービンを核としたコージェネレーションシステムを神戸市に建設、水素をエネルギー源として電気と熱を市街地へ供給する実証を世界ではじめて開始した。2019年からは、高効率な水素専焼発電の技術開発を実施している。
<img style="width: 85%; display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://cdn.energy-shift.com/upload/20211202095321_fig02.jpg" alt="" width="1000" height="825" /> 神戸ポートアイランドに建設した水素コジェネシステム 出典：川崎重工業
2021年11月には、水素をエンジン燃料とした水素航空機の研究開発もはじめると表明。エンジン燃焼器やタンクに加え、2,000〜3,000キロメートルの航続性能をもつ機体など基幹技術の開発を手がけ、2030年度までに実証実験をおこなう計画だ。
水素は航空機業界でも脱炭素の切り札と位置づけられており、欧州大手のエアバスは2035年までに水素航空機の市場投入を目指している。先の三菱重工も機体の軽量化に向けた成形技術などを実施しており、水素航空機の開発を通じて、不振が続く航空機部門の浮上を狙う。
川崎重工は世界初となる液化水素運搬船も建造済みで、大量の水素を「つくり」「はこび」「つかう」サプライチェーンの構築を目指し、2025年度には売り上げ1,000億円超えが視野に入っている。
IHIが狙うのは水素ではなく・・・次ページ

<h2>IHIが狙うのは水素ではなく、100%アンモニア発電</h2>
IHIが得意とするのが水素と窒素の化合物であるアンモニア発電だ。
IHIは航空エンジン技術を応用し、2018年に2,000kW級のガスタービンで20%アンモニアを天然ガスに混焼させることに成功。2021年３月にはアンモニア70%混焼および、限定的とはいえ、100%アンモニア専焼でのガスタービンの運転にも成功した。同社は2025年をめどにアンモニア専焼ガスタービンを商用化する計画だ。
<img style="width: 85%; display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://cdn.energy-shift.com/upload/20211202095346_fig03.jpg" alt="" width="1000" height="667" /> 液体アンモニアと天然ガスを混焼した2,000kW級ガスタービン（IHI 横浜事業所内） 出典：IHI
このほか、トヨタ自動車は中外炉工業とともに、少量の水素と酸素を燃焼させ酸素濃度を下げることで、NOx排出量を低減させる汎用バーナーを開発するなど、日本企業による開発を通じて、NOx発生という水素の課題は克服されつつある。
国内最大の火力発電事業者であるJERAも、2030年ごろから水素混焼発電を開始することを表明しており、関西電力など大手電力会社も実証実験に取り組む。
水素発電でいくら稼げるのか？・・・次ページ

<h2>水素発電でいくら稼げるのか？</h2>
重工大手３社を中心に高い水素発電技術を持つ日本だが、この技術を稼ぐ力につなげられるかはまだ予断を許さない。三菱重工や川崎重工は水素関連における売り上げ規模は提示したが、利益をいくら稼げるかはまだ示せていない。特に脱炭素技術に関しては、太陽光発電や風力発電において、日本勢はことごとく撤退に追い込まれてきただけに、水素発電で海外市場を取り込むことができるかどうかは、今後の技術開発にかかっている。
それだけに政府も23兆円とされる世界市場獲得に向け、商用化を支援すべく、グリーンイノベーション基金事業から最大260億円を投じる構えだ。水素発電は大規模かつ長期的な水素需要を喚起するだけに、重工３社の動向に期待が高まっている。
 
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日本のカーボンニュートラル実現にとって欠かせない火力発電の脱炭素化。化石燃料を使わない発電として、大手電力会社はじめ、三菱重工業やIHI、川崎重工業の総合重工３社が狙うのが水素発電だ。政府も2030年をめどに大規模水素発電タービンを立ち上げ、アジア市場などへの展開を狙う。水素で勝機をつかむ企業はどこなのか。今回は水素発電分野の最新動向から探ってみたい。