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ホワイト水素 – 北バイエルンにおけるドイツのエネルギー革命：天然水素はエネルギー転換を変革するか？

公開日: 2025年4月17日 / 更新日: 2025年4月17日 – 著者: Konrad Wolfenstein

ホワイト水素 – 北バイエルンにおけるドイツのエネルギークーデター：天然水素はエネルギー転換を変革するか？ – 画像：Xpert.Digital

天然水素は輸入を不要にする可能性がある：有望なエネルギー源の発見

石炭にさよなら？ドイツの天然水素は産業界に大変革をもたらすのか？

ドイツのエネルギー情勢は、大きな転換点を迎えようとしている。バイエルン州北部で、フリードリヒ・アレクサンダー大学エアランゲン＝ニュルンベルク（FAU）の研究者たちが、ドイツのエネルギー供給に革命をもたらす可能性のある発見をした。それは、地中から直接抽出できる天然水素だ。「ホワイト水素」として知られるこのエネルギーキャリアは、エネルギー転換において重要な役割を果たし、ドイツを化石燃料からの自立に一歩近づける可能性がある。今回の発見は、世界中で増加している同様の発見に加わり、私たちの足元にある、これまで想像もできなかったエネルギー源への期待を高めている。これらのエネルギー源は、気候中立かつ持続可能な方法で利用できる可能性がある。.

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北バイエルン州での驚くべき発見

2024年8月、FAUの修士課程の学生たちは、研究プロジェクト「北バイエルンの天然水素」の一環として、驚くべき発見をしました。厳選された地域で土壌ガスを測定したところ、センサーの測定上限である1000ppmを超える水素濃度が検出されたのです。研究に参加した学生の一人、フェリックス・グゼル氏は、最初の反応について「何ヶ月も現場で何も測定せずに過ごしていたわけではないという安堵感と、高い値が本当に正確だったのかという疑念が入り混じった」と語っています。.

発見に用いられた方法は、シンプルであると同時に骨の折れる作業でした。学生たちはハンマーを使って1メートルの掘削ロッドを地中に打ち込み、掘削孔を密閉するプローブを挿入しました。そして、採取した土壌空気中の水素濃度を携帯型水素計で測定したのです。土壌空気中の水素濃度がこれほど高いことは、これまで科学文献に記録されておらず、今回の発見は特筆すべきものです。.

このような鉱床はドイツの他の地域にも存在する可能性があります。バイエルン州北部のハスベルゲ丘陵で最近発見された水素は、この地味な森林土壌に実際に水素が含まれていることを示しています。これらの発見は、世界中で増加している天然水素鉱床の発見の一部です。.

天然水素とは何ですか？また、どのように生成されますか？

天然水素、あるいは「ホワイト」水素は、工業的に生産される水素とは根本的に異なります。グリーン水素は再生可能エネルギーを用いた電気分解によって得られ、グレー水素は化石燃料から生産されますが、天然水素は地下の鉱床に直接存在するため、主要なエネルギーキャリアとなります。.

地球の地殻における天然水素の生成は、様々な地質学的プロセスに起因すると考えられます。特に、プレートテクトニクス活動が化学反応を引き起こす山脈におけるプロセスは重要な役割を果たします。大陸プレートが別の大陸プレートに沈み込むことで褶曲山脈が形成される際、地球のマントルの岩石が水と接触します。これが蛇紋岩化作用と呼ばれるプロセスを引き起こし、岩石中の鉱物が反応して水素を放出します。.

ポツダムにあるGFZヘルムホルツ地球科学センターの地質学者たちは、コンピューターシミュレーションを用いて、山岳地帯における年間の水素生産能力は海底の最大20倍に達する可能性があることを実証しました。特に、もともと地球深部にあったマントル岩石が地表近くに露出している地域では、天然の水素生産と大規模な水素ガスの集積に最適な条件が存在する可能性があります。.

ドイツの地質条件

ドイツの地質条件は、天然水素鉱床の存在に多大な可能性を秘めています。ピレネー山脈やアルプス山脈といった山脈ではこれまで多くの水素鉱床が発見されてきましたが、バイエルン州北部での発見は、他の地質構造にも水素が存在する可能性を示しています。.

地質学者たちは、ライングラベンのドイツ側でも水素鉱床が存在する可能性があると考えています。なぜなら、そこの岩石は原理的に水素の生成と蓄積を可能にするからです。地下構造は重要な役割を果たしており、特に岩石の断層、つまり地下が移動して高い応力が生じる亀裂は、水素の放出につながる可能性があります。.

GFZのフランク・ズワーン氏は、このような主要な断層線沿いでは水素濃度が高いことが時々あると説明しています。これらの発見は、ドイツにおけるさらなる鉱床の探査に役立つ可能性があります。.

国際的な調査結果との比較

ドイツでの発見は、世界中で相次いでいる天然水素鉱床の発見の流れの一環です。現在、最大の鉱床はドイツ国境近くのフランス領ロレーヌ地方にあります。モーゼル県フォルシュヴィレには、科学者たちが約6,000万トンの水素が埋蔵されていると推定しています。この発見もまた、思いがけない幸運でした。当初メタンを探していた研究者たちは、代わりに水素を発見したのです。水素の濃度は深度とともに増加し、水深1,200メートルでは20%に達しました。.

その他の重要な発見は、マリ、アルバニアのブルキゼ・クロム鉱山、そしてアメリカ合衆国でも記録されています。アルバニアでは、6年以上にわたり水素排出量のモニタリングが行われ、少なくとも年間200トンの水素が放出されました。これは、鉱山全体の空気量が測定されていないため、最低限の値です。.

2025年1月に発表された米国の研究によると、世界の地下水素埋蔵量はこれまでの推定値を上回る可能性があるという試算が話題を呼んだ。この試算値は、地球上の既知の天然ガス埋蔵量の約2倍に相当するエネルギー量である。.

ドイツのエネルギーの将来にとっての重要性

天然水素鉱床の発見は、ドイツのエネルギー戦略にとって極めて重要な意味を持つ可能性があります。ドイツ政府は水素戦略において、2030年までに10ギガワットの電気分解能力を構築するという目標を設定しています。しかしながら、必要な水素の50～70%は輸入に頼らざるを得ないと予測されています。.

天然水素は、この輸入依存度を軽減する可能性があります。さらに、ホワイト水素は他の形態に比べて決定的な利点を有しています。製造に多大なエネルギーを必要とせず、燃焼時にCO₂を排出せず、水のみが生成されるためです。そのため、ホワイト水素は産業、輸送、発電のための理想的なクリーンエネルギー源となります。.

水素は、特にドイツ最大のCO₂排出源の一つである鉄鋼業界にとって、大きな変革をもたらす可能性があります。デュースブルクのティッセンクルップ・スチールは、2045年までに石炭の代わりに水素を使用する、環境に優しい鉄鋼生産方法への転換を既に計画しています。これにより、年間約350万トンのCO₂を削減できる可能性があり、これは世界最大級の脱炭素化プロジェクトの一つです。.

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ホワイト水素：地球の地殻の未解明の謎

ホワイト水素は大きな可能性を秘めているものの、依然として大きな課題が残っています。地殻におけるホワイト水素の生成と輸送は、科学的にまだ十分に解明されていません。そのため、高度な探査戦略も、信頼できるポテンシャル分析も、現状では存在しません。.

もう一つの課題は、水素の存在形態にあります。天然ガスとは異なり、水素は必ずしも大きな泡を形成するわけではなく、地下水に溶解していることが多いのです。フランスの研究者ジャック・ピロノン氏はこれを「シャンパンやビールのボトルに溶けたガスのような状態」と表現しています。.

さらに、実際にどれだけの量を経済的に採掘できるかは不明です。たとえ大規模な鉱床が見つかったとしても、採算が取れないほど地下深部にある場合や海岸から遠すぎる場合もあります。.

水素経済のためのインフラ

ドイツは天然水素資源の探査に加え、水素インフラの整備も推進しています。2024年4月、ドイツ連邦議会は、水素生産拠点と需要の高い産業部門を結ぶ全長9,700キロメートルの水素パイプライン網を承認しました。このネットワークは、ドイツの新たなエネルギーマトリックスの基盤となるよう設計されており、2032年、場合によっては2037年までに完成する予定です。.

さらに、連邦デジタル交通省（BMDV）は、分散型水素イノベーション・テクノロジーセンター（ITZ-H2）の開発に投資しています。2025年3月、フォルカー・ヴィッシング連邦大臣は、ケムニッツ拠点およびブレーメン、ブレーマーハーフェン、ハンブルク、シュターデからなる北ドイツクラスターの代表者に、総額1億5,400万ユーロの助成金を授与しました。.

エネルギー転換の鍵となる水素

天然水素は、ドイツのエネルギー転換に大きく貢献する可能性があります。気候中立で実質的に無尽蔵のエネルギーキャリアである天然水素は、多くの分野で化石燃料を代替し、CO₂排出量を大幅に削減する可能性を秘めています。.

バイエルン州北部における最近の発見は、ドイツにおける天然水素鉱床のより集中的な探査の始まりに過ぎません。今後、この資源の潜在能力を徹底的に探査し、経済的な採掘方法を開発するための更なる研究プロジェクトが進められる予定です。.

しかし、天然資源の埋蔵量が有望であるにもかかわらず、ドイツは依然として国内生産、輸入、そして合成燃料の組み合わせに頼らざるを得ない。ドイツ連邦環境庁は次のように強調している。「水素は将来のエネルギー供給において極めて重要な役割を果たすでしょう。例えば鉄鋼業界においては、直接利用される最終エネルギーキャリアとして、あるいは航空機用炭化水素を生産するための二次エネルギーキャリアとして、水素は必要とされるでしょう。」

ジュール・ヴェルヌが1870年に描いた「明日のエネルギーは電流で分解された水である」というビジョンは、驚くべき展開で現実のものとなるかもしれない。明日のエネルギーは、人工的に生成されるだけでなく、自然から直接抽出される水素である可能性があるのだ。.

ドイツの天然水素：潜在能力のある気候中立のエネルギー源

ドイツにおける天然水素鉱床の発見は、持続可能なエネルギー源の探究における重要な節目となります。研究はまだ初期段階ですが、バイエルン州北部での発見は、この資源の大きな可能性を示しています。さらなる調査と技術の進歩により、天然水素はエネルギー転換に大きく貢献し、ドイツの気候変動目標達成に貢献する可能性があります。今後数年間で、ホワイト水素が真に「新しい石油」となるかどうかが明らかになるでしょう。ただし、今回は気候中立で、事実上無尽蔵です。.

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