主要な技術としての水素の競争力：ドイツ経済のための戦略と対策

主要な技術としての水素の競争力：ドイツ経済のための戦略と対策

気候に中立な経済への変化は、大きな課題をもたらします。緑色の水素は、重要な技術であり、エネルギー遷移の決定的な要素と考えられています。ただし、現在の分析では、水素のコストが化石燃料のコストよりも大幅に高いことが示されています。それにもかかわらず、有望な開発があります。2030年までに、適切な政治的枠組みが作成された場合、緑の水素はすでに適用の特定の分野で競争力がある可能性があります。これには、生産施設、インフラストラクチャ、技術革新への広範な投資が必要ですが、同時にヨーロッパの追加価値を確保する必要があります。

水素経済の現在の状況

専門家は、水素を未来の中心エネルギー源と呼び、「エネルギー遷移のパズルの欠落」と呼びました。エネルギーセキュリティ、気候の中立性、概念の競争力を組み合わせています。ドイツ連邦政府はこの意味を認識し、2020年6月に国家水素戦略（NWS）を公開しました。この戦略は、緑色の水素が生成、輸送、最終的に使用されるドイツに水素経済を確立するための基盤を形成しています。目標は野心的です。2030年までに、 10ギガワットの合計生産量を備えた緑色の水素、および再生可能エネルギー生成の関連能力が設定されます。

ドイツは、インフラストラクチャのための広範囲の水素カーネルネットワークを計画しています。 2027/28年までに、1,800キロメートル以上のスターティングネットワークを建設し、新しく建設した水素パイプを構築し、ヨーロッパ全体に約4,500キロメートルを追加します。長期計画では、2032年までにネットワークが9,040キロメートルに成長するはずであり、すべての連邦州の重要な水素の位置は、港、世代の場所、産業センターを組み合わせるべきであると規定されています。早くも2025年には、最初の525キロメートルが動作することになり、水素経済の高い走行がより具体的になります。

これらの野心的な計画にもかかわらず、ドイツの水素経済はまだ最初にいます。現在の市場ストロークは、期待されるよりも遅いです。生産者、輸送インフラ、需要は十分に調整されていないため、水素経済の乗り心地が促進されます。さらに、緑色の水素のコストは現在、従来のエネルギー源よりも大幅に高くなっています。

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水素のコスト要因と価格ギャップ

現在のコストの状況は、緑色の水素の市場の輪の最大のハードルの1つを表しています。この価格ギャップは、潜在的な買い手と投資家にとって中心的な問題です。

さまざまな要因が高コストに貢献しています。生産ページでは、それは主に電解剤の資本コストと電気分解プロセスの電力コストです。ただし、マッキンゼーの水素評議会に代わって予測する報告書があるように、エレクトロライザーのコストは大幅に低下する可能性があります。さらに、輸送およびインフラストラクチャのコスト、規制費用と税金も価格を上げています。

輸送の側面は過小評価されるべきではありません。北アフリカから西ドイツへの輸送の場合、コストは約0.5米ドル/kgと推定されます。湖を介した距離が長い場合、液体の水素に必要な変換またはLOHCやアンモニアなどのキャリア液への接続が最大2〜3/kgになるため、輸送コストが増加する可能性があります。

それにもかかわらず、長期的な価格開発には前向きな見通しがあります。 2035年以降、水素の最終顧客価格は天然ガスの低下と近づく可能性があります。これの主なドライバーには、排出貿易の一環としての水素生産のコストとCO2価格の上昇の退縮が含まれます。 2045年には、水素の供給コストは約11〜15 ct/kWhに低下する可能性があります。比較のために：建築エネルギー法2045の設計に従って天然ガスが使用されなくなったとしても、特にCO2価格の上昇により、仮想の最終顧客価格は10〜12 CT/kWhに増加します。

競争力を促進するための政治的措置

グリーン水素の競争力を高めるために、ドイツの連邦政府はさまざまな政治的手段を導入しました。国家の水素戦略は、包括的なフレームワークを形成し、水素技術の市場リフトをサポートし、対応する値チェーンを確立するための合計37の措置を含んでいます。これには、とりわけ、再生可能エネルギーと緑の水素への切り替えを促進し、インフラストラクチャの拡大を促進する法的フレームワーク条件の作成が含まれます。

緑の水素の競争力の重要な要因は、CO2排出量の価格設定です。 CO2価格は100ユーロ/T CO2であるため、道路や鉄道の交通を含む緑の水素のための非常に多くの用途が競争力がありますが、製油所や鉄鋼生産における材料も使用しています。 CO2価格が35〜50 USD/T CO2であっても、青色の水素（CO2分離を備えた天然ガスから）は、灰色の水素（CO2分離なしの天然ガスから）で価格設定のパリティに達します。

今後数年間で、ドイツとEUは、緑の水素生産と、数十億ユーロの気候生産のための産業の変革を促進します。 2020年6月3日の経済刺激パッケージは、90億ユーロの追加資金を提供します。これらの資金は、2016年から2026年まで最大14億ユーロの国立イノベーションプログラムの水素や燃料電池技術や「ドイツのアイデア競争水素共和国」などのさまざまなプログラムに流れ込みます。

さらに、連邦経済気候保護省（BMWK）は、水素発電所の促進に関する規制枠組みに関する欧州委員会に合意しています。新しいシステムの入札のための3つの概念が策定されました：「スプリンター」、ハイブリッド、およびh₂対応。目的は、最初から水素で動作し、2035年まで水素ネットワークに接続されるまで天然ガスで一時的に運転できる最大15 GWの水素発電所で8.8 GWを書き留めることです。

技術革新とコスト削減の可能性

グリーン水素の生産コストの削減は、主に技術革新に依存しています。ホワイトペーパーでは、Rambollは、スケーリング、モジュール化、標準化されたソリューションの開発など、システム計画の分野でのコスト削減のさまざまな出発点を特定しています。コスト削減は、スタック、システム、システムレベルで使用する必要があります。

市場のハイラン自体は、コストを削減するための重要な要素です。生産量の増加は、単位コストの削減につながるスケール効果を達成できます。これまでのところ、Power-to-XおよびGreenの水素のための技術の投資家と開発者は、水素の生産と提供のコストは、電気分解能力と需要の増加だけでのみ減少すると想定していました。ただし、投資を減らすためのこれらの楽観的な予測（CAPEX）はまだ発生していません。これの重要な理由は、市場のストロークが予想よりも遅いことです。

コストを削減するためのもう1つの出発点は、電気分解の効率を改善することです。ここでは、研究開発が中心的な役割を果たしています。したがって、連邦政府は、材料研究、システム研究、および次の世代の可能性のある主要な技術に焦点を当てて、緑の水素に関する基礎研究を具体的に促進しています。

インフラストラクチャの拡張と物流の概念

強力な水素インフラストラクチャの確立は、このエネルギー源の競争力のための基本的な要件です。計画された水素カーネルネットワークは、2032年までに9,040キロメートルに成長すると予想され、ラインの約40％が建設され、他の約60％の天然ガスパイプが変更されます。民間部門は、ネットワーク料金の上限に対する州の支援を受けて、約190億ユーロの総費用を負担することを目的としています。

「ラストマイル」は特別な課題です。コアネットワークの直接居住者ではない少ない消費者が、グリーン水素へのケーブルアクセスを受信できるという問題です。多くの場合、タンクトラックを介した水素の購入と送達によって補足されている、水素の生成能力に依存する水素分離溶液が現在作成されています。これらは水素経済の初期段階の機能的なアプローチですが、中期から長期的には、これらの島ソリューションが計画された核ネットワークに接続することも可能にする必要があります。

パイプライン経由の輸送に加えて、水素には他の物流概念があります。液体水素（LH2）への変換またはキャリア液（LOHCまたはアンモニア）への接続は、船による長距離の輸送に必要です。ただし、これらの手順は追加コストに関連付けられています。最終使用がLH2またはアンモニアとして直接行われる場合、輸送コストは大幅に減少します。

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顧客向けの市場メカニズムとインセンティブ

緑色の水素の需要を刺激するために、潜在的な買い手にはさまざまな市場メカニズムとインセンティブが必要です。中心的な問題は、経済的インセンティブが欠落しているため、業界が水素技術への投資をためらっていることです。持続可能なビジネスケースは、投資を容易にし、需要を生み出すことができます。

有望なアプローチは、差異（CCFD）の炭素契約であり、州は現在のCO2価格と気候に優しいプロジェクトの実際のCO2回避コストの差を補償します。企業は、気候に優しい技術への長期投資のためにこれらの機器を提供しています。

他の重要なインセンティブメカニズムは、特定のセクターの緑色の水素のクォータ、水素使用者の税制上の利点、および長期的な受け入れ契約です。 McKinseyレポートは、水素が最も競争力のあるソリューションを表すことができる22のエンドアプリケーションを特定しています。これには、主に業界および交通部門のアプリケーションが含まれます。

国際協力と輸入戦略

ドイツは、国内生産のみによって水素の要件をカバーすることはできません。したがって、輸入戦略と国際協力は非常に重要です。連邦研究大臣のベティナ・スターク・ワッツィンガーは、ドイツは水素だけの必要性をカバーできず、したがって輸入戦略が次のステップとして重要であることを強調した。

McKinseyの調査によると、輸入水素は2030年までに競争力がある可能性があります。サウジアラビアの緑の水素は、1.9ドル/kgのパイプラインであっても、3.1/kgでロッテルダムにいると言われています。これらのインポートパスは、ドイツの水素要件をカバーすることに重要な貢献をする可能性があります。

ただし、輸入戦略を設計するときは、個々の配信国への重要な依存がないことを確認するために注意を払う必要があります。 EUおよびドイツで個々の非EU諸国からの必須コンポーネントまたは電気分解システム全体が得られた場合、EU内のバリューチェーンの損失と手をつないで行くことができるこのような依存のリスクがあります。

ヨーロッパの付加価値を確保する

グリーン水素市場の脳卒中の過程で、水素は供給に安全な再生可能エネルギー産業の基本エネルギー源となります。これに加えて、欧州連合で最大540万人の新規雇用を持つ水素技術の巨大な市場が発展する可能性があります。したがって、ヨーロッパのメーカーが世界的な競争で主要な市場の地位を確保できる前提条件を作成することが重要です。

課題の1つは、EU以外の競合他社が現在、ヨーロッパのメーカーよりも最大50％安い水素技術を提供できることです。これは、多くの場合、賃金とエネルギーコストの低下や、地元の市場インセンティブに関連した大規模な州の資金調達メカニズムにより可能です。したがって、欧州の付加価値を確保するために、ドイツの水素協会（DWV）は、欧州連合の公的資金調達手段のレジリエンス基準を求めています。

経済連邦大臣のロバート・ハーベックは、水素への投資は「私たちの将来に投資する」と強調した。気候保護において、資格のある雇用とエネルギー供給のセキュリティにおいて」。国家水素戦略は、欧州および国際的なパートナーとの緊密な協力のためのコースを設定しています。

経済のための行動に関する具体的な推奨事項

グリーン水素の市場高地を加速し、その競争力を高めるためには、経済と政治の側での具体的な措置が必要です。 「Hyguide 2030」では、ドイツの水素協会（DWV）は、産業、化学、モビリティ、エネルギー、熱の分野におけるグリーン水素製品の生産、用途、市場主導の需要を組み込むための合計85の措置を開発しました。

中心的な推奨事項は、水素プロジェクトの計画と承認プロセスを加速することです。水素市場経済の高い走行に対する既存の障害を解体する必要があります。もう1つの重要なポイントは、緑の水素の十分な供給を確保するために、ハウス生産と戦略的輸入の組み合わせです。

遷移段階では、テクノロジーオープンアプローチにも従う必要があります。これにより、緑色の水素が十分な量で競争力のある価格で利用できるようになるまで、一時的な溶液として青い水素（CO2分離を備えた天然ガスから）を使用することもできます。青色の水素の使用は、緑色の水素が競争力があるまで不可欠です。

もう1つの重要な尺度は、水素バリューチェーンに沿ったすべてのアクターの調整です。生産者、ネットワークオペレーター、消費者、および政治は、密接に協力して一緒に協力して、水素経済の高い走行を加速する必要があります。

水素の競争力に関する視点

水素は、気候の中立経済において中心的なエネルギー源になる可能性があります。ただし、現時点では、市場の脳卒中はまだ最初にあり、緑色の水素のコストは化石の代替品よりも大幅に高くなっています。それにもかかわらず、今後数年間で競争力の向上を示す有望な開発があります。

McKinseyの研究によると、EU-O-Offshore Wind Energyの水素と輸入水素は2030年までに競争力がある可能性があります。 2035年以降、水素の最終顧客価格は天然ガスの低下と近づく可能性があります。しかし、この前向きな発展は、政治的枠組みが一貫して水素の市場リフトに向けられており、生産、インフラ、アプリケーションへの必要な投資が行われていることを前提としています。

ドイツとヨーロッパでの水素経済の確立は、持続可能な経済成長と雇用の創出のための大きな機会を提供します。同時に、特に国際的な競争において、私たちは大きな課題に直面しています。ヨーロッパの付加価値を確保し、同時に世界の水素経済の利点から利益を得ることが重要です。

連邦政府が水素市場経済の即時運営のためにすべての選択肢をとる場合、緑色の水素は2030年に十分な量で利用可能になります。具体的で検証可能なターゲットを備えた明確な戦略的アプローチのおかげで、連邦政府は、それらから生産された再生可能エネルギーと水素に焦点を合わせなければなりません。これにより、関係するすべてのアクターの計画セキュリティが作成されます。

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