Multi-model assessment of global hydrogen trade under Paris-aligned scenarios
本研究は、2つのグローバルなエネルギーモデルを調和させることで、水素取引がパリ協定に準拠した脱炭素化に不可欠である一方で、現在の政策的言説がグローバルな市場を過度に強調しているのとは対照的に、実際には国際的な流動的取引は限定的であり、より地域的に集中したものとなる可能性が高いことを明らかにしている。
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水素は、石炭、石油、ガスへの依存から世界を脱却させるためのクリーンなエネルギーキャリアとして、しばしば「未来の燃料」と称されます。燃焼時に二酸化炭素を放出する化石燃料とは異なり、水素は再生可能エネルギーによる電気と水を用いて製造することができ、使用時には水蒸気のみを排出します。現在、ほとんどの水素は天然ガスから製造され、多くの場合、生成された場所のすぐ近くにある産業施設内で使用されています。しかし、世界が地球温暖化を1.5度または2度に抑えようとする中で、水素の役割は劇的に拡大すると予想されています。水素は、直接的な電化が困難な分野である大型トラック、工場の熱源、そして船舶の燃料となる可能性があります。太陽が照り、風が吹く場所は地域によって強さも異なるため、他の地域よりもはるかに安価に水素を製造できる地域が存在することになります。この現実は、現在の石油やガスの取引と同じように、需給のバランスを取るために国同士が海を越えて水素を取引すべきかどうかという、世界的な議論を巻き起こしています。
ユニバーシティ・カレッジ・ロンドン（UCL）と国際応用システム研究所の研究チームは、このグローバルな水素市場の実態を検証するために調査を行いました。彼らは、世界中の政府が発表している野心的な貿易計画が、クリーンなエネルギーの未来に向けた最も効率的かつ低コストな経路と実際に合致しているのかを知りたいと考えました。その答えを見出すために、彼らは単一のコンピュータモデルや単一の仮定に頼るのではなく、世界で最も洗練された2つのエネルギーシステムモデル、TIAM-UCLとMESSAGEixを組み合わせ、一連の並行シミュレーションを実行しました。これらのモデルは、厳格な気候ルールに基づき、生産から消費までエネルギーがどのように流れるかを計算する、全世界の経済全体の詳細な「デジタルツイン」として機能します。研究者たちは、これらのモデルに対して、1.5度および2度の世界への経路を描くよう指示し、さまざまなシナリオをテストしました。「水素貿易へのアクセスが容易な場合はどうなるか？」「政府が、高すぎると思われる貿易目標を強制した場合はどうなるか？」「国際貿易を完全に排除した場合、何が起こるのか？」といった具合です。
シミュレーションの結果、多くの現在の政治戦略が示唆しているものよりも、よりローカルで、よりグローバルではない未来が明らかになりました。水素は確かに世界のエネルギーミックスの大きな部分を占めるようになり、今世紀末までに年間90〜130エクサジュルの供給量へと成長しますが、この燃料の取引形態は石油の取引とは大きく異なるでしょう。モデルによれば、水素移動の大部分は地域内で行われ、海洋を横断するのではなく、パイプラインや短距離のトラックを通じて移動します。最も野心的な気候シナリオにおいて、液体として船で輸送される国際的な水素貿易量は極めて少なく、2050年までに年間わずか1〜6エクサジュールに達すると予測されています。また、この国際貿易は多くの人が期待するよりも遅れて到来し、地域のインフラがすでに確立されている2050年代または2060年代以降になって初めて、システムの中で重要な役割を果たすと予想されます。
この発見は、数十の国々が2030年または2050年までの水素の輸出入に関する大胆な目標を設定している現在の国家的な水素戦略の波とは、鮮明な対照を成しています。研究者がこれらの特定の政府目標を達成するようにモデルを強制したところ、結果には明確なミスマッチが見られました。これらの政策目標を達成するために必要な貿易量は、モデルが予測した最も費用対効果の高い経路よりも2倍以上多くなっていました。これらの「政策主導型」のシナリオでは、水素貿易はコスト最適化されたシナリオよりも数十年早く出現し、その量もはるかに多くなっていました。研究者らは、これらの目標は政治的な意志を示してはいるものの、新しいエネルギーシステムを構築するという物理的・経済的な現実とは乖離している可能性があると示唆しています。もし各国がこれらの過度に楽観的な目標に基づいて大規模な輸出インフラを建設すれば、需要が計画通りに発生しないために、高価な資産が遊休状態になるリスクを負うことになります。
また、本研究は、この新しい経済においてどの地域が主要なプレイヤーとなるかを明らかにしました。シミュレーションは、一貫してヨーロッパ、日本、韓国などの地域を主要な輸入国として挙げており、これらは自国で十分な量を生産するためのスペースや資源が不足しているため、水素を導入する必要があるとされています。逆に、オーストラリア、ラテンアメリカの一部、中東など、再生可能エネルギーが豊富な地域は、自然な輸出国として浮上しました。しかし、モデルによ証によれば、これらの輸出国にとっても、市場は過去の集権的なグローバル石油市場のような姿にはなりません。代わりに、水素経済はより分散化されたものになります。ほとんどの国は、自国のニーズを満たすのに十分な水素を生産するか、あるいは隣接する地域との間で貿易を行い、国際的な海運を利用するのは全供給量のわずかな部分に限られるでしょう。この構造は、各国がグローバルな海運ブームを待つのではなく、ローカルな生産と地域的なパイプラインの構築に注力すれば、エネルギーの自立は以前考えられていたよりも達成しやすいものであることを示唆しています。
結局のところ、本研究は、クリーンな水素の未来への道には忍耐と調整が必要であることを示唆しています。水素を海を越えて取引する技術は存在しますが、その経済的な妥当性は、現在の政治的な勢いが示唆するほど強力でも即時的なものでもありません。モデルは、世界を脱炭素化するための最も効率的な方法は、まず強固なローカルおよびリージョナルなネットワークを構築し、水素を最も安価に生産でき、かつ最も必要とされる場所へと流れるようにすることであると示しています。国際貿易は役割を果たしますが、それは補完的な役割であり、システムが成熟するにつれてゆっくりと出現していくものです。政府にとっての教訓は明確です。国家戦略を、インフラ開発の緩やかで着実なペースとコストの現実と一致させることが、グローバルなシステムがまだ準備できていないような積極的な貿易目標を追い求めることよりも効果的であるということです。水素の未来は明るいものですが、それは単一の巨大なグローバルな波として運ばれてくるのではなく、地域ごとに築かれていくことになるでしょう。
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