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燃料電池よ、お前もか

「エネファーム」好調の先に潜むワナ

燃料電池が太陽電池の二の舞に――。そんな危機感を抱かせるような状況が、燃料電池の分野で起こりつつある。

燃料電池の技術開発で、日本のメーカーは世界をリードしてきた。その成果を事業化するため、「エネファーム」に代表される家庭用燃料電池を普及させようと懸命な努力を続けている。しかし日本がそうしている間に、欧米は別の方向に動いていた。大規模な産業用途から燃料電池を使い始めたのだ。そして、その市場を急速に拡大させつつある。

このストーリーを聞いて「どこかで聞いた話だな」と思った読者も多いのではないだろうか。そう、太陽光発電パネルで起こったことである。ここ数年、世界各地で次々に事業用メガソーラーが稼働を始めている。中でもドイツやスペイン、米国などは設備容量を急激に増やした。太陽光発電パネルのメーカーは競うように事業用メガソーラーに向けて大量の製品を供給した。結果、同パネルのコストが大幅に低下。その恩恵を受けて家庭用の市場も立ち上がっていくという好循環が生じた。

こうした流れを素早く読み取った米First Solar社や中国Suntech Power社は、太陽光発電パネルの生産設備に大規模な投資を敢行する。これにより、パネル需要の高まりに応えた。規模の経済をうまく利用し、低コストなパネルの大量生産に短期間で成功しつつある。現在、太陽光発電パネルの世界市場でシェアトップを争っているのは、これらの新興企業である。老舗の日本勢は研究開発で先行していたのに、急成長を遂げた新興企業に一気に抜き去られてしまった。パナソニックやシャープなどの国内メーカーは、慌てて巻き返しを図っている状況だ。

燃料電池の分野でも、これと同じようなことが起こりつつある。日本は普及初期に家庭用に強く依存するスタイルを変えていないが、このままでは大幅な低コスト化は進まない。日本メーカーが世界市場で大きく出遅れる可能性がある。

一見、順調な伸びだが…

エネファームの国内販売台数自体は、順調に増加している(図1)。2009年9月に販売が開始され、初年度は全国で5000台のエネファームが導入された。以降、毎年着実に販売台数を増やし、2011年には1万台の大台を突破。ガス最大手の東京ガスは、2012年度に2万台近い販売台数を見込んでいる。同社は5月に東京都内で開催された燃料電池技術の学会で、累計導入台数が2012年度末に4万台を超える可能性があると発表した(図2)。

図1 家庭用燃料電池システムの国内導入台数の推移  ほぼすべてが固体高分子型燃料電池(PEFC)である。2012年度の値は見込み。(作成:テクノアソシエーツ)
図2 第19回燃料電池シンポジウムで東京ガスが示したエネファームの導入台数 (写真:テクノアソシエーツ)
図3 アサカワホームがスマートハウスEXPOで展示したエネファームのカットモデル (写真:テクノアソシエーツ)

背景にあるのは、東日本大震災に端を発する停電リスクや電力不足だ。現在、国民の多くが何らかの形で省エネや創エネを意識している。大手住宅メーカーもそういった省エネや創エネ、蓄エネに積極的な顧客層を取り込む動きを加速している。例えば上述の学会と同じ週に都内で開催された「スマートハウスEXPO」では、積水ハウスや大和ハウス、ミサワホームなどがエネファームを標準装備する最先端のスマートハウスを披露していた(図3)。

このように盛り上がりを見せる家庭用燃料電池だが、実は課題が山積している。最もネックになっているのは導入コストである。当初の販売価格である300万円に比べれば下落し始めているとはいえ、エネファームは約270万円と一般的な家庭が導入するにはまだ敷居が高い。太陽光発電パネルや電気自動車などと同様、燃料電池の普及も補助金頼みとなっているのが現状である。それでも初期費用は200万円近くに達する。このため現時点におけるエネファーム購入者の大半は、環境意識が高い富裕層で、一戸建て住宅に居住している人。つまり、ごく限られた人たちなのである。

産業用が市場をけん引する米国

一方、海外の燃料電池に目を向けると、日本国内とは状況がかなり異なることに気づく。

表1 国内外の主な燃料電池とメーカー (作成:テクノアソシエーツ)
メーカー名燃料電池の方式出力(kW)価格(概算、万円)kW単価(万円/kW)
富士電機PAFC100650065
パナソニック、東芝などPEFC0.7270386
JX日鉱日石エネルギーなどSOFC0.7270386
カナダBallard Power SystemsPEFC28040
米Bloom EnergySOFC100640064

海外メーカーの価格は1ドル80円で計算した

例えば、米国の家庭で燃料電池を導入する例はまだほとんどないが、Fedex、Google、WalMartといった米国の大企業が先行して動いている。商業施設や事業所、データセンターなどで大型の定置用燃料電池を次々に稼働させ始めた。産業用分散電源の分野から普及が始まっているのだ。

米エネルギー省(DOE)によれば、既に全米で約700台の定置用燃料電池が設置され、燃料電池を搭載する約500台のフォークリフトが稼働している。日本では富士電機が出力100kWのリン酸型燃料電池(PAFC)を供給しているが、出荷台数は累計で約30台と産業用分散電源の市場は限定的だ。燃料電池のkW当たりコストを見ても、産業用では内外価格差があまりない一方、国内の家庭用は産業用の数倍と割高である(表1)。

最近の導入事例として興味深いのが、米Appleがノースカロライナ州メイデンに新設したデータセンターである(図4図5)。このデータセンターでは、電力事業者から買う電力に加えて20MW(メガワット)のメガソーラーと4.8MWの燃料電池による電力を使用する。電力事業者以外の企業が設置する燃料電池としては全米で最大規模になるという。燃料としては、付近の廃棄物処理場から採取されるバイオガス(メタン)を活用する。これらの取り組みによって、Appleは同データセンターで消費する電力の60%を自前の再生可能エネルギーで賄う。

図4 米Appleがノースカロライナ州メイデンに開設したデータセンター (提供:Apple)
図5 メイデン・データセンターの見取り図。燃料電池はデータセンターの北西側に設置。メガソーラーはデータセンターの東側にある緑枠の敷地にある (提供:Apple)

Appleに燃料電池を供給するのは、同じシリコンバレーを拠点とする燃料電池ベンチャーの米Bloom Energyである。同社は、クラウドやビッグデータなどの需要で成長中のデータセンター市場を重要なセグメントと捉え、シェア拡大を狙っている。一方、Bloom Energyは家庭用として1kW程度のシステムを3000米ドル(24万円)以下の価格で今後5~10年の間に提供したいという。実現すれば、同社が燃料電池版のFirst Solarに変貌する可能性も出てくる。

国際競争を意識

日本の燃料電池が国際市場で競争力を高めるには、こうした状況をにらんだ上で製品の仕様決めや低コスト化を急ぐ必要がある。

まず機能の面でエネファームの課題だったのは、停電時などに自立運転を行えない仕様になっていたことである。ところが、東日本大震災により停電リスクや電力不足が顕在化、電力供給が途絶えた場合に自立運転ができなければ燃料電池を導入する意味がないという声が目立って増えた。メーカー側もその要望に応えつつあり、改善が急ピッチで進められている。

低コスト化という点では、当初から販売されている固体高分子型燃料電池(PEFC)よりも、2011年10月から市場投入が始まった固体酸化物型燃料電池(SOFC)が本命になるだろう。発電効率が50%以上とPEFC(同30~40%程度)より高いこと、構造が簡単で大規模化が容易なこと、白金(Pt)などの高価な触媒材料がSOFCでは不要なことなどがその理由だ。九州大学で次世代燃料電池産学連携研究センター長を務める佐々木一成 主幹教授は、「SOFCであれば、国内メーカーが当面の目標とする50万円の燃料電池も十分に実現可能」と太鼓判を押す。前述のBloom Energyが商品化を進めている燃料電池もSOFCである。

政策面では、再生可能エネルギーの「固定価格買取制度」を燃料電池にも適用するといった支援が役立つだろう。2012年7月に施行される同制度の対象は、今のところ太陽光や風力、地熱など5種だけである。欧米では燃料電池を含めたコージェネレーション(熱電併給)設備で発電した電力も固定価格買取制度の対象としている地域が多い。

燃料電池で太陽電池と同じ轍(てつ)を踏まないためには、大量生産による規模の経済をメーカーが早期に確立できるような支援策が必要だ。少数の富裕層世帯と補助金頼みだけでは飛躍は望めない。余裕資金を持つ企業が発電事業への投資目的で燃料電池を大量購入し、エネルギー市場に参入することで市場の拡大や低コスト化が加速する。日本の燃料電池が国際的に成功するか否かのカギの一つは、事業や投資用途での促進策にあると筆者はみている。

(テクノアソシエーツ 大場淳一)

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