再生可能電力で水を電気分解して製造されるグリーン水素は、鉄鋼、セメント、海運、航空など、再生可能エネルギーを直接利用できない産業の脱炭素化に不可欠と広く考えられている。その普及は主にコストによって妨げられてきた。現在の価格では、グリーン水素は1キログラムあたり約6〜8ユーロであるのに対し、天然ガスから製造される水素は約1.50〜2.50ユーロである。
ハノーバー・ライプニッツ大学の研究チームは、そのギャップを埋める有望な方法の一つを検討した。「再ディスパッチ」電力,,送電線が必要な場所まで運べず、系統運用者が他の方法では無駄にしてしまう余剰再生可能電力,,の利用である。
Progress in Energy に掲載され、Physics World によって報じられた結果は、条件付きの「イエス」である。限界費用ゼロでの再ディスパッチ電力を使用すると、貯蔵構成に応じてグリーン水素の生産コストを1キログラムあたり0.9〜1.96ユーロ削減できる。これは大幅な節約である,,ただし、再ディスパッチを他の再生可能電源からの電力購入契約と組み合わせる必要がある。再ディスパッチのみに依存する方法は、どの価格水準やプロジェクト規模でもコスト競争力がない。
再ディスパッチの仕組み
電力網は常にバランスを保たなければならない。ドイツ北部の風力発電所が、送電線が南部の産業中心地に運べる以上の電力を生成する場合、系統運用者は「再ディスパッチ」を実行する。つまり、供給過剰地域での再生可能発電を減らし（出力抑制）、需要を満たすために他の場所での発電を増やす。生産者は出力抑制された電力に対して補償を受けるが、その電力は実質的に無駄になる。
長年の議論を経て、ドイツの送電系統運用者は2024年に地域再ディスパッチ市場を導入した。これらの市場では、出力抑制されるはずだった再生可能電力を廃棄する代わりに地域内で販売できる。水を電気で水素と酸素に分解する水電解装置は、適格な参加者である。この出力抑制された電力を使用することは、グリーン水素認証に関するEU規則にも準拠している。
水電解装置は、連続的な電力供給を必要としないため、この役割に独自に適している。柔軟にオンとオフを切り替え、需要側のショックアブソーバーとして機能する。供給過剰のときは消費し、供給が逼迫すると停止する。生成された水素は、圧力タンクや岩塩坑に貯蔵して後で使用できる。
研究の主要数値
Brandt、Bensmann、Hanke-Rauschenbachの各氏は、2022年から2023年までのドイツの過去の再ディスパッチデータを使用し、8つの負荷調整地域にわたってグリーン水素製造プラントをモデル化した。彼らは、オンサイト水素供給コスト,,年間設備費と運営費に電力コストを加え、年間水素生産量で割ったもの,,を複数のシナリオで計算した。
再ディスパッチ価格が1メガワット時あたりゼロユーロで、他の再生可能電源からの電力購入契約と組み合わせた場合、最大コスト削減は1キログラムあたり0.84ユーロ（高コストの圧力タンク貯蔵を使用）から1.84ユーロ（任意の速度で水素を吸収できる完全に柔軟なオフテイカーを想定）の範囲であった。Physics World はこれを0.9〜1.96ユーロの範囲に丸めている。
節約額は価格に非常に敏感である。再ディスパッチ価格が1メガワット時あたりわずか20ユーロになると、再ディスパッチ電力の使用率は68％から25％に低下する。1メガワット時あたり100ユーロでは、貯蔵コストに応じて節約額が28〜100％減少する。
年ごとの変動も大きい。ある負荷調整地域（T5）では、2022年のデータを使用した場合の節約額が1キログラムあたり1.24ユーロであったのに対し、2023年のデータでは0.62ユーロに減少,,送電網状況の変化により50％の減少となった。
ゲームチェンジャーか、それとも期待外れか？
研究論文のタイトルは直接的に問いかける：「グリーン水素生産のためのマイナス再ディスパッチ電力：ゲームチェンジャーか、それとも期待外れか？」著者らの回答は、政策次第であるというものだ。再ディスパッチ価格を非常に低く抑えられれば,,ドイツ市場の価格下限は試験段階の1メガワット時あたり約40ユーロから運用段階では25ユーロに引き下げられ、著者らはさらにゼロに向けた引き下げが必要だと示唆している,,再ディスパッチはグリーン水素のコストを有意義に削減できる。価格が上昇すれば、その利点は消え去る。
最大限の節約を達成しても、グリーン水素は依然として1キログラムあたり約4〜6ユーロのコストがかかる,,炭素価格設定のない部門でグレー水素とのコスト同等性としてしばしば引用される2ユーロの閾値を上回る。炭素価格設定や水素差金決済契約などの政策措置が、依然としてギャップを埋めるために必要となるだろう。
著者らは、このアプローチにはコスト数値だけでは捉えられない構造的な利点が組み込まれていると指摘する。出力抑制された再生可能電力から生産される水素1キログラムは、他の方法では無駄になっていたエネルギーを表し、同時に送電インフラの混雑を緩和する。
研究の結論：再ディスパッチはグリーン水素のコスト削減の解決策の一部になり得るが、再ディスパッチ価格を低く保つための政策支援が不可欠である。それがなければ、この概念は著者らが恐れる通りのもの,,決して成果を挙げることのない興味深いアイデア,,に留まってしまう。
雅子 訳
Source
Brandt, J., Bensmann, A. & Hanke-Rauschenbach, R. “Negative redispatch power for green hydrogen production: game changer or lame duck? A German perspective.” Progress in Energy 8, 025006 (2026). DOI: 10.1088/2516-1083/ae6011.