　水素の需要は、直接の電化が難しい鉄鋼や化学などの産業プロセスの脱炭素化に加えて、化学原料などの産業系フィードストックとしての利用を中心に拡大している。環境配慮や付加価値向上を目的とした小規模用途にも活用が広がっている。特に、再生可能エネルギー由来の電力で製造されるグリーン水素は、余剰電力を有効活用できるだけでなく電力系統における需給調整機能を担う手段として期待されている。

需給バランスや電力系統の安定性を補完するソリューションが求められている背景［クリックで拡大］出所：日立製作所

　一方、従来の水素製造システム（水電解システム）では、高電圧を段階的に低電圧に変換するための変圧器などが多数必要となるため、装置全体の設置面積が大きくなる傾向にある。

水電解による水素製造の原理と装置の構成［クリックで拡大］出所：日立製作所

　同社研究開発グループ Next Research 主席研究員の杉政昌俊氏は「大規模な水電解システムは、高電圧な電力系統につながないと動かず、電力系統自体も不安定化することが分かっている。この場合、水電解システムの低電圧で大電流の部分と、電気系統の高電圧の部分でミスマッチが生じる。そのため、変換器などの装置を多数つなぐ必要がある」とコメントした。

日立製作所研究開発グループ技師長の鈴木朋子氏

　これらの課題があるため、従来の水電解システムは、土地の確保が困難な都市部や、鉄鋼、石油、化学の産業など、敷地が限られた既設プラントへの導入が難しいという問題があった。これに対して、水電解システムを高電圧化して変圧器の数を削減することが有効だとされている。

　そこで日立製作所では、高電圧変換器の活用により変圧器構成を簡素化した水電解システムの開発を進めている。同社研究開発グループ技師長の鈴木朋子氏は「当社は環境に向けたイノベーションを拡大する目的で2020年に調査研究を開始した。その後、対象の1つとして水素を選び、スクリーニングを行った。2022年には水電解システムの本格的な開発をスタートした」と振り返る。