水素エネルギーが創る未来のまちづくり：8つの革新的活用法と最新事例

【10秒で読める要約】

水素エネルギーは防災、住宅、農業など8分野でまちづくりに革新をもたらしている。災害時の非常電源から住宅の給湯、農業の冷却技術、都市冷暖房まで、日本の社会課題解決に貢献する先進事例が増加中。地域の持続可能性とレジリエンスを高める水素活用は、脱炭素社会への重要な鍵となっている。

はじめに：水素エネルギーとまちづくりの可能性

脱炭素化の切り札として世界的に注目される水素エネルギーは、技術革新と政策支援を背景に急速に普及が進んでいます。国際エネルギー機関（IEA）の「Net-Zero Roadmap」では、2050年の世界水素需要量が2022年比で約5倍に達すると予測され、英国のCfD制度やドイツのH2グローバル、EU水素銀行、米国のインフラ法・インフレ削減法など、各国で水素投資を加速する支援策が次々と立ち上がっています。

日本においても2023年6月に水素基本戦略を改定し、2040年の水素供給量目標を1,200万トンに引き上げたほか、2024年5月には「水素社会推進法」を制定するなど、官民一体となった水素導入の加速が図られています。

一方で、日本社会は少子高齢化や人口減少による地域経済の衰退、複数の自然災害リスクなど、未曾有の社会課題を抱えています。こうした状況下で、水素エネルギーをまちづくりに組み込むことは、地域のレジリエンス（回復力）強化や新たな産業創出、地域循環型経済の構築など、社会課題への解決策や価値創造の好機となります。

本記事では、日本の現状と社会課題を踏まえた上で、防災、住宅、農業、都市設計など8つのテーマに焦点を当て、水素とまちづくりの融合可能性を検討します。さらに、日本国内外の先端事例・ユニークなユースケースを紹介し、政策立案者や自治体、エネルギー事業者が今後の戦略検討に活用できる洞察を提供します。

1. 水素×防災・災害対応：レジリエンスを高める非常用電源システム

1-1. 災害時の電源確保における水素の優位性

自然災害の多い日本では、停電や燃料不足が深刻な被害を生みます。災害時の電源確保や避難所運営において、水素利用は非常に有効な選択肢となり得ます。ポータブルな小型燃料電池は、天候に左右されず電気を供給でき、排ガスを出さないため屋内でも安全に使えるのが特長です。

1-2. 避難所での実践事例：北海道胆振東部地震

2018年の北海道胆振東部地震では、住友商事が水素吸蔵合金を使った小型燃料電池10台を被災地に無償貸与し、厚真町の避難所3カ所とボランティアセンター1カ所でスマートフォンなどの充電に活用されました。同システムは、水素化カルシウム入りカートリッジに水を滴下して水素を発生させ、定格30Wの電力を出力します。2本のカートリッジでスマホ100台以上の充電が可能で、海水や泥水でも動作するため水の入手性にも優れています。

これにより避難所の通信手段確保や情報収集に貢献した事例は、水素備蓄・燃料電池備蓄の有用性を示しています。

地震被災地への小型水素燃料電池の無償貸与について | 住友商事

1-3. 公共交通機関の燃料電池車両活用

公共交通機関の燃料電池車両を災害対応に活用する動きも進んでいます。東京都はトヨタ製の燃料電池バスを導入しており、これに給電機器を接続することで避難所などへ電力を供給できます。東京ガスは豊洲水素ステーションを運営し都営バスへの水素供給を行っており、燃料電池バスによる外部給電によって停電時に避難所支援が可能になる仕組みを推進しています。

燃料電池バスへの水素供給◆給電による災害・停電時の支援 | 東京ガスグループトピックス | 東京ガス

1-4. 最先端の水素防災技術：救援車両とウェアラブル燃料電池

米国国土安全保障省は「H₂Rescue Truck」と呼ばれる水素燃料電池搭載の緊急救援車両を開発しています。これは燃料電池と蓄電池を組み合わせた搬送車で、災害現場に運び込んで長時間にわたる電力供給が可能です。

Hydrogen Fuel Cell-Powered Emergency Relief Truck | Homeland Security

さらに研究レベルでは、小型・軽量なウェアラブル燃料電池の開発も進んでいます。信州大学の取り組みでは、薄膜状の小型燃料電池を柔軟基板に形成し、パワードスーツやロボットの電源とする技術が検討されています。携帯型ではトヨタが「水素カートリッジ」を大型バッテリー代替として提案しており、バックパックで携行できる燃料電池システムの構想も公表しています。

このようなウェアラブル・ポータブル型水素電源は、災害現場での長時間活動や遠隔地での迅速な通信確保にインパクトを与える可能性があります。

2. 水素×住宅・スマートハウス：脱炭素と安全・快適を両立する住まい

2-1. 家庭用燃料電池の進化とコージェネレーション

住宅部門での水素活用は、省エネ・災害対策・脱炭素化の観点から注目されています。特に電力と熱を同時に賄う**家庭用燃料電池（コージェネ）**との親和性が高いのが特徴です。現在、家庭用燃料電池「エネファーム」は都市ガスを燃料源としていますが、将来的には低炭素な水素を直接燃料とする動きが加速する見込みです。

2-2. 水素タウン構想の最前線：福島県浪江町の挑戦

福島県浪江町では、再エネ由来の水素を家庭にも届ける「なみえ水素タウン構想」を策定し、住民が日常的に水素を利用するまちづくりを宣言しています。住民用の燃料電池や水素給湯器、燃料電池車の導入によって、水素への理解促進と脱炭素の両立を図っており、水素パイプライン実証など多角的に進めています。

水素の民生利用拡大に向けた現状と展望～福島県浪江町の事例から～ | SOMPOインスティチュート・プラス

2-3. 水素給湯器の実証実験：国内から海外へ

給湯機器の水素化も進行中です。ノーリツは燃料に水素を100％使う家庭用給湯器を開発し、2024年秋から神戸高専敷地内で実証実験を開始しました。この実証では、異常燃焼防止機構を搭載した水素給湯器が日常使用条件下で長期運転され、安全・安定な湯供給を確認します。

神戸高専で水素100％燃焼給湯器の実証実験を開始 | ニュースリリース | ノーリツ

さらにノーリツは2024年12月から2年間、オーストラリア西オーストラリア州の水素住宅に同機を導入し、日常稼働の信頼性を評価する実証実験を開始しています。これらにより、住宅の湯沸かし需要を低炭素な水素で賄う仕組みが着実に検証されています。

水素100％燃焼給湯器の実証実験を豪州で開始 | ニュースリリース | ノーリツ

2-4. スマートハウスと水素の将来展望

スマートハウスとの連携も重要です。HEMS（ホームエネルギーマネジメントシステム）で住宅の太陽光発電、蓄電池、燃料電池を統合制御し、余剰電力で家庭用電解槽を稼働させて水素を蓄積する「P2G（Power to Gas）」型の概念実証も検討されています。こうした仕組みが実現すれば、昼間の再エネ余剰で水素を作り、夜間や非常時には水素から再び電力・熱を得る地域エネルギーバッファとしても機能します。

3. 水素×農業・バイオマス利用：地産地消エネルギーと高付加価値農業

3-1. 地域バイオマスからの水素製造

農業分野でも水素の可能性が広がっています。ひとつは地産バイオマスからの水素製造です。農業廃棄物（稲わら、家畜糞尿、未利用木質など）をガス化・改質して得られる水素は、地域エネルギーとして有望です。

例えば北海道鹿追町では、牛ふんをメタン発酵させたバイオガスから水素を精製し、町内に燃料電池ステーションを開設しています。自動車やフォークリフトの燃料として供給しつつ、余剰熱を温室栽培にも活用する取り組みが進んでいます。

バイオガス事業を拡大する北海道・鹿追町、水素を作りマンゴーも …

3-2. 革新的農業事例：「水素いちご」の成功

もうひとつは温室加温・作物栽培への応用です。水素を直接燃焼させるのではなく、水素技術を利用した冷熱・熱利用がユニークな成果を生んでいます。注目例として、愛媛県西条市の「水素いちご」があります。

ここでは、工場排熱と地下水冷水という未利用熱と、水素吸蔵合金を組み合わせた新方式で冷水を製造し、その冷水をビニールハウスのイチゴ栽培に利用する技術を開発・実用化しました。結果、従来できなかった冬季の冷涼環境を作り出し、年中安定的にイチゴを育てることで高付加価値作物の周年生産に成功しました。

Hydrogen energy 34(3): 1-2 (2009)

3-3. 農業機械の水素化への展望

さらに、水素を農業用機械の燃料として使う構想も検討中です。例えば欧州では燃料電池トラクターや無人ロボット農機の開発が進んでいます。高出力が必要な農業機械においては、水素と燃料電池の組み合わせにより充電ステーションなしで長時間稼働できるメリットがあります。

将来的に農村地域で再エネ由来の水素製造・供給インフラが整備されれば、耕うん機や軽トラックの燃料を低炭素な水素に置き換えることで、農業現場の脱炭素化と地産地消エネルギーの実現に寄与する可能性が高まります。

4. 水素×都市冷暖房：大規模エネルギー需要の低炭素化

4-1. 東京都心での先進的取り組み

都市部の巨大需要を低炭素化するには、地域熱供給システム（地域冷暖房）が有効です。ここに水素を取り入れる先進事例として、東京都心の赤坂地区で進む地域冷暖房システムへの水素導入があります。

赤坂熱供給株式会社は、港区赤坂5丁目地区のオフィス群向けに、再エネ由来のグリーン水素を燃料とする燃料電池およびボイラー設備を2025年10月までに導入する計画です。具体的には、国内製造のグリーン水素をトレーラー輸送で赤坂に搬送し、建物内に設置した水素吸蔵合金タンクに貯蔵。そこから燃料電池で発電し、余熱を利用して冷温熱（冷水・温水）を製造する仕組みを構築します。

これにより、従来の都市ガス火力と比べて製造過程のCO₂排出を大幅に削減できる見込みで、2026年1月から本格稼働する予定です。

東京都心部の地冷会社として初となるグリーン水素を活用する熱源設備を導入 | 赤坂熱供給株式会社のプレスリリース

4-2. 国内外への展開可能性

国内で見られる類似の試みとしては、横浜市の大規模スマートタウンで燃料電池や水素サイロを組み込んだ街づくりが進められているほか、福岡市や大阪市内でも高層ビルに燃料電池発電を導入する例が増えています。また世界的には、中国やシンガポールでも都市熱源に水素熱源を加える実証が進んでいます。

いずれも水素×都市冷暖房によって大型需要設備の脱炭素を図る好事例であり、地方都市でも同様のシステムを組み込むことで、冷暖房のCO₂を大幅削減できる可能性があります。

5. 水素×EV／自動運転・モビリティ補助：次世代交通システムの基盤

5-1. EVの課題を補完する水素電源

水素はモビリティ用途で先行していますが、EVや自動運転車両の充電インフラ・補助電源としても新たな使い方が期待されています。特に、電気自動車の急速充電設備が整わない地域や高速道路PAには、水素と燃料電池を使ったオフグリッド充電ステーションの導入が検討されています。

米国ではGMのHydrotec「PowerCube」が話題となり、トレーラー搭載型の水素燃料電池＋蓄電池システムでEV急速充電を行う実演が行われました。またポータブルな発電機として、水素燃料電池にDC急速充電機能を組み合わせた「モバイル電源ユニット」も商用化されつつあります。

5-2. トヨタの革新的構想：携帯型水素カートリッジ

さらに注目すべきは、トヨタが提案する携帯型水素カートリッジです。これは手のひらに収まる小型筒状の水素容器（まるで巨大なアルカリ乾電池のような形）を交換しながら燃料電池車（FCEV）に供給するコンセプトです。

水素が不足した際にスタンドでガス注入するのではなく、ユーザーが空のカートリッジを抜いて充填済みの新カートリッジに差し替える仕組みで、利便性を大幅に向上させる可能性があります。トヨタはこのカートリッジを住宅用燃料電池で外部給電にも活用できるとしており、自動車以外にも家庭や災害現場での電源として汎用利用できると強調しています。

Toyota – portable hydrogen cartridges look like giant AA batteries – and could spell the end of lengthy EV charging – techradar – Hydrogen Central

5-3. 自動運転技術と水素の相乗効果

このほか、EVや自動運転ロボットに燃料電池を組み込む試みも増えています。ヨーロッパ企業によるFCバスの自動運転技術、あるいは水素フォークリフトを組み合わせた物流拠点など、自動運転補助として水素モビリティが活躍できる場面は多いです。

重要なのは、水素発電機や燃料電池車がバックアップ電源や予備動力として機能する点であり、EVの航続距離や充電時間の課題を水素で補完する「エネルギーミックス」が新たなモビリティモデルを生む可能性があります。

6. 水素×ドローン・監視：長時間飛行が可能なエアモビリティ

6-1. 30時間連続飛行の世界記録

ドローン（無人航空機）の分野でも、水素燃料電池は性能を大きく向上させる技術として注目されています。特に災害監視や物流用途では、長時間飛行が可能な水素ドローンが急速に実用化の道を歩んでいます。

2024年、中国AVIC成都航空機グループと清華大学の共同開発による50kg級の水素搭載ドローンが、30時間連続飛行の世界記録を達成しました。注水式の滑走路を用いずに移動式発射台から飛び立ったこのドローンは、長時間の飛行中も高度なカメラ・センサーを稼働させて地上のリモートモニタリングを行ったことが報じられました。

Chinese hydrogen drone sets 30-hour non-stop flight record – myRepublica – The New York Times Partner, Latest news of Nepal in English, Latest News Articles | Republica

6-2. 日本における水素ドローンの将来性

このように水素動力ドローンは、従来のバッテリードローンよりも飛行時間が圧倒的に長く、広範囲・長期間の監視、救援物資輸送、インフラ点検などに向いています。例えば林野火災や地震発生時には、広域にわたる被害状況の迅速把握や山間部への物資投下を、水素ドローンが担うことが期待されています。

日本国内でもメーカーによるプロトタイプ開発が進行中で、災害対策や農薬散布といった産業用途ドローンの効率化に水素が貢献する事例が増えると見られます。

7. 水素×建材・素材製造：カーボンネガティブへの道

7-1. 製鉄業におけるグリーン水素活用

鉄鋼やセメントといった建材製造は、エネルギー消費・CO₂排出量ともに極めて大きい重厚長大型産業です。ここに水素を投入することでカーボンニュートラル、さらにはカーボンネガティブも目指せます。

例えば製鉄分野では、アルセロール・ミッタル社がドイツ・ハンブルク工場で新プロジェクトを立ち上げ、鉄鉱石の還元に100%水素を使う直接還元鉄（DRI）技術を実証中です。この施設では年間10万トン規模の鉄生産を予定しており、水素で酸素を奪って鉄を作るため、生成過程でCO₂を排出しない仕組みです。

将来的には風力発電由来の「グリーン水素」を導入し、再エネの余剰電力を効率よく鉄鋼生産に活用することが見込まれています。

Hydrogen-based steelmaking to begin in Hamburg | ArcelorMittal

7-2. セメント製造の脱炭素化

セメント製造においても、水素をボイラー燃料に用いるプロジェクトがEUや米国で動き出しています。トルコの大手ライマック社はエア・リキードと提携し、セメント工場で燃料の一部を水素に切り替える実証を開始したほか、スペインのセメックス社が廃棄物から水素をつくる研究助成を受けています。

これらは、現状では化石燃料由来の熱源を水素に置換する取り組みで、石灰石の分解で発生するCO₂源自体を解消するものではないですが、燃焼排ガス削減には有効です。

7-3. カーボンネガティブ建材への展望

また、コンクリートの原料にはCO₂を吸収する鉱物材料（マグネシウム系等）を配合し、製造時にCO₂を固定化するカーボンネガティブコンクリートの研究も進んでいます。これらのうち水素は前述のような熱源・電源として機能し、製造プロセスの脱炭素化に寄与します。

以上より、水素を活用した建材製造は、ハードトゥアベート産業の脱炭素を牽引し、建設業界全体でのカーボンニュートラル・カーボンネガティブ化を実現する鍵となります。

8. 水素×ローカルエネルギーバッファ：再エネの季節変動を乗り越える

8-1. 水素による季節間エネルギー貯蔵の可能性

地域エネルギーを再生可能エネルギー主体に転換する上で、水素はエネルギー貯蔵・輸送の地元バッファとして重要な役割を果たします。大量の太陽光や風力発電が導入された地域では、日射・風況の季節変動が需給バランスを大きく左右します。

ドイツの検討によれば、夏季の日射ピーク時には余剰電力を電解水素に転換し、地下岩塩層などに貯蔵。冬季に燃料電池発電等で取り出すことで夏から冬へのエネルギーシフトが可能になるといいます。

Hydrogen storages important foundation for solar PV expansion in Europe – German govt scenarios | Clean Energy Wire

8-2. 日本における季節変動対応の取り組み

実際、米国や欧州では水素貯蔵基地の建設計画が相次ぎ、理論上は電力グリッドで対応できない大規模な季節間調整を水素技術で補完する構想が実証段階に入っています。

日本でも島嶼部や寒暖差の大きい地域では、同様の仕組みが期待されます。例えば北海道の離島や寒冷地では、夏の余剰電力で水素を貯蔵し、冬の暖房シーズンに使うことでエネルギー自給率を向上させるモデルが考えられます。

実際に北海道や東北の自治体では、再エネ＋水素によるエネルギーハブ構想が検討されており、冬期でも安定的に再生可能エネルギーを活用できる「地域型水素サプライチェーン」の構築が模索されています。

まとめ：水素がもたらす新たな価値創造

以上のように、水素とまちづくりの融合は多様な社会課題の解決策に直結します。災害対応では燃料電池による強靱な電源確保、住宅分野ではゼロエネ化と災害備蓄、農業では地産水素によるクリーンエネルギー、都市冷暖房では地域暖房・冷房の脱炭素化、モビリティではEVの充電問題や物流の高度化、建材製造では大規模産業の脱炭素化、地域エネルギーでは季節変動対応など、いずれも新技術とビジネスモデルが結びつく余地があります。

先進事例を参照すると、海外の水素ドローンや携帯型水素カートリッジ、燃料電池補助車両、地方拠点での再エネ水素など、日本でも応用可能なアイデアが豊富に見られます。

自治体や事業者はこれらを参考に、地域特性やニーズに合った水素戦略を描くことが求められます。たとえば過疎地では移動式水素ステーションとポータブル燃料電池の組み合わせ、都市部では水素を使った地域冷暖房ネットワーク、さらには新産業創出を視野に入れた「水素タウン」構想などが考えられるでしょう。

政策面でも、水素の利用規制緩和・補助金・地域連携などによって上記のプロジェクトを加速する必要があります。今後のイノベーション推進により、これらの事例が国内外でさらに拡大すれば、水素エネルギーは単なるカーボン削減手段を超え、地域エネルギーでは季節変動対応など、いずれも新技術とビジネスモデルが結びつく余地があります。

政策面でも、水素の利用規制緩和・補助金・地域連携などによって上記のプロジェクトを加速する必要があります。今後のイノベーション推進により、これらの事例が国内外でさらに拡大すれば、水素エネルギーは単なるカーボン削減手段を超え、地域経済や暮らしを活性化する原動力となるでしょう。

参考資料・リンク

水素エネルギーの活用はまだ始まったばかりです。技術の発展とともに、さらに多様なユースケースが生まれ、地域課題を解決する有力なツールとなるでしょう。地域特性を活かした水素活用の取り組みが、持続可能なまちづくりの新たな選択肢となることを期待します。