実験段階ではなく、商用化の到達点
2025年末、川崎重工業は、産業用発電におけるエネルギー転換への取り組みに根本的な変化を示す機械の受注を静かに開始した。同社は、体積比で30％の水素と残りを天然ガスで構成する燃料を燃焼できる、世界初の大規模ガスエンジンの商用受注を受け付け始めた。川崎重工業が確立したKGシリーズプラットフォームを基にしたこの8メガワット級機は、実験段階の技術から、保証、メンテナンス計画、明確な技術仕様を備えた実運用可能な機器への移行を体現している。
今回の発売に先立ち、2024年10月から2025年9月まで、川崎重工業の神戸事業所で11か月にわたる運用実証が実施された。この期間中、技術者たちは管理された実験室の条件ではなく、現実の産業環境でエンジンを試験し、負荷、温度、運用上の負荷が変化する条件下でシステムがどのように作動するかを検証した。これらの試験を成功裏に完了したことで、川崎重工業は実証段階から商用化へ移行し、水素混焼仕様を別途のエンジニアリング案件ではなく、標準製品機能として提供できるようになった。
30％という解決策を設計する
水素比率30％という基準は、排出削減とインフラとの互換性の間で慎重に計算された妥協点を表している。水素分子は自然界で最も小さく、メタンを簡単に封じ込められるシールからも漏れ出す可能性があり、天然ガスよりもはるかに広い燃料と空気の混合比で着火する。こうした特性は、燃焼の安定性、材料の健全性、運用上の安全性に固有の課題を生み出す。
これらのリスクに対処するため、川崎重工業の設計では、燃料供給経路全体に専用の水素漏れ検知器を配置し、起動、停止、または異常時に燃料配管を洗浄できる窒素パージシステムと組み合わせている。燃焼室には、水素がもたらすより高い温度を管理するため冷却経路を再設計し、水素が特定の合金と長時間にわたり反応する際に生じ得る金属疲労と水素脆化を防いでいる。燃料噴射タイミングと空燃比は、更新されたデジタルシステムによって精密に制御され、炎が燃料供給側へ逆流する危険な現象である逆火を防いでいる。
排出面では、燃料混合アプローチが測定可能な便益をもたらす。試験データでは、純粋な天然ガスから水素30％混合燃料に切り替えると、稼働時の二酸化炭素排出量が約10％削減されることが示されている。また、高圧燃料噴射と熱管理により、標準的な窒素酸化物排出基準への適合を維持しており、水素による高温燃焼でNOx生成量が増えるという懸念に対処している。
改修がもたらす利点
川崎重工業の発表で最も重要な点は、生み出されるかもしれない新規受注ではなく、既存設備をアップグレードできる点にあるかもしれない。KGシリーズプラットフォームは2011年の導入以来、世界中で240件を超える受注を蓄積し、多くの機体が現在も産業施設や分散型発電所で稼働している。川崎重工業は、これらの従来型エンジンに同じ水素混焼仕様を改修で適用できることを確認しており、10年前に純粋な天然ガス稼働向けに建設された施設も、炭素強度を段階的に下げながら稼働寿命を延ばせる。
この改修ルートは、発電事業者が直面する資産活用の課題に対する現実的な解決策となる。よりクリーンな燃料を利用するためには艦隊全体を置き換える必要はなく、水素の供給が改善し、コストが下がるにつれて段階的に脱炭素を進められる。水素30％混合という水準がこの移行戦略に適しているのは、既存の供給ネットワークや貯蔵タンクを通じて、限定的な調整だけで移送できるためであり、より高い水素濃度では必要となるパイプラインインフラの大規模再構築を避けられるからだ。
海上分野でも並行して進展
陸上発電用エンジンが商用提供を始めた一方で、川崎重工業とパートナー各社は舶用推進の分野でも並行して節目を達成した。2025年10月、川崎重工業、ヤンマーパワーソリューションズ、ジャパンエンジンコーポレーションを含むコンソーシアムは、自ら世界初と称する舶用水素エンジンの陸上運転を完了した。実証では、ジャパンエンジンの工場敷地内で新開発の液体水素燃料供給システムを使用し、中速4ストロークエンジンが定格出力で安定して燃焼することを検証した。
舶用分野の取り組みは補機エンジンにとどまらない。ジャパンエンジンは、大型貨物船の主機推進向けに低速2ストローク水素エンジンを開発しており、2026年春に初回試験を実施する計画だ。3種類のエンジンはいずれも二元燃料方式を採用しており、乗組員は港ごとの燃料の利用可能性に応じて水素と従来型舶用軽油を切り替えられる。この冗長性は、水素燃料補給インフラが今後も広範に一様には整備されないという現実に対応している。
液体水素は、持続可能なエネルギー社会を実現するための重要な鍵であり、私たちは長年にわたり、それを支える技術基盤の構築に取り組んできました。
川崎重工業水素戦略本部エグゼクティブ・セントラルマネージャーの野村敬氏は、舶用実証に際してこのように述べ、エンジン開発と燃料供給網への同時投資を結び付ける同社の幅広い企業戦略を示した。
燃料供給網の構築
水素対応エンジンの商用化により、整備途上の燃料供給ネットワークへの需要が直ちに生まれている。日本は一次エネルギーのほぼ全量を輸入しており、大規模な水素物流はようやく具体化しつつある取り組みだ。その中心となるのが、川崎市扇島に2025年11月に着工した川崎LH2ターミナルである。
2030年頃の稼働開始を予定するこのターミナルは、日本初の商用規模の液体水素輸入拠点となる。施設の中核は、約5万立方メートルの液体水素を貯蔵できる極低温タンクで、パートナー各社は世界最大級と説明している。このほか、船舶の受け入れ、ガス化、トラック出荷の各システムも備える。ターミナルは海外で生産された水素を受け入れる設計で、国内の再生可能エネルギーの可能性を制約する日本の地理的制約に対応する。
ターミナルを補完する取り組みとして、川崎重工業は日本水素エネルギーと協力し、約4万立方メートルの容量を持つ新型液化水素運搬船を開発している。この船の容量は、2022年にオーストラリアから日本への初めての液体水素試験輸送を担ったスイソ・フロンティア実証船の約32倍に相当する。船とターミナルは、沿岸の燃料補給施設と内陸の発電所の双方に水素を供給できる国際水素供給網の中核を目指している。
公的資金と市場環境
発電所用エンジンと舶用推進システムのいずれも、日本の広範な気候政策の枠組みの中で開発されている。両分野の開発は、経済産業省（METI）が2050年までのカーボンニュートラルという国家目標を支援するため約2兆円（約130億ドル）を拠出しているグリーンイノベーション基金を通じ、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の支援を受けている。
この公的支援により、企業は水素バルブの長期耐久性試験や、極低温燃料を安全に取り扱うための訓練プロトコルの開発など、従来の市場メカニズムでは資金調達が難しい技術課題に取り組める。また、排出を削減するものの、コスト面ではまだ従来型化石燃料と競争できない技術に対しても、一定のバッファを提供する。
川崎重工業の発表は、拡大している世界のガスエンジン市場に投じられる。業界アナリストは、この市場が年平均成長率5.9％で拡大し、2032年までに89億7,000万ドルに達すると予測している。現在、アジア太平洋地域が45％のシェアで市場を牽い、北米が35.6％、欧州が29％と続く。水素混焼機能の導入により、環境規制が厳格化する中で陳腐化するのではなく、変化する燃料供給に適応できる将来性のある設備を求める事業者からの需要を、川崎重工業は獲得しやすくなる。
早期導入企業への現実的な検証
施設管理者や船隊運営者にとって、当面の関心事は、これらの技術が現時点で排出量を減らせるかどうかだ。答えは主に水素の入手可能性にかかっている。輸入ターミナル、運搬船、国内供給網が十分な規模に達するまで、KGエンジンの早期導入者は、限られた地域の水素を高価格で確保するか、支払い済みの水素機能を使わずに天然ガスだけで稼働するか、あるいはインフラの整備を待つかという選択を迫られる。
クリーンな水素が利用可能になれば、環境面の便益は具体的になる。水素が低炭素な製造方法から供給される場合、水素30％混合燃料を燃焼するガス発電所は、純粋な天然ガスで運転する発電所よりキロワット時当たりの二酸化炭素排出量が少なくなる。同様に、水素対応舶用エンジンも、燃料補給が日常化すれば、海上交通量の多い航路での排出削減につながる。ただし、現時点での便益は柔軟性にある。既存の発電所や船舶は、よりクリーンな燃料が入手可能になるたびに適応でき、数十年にわたる化石燃料依存を固定化して資産が座礁資産化するリスクを避けられる。
要点
- 川崎重工業は神戸事業所での11か月の運用試験を経て、2025年末に世界初の水素30％混焼ガスエンジンの商用受注を開始した
- 8メガワット級KGシリーズエンジンは、体積比で最大30％の水素と天然ガスを含む混合燃料を燃焼でき、純粋な天然ガス運転と比べてCO2排出量を約10％削減する
- 2011年以降に受注した240台を超える既存KGシリーズエンジンは、水素混焼対応への改修が可能で、資産寿命を延ばしながら段階的な脱炭素を実現する
- 専用安全システムには、分散配置された水素漏れ検知器と窒素パージ機構が含まれ、水素の小さな分子サイズと広い着火範囲に伴うリスクを管理する
- 並行して進められる舶用エンジン開発では、試験に成功した中速4ストローク水素エンジンに加え、貨物船向け低速2ストローク主機推進エンジンを2026年春の試験に向けて計画している
- 2030年の稼働を予定する扇島の川崎LH2ターミナルは、輸入インフラを支えるため5万立方メートルの液体水素貯蔵タンクを備える
- 開発は2050年までのカーボンニュートラル目標を支援するため2兆円が拠出された日本のグリーンイノベーション基金により資金提供されている
