1. 水電解と再エネ・系統の関係（3行でつかむ）

• 系統から見ると：水電解は、出力を速く変えられ、消費をゼロまで下げられる負荷だと、IRENAは整理しています。調整力、再エネの出力制御の抑制、混雑の緩和などの使い方が考えられます事実［参考資料1］。日本の水素基本戦略（2023年）も、余剰電力で水素をつくることを、調整力不足や系統混雑の解決策の一つになりうるとしています事実［参考資料3］。
• 量の感覚：九州エリアの2024年度の出力制御は4.8%（7.5億 kWh）、2023年度は8.3%（12.9億 kWh）でした事実［参考資料4］。2025年5月4日の昼には、出力制御が509万 kWに達しています［参考資料4］。世界の設置済みの水電解は2024年末で約2 GWです［参考資料2］。
• ただし稼働率が低い：制御される電力だけで動かす水電解は、稼働率が低く、設備費が水素コストを決めます本稿の計算（第4章）。系統・専用の再エネ・原子力のどれにつなぐかで、稼働率も、EUや米国の制度上の扱いも変わります（第6・7章）。

2. 系統から見た水電解の特性

電解槽の技術（PEM、アルカリ、AEM、SOEC）の材料や構造は、本シリーズの各編で扱います。ここでは、電力系統の側から見た特性だけを整理します。IRENAは、電解槽の柔軟性を、(1) 設定値の変更への応答時間、(2) 落ち着くまでの時間、(3) 消費電力を変える速さ、(4) 運転の下限（最小負荷）、(5) 起動・停止の時間、の5つで評価できるとしています事実［参考資料1］。

• 応答は速い。約40 kWの小型システムの試験では、設定値の変更に対して消費電力がミリ秒で変わり始め、落ち着くまでは秒のオーダーでした（Eichmanらの2014年の報告を IRENAが引用）。電解槽は、消費電力をゼロまで下げた状態を、時間の制限なく保てるとされています［参考資料1］。
• 出力変更の速さは整流器で決まる。メーカーは、消費電力の増減を1秒未満で完了すると保証するのが一般的で、これは主に整流システムの機能だとIRENAは述べています。アルカリ型も、ドイツで一次調整力の試験に成功し、実用上はPEM型と同程度に速いとされています［参考資料1］。
• 低負荷運転はできるが、効率が下がる。5%程度の部分負荷を長時間続けられる一方、整流器の特性のために効率の損失が大きくなりうる、とIRENAは書いています［参考資料1］。
• 起動・停止：IRENAの本文は、PEM型は冷間起動が5分未満、数秒で完全に停止できるとしています。同報告の表は、2020年の状況として冷間起動がPEM・AEMで20分未満、アルカリで50分未満、SOECで600分超と示しています［参考資料1］。本文と表の差の条件は記されていないため、本稿は両方を示します。

IRENAは、系統へのサービスとして、(a) 再エネの余剰時に消費を急に増やして出力制御を減らす、(b) アグリゲーターを通じて需給調整市場に参加する、(c) 再エネの変動をならすため、オフグリッドの再エネと協調する、(d) 混雑管理のために消費を減らす、の4つを挙げています事実［参考資料1］。同時に、限界も書いています。電解槽は稼働時間を長くしたほうが設備費の負担が軽くなるため、消費を止めるサービスには適切な対価が要ること、水素を使う工程が止められない場合は、水素の貯蔵の大きさが柔軟性を制約することです［参考資料1］。

さらに、IRENAの「重要なメッセージ」は、電解は短い時間の変動に追従するよりも、再エネの季節性に合わせる柔軟性を提供できる、というものです。短い時間の変動は、電池などの短期の蓄エネルギーが担えます。ガスインフラ（岩塩空洞、パイプライン）と組み合わせると、再エネの電気を分子の形で季節をまたいで貯蔵でき、水素の需要を変動する再エネの供給から切り離せるとしています事実［参考資料1］。IEAも、水素・アンモニアは、変動する再エネの割合が高く、他の柔軟性や長期貯蔵の選択肢が限られる系統で、大規模・季節をまたぐ貯蔵の数少ない選択肢の一つになりうるとしています［参考資料2］（水素を電気に戻す側の話で、水電解とは別の側面）。

3. 再エネの「余剰」とは何か ― 日本の出力制御の実態

系統には、需要と供給を一致させる制約があります。太陽光が多い昼間に、需要が少ない春・秋の休日が重なると、他の電源の最低出力を下げても、なお供給が需要を上回ることがあります。この余剰は、揚水への蓄電、電池、連系線を通じた他のエリアへの送電、そして再エネの出力制御へと振り分けられます（図3は概念図）。水電解は、この余剰の行き先の1つになりえます。

経済産業省・資源エネルギー庁の資料（2026年3月16日）は、日本の出力制御の状況を次のように整理しています事実［参考資料4］。

• 再エネの導入拡大により、出力制御を行うエリアは全国に広がりました。2026年3月1日（日）の11〜16時に、東京エリアで初めて再エネの出力制御が実施され、これですべてのエリアで出力制御が実施されたことになります。
• 複数のエリアが同時に制御されることによる域外送電量の減少や、電力需要の減少などもあり、足元の出力制御量は増加傾向にあります。
• 出力制御は軽負荷期の春と秋に発生しやすい傾向があります。一方、再エネ設備の容量は年々増えていますが、出力制御量が毎年度増えているとは限りません。複合的な要因で発生するため、要因の特定は難しいと同資料は述べています。

表1　エリア別の再エネ出力制御（経済産業省・資源エネルギー庁の資料［参考資料4］より。事実）。出力制御率＝変動再エネ出力制御量÷（出力制御量＋変動再エネ発電量）。関西は淡路島南部地域を除き、四国は含む。東京は2026年3月1日に初めて実施（2025年度の数値は本稿では確認していない）。

表1の2024年度の制御量を足すと、東京を除く全国で約16.0億 kWhです本稿の計算。ただし、数値は各エリアの一般送配電事業者の公表にもとづく同資料の値で、本稿は合計を自分で足しただけです。一方、世界の再エネ水素の量や、日本が掲げる水素の導入量と比べるのは、本稿の範囲を超えます。

この図は、余剰の大きさを具体的に示しています。九州のこの時刻の再エネ出力制御509万 kW（5.09 GW）は、世界の設置済みの水電解の合計（2024年末で約2 GW）を上回ります本稿の計算［参考資料2］。余剰を水素にするには、その時刻の余剰に見合う電解槽が要ることが分かります。一方で、この規模の余剰は年間の限られた時間に集中するため、次章で見るように、設備の稼働率が大きな問題になります。

4. 本稿の計算：出力制御電力を水電解で使うと

九州エリアの2024年度の出力制御電力7.5億 kWhを、すべて水電解に使うと仮定します。比消費電力を52.9 kWh/kg（効率63% LHV、本シリーズ『水素の製造コスト』編の基準ケース）とすると、水素は約14,200 tです本稿の計算。必要な電解槽の容量は、電解槽がどれだけの時間動けるか（稼働率）で決まります。

表2　出力制御電力7.5億 kWhを使い切る電解槽の容量と、水素のコスト（US$/kg）（本稿の計算）。前提：比消費電力52.9 kWh/kg、設備費2,300 US$/kW（据付込み）、割引率8%、寿命20年、O&M 3%/年、スタック50,000 h・交換費は設備費の20%（『水素の製造コスト』編と同じ）。稼働率は本稿の仮定で、実際の制御の時間分布は反映していない。

表2と図5から読み取れること本稿の計算：

• 電力が無料でも、水素のコストは稼働率で決まります。稼働率10%では、電力0 US$/MWhでも約18 US$/kgです。設備費の年価とO&Mが、少ない水素の量に乗るためです（『水素の製造コスト』編の第6章と同じ構造）。
• 余剰を使い切るには、大きな容量が要ります。稼働率10%なら約856 MW、20%でも約428 MWで、これは世界の設置済みの水電解（約2,000 MW）の約2割〜4割にあたる規模です。
• 実際の稼働率は、制御がいつ・どれだけ起きるか次第です。制御は春・秋の昼に集中するため、電解槽を年間を通じて動かすには、制御分以外の電力も要ります。その電力の価格と調達の仕方で、制度上の扱いも変わります（第6・7章）。

日本の水素基本戦略も、再エネ由来水素を安くつくるには、安価な余剰の再エネを大量に調達して水電解装置の稼働率を上げることが重要だとしています事実［参考資料3］。また、国内での水素製造は、再エネの電力が高いことなどから、輸入より高いとの見方がある一方、再エネが出力制御される局面では余剰電力の価格が安いことと、調整力として再エネの更なる導入拡大に資することから、国内の製造ポテンシャルを活かす必要がある、としています［参考資料3］。

5. 素材技術者の視点①：変動運転は、材料の使い方を変える

6. 電力のつなぎ方 ― 系統、専用の再エネ、太陽光、小型炉

水電解に電力を供給する方法は、大きく3つに整理できます（図6）。どの方法でも、稼働率とコストが変わり、EUや米国の制度上の扱いも変わります（第7章）。

表3　電力のつなぎ方と、確認できた記述（事実。NEOMの稼働と小型炉の項は計画または見通し）。

7. 制度：日本・EU・米国

この章は、電力の調達や出力制御に関わる部分に絞ります。補助や税控除の金額、水素全体の支援は、他の編（水素の色分けと炭素強度、水素の製造コスト）が扱います。確認日は2026年10月です。

日本

• 水素基本戦略（2023年6月6日付、再生可能エネルギー・水素等関係閣僚会議の名で公表）：余剰電力による水素製造を、調整力不足や系統混雑の解決策の一つになりうるとし、再エネの有効活用と装置の稼働率向上に資するシステム開発を進めるとしています事実［参考資料3］。
• 水素社会推進法（「脱炭素成長型経済構造への円滑な移行のための低炭素水素等の供給及び利用の促進に関する法律」、令和6年法律第37号）：2024年5月24日公布、2024年10月23日施行事実［参考資料5］。事業者が「低炭素水素等供給等事業計画」の認定を受けると、JOGMEC（エネルギー・金属鉱物資源機構）が、継続的な供給に必要な資金などの助成金を交付できます（第7条、第10条）。経済産業省令は、低炭素水素等の要件を、水素1 kgあたりの製造に伴うCO2排出量が3.4 kg以下と定め（第3条）、助成を受ける場合、供給を続けることを求める期間を、10年（供給の助成は事業終了の翌日から、施設整備の助成は施設の取得日から）と定めています（第4条）［参考資料6］。IEAは、この法律にもとづく価格差支援（差額決済契約）の公募が2024年11月から2025年3月まで行われ、最初の事業は2030年までに運転を始める見込みとしています［参考資料2］（未確定／将来）。
• 電力の調達に関する規則：本稿が確認した法律・省令の条文には、EUや米国のような、電力の追加性・時間・地理の対応を定める規定は見当たりませんでした。電力のCO2排出量の数え方の細則は、本稿では確認していません。

EU

• 委任規則（EU）2023/1184（2023年2月10日に委員会が採択、2023年6月20日に官報に掲載、官報掲載の20日後に発効＝2023年7月10日〔本稿の計算〕）：電力を「完全に再生可能」と数える条件を定め、再生可能な非生物起源の液体・気体の輸送用燃料（RFNBO）の製造に適用されます事実［参考資料7］。
• 系統の電力を再生可能と数える4つの道があります（第4条）：(1) 入札ゾーンの前年の再エネ割合が90%超の場合（運転できる時間数に上限）。(2) 電力の排出強度が18 gCO2eq/MJ未満の入札ゾーンで、再エネの電力購入契約（PPA）を結び、時間と地理の対応を満たす場合。(3) 再エネ発電設備が系統の指示で出力を下げた（再給電）時間に、電解がその分の必要を減らした場合。(4) 上記以外で、追加性・時間・地理の3条件を満たす場合［参考資料7］。
• (3)は、系統の出力制御に直接つながる条文です。再エネ発電設備が下方に再給電されたインバランス精算期間（imbalance settlement period）に消費された電力は、送電系統運用者の証拠により、条件を満たせば完全に再生可能と数えられます［参考資料7］。
• 追加性（第5条）：再エネ発電設備が、燃料製造設備の運転開始の36か月前より後に運転を始めていること、運転支援や投資支援を受けていないこと。時間の対応（第6条）：2029年12月31日までは同じ暦月、2030年1月1日からは同じ1時間（加盟国は届出により2027年7月1日から適用できる）。ただし、前日市場の価格が20 EUR/MWh以下、またはCO2排出枠価格の0.36倍未満の1時間は、常に時間の対応を満たすとされます。地理の対応（第7条）：同じ入札ゾーン、または価格が同等以上の相互接続された入札ゾーン、または相互接続された洋上の入札ゾーン［参考資料7］。
• 経過措置（第11条）：2028年1月1日より前に運転を始める設備は、追加性の2条件を2038年1月1日まで適用しません。委員会は、時間の対応の影響を含め、2028年7月1日までに欧州議会と理事会に報告します（第10条）［参考資料7］。
• 状態の確認：EUR-Lexは、この規則に「改正があり、最新の統合版は2024年6月10日」と表示しています（2026年10月に確認）［参考資料7］。IEAは、ドイツなどがRFNBO規則の緩和を求めていると報告しています［参考資料2］。2026年10月時点で、規則の見直しの提案・採択があるかどうかは、本稿は確認できませんでした。

米国

• 45V（クリーン水素の製造税額控除）の最終規則（財務省・内国歳入庁、TD 10023、90 FR 2224、2025年1月10日公表・同日発効）：電力を特定の発電設備から調達する場合、エネルギー属性証書（EAC）を購入して償却し、追加性（incrementality）、時間の対応（temporal matching）、供給可能性（deliverability）の3条件を満たす必要があります事実［参考資料8］。
• 追加性：発電設備の運転開始が、水素設備の稼働開始の36か月前以降。時間の対応：同じ1時間の発電（2030年1月1日より前の発電分は同じ暦年で足りる移行措置）。蓄電を使う場合は、同じ1時間に放電した電力であることなど。供給可能性：発電設備と水素設備が同じ区域にあること（接続する調整主体で判定。区域は、DOEの全国送電必要性調査の区分にもとづく）［参考資料8］。
• 税額控除の期限が短くなりました。2025年7月4日に成立した法律（公法119-21）の第70511条は、45V(c)(3)(C)の「2033年1月1日」を「2028年1月1日」に改めました。控除を受けるには、2028年1月1日より前に建設を始める必要があります事実［参考資料9］。同法の第70512条は、風力・太陽光の発電設備に対する別の税額控除（45Y）についても、2027年12月31日より後に運転を始める設備には適用しないと定めています（条文の本文を確認したもので、例外規定や施行の細部は読んでいません）。
• 状態の確認：2026年10月時点で、財務省による45V規則のその後の改正や、運用の変更の有無は、本稿は確認できませんでした。

8. 素材技術者の視点②：電力側の要求を、材料の評価に翻訳する

9. 限界と、確認できなかったこと

(1) 出力制御の数値は、一般送配電事業者の公表にもとづく

表1・図4の数値は、経済産業省・資源エネルギー庁の資料に記載された、各エリアの一般送配電事業者の公表値です。全国の出力制御量の推移のグラフ（同資料の第4〜6ページ）の数値は、本稿では確認できませんでした。2025年度の実績も確認していません。

(2) 本稿の計算は、単純化している

第4章の計算は、制御された電力を、稼働率を仮定して水電解で使う単純な計算です。制御が起きる時間の分布、電解槽の最小負荷、水素の貯蔵・需要側の制約、系統の接続費用は含みません。

(3) 制度は変わりうる

• EUの委任規則2023/1184は、2028年7月1日までの報告が予定され、緩和を求める声も報告されています。2026年10月時点の見直しの状況は確認できませんでした。
• 米国の45Vは、2025年7月の法律で期限が短縮されました。財務省のその後の規則の変更は確認できませんでした。
• 日本は、水素社会推進法の価格差支援の個別の認定事業や、電力の排出量の数え方の細則を、本稿は確認していません。

(4) 小型モジュール炉と水素

小型モジュール炉（SMR）で水素をつくる商用の実績は、本稿では確認できませんでした。DOEが伝える原子力発電所での水素製造は既設炉での実証で、小型炉ではありません［参考資料10］。

(5) 他の編との役割分担

水電解の方式ごとの材料・構造は、本シリーズの『PEM水電解』『アルカリ水電解』『AEM水電解』『固体酸化物電解セル』『水電解スタックと材料』の各編で、水素の色分けと炭素強度は『水素の色分けと炭素強度』編で、コストの式は『水素の製造コスト』編で扱います。

10. 評価・標準の読み方

初めて読むときは、「どの数字が大きいか」より先に、次の順番で比較の条件を揃えてください。以下は本記事の編集上の確認手順で、規格が定める合格値や試験条件ではありません。

① 何を測ったか

需給調整量、応答時間、出力抑制、供給信頼度。単位と、材料・部品・完成システムのどこを測った値かを確認します。

② どの条件か

対象地域、時間刻み、天候年、送電制約、需要予測。条件が異なる結果は、まず別の結果として読みます。

③ 比較で間違えやすい点

年間の発電量が等しいことを、毎時間の電力供給が一致することと混同しない

④ 規格の役割は何か

規格番号・名称・発行年・適用範囲を発行機関の資料で確認します。試験方法、安全性、相互接続、管理体制のどれを扱う規格かを分けて読みます。規格名の記載だけで、試験実施・適合・認証まで済んでいるとは判断しません。

比較を始めるためのメモ：対象／単位／測定条件／試料数とばらつき／比較対象／規格の版／確認できない点を、ひとまとまりで残しましょう。公開概要しか確認できない規格の数値条件や合格基準は、推測して補いません。

11. 用語集

12. 参考資料（一次情報）

1. IRENA"Green hydrogen cost reduction: Scaling up electrolysers to meet the 1.5°C climate goal"（2020年。p.43、p.49〜50、表6〔p.65〜66〕） — irena.org
2. IEA"Global Hydrogen Review 2025"（印刷ページ：p.16・p.49＝オフグリッドの500 MW、p.74＝水素・アンモニアの系統の柔軟性、p.99＝設置済み約2 GW、p.215＝日本の制度、p.218＝米国45V、p.250＝原子力の電力コスト） — iea.org
3. 再生可能エネルギー・水素等関係閣僚会議（内閣官房ホームページ掲載）「水素基本戦略」令和5年6月6日（PDF） — cas.go.jp
4. 経済産業省・資源エネルギー庁「再生可能エネルギー出力制御の長期見通し等について」次世代電力系統ワーキンググループ 資料1、2026年3月16日（PDF） — meti.go.jp
5. e-Gov法令検索「脱炭素成長型経済構造への円滑な移行のための低炭素水素等の供給及び利用の促進に関する法律」令和6年法律第37号（2024年5月24日公布、2024年10月23日施行） — laws.e-gov.go.jp
6. e-Gov法令検索同法施行規則（令和6年経済産業省令第69号、2024年10月23日） — laws.e-gov.go.jp
7. 欧州委員会（EUR-Lex）Commission Delegated Regulation (EU) 2023/1184 of 10 February 2023 supplementing Directive (EU) 2018/2001（OJ L 157、2023年6月20日） — eur-lex.europa.eu
8. 米国財務省・内国歳入庁（Federal Register）"Credit for Production of Clean Hydrogen and Energy Credit", Final Rule, TD 10023, 90 FR 2224（2025年1月10日） — federalregister.gov
9. 米国議会（GovInfo）Public Law 119-21（H.R. 1、2025年7月4日）第70511条・第70512条 — govinfo.gov
10. 米国エネルギー省（DOE）原子力局"Nine Mile Point Begins Clean Hydrogen Production"（2023年3月7日） — energy.gov
11. 米国エネルギー省（DOE）"Technical Targets for Proton Exchange Membrane Electrolysis" — energy.gov

13. 主張と出典の対応表（監査）

最終更新：2026年10月／出典は一次情報（IRENA・IEAの報告書、内閣官房掲載の水素基本戦略、経済産業省・資源エネルギー庁の資料、e-Gov法令、EUR-Lex、米国のFederal Register・公法、DOEの公表資料）に限定しています。市場調査会社の推計は使っていません。制度の確認日は2026年10月です。 材料や系統の観点での読み取りは「解説」として出典付きの事実と区別しています。 全国の出力制御量の推移の数値、2025年度の実績、小型モジュール炉での水素製造の商用実績、EU規則・米国45Vのその後の改正の有無、日本の電力排出量の数え方の細則は、公開された一次情報で確認できなかったため記載していません。 本記事の計算は式と明示した仮定から算出したもので、特定の事業や設備の予測ではありません。 図はすべて説明用の概念図、出典の値の作図、または本稿の計算図です。図1はAI生成イメージであり、実際の施設・装置を示すものではありません。