水素列車は実験から社会実装へ――JR東日本と岩谷産業、次世代鉄道を動かす

水素で走る列車という言葉には、未来の乗り物らしい響きがある。だが、2026年8月7日にJR東日本と岩谷産業が発表した計画の面白さは、未来を語ることより、むしろ「未来を日常の鉄道に落とし込む」段階へ進んだことにある。燃料電池そのものを動かせるかどうかではない。何十回、何百回と安全に充填し、朝夕のダイヤで加速と制動を繰り返し、勾配を登り、車両基地で短時間に水素を補給し、整備員が普通の鉄道車両として扱えるか。その地味で厳しい問いが、今回のNEDO事業の中心にある。

共同事業でJR東日本が受け持つのは、車両のハイブリッド制御技術と水素貯蔵ユニットの開発。岩谷産業は、大容量の水素容器へ短時間で水素を送り込む高速充填と、その過程を安全かつ正確に制御する技術を開発する。水素列車は、線路上の車両だけでは成立しない。駅や車両基地の外側にある供給設備まで含めて初めて一つの交通システムになる。

これは重要な変化だ。水素鉄道の議論は長い間、「列車の排気口からCO₂を出さない」という車両側の魅力に集中しがちだった。しかし社会実装では、どこで水素をつくるのか、どう運ぶのか、何分で入れるのか、何本の列車を連続して充填できるのか、供給停止時に運行をどう守るのかというインフラの問題が、車両性能と同じ重さを持つ。今回、鉄道会社と日本最大級の水素事業者が一つのNEDOプロジェクトで役割を分けたことには、その現実が表れている。

二つの「水素列車」が同時に走り始めている

2026年のJR東日本の水素戦略を理解するには、現在二つのプロジェクトが並行していることを分けて見る必要がある。一つは、すでに試験を重ねてきたFV-E991系「HYBARI」を営業車両へ改造し、日本初の水素を利用した営業列車として2027年度末をめどに走らせる計画。もう一つが、8月7日のNEDO採択につながった次世代車両である。

現行HYBARIは、鶴見線と南武線支線の尻手―浜川崎間で営業運転する計画だ。水素は鎌倉車両ベース（中原）で35MPaの高圧水素として充填し、JR東日本の2026年7月発表では一回の充填で約70キロを走る想定とされる。これは「水素列車を本当に乗客を乗せて動かす」ための第一段階であり、限られた運行エリアで保守・充填・運転の実務を積み上げる役割を持つ。

対して次世代車両は、より広い非電化区間を置き換えることを狙う。JR東日本は70MPaの高圧水素を活用し、ディーゼル車と同等の走行距離を確保するとともに、連続勾配のある線区にも対応できる走行性能を検討する。目標は2030年度末ごろの営業運転だ。つまり、HYBARIが「営業鉄道として水素を使えるか」を証明する列車なら、次世代車両は「水素を鉄道ネットワークの選択肢にできるか」を問う列車になる。

始まりは20年前――2006年の「NEトレイン」

JR東日本の水素鉄道は、突然2020年代に始まったものではない。2006年4月、同社は当時「世界初」とした燃料電池ハイブリッド鉄道車両の開発を発表した。ベースは、ディーゼルエンジンと蓄電池を組み合わせるために開発していた「NEトレイン」。最初から燃料電池への改造を想定した設計で、ディーゼル発電機を燃料電池へ置き換えた。

その試験車は、固体高分子形燃料電池を2基、合計130kW搭載し、リチウムイオン蓄電池と組み合わせた。水素タンクは約270リットル、圧力は35MPa。加速時には燃料電池と蓄電池の両方から電力を供給し、減速時には回生ブレーキで電気を回収する――現在のHYBARIにつながる基本思想は、この時点ですでに形になっていた。

2007年のJR東日本サステナビリティ報告書には、実際の走行試験を進めながら、高圧水素タンクの安全性、水素充填設備、充填方法を研究していた記録が残る。つまり、2026年8月のNEDO事業で岩谷産業が取り組む「高速充填と充填制御」は、20年前から水素鉄道の社会実装を難しくしてきた問題の延長線上にある。

HYBARIは、自動車と鉄道の技術を結婚させた

次の大きな転機は2020年10月だった。JR東日本、日立製作所、トヨタ自動車は、燃料電池と蓄電池を組み合わせた試験車FV-E991系の共同開発を発表した。JR東日本は鉄道車両の設計・製造、日立は鉄道用ハイブリッド駆動、トヨタはMIRAIやSORAで培った燃料電池技術を持ち寄った。

鉄道車両は乗用車より桁違いに重く、発車時には大きな出力を要求し、駅ごとに加速と制動を繰り返す。そのため「自動車用燃料電池を大きくすれば列車になる」わけではない。燃料電池は効率の良い領域で発電を続け、発車や登坂で瞬間的に大電力が必要な時には蓄電池が助ける。ブレーキ時にはモーターを発電機として使い、運動エネルギーを蓄電池に戻す。列車の一日の動きをエネルギーの出入りとして管理することが、ハイブリッド制御の核心だ。

「HYBARI」は “HYdrogen-HYBrid Advanced Rail vehicle for Innovation” から名付けられた。2020年の公表仕様では2両編成、最高速度100km/h、燃料電池は60kW×4、主回路用リチウムイオン蓄電池は120kWh×2。2022年3月から鶴見線・南武線などで実証試験が始まり、鉄道車両としての性能とシステム安定性の検証が続けられた。

なぜ岩谷産業なのか――「燃料」を鉄道の時間に合わせる

岩谷産業の名前が今回の共同事業で重要なのは、同社が単なる水素販売会社ではないからだ。同社の社史によれば、水素の取り扱いは1941年に始まり、1978年には日本初の本格的な商用液化水素製造プラントを稼働させた。ロケット、半導体、産業用途、燃料電池車へと、水素を「つくる・運ぶ・貯める・入れる」側の経験を積み重ねてきた。

鉄道に必要なのは、大容量で、しかも時間の読める補給である。乗用車なら一台ごとの充填でもよいが、車両基地では複数編成を限られた時間内に処理しなければダイヤが組めない。高圧水素を急速に充填すると、圧縮に伴ってタンク内温度が上昇する。温度、圧力、流量を見ながら安全範囲内で最大限速く入れる制御が必要になる。

だから8月7日の発表で、岩谷産業の担当が「大容量水素容器への高速充填および充填制御技術」と明記された意味は大きい。鉄道の脱炭素化を、燃料電池スタックの研究から「毎晩、車両基地で何本の列車に何分で水素を入れられるか」というオペレーション工学へ移す役割だからだ。

水素は「エネルギー源」ではなく、エネルギーを運ぶ器

水素をめぐる議論では、走行中にCO₂を排出しないことだけを見れば判断を誤る。水素は一次エネルギーそのものというより、別のエネルギーを蓄え、運ぶためのエネルギーキャリアだ。天然ガスから製造すれば製造段階でCO₂が発生しうるし、再生可能電力で水を電気分解してつくれば、供給全体の炭素負荷を大きく下げられる可能性がある。

したがって「水素列車＝ゼロカーボン」と単純化することはできない。正しく問うべきなのは、どの水素を、どの電力で製造し、どれほど圧縮・輸送し、どの効率で車輪の回転へ変換するかである。JR東日本自身も、将来的に海外製造・輸入水素や、国内の再生可能エネルギーが豊富な地域で製造される水素の利用を検討するとしている。

「架線を張る」以外の答えを持つ意味

日本の鉄道脱炭素化には、すべての非電化区間を新たに電化すればよいという単純な答えもある。しかし架線、変電所、電力設備を長い区間に新設し維持するには大きな費用がかかる。利用者の少ない地域路線ほど、一キロ当たりの投資を回収しにくい。蓄電池車は強力な選択肢だが、充電地点や航続距離、寒冷地・勾配・運転パターンによって向き不向きがある。

水素列車が価値を持つとすれば、「電化かディーゼルか」という二択の間に第三の道をつくる時だ。既存線路を大規模に改造せず、燃料補給拠点を集約しながら、長距離を走れる電気駆動車両を置く。とりわけ列車が車両基地へ定期的に戻る運用は、道路上に無数の水素ステーションをつくる必要がある乗用車より、インフラを集中させやすい。

ただし、その利点は路線条件に依存する。短距離で充電設備を置きやすい路線なら蓄電池車が合理的な場合もある。利用密度が高ければ通常の電化が最も効率的かもしれない。水素が勝つためには、「水素だから未来的」という理由ではなく、特定路線でライフサイクルコスト、保守、運行柔軟性、温室効果ガス削減の総合点が他方式を上回る必要がある。

世界は先に営業運転へ――それでも日本に意味がある

水素旅客鉄道の営業運転で世界を先行したのはドイツだった。アルストムのCoradia iLintは2018年9月、ニーダーザクセン州で定期旅客サービスに入り、燃料電池で水素と酸素から電気をつくり、走行時の排出を水と水蒸気に抑える仕組みを実際の地域輸送へ持ち込んだ。2022年には量産車14編成による運行が始まり、アルストムは一回の充填で1,000km級の航続性能をうたっている。

だから日本の挑戦を「世界初の水素列車」と呼ぶのは正確ではない。重要なのは別のところにある。JR東日本は2000年代から燃料電池ハイブリッドの実車研究を続け、自動車産業の燃料電池、鉄道の回生・蓄電池制御、日本の高圧ガス技術を組み合わせ、日本の運行条件と安全制度に適合するシステムを作ろうとしている。さらに次世代車では70MPa級の高圧水素と高速充填を鉄道用途で社会実装し、海外展開まで視野に入れる。

「水素大動脈」と列車――需要をつくる側に鉄道が回る

NEDO採択発表には「水素大動脈構想」という言葉が登場する。幹線輸送を中心に水素需要と供給を結び、製造、輸送、利用を一つの全国サプライチェーンへつなぐ構想だ。水素インフラの難しさは、需要が少ないから供給網をつくれず、供給網がないから利用者が増えないという「鶏と卵」にある。

鉄道はこの壁を破る需要家になり得る。列車は運行計画があり、毎日ほぼ予測可能な量の燃料を同じ基地で使う。もし車両基地が地域の水素拠点になれば、バス、トラック、発電、物流施設など別の需要と供給設備を共有できる可能性もある。逆に言えば、列車だけのために高価な水素供給網を独立して構築すれば、経済性は厳しくなる。

JR東日本は鉄道以外でも、川崎発電所での水素利用、軽井沢の水素ステーション検討、TAKANAWA GATEWAY CITYでの燃料電池トラックやごみ収集車など、水素需要を面的につくろうとしている。列車を単独技術としてではなく、「水素を使う街」と同じネットワークに置くことができるかどうかが、2030年代の成否を左右する。

残る課題――安全、コスト、効率、そして供給の炭素

水素は軽く、重量当たりのエネルギーは大きい一方、体積当たりでは扱いにくく、高圧化または液化が必要になる。鉄道車両では衝突、脱線、火災を想定したタンク保護、漏えい検知、換気、緊急遮断などの設計が欠かせない。高圧充填設備側でも、長期にわたる疲労、シールや配管の保守、温度管理、作業員教育が必要だ。

経済性も未解決である。水素を製造し、圧縮し、運び、燃料電池で再び電気へ変換する過程には損失がある。再生可能電力を蓄電池へ直接入れて走る方式よりエネルギー効率が低くなる場面は当然ある。その不利を、航続距離、短時間補給、インフラ集中、寒冷・勾配対応、既存ディーゼル運用との親和性でどこまで取り返せるかが、水素鉄道の事業性を決める。

そして最も重要なのは、使う水素の炭素強度だ。列車の床下からCO₂が出ないことと、社会全体でCO₂が減ることは同じではない。日本が水素を輸入するなら、製造国で使われた電源、原料、炭素回収、液化・輸送のエネルギーまで含めた検証が必要になる。

「実験車」から「普通の列車」へ

鉄道技術の歴史では、革命的な車両ほど、最後には革命らしく見えなくなる。自動改札も、回生ブレーキも、VVVFインバータも、かつては新技術だった。社会実装に成功した技術は、乗客が意識しなくなるほど日常に溶け込む。

HYBARIもそうなるかもしれない。2027年度末、鶴見線や南武支線で乗客が水素列車に乗り、特別なイベントではなく通勤や買い物のために数駅を移動する。その時、水素鉄道は「研究成果」から「公共交通」へ初めて変わる。

そして2030年度末を目指す次世代車両が、より長い非電化区間や勾配線区へ進めば、日本の地方鉄道に新しい選択肢が生まれる可能性がある。だが、成功の尺度は派手な速度記録ではない。ディーゼル車と同じ朝に起き、同じ時刻表を守り、同じ冬を越し、同じ基地へ帰り、翌日また走れることだ。

8月7日のNEDO採択は、その「普通になるための技術」へ資金と役割分担を与えた。20年前に一両のNEトレインで始まった問いは、いま車両基地、水素供給網、地域エネルギー、そして鉄道経営全体を巻き込む問いへ大きくなった。水素列車の未来が本物かどうかは、青いロゴや白い水蒸気ではなく、2030年代の朝のホームで答えが出る。