水素燃料電池でより少なく走る – RMI

Run on Less with Hydrogen Fuel Cells

投稿元： ACT news.

水素燃料電池車（FCEV）は1960年代から存在しているが、最近、大型輸送の脱炭素化のための潜在的なソリューションとして浮上してきた。 ニコラモーターズは、水素自動車技術のために10億ドルの資金を調達し、CNHIとボッシュを含むいくつかの重要な新しいパートナーを加えたと発表したばかりです。 今年初めには、全国に700カ所の燃料補給ステーションを設置するという大胆なロードマップを発表し、アンハイザー・ブッシュ社とは貨物輸送車の脱炭素化のために800台の車両を確保した。 FCEV が重量物輸送の脱炭素化に適している理由は何でしょうか？

It’s the Same, Only Better

FCEV の利点の一つは、水素が従来のトラックと同様の燃料補給インフラを使用することである。 つまり、FCEVは全国の既存のトラックストップで給油でき、給油体験も同じようなものになります。 トラックは15分以内に水素を充填でき、FCEVへの給油プロセスはディーゼルトラックと同様です。水素ガスは、従来のディーゼルポンプと同様のガスポンプとノズルを使って車両タンクに送り込まれます」

もうひとつの利点は、水素のエネルギー密度です。 ディーゼルのエネルギー密度は45.5メガジュール/kgで、45.8MJ/kgのエネルギー密度を持つガソリンよりわずかに低い。 一方、水素のエネルギー密度は約120MJ/kgで、ディーゼルやガソリンの約3倍である。 電気に換算すると、ディーゼルが1kgあたり約12〜14kWhしか使えないのに対し、水素のエネルギー密度は1kgあたり33.6kWhに相当する。 つまり、燃料電池で電気モーターを駆動するための1kgの水素は、1ガロンの軽油とほぼ同じエネルギーを含んでいるということです。 これを考慮すると、ニコラの車両は12～15 mpg相当で、ディーゼル・トラックの全国平均である約6.4 mpgをはるかに上回ると主張しています。 内燃機関では、発生したエネルギーの約50％が熱に変換されますが、電気駆動系では10％しか熱に変換されません。 この効率の差は、効率の悪い内燃機関によって、消費者がどれだけ損をしているかを示しています。 ディーゼルの価格は現在1ガロンあたり3ドル近くを推移しており、最近のサウジアラビアの石油生産の抑制により、ディーゼルの価格はさらに上昇すると予想されるのが妥当である。 しかし、水素については、Bloomberg New Energy Finance の最近の分析によると、水素のキロ当たりの生産価格は、約10年後には 1.40 ドル/キロになる可能性があります。

重い輸送に関しては、重量が重要です。 FCEVはバッテリー電気自動車と同じ高いトルクを提供しますが、重量はより軽くなります。 例えば、バッテリー電気自動車「ライオン8」と水素燃料電池自動車「ニコラ・ワン」の推定重量差は、「ライオン8」は480kWhのバッテリーパックで250マイルの航続距離ですが、これは約2～5トンに相当します。 ニコラ・ワンの航続距離は約 500-750 マイルで、250 kWh のバッテリー パックを搭載すると推定され、その重量はおそらく約 2.5-3 トンです。

これらの要因を考慮すると、水素が大型トラック用の低炭素、低コスト、低重量の代替燃料になるための道筋が明確にあります。

It’s Not Easy Being Green

水素ガスには色も匂いもありませんが、大型輸送の脱炭素化をサポートするには、グリーン水素とその大量が必要になります。 グリーン水素は、再生可能水素とも呼ばれ、再生可能なエネルギーだけで作られる水素のことで、通常は電気分解というプロセスで作られます。 水の電気分解は、電気エネルギーを化学エネルギーに変換し、水を気体の水素（H2）と酸素（O2）に分離する技術である。 グリーン水素の生産がどれだけ早く拡大できるかはまだ疑問で、電解槽の製造能力が大幅に向上し始めたところです。

水素に関する主な課題は、輸送と貯蔵にあります。 水素は気体の形で生産され、圧力下で貯蔵するか、直接液化する必要がある。 この2つのプロセスには、再生可能資源であるかどうかに関わらず、さらなるエネルギーが必要です。 現在、化学結合（一般に液体有機水素キャリアと呼ばれる）やアンモニアを使って、水素を安定した状態で輸送する方法が登場しています。 これらの方法は、圧力や極低温での液化を必要としないため、水素の輸送や貯蔵に必要なエネルギーが少なくて済む。

輸送と貯蔵の課題に対するもうひとつの解決策は、局所的な生産に焦点を当てることでした。 ニコラはネル社およびボッシュと提携し、再生可能エネルギー源と電解槽を利用したローカル水素製造ステーションのネットワークを提供することで、従来のディーゼルやガソリン供給による物流チェーンをカットしています。 将来的には、天然ガスのインフラを利用して水素を輸送することも可能で、大規模なインフラ整備の必要性を減らすことができます。

水素のもう1つの欠点は、航続距離です。 ニコラによると、燃料電池トラックの航続距離は、積荷や地形にもよるが、500～750マイルで、トヨタのケンワースFCEVトラックの航続距離は約300マイルである。 これは、無給油で1,000マイル以上走ることができるディーゼルトラックと比較すると見劣りする。

How Soon is Now?

課題はあるにせよ、水素の時代は今であり、その理由は以下のとおりです。 欧州連合は、2030年までにガソリン車とディーゼル車を廃止することを約束しています。 同時に、カリフォルニア州とカナダでは、クリーン燃料基準と関連投資が、変革のための政策基盤を作り出しています。 現代自動車は 2030 年までに最大で年間 70 万台の FCEV 生産を計画しており、日本は 2030 年までに 80 万台の FCEV を目標としている。 また、いくつかの市場では技術コストがディーゼル・トラックと損益分岐点に達すると予想されており、水素に対する大きな勢いと投資があります。

燃料電池技術を使用するプロジェクトが増えれば増えるほど、コスト削減と技術への投資の可能性は高まります。 2030年までに100万台の燃料電池車を道路に走らせるという中国の公約（大型トラック輸送に76億ドルを投資）は、燃料電池車の効率とコストポイントにおける大幅な進歩の可能性を提供しています。

水素は以前にも夜明けを迎えたことがありますが、この低炭素の代替案は複数の部門にわたる地球上の大企業によって推進されています。 トヨタ・ケンワースは、燃料電池技術を用いたトラックの開発で長い実績があり、2019年にはロサンゼルス港と南カリフォルニア全域で使用するT680を10台追加しました。 シェルは最近、大規模な水素電解槽に多額の投資を行っており、これは水素製造のためのゼロカーボン・オプションを提供するものです。 今月初めには、カミンズ社が、市場をリードする電解槽と燃料電池の製造会社ハイドロジェニックス社を2億9000万ドルで買収しています。 これらはすべて、業界のリーダーが水素と燃料電池の分野に進出することに真剣に取り組んでいることの証です。

Rocky Mountain Institute (RMI) は、これまでなかなか進展しなかった分野で脱炭素化を加速させるためのグリーン水素の機会を特定しようと取り組んでおり、この技術が貨物部門の脱炭素化において果たす役割と位置づけがようやく見え始めたところです。 10月8日に開催されるRMIとNorth American Council for Freight Efficiency (NACFE)によるトラック輸送における水素に関するパネルディスカッションにぜひご参加ください。

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