バッテリーEVと燃料電池EV: 水素は次の車に動力を供給できるでしょうか?

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20年以上の経験を持つベテランの自動車ジャーナリストとして、私は自動車業界における技術進歩の盛衰を目の当たりにしてきました。ハイブリッド車の出現から電気自動車（EV）の台頭まで、私はすべてを見てきました。

現時点では、間違いなくバッテリー電気自動車 (BEV) が販売台数で先頭を走っています。市場には数多くの BEV モデルがあり、充電ステーションの数も増えています。ただし、現時点では十分な充電ステーションがないことに注意する必要があります。

しかし、現時点では BEV が選択肢の一つであることは明らかですが、それが今後も真実であるかどうか、あるいはいつかは水素自動車 (一般に燃料電池電気自動車、FCEV として知られている) がそれに取って代わる日が来るのかどうかについては、まだ多くの議論があります。 。

FCEV と BEV に関するオンラインの議論は、非常に情熱的なものになることがあります。一部の人々は、燃料電池電気自動車を、その利便性のためだけでなく、電池電気自動車の製造に関連するいくつかの環境問題に対処できる可能性があるため、有望な解決策であると考えています。しかし、別のテクノロジーをすぐに採用することに躊躇し、時間の経過とともに大きな人気を博したバッテリー駆動モデルを改良して進化させることを好む企業もいます。

この概念に慣れていない人のために説明すると、水素自動車はその名前から推測できるように、水素を電気に変換することで動作します。運転するのは、ガソリンの代わりに液体の圧縮水素を使用することを除けば、ポンプでガソリン タンクを満タンにするのとよく似ています。この可燃性液体は、燃料電池内で空気中の酸素と混合されて電気を生成します。このプロセスからの出力は熱と水のみであるため、車両は「トイレを使用する」ために時々停止する必要があります。このシナリオはすべてが正しく機能していることを前提としていることに注意してください。ただし、この点については後ほど詳しく説明します。

利便性は何よりも重要です

水素自動車の支持者らは、電気自動車（EV）の充電体験が必ずしも最適とは言えないことを考慮すると、利便性が重要な利点であると主張している。 EV の充電技術は進歩していますが、EV を完全に充電するには、急速充電ステーションであっても、通常少なくとも 20 分かかります。これは、仕事から帰宅する際にわずか数分でガソリンタンクに給油するよりもはるかに長い時間です。

水素燃料電池電気自動車 (FCEV) に燃料を補給するプロセスは、従来の内燃機関自動車のプロセスと似ていることに注目してください。ただし、多くのジャーナリストが最近の議論で指摘しているように、FCEV への燃料補給には問題が生じる可能性があることを認識することが重要です。これは、利用可能な水素補給ステーションの数が限られているためです。エネルギー省によると、2023 年現在、全国で約 50 か所しかありません。さらに、これらのステーションは運用上の問題に直面することがよくあります。 EV 充電ステーションも可用性に関して同様の課題に直面しているが、その数は水素給油ステーションに比べてはるかに多いことに注意することが重要です。

バッテリーEVと燃料電池EV: 水素は次の車に動力を供給できるでしょうか?

『Integrity Energy』編集者のキャット・ガーサイド氏によると、企業や住宅所有者は、消費者の関心だけでなく、米国全土に整備された充電インフラのおかげで電気自動車（BEV）の恩恵を受けることができるという。実際、レベル2の公共車両は61,000台以上あるという。または全国のEV用DC急速充電ステーション。さらに、連邦政府は、これらの公共充電ステーションの利用しやすさを高めるために 5,000 万ドルを充てています。

少し想像してみてください。電気自動車 (EV) の充電ステーションと同じ数の水素燃料電池電気自動車 (FCEV) の給油ステーションがあり、同等の数が適切に機能すれば、公共のステーションで FCEV に燃料を補給するのがはるかに便利になるでしょう。 。これは、所要時間が数分しかないため、これらの駅の混雑が軽減され、すべての駅が使用中だったとしても、いずれかの駅が空くまで長く待つ必要はおそらくないからです。しかし、このシナリオは現在の現実とは大きく異なります。現時点では、そのようなステーションは非常に少なく、常に信頼性が懸念されています。

しかし、私は、BEV 充電の大きな利点の 1 つである、多くのドライバーが自宅で充電できるという選択肢があるため、FCEV への燃料補給は「公共ステーション」で行う方がより現実的であると指摘しました。家から出る必要がないため、FCEVに毎日給油するよりもはるかに便利です。代わりに、家に着いたらプラグを差し込むだけです。

現時点では、通常、燃料電池電気自動車 (FCEV) は、ほとんどのバッテリー電気自動車 (BEV) と比較して走行距離が長くなり、約 400 マイルに達する傾向があります。これは、通常約 300 マイルを走行できる BEV と大きな違いではありませんが、航続距離の点では依然として若干の利点があります。

バッテリーEVと燃料電池EV: 水素は次の車に動力を供給できるでしょうか?

エネルギー ソリューションを専門とするクリーン テクノロジー企業である Landi Technologies の創設者である Andrea Landi 氏によると、FCEV (燃料電池電気自動車) にはいくつかの利点があります。航続距離が長く、ガソリン車に匹敵する給油時間、性能と耐久性が強化されています。 20年以上持続します。特に耐久性の高い用途において、バッテリーに伴う重量がないことが特徴です。

研究者として、私は水素が現在の電池技術と比較して大幅に高いエネルギー密度を提供し、理論的には消費者の航続距離の延長につながるはずであることを発見しました。しかし、現実は全く異なります。主なハードルは、高圧タンクなどの水素貯蔵に必要な重機にあり、これにより燃料電池電気自動車（FCEV）の重量が大幅に増加します。そのため、水素自体のエネルギー密度は高いものの、FCEVはその利点を十分に活かすことができず、航続距離が他の車両と大きく変わらないのが現状です。

アナリストとして、私はこの言葉を次のように言い換えます。利便性の点で、特に寒冷時の燃料電池電気自動車 (FCEV) はバッテリー電気自動車 (BEV) よりも優れています。 BEVの航続距離と充電速度は寒冷地では低下する傾向がありますが、FCEVは最も厳しい冬の条件でも最適に機能し、大幅な低下なく効率を維持します。

この記事を書いているときに、そのコンセプト、正確に言うと電気ハイブリッド車に興味を持ちました。短い旅行にはバッテリーを搭載し、長時間の旅行には水素タンクを搭載したものもあります。ただし、ここで軌道に戻りましょう。

実際にどちらがより効率的でしょうか?

単純さを超えて効率性を考慮する場合、電気自動車 (EV) と従来の内燃機関 (ICE) 車のどちらがより効率的かを判断するのは困難な場合があります。しかし、エネルギー消費の分野では、EV用バッテリーの製造では当初はICE車よりも効率が低いものの、数年以内にEVは効率の点で同等のバッテリーを上回ることができることが研究で示唆されている。

ただし、電気自動車 (EV) と燃料電池電気自動車 (FCEV) に関しては、比較できるデータがそれほど多くありません。これらのタイプの車両はどちらも温室効果ガスを直接生成しないため、車両の製造やそれぞれの燃料の生産と輸送など、より複雑な側面に焦点を当てる必要があります。これらの要因は、車両生産と燃料生産 (および流通) という 2 つの主要な領域に分類できます。

バッテリーEVと燃料電池EV: 水素は次の車に動力を供給できるでしょうか?

一般に、燃料電池電気自動車 (FCEV) の製造では、電気自動車 (EV) に比べて排出ガスが少なくなる傾向があります。その主な理由は、EVに使用されるバッテリーにあり、バッテリーには複雑な製造プロセスが必要であり、採掘や輸送が必要なレアメタルが含まれることがよくあります。 FCEV にもバッテリーが搭載されていますが、バッテリーははるかに小型であり、その生産による排出ガスの量も少なくなります。

現在、電気自動車 (EV) の充電は、従来の自動車と比較して、より環境に優しいオプションを提供しています。 EV のクリーン度はエネルギー源によって異なりますが、米国の送電網は徐々にクリーンになってきています。さらに、多くのドライバーは車両の充電に太陽光発電を選択しています。対照的に、米国での水素燃料の生産は主に天然ガスに依存しており、このプロセスでは生産される水素燃料の約 95% を占める CO2 排出が発生するため、環境に優しい方法とは言えません。

燃料電池電気自動車（FCEV）が広く普及すれば、水素の生成はよりクリーンになると期待されています。水素を生成する方法の 1 つは電気分解です。この方法では水に電流が流れ、それ自体は汚染物質を排出しません。しかし、このプロセスで使用される電気は温室効果ガスの排出によって生成される可能性があり、電気を直接自動車に充電するのではなく、電気を使って水素を製造し、その水素で自動車の電気を生成するのは、やや効率が悪いように思えます。

要約すると、特定の植物物質と廃棄物は水素を生成する可能性があり、埋め立て地や廃水からこの可能性を利用するための初期の取り組みが、まだ開発の予備段階ではあるものの、すでに進行中です。

所有コストについてはどうですか?

アナリストとして、私はこの特定の問題がかなり複雑であると感じています。水素燃料に関連する高コストの主な原因は、市場における燃料電池電気自動車 (FCEV) の不足により、消費者向けの水素燃料の生産が最小限に抑えられていることにあります。現時点では、タンクを満タンにするのに数百ドルかかり、電気自動車を充電するよりもはるかに高額です。しかし、FCEV がより広く受け入れられるようになれば、このシナリオは劇的に変わる可能性があります。

バッテリーEVと燃料電池EV: 水素は次の車に動力を供給できるでしょうか?

電気自動車 (EV) の世界を詳しく調査している研究者として、私は電気自動車 (EV) が維持コストの点で経済的であることを証明できます。従来のガソリン車とは異なり、EV にはエンジンがなく、主に電気モーターによって駆動される車軸と車輪など、最小限の可動コンポーネントを備えています。その結果、オイル交換やエンジンのメンテナンスが不要となり、長期にわたってコスト効率が高くなります。ただし、約 10 年以上経過すると、バッテリーを交換する必要が生じ、高額な費用がかかる場合があります。それにもかかわらず、これはおそらく、ほとんどの EV 所有者が車両の寿命を通じて経験する唯一の重要なメンテナンス形式であり、その場合でも、それは何年も所有し続けた後でのみです。

FCEV ドライバーとして、私の車は従来の内燃エンジン (ICE) 車両やバッテリー電気自動車 (BEV) とは異なり、動作が異なると言えます。ガソリンやディーゼルに頼らず、専用のタンクに水素燃料を貯蔵します。この水素は酸素と結合してモーターに電力を供給する電気反応を生成します。これにより、モーターがより簡単になり、必要な可動部品が ICE 車両よりも少なくなります。

一般に、燃料電池電気自動車 (FCEV) は、電気に比べて水素のコストが高いため、所有権の観点から価格が高くなる傾向があります。この費用が近い将来に大幅に減少する可能性は低いです。さらに、FCEV には定期的なメンテナンスが必要なより複雑なコンポーネントが含まれており、一方バッテリー電気自動車 (BEV) は最終的に新しいバッテリーが必要になる可能性があります。ただし、BEV は燃料補給コストを削減することでこれを補います。

バッテリーEVと燃料電池EV: 水素は次の車に動力を供給できるでしょうか?

オーストラリアで家庭用充電ステーションを提供するエバーグリーン・エレクトリカル社の共同創設者兼ヘッドマネージャーであるトロイ・フォックス氏は、「水素は生成にコストがかかり、節約するのが難しく、必要な設備がほとんどない」と述べた。同氏はさらに、「燃料電池電気自動車（FCEV）は、長距離移動や迅速な燃料補給を必要とするトラック輸送などの業界でその地位を確立する可能性があるが、大多数にとっては電気自動車（BEV）の方が現実的な選択肢であるようだ」と付け加えた。

予測

トヨタが水素自動車に多額の投資を行ったにもかかわらず、他の主要自動車メーカーは別の戦略である電気自動車（BEV）を選択しました。したがって、たとえ燃料電池電気自動車（FCEV）が優れていたとしても、その前途は厳しいものになるだろう。本質的に、トヨタはこのジレンマのケーススタディとして機能します。同社は水素に大きく賭けていたため、EV開発への投資に消極的であり、その結果、2000年代半ばには非常に革新的だとみなされていた企業が、現在では電気自動車技術において大きく後れを取っているという事実につながった。

このテーマを研究している研究者として、私は電気自動車 (EV) から燃料電池電気自動車 (FCEV) への移行に伴う潜在的な複雑さに取り組んでいることに気づきました。 EVの生産と開発、EV充電ステーションのインフラ整備、およびこれらの取り組みに関連するマーケティング活動にすでに多額のリソースが投資されていることを考えると、そのような切り替えを行うことは困難に思えます。

キャッチ 22 シナリオにより、燃料電池電気自動車 (FCEV) が近い将来に広く採用される可能性は低いと思われます。自動車メーカーは、十分な燃料補給インフラがなければ新しい水素自動車の生産を躊躇しており、そのようなインフラの不足により水素自動車の生産が困難になっています。彼らの生産を正当化します。このジレンマは電気自動車（EV）も直面していましたが、充電ステーションの増設や新型モデルの導入により、この問題は徐々に解決されつつあります。高速充電ステーションがなくても、家庭での充電は顧客にとって依然として選択肢のひとつです。さらに、EVの充電時間は短縮されており、EVの航続距離も伸びています。

近い将来、個人用燃料電池電気自動車 (FCEV) が広く使用されることはなさそうですが、他の分野では水素発電の可能性がさらに高まる可能性があります。エネルギー密度が高いため、水素は、たとえばセミトラックなどの大型車両にとって魅力的な選択肢です。

ランディ氏は、商用車、特に中型および大型車の場合、バッテリーのサイズと重量が課題となる場合があると指摘しました。

バッテリーEVと燃料電池EV: 水素は次の車に動力を供給できるでしょうか?

エアバスなどの企業は、2035年までに水素燃料飛行機の建設を目指しており、水素の製造、輸送、流通に必要なインフラストラクチャの積極的な形成を目指しており、航空などの分野における水素燃料の進歩の可能性を考えると、期待が高まります。燃料。

政府も同様の措置を講じることを計画しており、これによりFCEV（燃料電池電気自動車）の進歩が加速する可能性がある。ガーサイド氏は、水素自動車は持続可能性競争において出遅れていると付け加えた。 2023年、連邦政府は「アメリカへの投資」構想の一環として、水素の生産と研究を促進するために70億ドルの補助金を割り当てた。目標は、全国に 7 つの地域クリーン水素ハブを設立することです。

現在の状況が変わる可能性があります。特に、BMWとトヨタは水素自動車の生産に重点を置いたパートナーシップを締結しており、BMWは2028年に初のFCEVの発売を計画している。しかし、この自動車が実用化されるかどうかは依然として不透明である。個人の水素自動車には買い手があまり見つからないのではないかと思います。その代わりに、BMW は安全性を確保し、おそらく大型燃料電池車をより効果的に開発するためにトヨタと協力していると思います。

明確にしておきますが、私の発言が燃料電池電気自動車 (FCEV) に対して批判的であるように見える場合、それは私の意図ではありません。代わりに、私は現実的な視点を維持することを好みます。すでに電気自動車（EV）への巨額の金融投資が行われていることを考えると、すぐに新たな大きな変化が起こるとは予想していません。

2024-09-12 00:27