航続距離 400 マイルの電気自動車を想像してみてください。ガソリン車やディーゼル車とほぼ同じ速さで燃料を補給できますが、排出するのは水だけです。 これらは、水素燃料電池車 (燃料電池電気自動車、または FCEV として知られています) の利点です。 では、なぜ彼らはどこにもいないのでしょうか?
水素駆動の EV はバッテリー駆動の EV よりも優れていると主張する FCEV 支持者の熱心なコアがあり、世界はそれらを無視することに夢中になっています。 残念ながら、水素燃料電池はバッテリーに勝る利点がほとんどなく、いくつかの契約を破る欠点があります。
実際に克服される兆候が見られない問題には、コスト、インフラストラクチャの不足、水素を顧客に提供する際の相対的な非効率性などがあります。
しかし、FCEV の背景から始めましょう。
水素自動車とは？
水素燃料電池車は電気自動車の一種で、バッテリー式電気自動車と同様の電気モーター システムを使用して自動車を駆動します。 主な違いは、電気がどのように生成され、蓄えられるかです。
現在市場で購入できるEVであるバッテリー式電気自動車では、車に電力を供給するための電気は外部電源（通常は全国の送電網）から供給され、ほとんどの場合床に沿って配置された大きなバッテリーに蓄えられます。あなたの足の下の車の。
これに対し、水素燃料電池車は、ガソリン車に燃料を補給するのと同じように、燃料ステーションから水素を燃料として供給されます。 水素は、外出先で発電して電気モーターに電力を供給するために使用されます。
水素燃料電池車の仕組み
簡単に言えば、燃料電池車は、燃料電池スタックとして知られているものを供給する複数の加圧燃料タンクで構成されています。 スタックは、それぞれが 1 ボルト未満の電気を生成する個々のセルで構成されているため、電気モーターに電力を供給するために必要な電圧を生成するために、何百ものセルが接続されています。
燃料電池は、水素と酸素を強制的に反応させて電気を発生させます。 唯一の出力は水です。
水素は優れたエネルギー担体であるため使用されます。つまり、少量で多くのエネルギーを放出して車両を駆動できます。 これはまた、水素が漏れると爆発性が高いことを意味します。 1937年 ヒンデンベルグ 飛行船の爆発 誰もが水素自動車について言及するときはいつでも。
しかし、それは 86 年前のことであり、水素の使用方法と貯蔵方法について多くの変化がありました。 最新の水素燃料タンクは、ガソリン タンクよりも安全ではないにしても、同じくらい安全です (これも爆発性の高い製品であり、私たちは日常的に非常に満足しています)。 それらは通常、ガラス繊維層に囲まれた炭素繊維シェルを持っています。 通常の動作圧力の 2 倍に耐えることができ、センサーに囲まれています。
小さな選択肢、高い価格
水素燃料電池車をすでに製造している自動車メーカーは、利益を得るよりも技術的専門知識を披露したい傾向にあります。
2008 年、Honda FCX Clarity は世界初の完全生産型燃料電池自動車でしたが、生産台数はごくわずかで、日本とカリフォルニアでのみリースされていました。 2 代目は 2016 年に登場しましたが、これも英国では入手できず、2021 年に生産が終了しました。
政府は、英国の道路には 300 台を超える水素自動車があり、そのほとんどが乗用車とバスであると主張していますが、バスの数は自動車の数を上回っています。 現在、英国で販売されている水素燃料電池車は、トヨタのミライとヒュンダイの Nexo SUV の 2 台のみです。
トヨタは 2015 年に最初のミライ (「未来」の日本語) を導入し、2020 年から第 2 世代に置き換えられました。現在のミライには 3 つのタンクがあり、実際の走行距離は 400 マイルです。 現在、2 つのバージョンがそれぞれ 5 万 4,000 ポンドと 6 万 5,000 ポンドで注文でき、2 つのリース契約が提供されています。
2020年以降、トヨタは英国で60台を販売し、発売以来のグローバル累計販売台数は約20,000台（2022年10月末まで）です。 トヨタはまた、ダービーシャー州バーナストンにある同社の英国自動車工場で、ハイラックス ピックアップの試作品の水素燃料電池搭載バージョンを開発するためのコンソーシアムを率いています。
ヒュンダイは、2019 年に英国で第 2 世代の燃料電池車である Nexo を発売しました。 ヒュンダイは、700 バールの水素ノズルを車に取り付けてロックした後、水素タンクが最大 413 マイルの走行距離で満タンになると、約 5 分で燃料補給が完了すると主張しました。
Nexo はまだ英国の Web サイトに掲載されていますが、価格はなく、ビジネス顧客のみが利用できると報告されています。 英国の登録データベースである How Many Left が販売されましたが、販売された台数を確認することはできませんでした。 総計91台の車が登録されていると推定. ヒュンダイ UK が独自のニーズのために保持する車を取り出しますが、実際に顧客に行った車はそれほど多くありません。
他の自動車メーカーは、燃料電池に手を出しているか、あきらめています。 BMW は、ドイツで iX5 Hydrogen SUV の小規模な製造を開始したばかりですが、それは世界規模のテスト車両のみであり、英国での販売については言及されていません。 メルセデスは 2020 年に水素自動車プログラム全体を断念しましたが、ボルボと提携して燃料電池重量物運搬車を開発しました。
世界的には、水素自動車は実際には実現していません。 JATO Dynamics が 2021 年に収集したデータによると、水素燃料電池自動車の世界販売台数は、世界中で合計 15,500 台でした。
給油で転倒
バッテリー式電気自動車の最大の利点は、たとえ家庭での充電が時間単位で測定されたとしても、電力供給があるあらゆる場所で「燃料補給」できることです。 公共充電器については、 ザップマップ、2022 年 12 月末の時点で、英国全体に 37,000 を超える電気自動車の充電ポイントがあり、充電場所は 22,000 か所ありました。
毎日、より多くの電気充電ポイントが追加されていますが (多くの人は 2030 年の期限には不十分だと言っています)、燃料電池車を持っている場合、水素の燃料補給が停止する量は悲惨です.
水素貯蔵には専用の施設が必要であり、バッテリー充電ポイントのように全国の送電網に簡単に接続することはできません。水素ステーションを 1 つ建設するための現在の費用は 200 万ポンドと見積もられています。
英国のすべての主要道路をカバーする実行可能な全国規模の水素ネットワークを構築するには、少なくとも 1,000 の充填ステーションが必要であると政府は示唆しています (約 20 億ポンドの費用がかかります)。 それで、私たちはこれにどれくらい近づいていますか？ うーん、全然近くない。
2023 年 1 月の時点で、燃料電池車を充電できる場所は英国で 11 か所しかありません。 さらに悪いことに、その数は間違った方向に進んでおり、実際には過去 12 か月で 3 駅減少しています。 シェルは3つのサイトを閉鎖 去年。
残りのサイトのうち、ほとんどは工業団地、議会の敷地内、または研究機関の隣にあり、一般の人々が一般的に使用するには特に便利ではありません. 現在、パイプラインに新しいサイトはないようです。 明日、大規模な新規投資が発表されたとしても、水素エネルギーを実用化するのに十分な数のサイトを建設するには何年もかかるでしょう。
現在、バッテリー電気自動車用の充電ポイントが不足していることを多くの人が嘆いていますが、現実には、全国に 1,000 を超える専用の水素燃料ステーションを展開するよりも、短期間で増強する方がはるかに簡単です。
ヨーロッパの他のすべての国でも同様の状況であり、近い将来、消費者にとって実行可能な選択肢として水素が事実上除外されます。
あまり緑ではない
現在の英国の水素の生産と使用は、化学製品と製油所に集中しています。主に天然ガスから製造されるこの水素は、他の化学製品の製造に使用され、原油をさまざまな最終製品に変換するために製油所でさまざまな役割を果たしています。 これら 2 つのセクターでは、通常、水素の製造と使用は同じ場所で行われ、単一の産業施設に統合されることがよくあります。
2021 年 8 月、英国政府は「世界をリードする水素経済」の計画を開始しました。 独自の分析では、2050 年までに英国のエネルギー消費の 20 ～ 35% が水素ベースになる可能性があることが示唆されています。 目標の 1 つは、2030 年までに約 300 万世帯の電力を天然ガスに置き換えることです。
目標は、天然ガスの最大 5 分の 1 を「環境に優しい」水素に置き換えることです。この水素は、水を水素と酸素に分解する再生可能エネルギーによって駆動されます。 この戦略は、天然ガスと蒸気から生成される「青い」水素にも依存しています。 Blue Hydrogen は無排出ではありませんが、排出された炭素は回収、貯蔵、および他のアプリケーションで使用できます。
トラック一台分のタンカー
水素を作るだけでなく、現場で水素を作れないと全国のガソリンスタンドに届けないといけない。 これには、毎日、高速道路を行き来する多数のタンクローリーが必要です。つまり、燃料を運ぶためだけに大量の燃料を使用していることになります。
過去 100 年間ガソリンとディーゼルを供給してきた方法なので、おなじみの配送方法かもしれませんが、新しいエネルギー源をゼロから始める場合は、最適な方法とは言えません。 それに比べて、全国送電網を介して電力を供給する方が、はるかに効率的で環境に優しいです。
バッテリー式の電気自動車は、すでに「グリーン」な電気を大量に使用しています。 再生可能エネルギー源は、2021 年 10 月から 12 月までの英国の総発電量の 43% を占め、その割合は増加しています。
大型車両向けのより実行可能なオプション
ただし、大型商用車は別の話です。 水素は、英国を含む多くの国ですでにバスに電力を供給しています。 これは、燃料補給/充電の方程式がこの種の車両にとってはるかに有利であるため、より実行可能な将来の道と見なされています。
将来的には、トラック、列車、その他の非常にエネルギーを消費する車両、さらには航空機までもが含まれる可能性があります。これらの車両は、停止せずに長距離を移動し、その場所で燃料を補給する必要があります。 これは、公共の給油インフラに大きく依存することなく、比較的少数の民間給油所で実現できることを意味します。
それが、英国のすべての研究努力が行われているところです。 英国政府の水素戦略の輸送部門は、自動車ではなく、列車、商用車、飛行機を対象としています。 この戦略は、水素またはバッテリー電気の4,000台の新しいゼロエミッションバスと、それらをサポートするために必要なインフラストラクチャを目指しています。
水素は、バッテリー電気トラックの実行可能な代替手段と見なされていますが、HGV 充電ポイントと水素燃料補給ステーションはまだ非常に少ないです。 2025 年までに完全に稼働する予定の Tees Valley Hydrogen Transport Hub は、グリーン水素の生産、貯蔵、流通のための大規模な施設であり、テストベッドと見なされます。
乗用車はバッテリーが勝った
家庭や重い輸送手段での水素の使用を増やす動きは歓迎されますが、道路が水素自動車であふれかえるという見通しは、過去 50 年間とほとんど変わらず、依然としておとぎ話のように見えます。
非常に高い定価と2つのモデルしか選択できないことを認める前でさえ、給油ステーションがないため、個人ユーザーにとってはスターターではありません.
バッテリー式電気自動車がすべての人に利用できるようになるにはまだ道のりがありますが、内燃エンジンの販売が終了したことによる開発のペースを考えると、バッテリーはより長い航続距離を提供し、充電時間は引き続き高速化されるでしょう。 過去 10 年間に達成された進歩の量は重要であり、今後数年間で急速に進化し続けるでしょう。
将来、水素燃料電池車が利用できないと言っているわけではありません。一部の顧客にとっては、インフラストラクチャが利用可能であれば、バッテリー EV よりも燃料電池 EV の方が適しているでしょう。 しかし、それが代替品になったとしても、ニッチな選択肢になる可能性は低い. それ以外の人にとっては、バッテリー EV が当然の答えです。
Stuart Masson による追加報告。