都市交通を革新：水素燃料電池電気パワートレイン車が新たな常識を確立

はじめに

水素燃料電池電気自動車は、従来の自動車に比べて多くの利点があり、都市のモビリティにその道を切り開いています。都市のモビリティは、商用および個人用アプリケーションの両方において、さまざまな車両の従来の動力伝達に大きく依存しています。ガソリン車やディーゼル車の燃料補給のためのインフラが整っているため、自動車の購入者は長い間、輸送手段としてそれぞれのカテゴリーを選んできました。低い初期費用、メンテナンスの容易さ、スペアパーツの入手しやすさなど、さまざまな重要な要素も、従来の燃料車の普及を後押ししています。しかし、二酸化炭素を排出しないクリーンなモビリティ車を採用するという消費者の行動の変化は、水素燃料電池電気自動車の急速な拡大における重要な要因となっています。

図1：電気自動車対水素燃料電池電気自動車

水素燃料電池は、炭素排出ベースの燃料に代わるよりクリーンな代替手段を提供するだけでなく、テールパイプからは水のみを排出し、ほとんどの場合、精製された形になっています。水素燃料は、乗用車や商用車、トラクター、トラック、航空機など、無数の車両にその道を切り開いてきました。これらの重要な変化は、既存の車両を燃料電池電気で走行できるように改造するか、水素燃料で走行する新しい車両を完全に製造するなど、自動車メーカーによる2つの異なるアプローチによって誘発されています。

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水素自動車に普及しているもう1つの重要な要素は、炭素排出量を削減するための政府の関心の高まりと、製造業者と購入者の両方への普及を促進するための不可欠な支援政策の策定です。水素燃料電池自動車は、さまざまな政府のイニシアチブのおかげで、従来の燃料から水素燃料電池電気自動車への急速な転換を業界が改善するための道を開き、その出現以来、長足の進歩を遂げてきました。これらの水素電気自動車は、電気自動車、ガソリン車、ディーゼル車が直面するさまざまな問題にも対処します。

FCEVインフラの世界的な拡大

世界中の民間企業や政府は、環境に優しい輸送手段を採用するために、水素燃料ステーションを備えたインフラの開発に大規模な投資を行っています。ドイツ、フランス、イタリア、イギリス、中国、米国などの多くの国が、さまざまな地域でそれぞれの車両数の増加に対応するために、多数の水素燃料ステーションを設立するという点で先駆けとなっています。

FCEVには多くの利点があり、今後数年間で購入者の間でその普及をさらに促進すると予想されています。

より長い航続距離：水素燃料電池を使用すると、自動車メーカーはガソリンやディーゼルに比べて水素のエネルギー密度が高いため、より長い航続距離を実現できます。水素蒸気の重量も他の燃料源よりも軽いため、保管量が少なく、車両の重量も軽減されるため、車両の航続距離が長くなります。

図2：車両燃料の相対蒸気密度（比較）

迅速な燃料補給と低排出量：世界中の政府の主な焦点の1つは、輸送からの炭素排出量を削減することであり、これにより大きな変化がもたらされました。輸送業界は急速に電気自動車に移行していますが、充電時間の長期化、急速充電器の入手性の低さなど、新しい購入者が直面するいくつかの大きな欠点がまだあります。水素燃料車を使用すると、水素充填は従来の燃料充填と同様であるため、これらの欠点を簡単に解決できます。水素燃料電池車は1回の燃料補給で最大300マイル走行できますが、電気自動車の航続距離は通常1回の充電で80〜100マイルです。

世界中の新しい水素ステーションの増幅

公共部門と民間部門の両方によって採用された好都合な政策とともに、水素燃料車の普及を容易にするために考慮されてきたもう1つの重要な要素。北米、ヨーロッパ、アジア太平洋地域全体で急速な拡大が観察されており、これらの地域の政府は持続可能な方法で輸送を管理することに熱心な関心を示しています。

図3：国別の水素ステーションの総数（2022年9月現在）

水素ステーションの存在はFCEV車両の普及の容易さに直接貢献するため、市場成長の傾向は関連する図を通して容易に翻訳できます。

この採用は主にアジア太平洋諸国で見られ、多くの自動車製造会社が新時代の技術に注目を集めるために新しいFCEVモデルを発売しています。たとえば、

· BMWは、トヨタと共同で開発した新しいモデルiX5の発売を発表しました。車両の駆動システムは、燃料電池を使用して、炭素繊維強化プラスチック製の2つの700バールのタンクに貯蔵された水素を電気に変換します。

· 2020年11月、イネオス・グレナディア水素FCEVは、イネオス・モーターが現代自動車と協力して発表した新しい車両です。

· 2021年、フランクフルトモーターショーで、現代自動車は2023年の現代ネクソの新しいモデルを発表しました。このモデルは水素燃料の使用で完全に走行でき、消費者に手頃な価格になっています。

トラック、商用車、建設機械、農業機械など、他のさまざまな車両もFCEVの使用を開始しています。

課題

バッテリー電気自動車（BEV）からの激しい競争

燃料電池自動車の商業化は、BEVなどの他の代替品が直面している激しい競争のために、まだ初期段階にあります。最大の代替品であるバッテリー電気自動車は、バッテリー充電のための大幅に改善されたエコシステムがすでに中国、米国などの多くの国に配置されているため、持続可能な自動車カテゴリー全体の需要を支配しています。

図4：2022年現在の米国市場でBEVとFCEVを販売しているブランド

FCVの大規模な採用を妨げる高い価格設定

燃料電池電気自動車は普及の導入段階にあり、製造エコシステムはまだ多くの地域で十分に確立されていないため、多くの国は原材料の輸入に大きく依存しており、原材料の取得コストが高くなっています。これは、その結果、車両の最終コストの全体的な価格設定に影響を与え、多くの購入者が同じものを選択することを制限します。

保管と輸送の課題

保管と輸送は、水素燃料電池自動車市場における主要な課題の1つです。水素は、車両の燃料タンクに充填するために、極低温で貯蔵および加圧する必要があります。さらに、タンク内の水素は、液体水素を冷却するために電力を継続的に供給する必要がある特殊な貯蔵技術を必要とし、燃料のコストを追加します。液体水素燃料によって加えられる高圧に耐えるための特殊なタンクの要件は、今後数年間で自動車業界が対処しなければならないもう1つの主要な課題です。

市場分析

UnivDatos Market Insightsによると、アジア太平洋地域は、政府と自動車メーカーが地域における持続可能性に重点を置いているため、現在、水素燃料電池自動車市場で最大の市場シェアを占めており、北米地域がそれに続いています。さらに、バッテリー電気自動車以外のオプションを多様化することも、今後数年間で採用がより高くなることが予想されるもう1つの理由です。さらに、主要な市場プレーヤーの存在と地域における技術の進歩も市場の成長を促進します。

さらに、レポートは、ヨーロッパは、炭素排出量の削減に重点が置かれているため、水素燃料電池自動車市場で大幅な成長が見込まれることも示唆しています。持続可能な輸送に重点を置くとともに、気候変動協定を遵守するための政府の政策の存在も、この地域の市場の成長に貢献しています。

トヨタ、BMW、BYD、現代自動車、ホンダなどのFCV市場における主要な自動車メーカーの出現により、市場は今後数年間で大きな上昇を示すと予測されています。さらに、この成長は、水素燃料ステーションやその他の関連インフラストラクチャの改善を目的とした政府の政策を通じてさらに支援されると予想されます。

結論

結論として、水素燃料電池自動車は輸送モードに革命をもたらしました。これらの車両は、燃料補給が容易で、可動部品が少ないため、アフターマーケットの修理コストをさらに削減できるため、航続距離が長くなります。これらの機能は、バッテリー電気自動車の充電に時間がかかり、燃料補給時間が短い水素の方が長距離移動に適しているため、初期導入段階の消費者の航続距離に対する不安をさらに軽減します。ただし、市場はまだ導入段階にあり、これは車両と燃料のコストを削減し、今後数年間の導入を容易にするのに役立つ広範な研究開発活動によって支援されています。全体として、継続的な研究開発による進歩により、水素燃料電池自動車のさらなる進歩が期待でき、個人が今後数年間で持続可能な輸送モードを容易に利用できるようになります。