カーボンゼロ、クルマの未来はどうなる？（６）

水素エンジンと合成燃料について

(1) EVの最大の欠点は「航続距離が短い」とことである。長距離輸送や雪道にはEVは向かない。

(2) 大型～小型トラック、船舶、鉄道、バスなど長距離輸送には、『合成燃料かFCV』が最適。

(3) 2020/7月、欧州委員会ECは水素戦略を発表、水素に巨額の投資をすると発表した。中国は燃料電池（FCV）トラックに興味、米国はGreenH2に興味、G7も水素の商業化に言及
https://president.jp/articles/-/46422

(4) 水素は最も豊富な元素で、再エネと水でどこでも生産できる。最近は「光触媒」で水を分解して水素を取り出す方法も試されている。

(5) 水素を燃やしてもCO2を排出しない。再エネも限りなくコスト低減が進みH2は安くなろう。

(6) 欧州委員会ECは、世界に先駆けて「水素サプライチェーン」の構築を企画している。

(7) カーボンニュートラルには、EVと水素H2のどちらも必要となる。バッテリーの希少金属には限りがあるが、水素は豊富に存在する。

(8) 水素エンジンは、従来の内燃機関を活用できる。内燃機関でもCO2フリーが達成できることを示すために、トヨタは2021年5/22~23の富士スピードウェイでの24時間耐久レースに参戦して、世界で初めて水素エンジン車で完走した。但し24h中実走行時間は12hで、半分はピット作業と水素の充填時間（4h、35回）であった。
https://response.jp/article/2021/05/24/346061.html

(9) 水素エンジンとは、ガソリンエンジンの
　　　　『インジェクターとプラグ』と『燃料供給システムとGas.Tank→水素タンク』を変えたもの。
　　　　　　↑デンソーとともに開発　　　↑FCV・ミライのものを水平展開　水素タンク４本搭載

https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/news/18/10437/



トヨタ自動車が自動車レースの参戦車両に搭載する「水素エンジン」のイメージ=トヨタ提供


水素ガス噴流が拡散する前の塊に点火して燃焼。産総研の資料を基に日経クロステックが作成。噴射量は相当多くしている。

https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/mag/at/18/00006/00301/


(10) 水素エンジンの課題は、「ブレイグニッション・早期着火」の抑制。高温部に接すると自着火。
https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/news/18/10437/?P=1
(11) 水素エンジンは、低純度の水素が使える。FCVは純度99.97%と非常に高価だ。排気量当たりの出力、トルクはディーゼルを上回る。https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/column/18/01537/00051/?n_cid=nbpnxt_mled_fnxth
(12) 24h耐久レースでの燃費は、およそ0.33km/L,H2 と燃費は非常に悪い。
　　　1周4.563km、13周で水素充填、満タンで180Lで計算。
　　　初期型ミライ、650km/122.4L（水素タンク）=style="color:red;">5.3km/L
https://response.jp/article/2021/05/24/346061.html

(13) と言うことだが、トヨタとしては、「脱炭素社会に向けた選択肢を広げる第一歩を示せた」と強調している。まあ今後の技術革新を期待したいところ。
https://www.jiji.com/jc/article?k=2021052300369&g=eco&p=20210523atG2S&rel=pv



２４時間耐久レースを完走したトヨタの水素エンジン車（２３日、静岡県小山町で）



次に『合成燃料』について簡単に述べてみたい。


(1) 合成燃料とは、CO2とH2の化合物（炭化水素化合物）で液体ある。

(2) 「人工的な原油」ともいわれ、Gas.エンジンや既存のインフラが使えるメリットがある。

(3) 化石燃料は燃焼でCO2を排出するため大気中の濃度が増大する。しかし合成燃料は取り込んだCO2を排出するだけなので、＋－ゼロとなりCO2は増えないところがミソ。（カーボンリサイクルで脱炭素燃料とみなされる。）

(4) 合成燃料のCO2は、大気中から分離・回収する「DAC」（Direct Air Capture）と言う方法が行われる。H2は水電解で作り化石燃料の改質では作らないからCO2はフリーとなる。

(5) 水素やバッテリーと違って、合成燃料は船舶や航空機にも使える燃料となる。

(6) 石油を算出しない日本にとっては国内生産出来て備蓄も可能であり、エネルギーセキュリティ面でもメリットがある。

(7) 合成燃料は、原油に比べて硫黄分や重金属分が少ないので、クリーンである。

(8) 課題としては、製造技術がいまだ確立されておらず、更には水素の製造や輸送のコストが高いと言うこと。国内製造約700円/L、海外製造約300円/L。もっと下げる必要がある。

(9) 2030年までに製造技術確立し、2040年までに自立商用化を目指す。


合成燃料

https://www.enecho.meti.go.jp/about/special/johoteikyo/gosei_nenryo.html


(10) トヨタは水素燃焼エンジンのカローラでレースに参戦しているが、この合成燃料を使うGR86に新開発の1.4Lターボの３気筒エンジンを載せて、「スーパー耐久レース」にスバルのBRZと共に今年2022年から参戦するという。スバルは2.4L自然吸気水平対向４気筒エンジン。

(11) 更にマツダは、バイオディーゼル燃料を使用したマツダ・デミオ・ディーゼルを投入するという。トヨタ、スバル、マツダと更には２輪主体の川崎重工とヤマハ発動機も参加して、モータースポーツの現場で内燃機関を活用したカーボンニュートラル技術開発を進めるという。
　　　（https://www.as-web.jp/domestic/759498?all）

(12) このように既存の内燃機関を使って、カーボンニュートラルを進めることが出来ることは、明るい未来を展望できると言うもの。但しICEの製造過程でのカーボンニュートラルが課題となる。

と何やかやと言っているうちに、EUは2035年にはICE車の新車販売を禁止することにしたようだ。
（続く）