1 水素 燃料電池自動車 (FCV) の 取り組み FCV:Fuel Cell Vehicle 水素と 空気中の酸素の化学反応で生じる電気でモータを駆動し走行する自動車 トヨタ自動車株式会社内山田竹志 2012.7.5
2 目次 1) 次世代車用燃料 省石油と脱石油 2) 電気自動車と燃料電池自動車 3) 水素エネルギーと燃料電池自動車 4) まとめ
3 1) 次世代車用燃料 省石油と脱石油
4 油の需要/供給量トヨタ試算石(Million b/d) 120 100 80 60 40 20 石油供給能力と代替燃料の拡大代潜在的な石油需要 石油供給 0 2005 2010 2015 2020 2025 2030 替燃料供給可能量 脱石油 の必要量 (Million b/d) 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 代替燃料不足燃費改善電気 / 水素 バイオ燃料 天然ガス 合成燃料 (GTL/CTL) 超重質油 2005 2010 2015 2020 2025 2030 当面は石油が主流だが 将来の自動車燃料は多様化
1 次エネルギー自動車用燃料パワートレーン脱石油自動車用パワートレーンの多様化 5 石 油 ガソリン 軽油 内燃機関 従来車 & HV 基盤技術 天然ガス ガス燃料 石 植 炭 物 ウラン 水力 太陽 地熱 合成液体燃料 バイオ燃料 電 水 気 素 PHV EV FCV 次世代技術 省石油当面省石油に対応しながら 脱石油にも積極的に取り組む
省石油 脱石油の取り組み 6 省石油 ( 低エミッション ) 継続して積極的に推進 HV PHV 脱石油 ( セ ロエミッション ) EV 電気 水素の活用 FCV 時間軸 HV の次は PHV が環境車の柱 未来に向け脱石油の本命は FCV この未来は始まっている
7 2) 電気自動車 (EV) と 燃料電池自動車 (FCV)
EV と FCV の特徴 8 EV FCV モーター PCU モーター PCU バッテリー バッテリー FC スタック ( 発電機 ) 水素タンク メリット 走行時 CO2 排出 ゼロ 走行時静粛性 維持費の安さ ( 深夜電力料金活用時 ) 近距離ユース使用性良 自宅で燃料充填 ( 充電 ) 可能 ガソリン車同等の航続距離 短い燃料充填時間 ( 約 3 分間 ) 水素ステーションで充填可能 低温走行性良 ( 自宅に設備不要 ) デメリット 高い車両価格 航続距離の制約 充電時間の長さ 急速充電インフラ制約 電池の経年劣化 低温での性能低下 水素ステーション制約
EV FCV のシステムコスト比較システムコストEV 9 EV 優位 FCV FCV 優位 実用航続距離 トヨタ試算 中長距離走行用の車はコスト上 FCV が優位
3) 水素エネルギーと FCV 10
エネルギー密度の比較 11 (Wh/kg) 重量当10000 たりのエネルギー密10000 1000 水素 (70MPa) 天然カ ス (20MPa) ガス燃料 水素吸蔵合金 (2wt%) エタノール 度100 リチウムイオン電池ニッケル水素鉛 10 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 良い 液体燃料 体積当たりのエネルギー密度 ガソリン ハ イオテ ィーセ ル 軽油 11000 (Wh/L) トヨタ試算 水素の体積エネルギー密度は電池の約 7 倍
充電送電天然ガス由来のエネルギーによる総合効率比較 12 天然ガ都市ガス天然ガス採運搬製84% 34% = 29% 造掘 液水化素圧運圧充 製縮搬縮パイプライン填ス運造 60% = 36% 水素 FCV 火力発電搬56% トレーラ 70MPa 充填 燃料の効率 車の効率 総合効率 CNG HV 電気 32% EV 81% = 26% 日本国内の場合 Toyota 試算 水素 FCV の総合効率が最も高く 電気 EV の約 1.3 倍
石油 バイオ 水素インフラの全体構成 水素製造オフサイト改質水素輸送水素充填 天然ガス 石炭 再生可能エネルギ 鉄鋼 ソータ などの副生 水素製造プラント ( エアプロダクツ社 ) 改質 発酵 改質 電気分解 水素 液化 圧縮 液体水素 都市ガスパイプライン -253 高圧カ ス水素 液体水素トレーラ 高圧カ ストレーラ パイプライン 改質 水素ステーション 13 1 70MPa 高圧水素 ウラン 発電 熱分解 送電網 電気分解 水素製造オンサイト改質 水素は既に産業用として大量生産されている 多様な 1 次エネルギーから製造可能 燃料電池自動車
燃料コスト円 日本にとって高い付加価値 (1) < 燃料 ( 水素 ) の観点 > 2 14 150 クルーカ ー 1 0 km 走行 ( 実用 ) に必要な燃料コスト ( 税金除く ) ST コスト (GS は利益含む ) 輸送コスト ( トレーラー ) 原料費 ( 水素 ガソリン ) 100 50 低コスト化 国内還流 この部分がインフラ構築の原資 海外流出 0 ガソリガソリンン 2008 夏 2008 夏 水素 CNGオフサイト改質 NGオフサイト改質現状現状 海外流出 水素 CNGオフサイト改質 NGオフサイト改質 2020 2020 ( 財 ) エネルギー総合工学研究所 水素はガソリンに比べバリューの海外流出小
日本にとって高い付加価値 (2) < スマートエネルギー構想 > 再生可能エネルギー 15 電気グリッド 蓄電池 風力 少量短期間 太陽光 電気 大量長期間 水力 地熱 その他 水電解 水素グリッド 水素貯蔵 副生水素商用水素 EV 発電所 ( 水素 バイオマス ) 必要に応じ供給 水素 分散電源 定置 FC 水素ステーション PHV 社会 非常用電源 FCV 不安定な再生可能エネルギー増加に合わせ 電気と水素 各々の特徴に合わせた貯蔵 輸送技術の使い分け ( 両立 )
防災上の付加価値 < 非常用電源としてのポテンシャル > 16 病院 コンビニ ガソリンスタンド 平時電力消費 9,628kWh/ 日 500kWh/ 日 82kWh/ 日 非常時電力消費 963kWh/ 日 < 平時の 10%> ( 緊急医療が行える設備のみ ) 235kWh/ 日 < 平時の 47%> ( 冷蔵機器のみ ) 16kWh/ 日 < 平時の 10%> ( 給油機器のみ ) 非常時 1 日間維持に必要な FC バス 2 台 0.5 台 0.03 台 (455kWh/ 台 ) 非常時 1 日間維持に必要な FCV 8 台 2 台 0.15 台 (120kWh/ 台 ) Toyota 試算
トヨタ FCV 開発の歴史 17 現状 : 最大課題のコストと耐久 信頼性の両立にほぼ目処 2015 年頃一般普及開始へ詰めの開発 08 年モデル (08 年 6 月 ~) コストを除き商品課題含め従来車並の性能 低温使用含め使用制約なし 航続距離の延長 (330km 830km)@10-15 モード 寒冷地性能向上 (-30 始動 走行 ) 耐久 信頼性の向上 日米欧で 100 台以上 ( 走行実績 200 万 km 以上 ) 02 年モデル (02 年 12 月 ~) FC 技術ほぼ確保 ( 大臣認定 ) 課題 ( 寒冷地性能 航続距離 耐久信頼性 ) 限定ユーザ 制約条件での使用 日米で合計 17 台をリース 05 年モデル (05 年 7 月 ~) 性能向上するも制約条件での使用継続 航続距離の延長 (300km 330km)@10-15 モード 動力性能向上 ( モータ出力 80 90kW) 大臣認定 型式認証 東京 名古屋地区 大阪地区への拡大
FCV 今後の展開 18 将来の自動車用エネルギーの有力な候補 * 2015 年頃からセダンタイプのFCVの販売を開始 日本ではインフラ整備が期待される4 大都市圏から お客様に納得頂ける価格レベルを目指す * 2020 年以降の普及拡大を目指し 更なるコスト低減を推進 2011 年東京モーターショー出展コンセプト車 FCV-R 70MPa 高圧水素タンク 航続距離約 700lm (JC08 モード走行 )
トヨタグループの燃料電池技術 19 乗用車 トヨタ FCHV-adv バス FCHV- バス ( 日野 ) トヨタ FC スタック 産業用車両 FCHV-F( ( 織機 ) 乗用車の技術をバスやフォークリフトにも展開
自動車各社のFCV試験導入状況 ヒュンダイ Tucson ix35 FCV 実証実験 韓国 68台 北欧 5台 B-Class F-Cell 欧米で約200台販売 ダイムラー GM Equinox 実証実験 米国で百数十台 ホンダ 日産 トヨタ ＦＣＸ Ｃｌａｒｉｔｙ 日米でリース販売 日本 12台 米国 45台 X-TRAIL FCV 限定リース販売 グローバルで十数台 ＦＣＨＶ-ａｄｖ 限定リース販売 日本 21台 米国 104台 各社 数十 数百台のＦＣＶを実証実験 リース販売で市場投入 20
インフラ整備への取り組み 21 燃料電池自動車の国内市場導入と水素供給インフラ整備に関する共同声明 2011年1月13日 ﾄﾖﾀ 日産 ﾎﾝﾀﾞ JX 出光 ｺｽﾓ石油 昭和ｼｪﾙ 東京ｶﾞｽ 大阪ｶﾞｽ 東邦ｶﾞｽ 西部ｶﾞｽ 岩谷産業 大陽日酸 １ 自動車メーカー ＦＣＶ量産車を2015年に4大都市圏を中心とした国内市場への導入と 一般 ユーザーへの販売開始 ２ 水素供給事業者 100箇所程度の水素供給インフラの先行整備 ３ 自動車メーカーと水素供給事業者は 全国的なＦＣＶの導入拡大と水素供給インフラ網の整備に共同で取組む 普及戦略については官民共同で構築することを政府に対して要望 政府 エネルギー会社 石油 電気 自動車会社 産業ガス会社が協力して 水素インフラを構築する共同声明を発表 2009年9月 ﾀﾞｲﾑﾗｰ EnBW Linde OMV Shell Total Vattenfall NOW 水素インフラの構築のビジネスモデルや金融策を検討 まずは50箇所を2015年までに政府補助 約半分 で建設を発表 2012年6月20日
４ まとめ 脱石油 が可能な車のエネルギーとして 水素 が 本命 世界の自動車各社がＦＣＶの開発に取り組んでおり 15年の本格導入を目指している 水素はエネルギーのキャリヤとしても有望で 電池と 共存が可能 ＦＣＶは電源供給能力が高く 災害時の活用が期待 出来る 22
国 政策への要望 期待 政策支援 水素社会構想 水素エネルギーの政策的位置づけ 燃料電池を含む２次電池標準化活動へのご支援 経済支援 15年迄に4大都市圏とそこを繋ぐ高速道路周辺に 100基程度のインフラ整備 車両導入のための補助金や税制優遇 規制見直し インフラ 12年度末を目処に重点16項目の着実な実行 今後の普及に向けた更なる規制見直し 海外並み 23