世界の流れは、EV化(40)

ガソリンやディーゼルなどの化石燃料は燃やせはCO2が排出されて、大気中の二酸化炭素が増えることになってしまうが、この合成燃料は取り込んだCO2大気中に排出するので、マイナス・ブラスで大気中の二酸化炭素は増えるわけではない。と言うことで「カーボンリサイクル」などと呼ばれているようで、CO2が減少するわけではないのである。だからちょっと残念ではあるが、原油のように使えてCO2を増やさない、と言うことに意義があるわけである。

 

その点、水素エンジンは水素を燃やすだけなので、CO2の排出はないが、この合成燃料にも水素が必要となっているので、再エネ電気で水を電気分解して作る水素はCO2の排出はないので、そうすればこの合成燃料としては、CO2は増加しないものとなる。

 

 

合成燃料

 

 CO2 大気中のCO2を「DACDirect Air Capture)で分離・回収し、排出する。

    (CO2マイナス・ブラスでゼロ、大気中のCO2は増えない。)

 H2 再生可能エネルギーで電気を作り、それを使って水電解でH2をつくる。

 (CO2フリー)

 

と言ったメリットがあり、航空機船舶にも使える燃料であり、しかも既存設備が活用できるという点が、最大のメリット言える。その点で、この合成燃料はどこでも作ることが出来るため、エネルギーセキュリティの面でも大いにメリットがあるものである。

 

この点で水素を直接燃やす水素エンジンとは異なり、非常に有用性があることになる。

 

今後の開発が期待されるものである。

 

 

 

 

 

エンジン車でも脱炭素?グリーンな液体燃料「合成燃料」とは

2021-07-08

 

2050年のカーボンニュートラル実現に向けて、2020年末に策定された「グリーン成長戦略」(「カーボンニュートラルに向けた産業政策“グリーン成長戦略”とは?」参照)のもと、あらゆる分野・産業でさまざまなチャレンジがおこなわれています。グリーン成長戦略については、20216月よりさらなる具体化がおこなわれているところですが(2050年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略を策定しました」参照)、そのひとつに位置づけられるのが「合成燃料」の開発です。合成燃料とはどんなものか、どのような分野での活用が期待できるのか、研究が進む合成燃料について解説します。

 

CO2H2から製造される「合成燃料」

 

合成燃料は、CO2二酸化炭素)とH2(水素)を合成して製造される燃料です。複数の炭化水素化合物の集合体で、 “人工的な原油”とも言われています。

原料となるCO2発電所や工場などから排出されたCO2を利用します。将来的には、大気中のCO2を直接分離・回収する「DAC技術Direct Air Captureを使って、直接回収されたCO2を再利用することが想定されています。CO2を資源として利用する「カーボンリサイクル」(サイト内リンクを開く「未来ではCO2が役に立つ?!『カーボンリサイクル』でCO2を資源に」参照)に貢献することになるため、「脱炭素燃料」とみなすことができると考えられています。

もうひとつの原料である水素は、製造過程でCO2が排出されることがない再生可能エネルギー(再エネ)などでつくった電力エネルギーを使って、水から水素をつくる「水電解」をおこなうことで調達する方法が基本となります。現在主要な水素製造方法は、石油や石炭などの化石燃料から水蒸気を使って水素を製造する方法ですが、この方法と組み合わせると、①化石燃料から水素をつくる ②その製造過程で発生したCO2を分離・貯留する ③その後別の回収したCO2と合成する…ということとなり、非効率な製造プロセスになるためです。

 

なお、再エネ由来の水素を用いた合成燃料は「e-fuel」とも呼ばれています。

CO2とH2から気体合成燃料と液体合成燃料を作る過程を図であらわしています。

大きい画像で見る

こうして製造された合成燃料は、原油にくらべて硫黄分や重金属分が少ないという特徴があり、燃焼時にもクリーンな燃料となります。

合成燃料におけるCO2の再利用のイメージ
合成燃料を製造、使用することによるCO2再利用のサイクルを図であらわしています。

大きい画像で見る  

 

(続く)

世界の流れは、EV化(39)

スバルとトヨタが用いる合成燃料は何になるのか

 注目されるスバルとトヨタが用いるカーボンニュートラル合成燃料については検討中だという。スーパーフォーミュラとSUPER GTでは2023年から共通のカーボンニュートラルフューエルを導入することを発表しているが、それと同じかと佐藤TGRプレジデントに確認したら、「それも選択肢の1つ」という。ただ、スーパー耐久という市販車が参加するレースということを考えると、ほかの選択肢も必要とのこと。

 佐藤TGRWRC世界ラリー選手権)で導入されるP1というサステナブルフューエルも検討課題の1つと語っており、「その燃料を導入すると、スバルさんもWRCに復帰しやすくなりますよね」と質問を振ったところ、「おお、危ない(笑)」と質問から逃げられてしまった。

 いずれにしろスーパー耐久にふさわしい燃料を検討しているとのこと。このふさわしいには、価格面も含まれているかも知れないし、将来の市販車に導入しやすいという意味が含まれているのかも知れない。

3気筒1.4リッターターボ搭載GR86については「がんばります!!

 佐藤TGRは、この日の午前中ラリージャパンの発表会のために愛知県豊田市で登壇。そこから軽やかに舞い戻った岡山で、豊田社長からのサプライズ発表があった。水素カローラの開発合成燃料エンジンの開発3気筒1.4リッターターボ搭載GR86の開発など多くの開発をものすごいスピードでこなしている。「3気筒1.4リッターターボ搭載GR86は大変ではないですか?」と聞いたところ、「がんばります!!」とにこやかに返してくれた。

https://car.watch.impress.co.jp/docs/news/1366172.html

 

 

この記事では、トヨタGR86が明確に合成燃料で参戦すると言っていないので、もう一つおさらいと言う訳でもないが、同内容の記事を参照願う。

 

 

投稿日: 2021.11.13 13:38
更新日: 2021.11.13 15:46

2022年のSST-Qクラスにバイオマス由来の合成燃料を使用したスバルBRZトヨタGR 86が参戦へ

 

 

 1113日、岡山県岡山国際サーキットで開催されているスーパー耐久シリーズ2021

Powered by Hankook
6戦『スーパー耐久レースin岡山』の会場内でマツダトヨタ、スバル、ヤマハカワサキ5社の社長が出席しカーボンニュートラル実現へ内燃機関活用のさらなる広がりへ向けた取り組みを発表し、このなかで2022年のスーパー耐久シリーズに、スバルBRZトヨタGR 86バイオマス由来の合成燃料を使用し参戦することが発表された。

 

 2021年からスーパー耐久に設けられたST-Qクラスは、S.T.Oが参加を認めたメーカー開発車両、または各クラスに該当しない車両が参加できる。今季はORC ROOKIE Racingが、トヨタGRスープラGT4の開発を兼ねたGRスープラで参戦しているほか、第3戦富士SUPER TEC 24時間レースから、同じくORC ROOKIE Racing水素エンジンを積むトヨタ・カローラ・スポーツORC ROOKIE Corolla H2 concept』を投入。さらに、第6戦岡山からは、MAZDA SPIRIT RACING100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など、メーカーが積極的に参画を開始し始めた。

 

 13日に岡山国際サーキットで開催された記者会見では、川崎重工、スバル、トヨタマツダヤマハ発動機の全社の社長が顔をそろえ、「まるで自動車工業会の記者会見を岡山でやっているような感じ(トヨタ自動車豊田章男社長)」という雰囲気のなか、カーボンニュートラル実現に向け、燃料を『つくる』『はこぶ』『つかう』選択肢を広げる取り組みのなかで、トヨタ、スバルから新たにバイオマス由来の合成燃料を使用したスバルBRZトヨタGR 86が参戦するということが明らかにされた。

 

トヨタ自動車さんとアライアンスの協議を進めている中で、トヨタさんからモータースポーツの現場でカーボンニュートラルに向けて、モータースポーツの場で一緒に技術開発をやっていきませんか、というお声がけをいただきました」というのは、スバルの中村知美社長。

 

「我々としても、カーボンニュートラルに向けた選択肢を狭めない、バッテリーEVBEV)だけでなく、内燃機関を活用した道にもチャレンジしたいという思いがあり、そこはまったくトヨタさんと一緒でした」

 

 中村社長によれば、「開発に向けてどのように協力していき、お互いにやっていくかということはこれからですが、一方でレースはガチンコ勝負ですので、競い合いながら」と両社が同じ舞台で戦っていくことになる。

 

 なお、すでにトヨタは水素エンジン搭載のORC ROOKIE Corolla H2 conceptST-Qに投入しているが、豊田社長によれば、「こうして仲間が増えてきた以上、そのきっかけを作ったORC ROOKIE Racingとしては、GR 86BRZに負けないようにしなければならない。ガチンコになるようプロドライバーが構えています」と水素エンジン搭載のカローラも継続したいのこと。

 

 2022年に向けては、ORC ROOKIE Racingとしては、現在GRスープラで参戦している28号車を「GR 86の次期先行車」にしたいという。豊田社長はさまざまなバリエーションのGR 86BRZ86ST-4ST-Qに出場し「盛り上がるのではないか」と語った。ちなみに豊田社長は「スバルさんも我々のGR 86も社内ドライバーを使いながら、ST-Qクラスである利点を使いたいと思います。あと中村社長には『なんならモリゾウをスバルチームでお使い下さい』と提案したのですが、相手にしてはもらえません(笑)」と会場の笑いを誘った。

 

 

 

https://www.as-web.jp/domestic/759498?all

 

 

合成燃料は、CO2二酸化炭素)とH2(水素)を合成して製造される燃料で、そして「人工的な原油」とも言われているので、既存のエンジンやGAS.スタンドなどの現行の施設が利用できるところが、ミソなのである。

 

(続く)

世界の流れは、EV化(38)

水素エンジンの水素と共にCO2H2炭化水素化合物(合成燃料)を燃料とすることも、「脱炭素」の一手法である。この合成燃料に対しても、トヨタは相当興味を持っているようだ。かなり前から研究材料の重要な一つであったのであろう。

 

水素エンジンもレースで鍛えていったが、この合成燃料もレースで鍛えようとしているようだ。トヨタの開発陣は、それこそ「あれやこれや」の開発テーマで悪戦苦闘の状態であろうが、豊田章男社長は手綱を緩めるそぶりは少しも見せていないようだ。

 

合成燃料の新開発エンジンを「スーパー耐久レース」に参戦させる、と言うのだ。

 

 

 

 

豊田章男社長がいきなり発表、2022年は水素カローラに加え合成燃料使用の3気筒1.4リッターターボ搭載GR86S耐参戦へ

  • 編集部:谷川 潔 2021111322:19

  •  

記者会見で、いきなり3気筒1.4リッターターボ搭載GR86S耐参戦を発表するトヨタ自動車株式会社 代表取締役社長 豊田章男        

 

 1113日のスーパー耐久終戦岡山の予選日には衝撃的な発表が次々に行なわれた。トヨタ自動車 豊田章男社長、マツダ 丸本明社長、スバル 中村知美社長、川崎重工業 橋本康彦社長、ヤマハ発動機 日髙祥博社長の出席した記者会見では、マツダバイオディーゼル使用のデミオで、スバルが合成燃料使用のBRZで、2022年のST-Qクラスに参戦することが発表された(デミオは最終戦にも参加)が、2022年はトヨタの参戦体制も大きく変わることとなる。

 

 現在、トヨタST-Qクラスへの参戦は豊田章男社長がオーナーを務めるルーキーレーシングへ委託されている形になり、水素燃焼エンジンを搭載する「水素カローラ」はルーキーレーシングから参戦している。また、ルーキーレーシングでは、「GRスープラ」のGT4用先行開発も行なっており、28号車としてST-Qクラスに参戦している。

 変わらないのは、水素カローラの参戦のみで、そのほかは大きく変わることとなる。

 まず、前提としてST-Qクラスにマツダバイオディーゼルデミオが加わり、スバルが合成燃料使用の「BRZで加わることとなる。このBRZ2代目BRZと同じく2.4リッターの自然吸気水平対向4気筒エンジンを搭載。スバルとして水平対向4気筒エンジンのカーボンニュートラルを追求していくものとなる。

 トヨタも「GR86」でST-Qクラスへ参戦と発表されていたが、会見で豊田章男社長は搭載エンジンを「1.4リッターターボ」と発言。会場は一瞬ざわめき、記者自身も「トヨタに、今そんなエンジンあったっけ??」と頭の中がはてなマークだらけに。後ほど設定された、TOYOTA GAZOO Racing カンパニー・プレジデント 佐藤恒治氏の取材時に確認してみることにした。

サプライズだった、3気筒1.4リッターターボの発表

会見の後行なわれたスバル&トヨタ説明会。いわばディープダイブセッション。左から2人目がトヨタ自動車株式会社 TOYOTA GAZOO Racing カンパニー・プレジデント 佐藤恒治氏ラリージャパンの発表会後、かけつけた  

 

 TGRプレジデント 佐藤恒治氏によると、トヨタ&ルーキーレーシングは2022年のスーパー耐久3台体制で挑むことになるという。1台は、水素燃焼エンジン搭載カローラ。これは、今シーズン改良を加えれられているが、課題も見つかっており、その解決のために2022年もST-Qクラスに参戦していくという。

 そして、豊田社長が発表したST-QクラスのGR86は、GRスープラに代わってST-Qクラスに参戦するものとなり、豊田社長の発言どおり1.4リッターターボ、しかも3気筒エンジンとのこと。

 佐藤TGRプレジデントはじめトヨタスタッフは、この会見で発表することを誰も聞いておらず、完全にサプライズの発言であったとのこと。この1.4リッターターボの真意は、「ターボ係数をかけて、2.4リッターの自然吸気のエンジンと同クラスに収まるもの」(佐藤TGRプレジデント)とのこと。つまり、同じ合成燃料を使うスバル BRZの自然吸気水平対向エンジンに対し、ダウンサイジングターボで戦うというチャレンジになる。

注目のエンジンストロークは?

 このエンジンブロックは水素カローラにも転用されているGRヤリスのG16E-GTSエンジンを流用したものになるとのことだ。で、GRヤリス用G16E-GTS型エンジンのボア×ストローク87.5×89.7mm、単気筒あたりの排気量は約539.1ccとなり、3気筒で1618ccと発表されている。

 このブロックを転用するとのことで、その後あれこれ聞き回ってストロークの短縮で対応することが分かった。1400ccの排気量に納めるべく逆算していくと、87.5×77.0mmのボア×ストロークであると単気筒あたり約462.8ccに収まり、3気筒で約1388.3ccになる。この辺りのストロークになるのだろうか。

 というのも、トヨタエンジンで記憶しておきたい名エンジンとしては、2.0リッターの3S-Gエンジンや、1.6リッターの4A-Gエンジンがある。3S-G型エンジンのボア×ストロークはスクエアの86.0×86.0mmと覚えやすく記憶している人も多いだろう。一方、GR86のご先祖さまであるAE86に搭載されていた4A-G型のボア×ストローク81.0×77.0mmショートストロークエンジンとして知られていた。一般にエンジンの回転数限界はピストンスピードが大きく関わっており、ストロークの長さはピストンスピードに影響する。4A-G型エンジンはレースでも活躍しており、トヨタには77mmストロークに対する回転数限界ノウハウなどが蓄積していると思われるのだがどうだろうか? なにより、GR86がご先祖さまのAE86と同じストロークのピストンで走っているというのは、1つの内燃機関のロマンだろう(外れていたらごめんなさい)。

 いずれにしろ、87.5×77.0mmのボア×ストロークとなると、4A-G型を超える超ショートストロークタイプのエンジンとなる。近年はロングストロークタイプのエンジンが多く、ショートストロークエンジンをどうカーボンニュートラルにもっていくのか楽しみになる。

 そのほか現行のGR86S耐仕様も参戦。こちらはガソリンエンジンモデルで、新型となったGR86のパーツ開発やポテンシャル開発を通じて、次期型への進化を模索していくものだ。

(続く)

世界の流れは、EV化(37)

バイオ燃料とは、生物資源・バイオマスを原料とする燃料のことで、木材などが該当する。

 

例えば、

 

1) バイオエタノールBioethanol
サトウキビや木材などを発酵・蒸留して製造されるエタノール(アルコール)で、利用方法はガソリンに混合させて使用する。例えば、E33%混合)、E1010%混合)と表記される。

 

2) バイオディーゼルBio Diesel Fuel:BDF
菜種油や廃食用油、大豆油などをメチルエステル化して製造されるディーゼルエンジン用燃料で、軽油と混合されて使用される。B5B20などと表記される。BDF硫黄酸化物SOxをほとんど含まないためディーゼル車の排気ガス対策として有効である。

 

メチルエステル化とは、動植物油の脂肪酸グリセリンの結合をメタノールではがして、脂肪酸メタノールの結合体とすることで、この結合体が脂肪酸のメチルエステルである。

ユーグレナミドリムシと廃食料油から作られるバイオ燃料も、この類の燃料である。サトウキビ、大豆、トウモロコシといった食料などを原料としないため、今後に期待されている。

 

3) バイオガス

  家畜排泄物や食品廃棄物を発酵させた時に生じるガスから製造されるメタンである。主に発電や熱供給に利用されている。ドイツなどで盛んに生産されている。

 

次にe-Fuelとはどんな燃料なのであろうか。

 

e-Fuel合成燃料の一種で、合成燃料とはCO2H2、即ち二酸化炭素と水素を合成してつくる炭化水素化合物の集合体で、液体でありエネルギー密度が高く石油に似ているため人工的な原油といわれているものである。

 

この合成燃料の水素の製造では、再生可能エネルギーで水を電気分解して作られたものはCO2の排出がないため、この水素・H2を使った合成燃料を特に「e-Fuel」と呼んでいる。

 

 

 

二酸化炭素と水素でできる合成燃料って何?脱炭素で石油業界などが研究を本格化【エネルギー自由化コラム】

更新日:2021.09.03  高田泰(政治ジャーナリスト)

 

合成燃料は、二酸化炭素と水素を合成して製造される新燃料で、人工的な原油ともいわれています。二酸化炭素の排出削減ができるため、2050年のカーボンニュートラルに向けて注目されています。

 

 

二酸化炭素と水素を合成して製造される液体の合成燃料に注目が集まってきました。経済産業省がカーボンリサイクル技術ロードマップを改訂し、合成燃料を新たに追記したほか、新エネルギー・産業技術総合開発機構NEDO)は合成燃料の研究開発を採択し、大学や民間企業で構成されるグループで研究が本格化しています。



エネルギー密度が高い人工的な原油

合成燃料は二酸化炭素と水素を合成して製造するもので、炭化水素化合物の集合体です。液体であるうえ、エネルギー密度が高いのが特徴。成分が石油に似ているため、人工的な原油と考えられています。

資源として活用する二酸化炭素は当面、発電所や工場で排出されたものを利用しますが、将来は大気中から分離、回収したものを使用することが想定されています。水素は製造工程で二酸化炭素を排出しない再生可能エネルギー由来の電力を使い、水を分解して作ります。再エネ由来の水素を使った合成燃料は「e-fuel」と呼ばれています。

原油に比べ、重金属や硫黄の含有量が少ないのも合成燃料の特徴です。排ガスや大気中にある二酸化炭素を利用するため、燃焼させても大気中の二酸化炭素濃度が高まることはありません。このため、脱炭素燃料の1つと考えられ、石油や自動車業界などで研究が進められています。

合成燃料の概要

出典:経済産業省合成燃料研究会中間取りまとめ    

 

 

(略)

 

 

https://enechange.jp/articles/synthetic-fuel

 

 

 

現在EVFCVが実用化されているが、e-Fuelが実用化されれば、既存のエンジンが使えるので、クルマにとってはこの上ない燃料となるものである。ましてや航空機や船舶にとっては、CO2フリーのまたとない燃料なのである。

 

そのため日本の政府、業界をはじめ、世界中がこの合成燃料の開発に血眼になっている。

 

それでは皆様、よいお年を、来年またお会いしましょう。

(続く)

世界の流れは、EV化(36)

トヨタ、水素エンジンで耐久レース完走 「プレイグ」との戦い

清水 直茂 日経クロステック 2021.05.24

 トヨタ自動車2021522日から23にかけて、水素エンジン車で24時間レースを完走した。途中、中核部品のインジェクターや電気系統の異常による修理時間があったものの、レースを「実験場」としてデータ収集の場に活用する目的は果たした。ドライバーの1人として参加したトヨタ社長の豊田章男氏は「従来の内燃機関をベースにした水素エンジン車も、カーボンニュートラルを実現する1つの選択肢ということを示せた」と胸を張る。

出走車両の水素エンジン
出走車両の水素エンジン
ベースはGRヤリスの1.6Lエンジンで、水素の配管などを追加した。(撮影:日経クロステック)[画像のクリックで拡大表示]    



 富士スピードウェイで開催されたスーパー耐久シリーズ2021」の第3となる24時間レースに参戦した。車両は「カローラスポーツ」を改造したもので、水素エンジンや水素タンクなどを搭載した。水素エンジンは「GRヤリス」の排気量1.6Lガソリンエンジンをベースにする。

 レース結果は周回数が3581634kmで、総合優勝車両の半分以下。走行時間は11時間54にとどまり、半分以上の時間をピット作業と水素の充てん(4時間5分、35回)に使った。豊田氏はレース前に「なにがなんでも走りきりたい」と意気込みを語っており、目標を達成した。

レース中の水素エンジン車

レース中の水素エンジン車         
車名は「ORC ROOKIE Corolla H2 concept」。(撮影:日経クロステック)  [画像のクリックで拡大表示]



 レース中にトヨタの技術者が力を注いでいたことの1つが、水素エンジンの大きな課題である「プレイグニッション(早期着火、以下プレイグ)」の抑制だ。点火前に着火してしまう現象で、「筒内圧センサーを全気筒に装着し、レース中はプレイグを常に監視している」(トヨタ技術者)と、その対策にかなりの力を注いでいた。筒内圧が一定のしきい値を超えると、プレイグが生じ始めたと判断するようだ。

 水素は、ガソリンに比べて着火しやすい。エンジン燃焼室内が高温になるとプレイグが生じ、最悪の場合はエンジンが壊れかねない。レース中はエンジンのほとんど高負荷域で走るため、燃焼室内は高温になる。とりわけプレイグが生じやすい環境になってしまうため、トヨタは今回、エンジン出力を抑えて臨んだという。レース車では致命的な対応だが「完走を目指すにはやむを得ない」(同技術者)と判断した。

 それでもレース中に「プレイグ傾向」に陥る。筒内圧センサーの値がしきい値をたびたび超え始めていたようだ。トヨタは途中、中核部品の1つである水素インジェクターや点火プラグを交換するなどしてしのいだ。

 今回参戦した水素エンジン車のベストラップは24秒/周。昨年参戦していたGRヤリスに比べて約10秒遅い。タイムが遅くなるのは、エンジン出力を抑えていることに加えて、車両質量が重いこともある。水素タンクや多くの計器類の追加で、通常のカローラスポーツに比べて200kg重くなったと明かす。データ収集はレースに参戦する大きな目的であり、多少遅くなろうと計器類は外せなかった。

水素の充てん作業

水素の充てん作業       
10周で1回と頻繁に充てん作業がある。(撮影:日経クロステック)  [画像のクリックで拡大表示]

 水素エンジンについては、デンソー製の水素インジェクター燃料電池車「MIRAI(ミライ)」に搭載した水素タンク水素の配管を追加しているものの、残るハードウエアの改造はほとんどしていないという。

 トヨタ執行役員GAZOO Racing Company President佐藤恒治氏は、「エンジンは基本的にGRヤリスのものをそのまま使っている。量産車のエンジンに水素インジェクターとタンクを積んで、配管を通した。裏を返すと、今ある技術を応用すれば造れる」と説明し、水素エンジンは特別なものではないと訴える。

レース直前の集合写真
レース直前の集合写真チーム名は「ROOKIE Racing」で、ドライバーには小林可夢偉選手やMORIZOこと豊田章男氏など6人いる。(撮影:日経クロステック)  [画像のクリックで拡大表示]

関連記事

 

 

 

 

 

 

トヨタが着手もFCVと両立するか 「水素エンジン」10の疑問

 トヨタ自動車は2021422日、水素エンジンの開発に取り組むと発表した。エンジンの「脱炭素」を目指す。同年52123日開催の富士24時間レースの参戦車両に搭載し、開発を本格化させる。

2021/04/23                              

https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/news/18/10437/?ST=print



 

 

それよりも、『バイオ燃料』や『合成燃料・e-Fuel』の方が、実用性が高いのではないのかな。


(続く)

世界の流れは、EV化(35)

それではバイオ燃料e-Fuelとはどんなものであろうか。

 

その前に、『までもデモンストレーションであって、本気で考えているとは思わない保有車のCO2削減を考えれば、水素ではなくバイオ燃料e-Fuelが現実的だ。』と書かれているが、水素エンジン車とはどんなものか、概略してみたい。

 

 

 

先ずは、このバッテリーの欠点と雇用問題を避ける意味で、既存設備が使える水素エンジンが注目されている。バッテリーの革新、例えば全個体電池などの話は後に譲るとして、まずは水素エンジンについて、まとめてみた。

 

 

(1) EVの最大の欠点は「航続距離が短い」と言うことである。長距離輸送には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、『水素エンジン、FCV』が最適。

 

(3) 2020/7月、欧州委員会EC水素戦略は発表、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むであろう。

 

(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5/22~23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(4h35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
    『インジェクターとプラグ』と『燃料供給システムと水素タンク』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/

f:id:altairposeidon:20211226134625p:plain

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

f:id:altairposeidon:20211226134658p:plain


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/

 

(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。
   14.563km13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)=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
   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)

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)

 

 

と言ったところが『水素エンジン』の状況なのであるが、水素・H2は燃費が悪すぎる。しかもそのため水素タンクを沢山積む必要があり、パッセンジャーシートはタンクで満杯となってしまう。これでは、いくらCO2を排出しないからと言っても、クルマとしての機能が半減されてしまう。

 

従って、水素エンジン車は当分の間、モノにはならないであろう。先の論考にもそんなことが書かれている。

 

(続く)

世界の流れは、EV化(34)

この論考はなかなか難しい。小生にはよく理解できなかったが、次のようにまとめてみた。間違いがあれば、どんどん指摘訂正願う。

 

 

[概略まとめ]

 

脱炭素化計画

 

日本 2030年 CO2 エネルギー基本計画(日本案

   2030年 CO2 45%削減(2020年比)、再生可能エネルギー50%国連目標

   2050年 CO2 100%削減(カーボンニュートラル

 

--→ 脱化石燃料化が必要。-エネルギーの構成問題を解決すること。

    EV化などはその一部分、単にEV化してもダメ。

          ↓

 

    化石燃料(石炭、石油)→グリーン燃料化(水素、バイオ、e-Fuel、メタン・アンモニア

               グリーン燃料開発のための技術開発必要

          ↓

 

 

CO245%削減するためには、 石炭・31%→11%

           再生可能E18%→50%環境省24%ではダメ)

 

 

エネルギー構成比

実績

日本案

国連目標

2018

2030

2030

石炭

31%

28%

11%

石油

5%

3%

5%

天然ガス

36%

27%

25%

原子力

6%

20%

9%

再生可能Energy

18%

24%

50%

 

 

 

日本のエネルギー構成が上記の場合、単位電力当たりのLCAベースのCO2排出量

 

フランスはほぼ100%原子力発電のため、EVの電気はCO2フリーである。

       イギリスは再生可能Eが日本よりも多いのであろう。

       日本は化石燃料の比率が高い分、CO2の排出が多くなる。

CO2排出量

実績

日本案

国連目標

2018

2030

2030

日本
EV
WtW
HV

581g/kWh
(97)
(70)

459
(77)

320
(53)
(56)
仮に20%改善した値

50
(75)

 

 

450
(75)

 

 

290
(50)

 

 

 

( )内は単位電力当たりのLCAベースのCO2排出量とした時のEVWtWでのCO2排出量であるが、2018年比では9770g/kmEVよりHVの方が、CO2排出量は少ない

 

更には、2030年での日本案(エネルギー基本政策)でも、7770g/kmEVよりHVの方が、CO2排出量はすくない

 

国連目標でのエネルギー構成でのCO2 45%減を満たしてようやく、EVCO2排出量がHVよりも少なくなる。但し、HVEnginee-Fuelとなれば逆転して、HVCO2排出量は少なくなるか同等となろう。

 

このようにLCAで見てみても、HVの方がEVよりも、CO2の排出量は少なくなる、と言うことが出来るのではないのかな。

 

 

従って、あらゆる措置を投入してEV拡大に走る政策は危険を伴うことになる。それよりも、補助金や充電網などにかける予算を、グリーン燃料の製造推進に回す方がよほど得策である、と記しているが、将に名言である。

 

更には、EVが普及することによって、電力事情が極端に変化することを忘れてはならない。EVが増加した分だけ電力を食うこととなり、さらなる発電所の建設が必要となってこよう。即ちCO2のことを考えれば、原子力発電所を更に作らなければならないこととなる。

 

日本の場合には、再生可能エネルギーを発電する場所や方法は、かなり限られてくるからである。太陽光発電風力発電水力発電と考えても、良い考えが浮かばない、と言うよりも、それほど大々的な再生可能エネルギー発電は、可能性がない、と言うことである。しいて言うのなら、洋上風力発電くらいであろうか。

 

ここでは、琵琶湖の60%の面積に風力発電設備を設置する案が提起されているが、その可能性はすこぶる低いと言わざるを得ないのではないのかな。

 

それよりも『・・・グリーン燃料水素やバイオ燃料、水素とCO2から製造される液体合成燃料(e-Fuel)、水素とCO2からメタネーションによって合成されるメタン、アンモニアなど〕に転換・・・と提案されているように、グリーン燃料の製造と調達に舵を切ることが最適の政策となるものと思われる。

 

トヨタが水素エンジン車でレースに参戦しているが、これよりもe-Fuelの方が現実的である。

 

ちょっとした改造で水素エンジンは出来るが、水素タンクをたくさん積まないとそれなりの航続距離は、水素エンジンでは難しいのである。トヨタ2021.5.22~23の富士スビートウェイでの24時間耐久レースに水素エンジンのカローラで参戦したが、その時のH2の燃費は およそ0.33km/L,H2 と燃費は非常に悪かったようだ。しかも室内はすべて水素タンクで一杯だった。

 

水素ではなくてバイオ燃料e-Fuelの方が現実的である、と言える。

 

 

と言った内容ではないかな。おかしいと気づいた点などあればどんどん訂正願いたい。

(続く)