水素・燃料電池展2014と普及型FCV発売計画

商業用水素ステーションの建設開始、2015年100箇所の設置を目指す

2014/03/14

要 約

トヨタ FCV Concept

 本レポートは、水素・燃料電池展2014(2014年2月26日~28日に東京ビッグサイトで開催)での出展と、日本自動車メーカー3社の2015~2017年普及型FCV(燃料電池車)発売計画について報告する。

 トヨタとホンダは2015年に、日産は2017年に普及型FCVを発売する。価格については、3社とも1,000万円を切ることは間違いないが、さらにコストダウンを目指して努力中とのコメントであった。

 2015年の普及型FCV発売と併行して、トヨタはBMWと、ホンダはGMとFCVの共同開発を進めており、それぞれ2020年をめどに新型車を発売する計画。

 FCVの開発についてホンダ資料によると、航続距離(水素貯蔵量)、環境整合性(氷点下起動、高温環境下の熱制御)、出力性能(小型・軽量化、動力性能)については見通しが立った。耐久信頼性、品質保証とコストは、互いに影響する課題でありバランス設計が必要で、今後も継続的な技術開発が必要としている。

 日本政府も燃料電池産業振興を成長戦略の一つに位置付け、商業用水素ステーション建設への補助金支給や、世界一厳しいとされる保安基準の見直しも進んでいる。

関連レポート:
燃料電池車:開発費負担軽減とコストダウンに向け世界3陣営に集約(2013年8月掲載)

東京モーターショー 2013:トヨタが2015年市販予定の燃料電池車のデザインコンセプトを展示(2013年11月掲載) 



トヨタ:2015年にFCVセダン、2016年にFCVバスを発売

 トヨタは水素・燃料電池展2014に、2015年市販車のベースとなる「Toyota FCV Concept」を出展した(初披露は2013年東京モーターショー)。FCVならではの、「空気を吸い水を生成する機能」のイメ-ジを具現化したデザインを採用。プラットフォームとボディーは、セダンFCV専用に新開発した。

 従来はHybridのHを入れて"FCHV"と呼んでいたが、Hybridはガソリン車HVのイメ-ジが定着してきたので、"FCV"に変更したとのこと(二次電池からもモーターへ電力を送るHybrid機能は変わらない)。

 新型FCスタックは、現行「トヨタFCHV-adv」に搭載するスタックに比べ、2倍以上の出力密度3kW/Lを実現、小型・軽量化を実現しつつ、100kW以上の出力を持つ。70MPaの高圧水素タンク2本を床下に配置し、乗車定員は4名。

 トヨタは、併行してBMWと共同で次期型FCVの開発を進めており、2020年にも発売する見込み。この段階で300万~500万円の価格で年間数万台の販売を見込む。

 トヨタは、2016年に日野自動車と共同開発する燃料電池ハイブリッドバスも市場導入する計画。既に家庭用コージェネシステムへの応用を実用化し、燃料電池フォークリフトも開発中。

 またFCVは、外部電源として一般家庭の日常使用電力1週間分以上の供給能力を持つ。FCVは、EVの蓄電池を超える強力な発電機を積んでおり、非常用電源としても有力としている。

Toyota FCV Concept

フロント・サイドトビュー リヤビュー
フロント・サイドトビュー リヤビュー
FCVならではの「空気を吸い水を生成する機能」を具現化。フロントは、空気を吸い込む大型サイドラジエータグリルを強調したデザインを採用。サイドは、空気から水への流れを豊かなドア表面で表した。 リヤは、カタマラン(双胴船:2個の単胴船体をある間隔で左右に並べ、これらを水面上の甲板で連結して一体とした船)をモチーフに、水が流れるイメージを表現した。
充填リッドには、水の波紋をモチーフにしたデザインを採用した。
FCV Conceptのベアシャシー 燃料電池と昇圧コンバーター
FCV Conceptのベアシャシー
東京モーターショー2013
燃料電池と昇圧コンバーター
Detroitオートショー2014
フロント部分にモーターとPCU、前席下に燃料電池と昇圧コンバーター(右側の写真参照)、後席下に水素タンク1本、さらに後部に二次電池と2本目のタンクを搭載する。 写真右側が燃料電池、左側が昇圧コンバーター。高電圧化により、モーターの小型化と燃料電池のセル数削減を可能にした。
(注) 1. 2008年発売のFCHV-advの水素タンクは、4本で容積合計156Lであった。新コンセプトはタンクの数を2本に低減する。全体での容積は未発表。
2. Toyota FCV Conceptの二次電池は、プライムアースEVエナジー製ニッケル水素電池を使用する。FCVは水を排出し寒冷地で車両各部が凍りがちなため、リチウムイオン電池より低温性能が高いニッケル水素電池を採用する。

 

Toyota FCV Conceptの主要諸元

車両 全長/全幅/全高 (mm) 4,870/1,810/1,535
乗車定員(人) 4
航続距離 (km) 約700(JC08走行モード)、実用航続距離も500km以上
最高速度 (km/h) 170
燃料電池 種類 固体高分子型(加湿器レス)
出力密度 (kW/L) 3.0
出力 (kW) 100以上
始動可能温度 (℃) -30
水素タンク 貯蔵方式 高圧タンク(2本)
充填圧力 (MPa) 70

 

燃料電池技術の応用計画

燃料電池バス  日野自動車と共同開発し、2016年の市場導入を目指している。
燃料電池フォークリフト  豊田自動織機と共同開発中。
家庭用コージェネシステム  アイシン精機と共同で家庭用燃料電池コージェネレーションシステムを開発し、2012年より販売している。

 

 



ホンダ:2015年に普及型FCV、2020年にGMと共同開発した新型FCVを投入

 ホンダは、2013年11月に米国Los Angelesオートショーで、新型燃料電池車「Honda FCEV Concept」を世界初披露した。2015年に日米市場に、次いで欧州市場に投入する。搭載しているFC Stackは、従来型より約33%の小型化を図りながら、100kWの高出力と3kW/L以上の出力密度を実現した。70MPaの高圧水素貯蔵タンクを搭載し、300マイル以上の航続距離を実現する。

 また、ホンダは2013年7月に、GMと次世代燃料電池システムの共同開発について合意した。今後の技術開発やコストダウンで最重要とされる燃料電池システムと水素貯蔵システムを共同開発し、さらにコストを下げたFCVを2020年頃投入する計画。

 さらにホンダは、「FCV車両価格 + 車両使用期間中の水素価格合計」が「ガソリン車 + ガソリン価格合計」と同等またはそれ以下になることを目指すとしている。

 現行のFCX Clarityは、後部トランクに搭載可能な可搬型インバータボックスをオプション設定している。被災地での非常用電源としての使用も想定する。既に2012年3月に埼玉県庁に納入、また北九州市に納入し2013年4月から一般家庭や公共施設へ充電する実証実験を行っている。2015年に発売する普及型車にも設定する

Honda FCEV Concept

フロントビュー サイドビュー
フロントビュー
Detroitオートショー2014
サイドビュー
Detroitオートショー2014
新Concept車は、FC Stackを約33%小型化し、小型化したFC Stackを含めパワートレインをフロントフード下に集約して搭載、それにより、5人乗りを実現する(FCX Clarityでは、V Flow FC Stackと関連部品をセンタートンネルに配置した。ロングホイールベースとショートノーズを訴求する一方、後部座席の足元までセンタートンネルが盛り上がっているため、乗車定員は4人)。またパワートレインをフロントに配置することにより、将来複数の車種への展開を可能にした。

 

可搬型インバータボックスの主要諸元

基本仕様 定格出力  9kW
外部給電時間  連続7時間以上(9kW)
外部給電能力  一般家庭使用電力約6日分
電力変換部 電圧調整方式  インバータ方式(可搬型)
装備 交流コンセント  15A×6個、30A×3個
表示部  出力表示灯・警告灯(過負荷、加熱保護)
外形寸法(H/W/D)・重量  628/623/368 mm・49.5kg

 

 



日産:2017年に、Renault/Daimler/Fordと共同開発中のFCVを発売

 日産は、"Zero emission(排出ガスゼロ)"と"Zero fatality(死亡事故ゼロ)"の2つのZEROを目指し、それぞれの目標に対応して「電動化」と「知能化」を進めている。

 電動化においては、既に先行しているEVに加え、Renault、Daimler、Fordとの共同開発中の量販型FCVを2017年に発売する(Daimlerも2017年に量産を開始する予定)。EVとFCVは、両者とも電気自動車であり主要コンポーネントの共用化が可能としている。一例として、X-Trail FCVのモーターを改良して、日産Leafのモーターを開発したとのこと。

 本展示会には、2005年モデルX-TRAILベースのFCVのカットモデルを出展した。

Nissan X-TRAIL FCV(2005年モデル)カットモデル

室内および床下
室内および床下 写真手前の2005年モデル燃料電池スタックは体積90L、重量120kg。2011年モデルのスタックは34L、43kgに小型化・軽量化したので、ボンネット内に配置することも可能。また高価な白金使用量を1/4に、スタックコストを1/6に低減した。
写真右側、後部座席下の水素タンクがある。2017年に発売する普及型FCVでは、タンクを1本から2本に増やして小型化し、搭載した高さを下げることも検討中。

 

 



商業用水素ステーションへの補助金支給がスタート

 2011年1月に、日本自動車メーカー3社とエネルギー事業者10社の計13社が、2015年に普及型FCVを市場投入し、そのため商業ベースの水素ステーションを国内100箇所程度に先行整備することを目指すと発表した(同時に、経済産業省、中部経産局、大阪府、福岡県がこの内容をリリースし、支援する意向を表明した)。

 2014年2月時点において、国内では(独)新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の事業として、全国17箇所の水素ステーションにおいて実証実験を行っている(現在は全てNEDOの実証事業であり、商業用施設ではない)。

 商業用水素ステーション設置を補助金で支援する体制がとられ、まず2013年度国家予算において19件(予算総額45.9億円)の補助金が支給され、商業ベースの水素ステーション建設が開始された。2014年度予算では、40件(総額72億円)の補助金が支給される予定。

 また世界一厳しいとされる規制の見直しが進んでいる。水素ステーション設置に関しては、3省庁(経済産業省、国土交通省、消防庁)がそれぞれの分野を担当し、4つの法律(高圧ガス保安法、消防法、建築基準法、都市計画法)が関係している。

 水素ステーション設置への国の補助金支給は、国内100箇所までとされている。その後は、純商業ベースで水素ステーションが成り立つように、HySUT(水素供給・利用技術研究組合)も参画し過剰な規制を緩和して、1箇所あたり5~6億円とされる水素ステーション建設コストの低減を目指している。

現在進行している水素供給インフラ実証実験の目的

70MPa充填技術  70MPa水素充填の未解決課題に係わる技術実証を行う。
低コスト技術  水素ステーションの低コスト化技術が実用化レベルに達したことを実証する。
高頻度・高稼動運転  FCV・水素ステーションの本格普及を想定し、水素ステーション設備の高頻度・高稼動運転を行い、実用性・耐久性の実証を行う。
トータルシステム技術  水素製造設備からFCV充填まで、水素製造・輸送・貯蔵・充填の一貫した水素インフラのトータルシステム技術を実証する。

資料:HySUT(水素供給・利用技術研究組合)。HySUTは2015年のFCV一般ユーザーへの普及開始を目指し、2009年に自動車メーカー3社、石油元売り、都市ガスメーカー、産業ガス・金属材・機器メーカーの合計19社・団体が設立した。

 

商業用ステーション建設への補助金制度が発足

平成25年度
国家予算から
 2013年6月、商業用ステーション設置のための平成25年度補助金が、19件に支給されることが決定した。19件の地域別内訳は、首都圏11箇所、中京圏6箇所、関西圏1箇所、北部九州 1箇所。事業主体は、石油元売り、都市ガス、産業ガス・金属材・機器メーカーなど。
 補助金金額は、補助対象経費(設備機器費、工事費など)の1/2と、水素供給能力等による上限額(1.3億円~2.5億円)のいずれか低い金額が支給される。予算総額は45.9億円。
平成26年度
国家予算から
 平成26年度補助金についても、国家予算が成立するとの前提のもと、補助金交付申請を2月24日~3月17日の日程で受付けている。1件当たりの金額は1.5億円~2.8億円で、40箇所を公募、予算総額は72億円。
資料:一般社団法人 次世代自動車振興センター
(注) 1. 現在稼働している17箇所の実証ステーションは、NEDO事業として国家予算により行っている。これらの施設の2016年度以降の扱い(商業用施設に転換するなど)については、発表されていない。
2. 海外では、2015年までに、米国ではLos Angeles近郊で68箇所のステーション整備を検討中。EUでは、ドイツで50カ所の整備を検討中、他に北欧、英国、フランスでも整備計画が進行している(ホンダ資料)。
水素インフラ整備に向けた規制の見直し
2010年12月から  水素ステーション設置に関して、高圧ガス保安法、消防法、建築基準法、都市計画法の4つの法律が、水素ステーションの材料、立地、建物・設備間の距離、運営等につき、細かく規制している。
 2010年12月、規制の緩和に向けて、経済産業省、国土交通省、消防庁は上記4つの法律に関して規制の再点検が必要な16項目の工程表を公表した。
 そのうち、「70MPaスタンドを設置する基準」「市街化調整区域への水素スタンド設置許可基準」「ガソリンディスペンサーとの併設」などについては既に見直しが行われた。一例として、実証実験中の「海老名中央」と「神の倉(名古屋市)」ステーションは、JX日鉱日石エネルギーのガソリンスタンドに併設されている。
2013年6月から  「規制改革実施計画(2013年6月閣議決定)」に基づき、見直し項目に新たに8項目を追加し検討中。例えば、「市街地に設置可能な小規模水素ステーションの基準整備」「市街地における水素保有量の増加」「使用可能鋼材に関わる性能基準の整備」など。

資料:HySUT(水素供給・利用技術研究組合)

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