水素で車を走らせる：インドの国家水素ミッションを見る

インドは、水素をエネルギー源として使用するためのロードマップを作成する国家水素ミッションを発表しました。このイニシアチブには、輸送を変革する可能性があります。

2020年12月に東京で開催された発売イベントで展示された、ボンネットの下でエンジニアリングを示すトヨタの改良された未来水素燃料電池車。（写真：ロイター）

伝統的にフロンティア電気自動車（EV）技術の動きが遅いインドは、宇宙で最も豊富な元素である水素のエネルギーポテンシャルを利用するために、特徴のない早い段階で競争に参入しました。米国エネルギー省が水素製造および燃料電池技術の研究開発への最大1億ドルの投資を発表してから、4か月も経たないうちに、インドは国家水素ミッションを発表しました。

予算の提案は、今後数か月にわたってミッションドラフトでフォローアップされます。水素をエネルギー源として使用するためのロードマップであり、特にグリーン水素に焦点を当て、インドの再生可能エネルギー容量の増加と水素経済を結び付けます。 。

提案されている最終用途セクターには鉄鋼と化学物質が含まれますが、水素が変換する可能性のある主要産業は輸送です。これは、温室効果ガス排出量の3分の1を占め、水素は化石燃料の直接的な代替と見なされています。従来のEVに対する特定の利点。

モビリティにリンクされた少数のパイロットがすでに進行中です。

10月、デリーは、6か月のパイロットプロジェクトで、水素をスパイクした圧縮天然ガス（H-CNG）で運行するバスを運行する最初のインドの都市になりました。バスは、従来の混合に頼ることなく、天然ガスから直接H-CNG（CNG中の18％の水素）を生成するためにIndian OilCorpが特許を取得した新技術で稼働します。

電力大手のNTPCLtdは、リーとデリーで10台の水素燃料電池ベースの電気バスと燃料電池電気自動車を運転するパイロットを運営しており、アンドラプラデシュにグリーン水素製造施設を設置することを検討しています。

IOCはまた、ファリダバードのR＆Dセンターでバスを走らせるための水素を生産するための専用ユニットを設置することを計画しています。

補助的な規制の枠組みとして、道路交通省は昨年末、水素燃料電池ベースの車両の安全性評価基準を含めるために、1989年の中央自動車規則の改正を提案する通知を発行しました。

なぜ水素—そしてその種類

クリーンな燃料源としての水素の可能性には、150年近くにわたる歴史があります。 1874年、サイエンスフィクション作家のジュールヴェルヌは、神秘の島で先見の明のあるビジョンを打ち出しました。この世界では、いつか水が燃料として使用され、それを構成する水素と酸素が、単独でまたは一緒に使用されて、無尽蔵の石炭ができない強さの熱と光。

1937年、ドイツの旅客飛行船LZ129ヒンデンバーグは水素燃料を使用して大西洋を横断しましたが、ニュージャージー州のレイクハースト海軍航空基地にドッキング中に爆発し、36人が死亡しました。 1960年代後半、水素燃料電池は、NASAの月へのアポロ計画に電力を供給するのに役立ちました。

1970年代の石油価格のショックの後、化石燃料に代わる水素の可能性が真剣に検討されるようになりました。それ以来、日本のホンダとトヨタ、韓国のヒュンダイの3つの自動車メーカーは、限られた規模ではあるが、技術の商業化の方向に断固として動いた。

自然界で最も一般的な要素は自由に見つかりません。水素は他の元素と組み合わせてのみ存在し、水（2つの水素原子と1つの酸素原子の組み合わせ）などの天然に存在する化合物から抽出する必要があります。水素はきれいな分子ですが、水素を抽出するプロセスはエネルギーを大量に消費します。

水素が生成されるソースとプロセスは、カラータブで分類されています。化石燃料から生成される水素は灰色水素と呼ばれます。これは、今日生成される水素の大部分を構成します。炭素回収および貯留オプションを備えた化石燃料から生成された水素は、青色水素と呼ばれます。再生可能エネルギー源から完全に生成された水素は、グリーン水素と呼ばれます。最後のプロセスでは、再生可能エネルギーから生成された電気を使用して、水を水素と酸素に分解します。

グリーン水素の場合

グリーン水素には特定の利点があります。 1つは、クリーンな燃焼分子であり、鉄鋼、化学、輸送などのさまざまな分野で脱炭素化することができます。 2つ目は、グリッドで貯蔵または使用できない再生可能エネルギーをチャネル化して水素を生成することができます。

これは、2021年から22年に開始される政府の水素エネルギーミッションが目指していることです。インドの電力網は主に石炭ベースであり、今後もそうなり続けるため、これらの車両に電力を供給する電力を生成するには石炭を燃焼させる必要があるため、大規模なEVプッシュによる付随的なメリットは無効になります。 EVを推進しているいくつかの国では、電力の多くは再生可能エネルギーから生成されています。たとえば、ノルウェーでは、水力発電から99％です。専門家は、水素自動車は、長距離トラック輸送や、輸送や長距離空の旅など、電化が難しいその他の分野で特に効果的であると考えています。これらのアプリケーションで重いバッテリーを使用すると、特に電力網が主に石炭火力であるインドなどの国では逆効果になります。

水素燃料電池のしくみ

特に韓国と日本は、自動車市場を水素に移行することと、燃料電池の可能性に焦点を当てています。燃料電池とは何ですか？

水素はエネルギー担体であり、エネルギー源ではありません。水素燃料は、自動車やトラックに電力を供給する前に、燃料電池スタックと呼ばれる装置によって電気に変換する必要があります。燃料電池は、酸化還元反応により酸化剤を使用して化学エネルギーを電気エネルギーに変換します。燃料電池ベースの車両は、最も一般的には水素と酸素を組み合わせて電気を生成し、搭載されている電気モーターに電力を供給します。燃料電池車は電気を使って走行するため、電気自動車と見なされます。

個々の燃料電池の内部では、水素は搭載された加圧タンクから引き出され、通常はプラチナ製の触媒と反応します。水素が触媒を通過すると、電子が取り除かれ、外部回路に沿って強制的に移動し、電流が発生します。この電流は、電気モーターが車両に電力を供給するために使用され、副産物は水蒸気だけです。

水素燃料電池車のカーボンフットプリントはほぼゼロです。電気化学反応は燃焼よりもはるかに効率的であるため、水素はガソリンの燃焼の約2〜3倍の効率です。

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FCEVおよびその他のEV

電気自動車（EV）は通常、次の4つの大きなカテゴリに分類されます。

* 従来のハイブリッド電気自動車またはトヨタカムリなどのHEVは、従来の内燃エンジンシステムと電気推進システムを組み合わせて、燃料使用量を大幅に削減するハイブリッド車のドライブトレインを実現します。従来のハイブリッドのオンボードバッテリーは、ICエンジンがドライブトレインに電力を供給しているときに充電されます。

* プラグインハイブリッド車やシボレーボルトなどのPHEVにも、電源に接続できる充電式バッテリーを搭載し、ICエンジンと電力を動力源とするハイブリッドドライブトレインが搭載されています。

* 日産リーフやテスラモデルSなどのバッテリー駆動の電気自動車またはBEVには、ICエンジンや燃料タンクがなく、充電式バッテリーを搭載した完全な電気ドライブトレインで動作します。

* トヨタのMirai、HondaのClarity、HyundaiのNexoなどの燃料電池電気自動車またはFCEVは、水素ガスを使用して車載電気モーターに電力を供給します。 FCEVは水素と酸素を組み合わせて電気を生成し、モーターを動かします。 FCEVは完全に電気で動くため、EVと見なされますが、BEVとは異なり、その航続距離と給油プロセスは従来の自動車やトラックに匹敵します。

BEVと水素FCEVの主な違いは、後者の場合、BEVの充電に30〜45分かかるのに対し、燃料補給時間はわずか5分であるということです。また、消費者は、単位体積と重量あたり約5倍のエネルギー貯蔵を得ることができます。これにより、ライダーがさらに遠くまで移動できるようにしながら、他のもののために多くのスペースが解放されます。

臨界質量の問題

その約束にもかかわらず、水素技術はまだスケールアップされていません。テスラのCEOであるElonMuskは、燃料電池技術を驚くほど愚かだと呼んでいます。

世界的に、2020年の終わりに道路上に25,000台未満の水素燃料電池車がありました。比較すると、電気自動車の数は800万台でした。

水素燃料電池車の採用に対する大きな障壁は、燃料電池のインフラストラクチャが不足していることです。燃料電池車は、従来の車と同じように燃料を補給しますが、同じステーションを使用することはできません。現在、世界で稼働している水素ステーションは500未満であり、主にヨーロッパにあり、日本と韓国がそれに続きます。北米にはいくつかあります。

安全性が懸念事項と見なされています。水素は加圧されて極低温タンクに貯蔵され、そこから低圧セルに供給され、電気化学反応を経て発電されます。現代とトヨタは、水素燃料タンクの安全性と信頼性は標準的なCNGエンジンと同様であると述べています。

テクノロジーをスケールアップし、クリティカルマスを達成することは依然として大きな課題です。道路上の車両が増え、インフラストラクチャをサポートすることで、コストを削減できます。インドが提案する使命は、その方向への一歩と見なされています。

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