New Energies, new possibilities

パリ協定やSDGsなどに向けた気候変動への具体的な対策の一つとして二酸化炭素排出量の削減が叫ばれる中で、世界各国は自国の気候風土や地理的条件を活用した再生可能エネルギーの開発に力を注いでいる。

日本が掲げる「エネルギー基本計画」では「安全性（Safety）」という前提のもと「エネルギーの安定供給（Energy Security）」「経済効率性の向上（Economic Efficiency）」「環境への適合（Environment）」という「3E+S」を原則とする。日本の再生可能エネルギー比率は現在16.9%であり、その向上は環境への適合と電力の安定供給のキーとなる。

一方、2050年までにカーボン・ニュートラルを目指す北欧の環境先進国・デンマークでは、独自のエネルギー政策により自給率を向上させてきた。また消費電力に占める再生可能エネルギーの比率は50%に達し（2019年時点）、飛躍的に改善した。なかでも風力発電の使用割合は2019年では47%と過去10年間で倍増しており、気候風土を生かしたエネルギーの利用が進んでいる。

さらに2020年5月、デンマークは周辺諸国とのパートナーシップを強固にし、世界規模で二酸化炭素排出量を削減していくことを発表した。デンマーク政府は、2050年までの気候目標を達成すべく、5月20日に最初の気候計画を打ち出した。その鍵となるのは、洋上風力発電の拠点となる2つの「エネルギー島（Energy Islands）」の建設。デンマークのみならずヨーロッパ諸国のエネルギーのグリーン化を推進する強力な原動力となることが期待される。エネルギー島の建設は世界初で、一つは北海、もう一つはバルト海のボーンホルム島に建設される。エネルギー島がもたらす恩恵とは何か。

これまでは洋上に点在するタービンから電力を集約する仕組みが存在しなかったが、これからはエネルギー島が洋上風力発電の拠点（ハブ）として機能し、電力を集約する。エネルギー島の発電能力はそれぞれ2GW（「電気自動車700万台」「デンマークの家庭400万世帯」に電力を供給可能）であるが、周辺のタービンで発電したエネルギーを集約することで、北海に浮かぶエネルギー島の電力供給能力は10GWとなる。現在のデンマークの洋上風力発電の発電量が1.7GWであることから、エネルギー島の建設によりますます自然エネルギーの活用が進むことが分かる。

エネルギー島に期待されているのは電力供給量の増加だけではない。エネルギー島はスウェーデンやノルウェー、イギリス、オランダ、ドイツ、ポーランドといった国々にも接続され、デンマークはエネルギーを供給（輸出）することができる。つまり、このエネルギー島は国という枠を超えた再生可能エネルギーの拠点となり、周辺諸国への効率的でグリーンな電力供給を可能とするのだ。

エネルギー・電力・気候省のダン・ヨルゲンセン（Dan Jørgensen）大臣は「気候危機に対応するために、私たちは再生可能エネルギーの生産を劇的に増やすなどの新しい考え方を求められる。2つのエネルギー島の計画はデンマークだけでなく近隣諸国にとっても洋上風力発電へのアプローチが劇的に変わるきっかけとなる」と述べる。

これまでデンマークは国を挙げて再生可能エネルギーの開発に取り組み、存在感を示してきた。この計画においては自国エネルギーのグリーン化に留まらず近隣諸国とのパートナーシップを強化し、世界規模のインパクトを見通している点が非常に興味深い。海がもたらす恵みを活用した洋上風力発電のポテンシャルは、わたしたちが暮らすアジア・太平洋でも注目されている。気候風土に合わせたエネルギーミックスを検討するだけでなく、パートナーシップによる気候変動へのアクションを模索していきたい。

【参照サイト】Denmark unveils plan to build the world’s first offshore wind “energy islands”, ushering in a new era for offshore wind energy in Europe

ideasforgood.jp/2020/06/19/energy-islands/

6/19(金) 16:38配信

バイポーラ型蓄電池の実用化課題　出典：古河電工

　古河電気工業と古河電池は2020年6月9日、実用化が困難とされてきた次世代型蓄電池「バイポーラ型蓄電池」を開発したと発表した。現在主流のリチウムイオン電池と比較し、トータルコストを約半分にできるとしており、まずは電力系統向けの定置用蓄電池など向けに商品化する。2021年度中にサンプル出荷、2022年度から製品出荷を開始する計画だ。 開発したバイポーラ型蓄電池の概要　出典：古河電工 　バイポーラ型蓄電池とは、1枚の電極基板の表と裏に、それぞれ正極と負極を持つというシンプルな構造が特徴の蓄電池。バイポーラ型という構造自体は古くから考案されているが、鉛の薄箔化と長寿命化の両立、樹脂プレートの成形と接合、鉛箔と樹脂プレートという異種材料の接合といった技術課題があり、実用化に至っていなかったという。 　両社は今回、古河電気工業のメタル・ポリマー素材関連の技術や、古河電池の電池加工技術などを活用し、これらの技術課題をクリア。リチウムイオン電池と比較してリサイクル性や安全性で優れるといわれる鉛蓄電池を、バイポーラ型で実現することに成功した。 　開発したバイポーラ型蓄電池は、外形寸法が縦300×横300×厚さ250mm、容量は50Ah、定格電圧は48V、寿命は4500サイクル。これは1日に充放電を1サイクル行う長周期向け電力貯蔵用電池であれば約15年の寿命に相当するという。また、従来の電力貯蔵用鉛バッテリーと比較すると、体積エネルギー密度は約1.5倍、重量エネルギー密度は約2倍としており、複数の蓄電池を組み合わせればMW級システムも構築可能だという。 リチウムイオン電池と比較してコストは半分 　開発したバイポーラ型蓄電池の充放電電流は、電池の満充電と全放電をそれぞれ5時間で終えられる0.2CAとなっている。これは再生可能エネルギー電源の出力変動対策としてよく利用される、ピークシフト制御などへの対応を想定したものだ。 　再生可能エネルギーの出力変動対策など、電力系統向けの蓄電池では、大型のリチウムイオン電池や、NAS電池、レドックスフロー電池などの実用化が進んでいる。今回開発したバイポーラ型蓄電池はこれらの電池と比較した場合、鉛バッテリーと同じリサイクルプロセスを適用可能である点や、蓄電システムとしてのトータルコストで見ればリチウムイオン電池の2分の1で済むといった優位性があるという。 　リチウムイオン電池と比較してコストを半減できる根拠としては、システム構築時にリチウムイオン電池で必要となる離隔距離が不要であり、設置面積当たりのエネルギー量を高められるといった点や、排熱対策用の空調システムが簡略化できるためとしている。 　両者は今後、2021年度中にサンプル出荷、2022年度から製品出荷し、電力事業者や発電事業者向けに拡販を進めていく方針だ。

スマートジャパン

開発したバイポーラ型蓄電池の概要　出典：古河電工

news.yahoo.co.jp/articles/792dd030cd6ab087802db224569559c32c0b4b6c

www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/2006/17/news047_2.html

株式会社プロドローン（愛知県名古屋市）、株式会社アツミテック（静岡県浜松市）、産業技術総合研究所（NEDO 以下、産総研）は、液化石油ガス（LPG）のカセットガスボンベを利用した固体酸化物形燃料電池(SOFC= Solid Oxide Fuel Cell)搭載のドローンを開発し、世界初の飛行実証を行ったことを公表した。

飛行試験中のSOFCドローン（産総研HPより）

　固体酸化物形燃料電池(SOFC)とは、ジルコニア(ZrO2)やセリア(CeO2)などの固体酸化物（セラミックス）を電解質に用いた燃料電池のこと。650～800 ℃の高温で作動し、各種燃料電池の中で最も発電効率が高い。燃料電池が発電する原理は「水の電気分解の逆」で、燃料となるLPGなどから水素を取り出し、酸素と化学反応を起こし電気を作り出す。身近なところでは家庭用の燃料電池システム「エネファーム」などでも同様の仕組みが利用されている。

　今回の飛行実証では、ドローンに通常のリチウムイオンポリマ−（LiPo）二次電池に加え、市販のカセットボンベ２本を燃料とした固体酸化物形燃料電池（LPG駆動SOFCシステム）も搭載しハイブリット化した。飛行中にSOFCシステムで発電した電力は、通常飛行時にはLiPo二次電池を充電することに使う。強風時の姿勢維持やホバリングなど電力負荷が大きくなる際にはドローンに直接給電することで、30kg以上のペイロード（最大積載量）の機体を１時間程度飛行させることが可能となる見通しを得た。

時間程度飛行させることが可能となる見通しを得た。

従来のドローンとSOFCドローンの電力供給の模式図（産総研HPより)

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　その用途が広がり、より長く飛び、より重いものを運ぶことへの期待が大きくなるにつれ、ドローン電源の大容量化は解決を急ぐ課題となってきた。現在主流のLiPo二次電池は、単位重量あたりのエネルギー密度が小さいため、連続飛行時間は最大で30分程度にとどまる。電池を多く積めば飛行時間が伸びそうなものだが、多く積めば積むほど総重量も増えてしまう。電気自動車（EV）などでもこの問題は共通で、電池そのものの小型化、高性能化が課題となっており、これを解決すべくさまざまな研究が進められている。

　その解決策のひとつが燃料電池の利用で、自動車では水素を利用した燃料電池車の研究開発が進んでおり一部で実用化されている。ドローンでも同様の検討がなされているが、水素を搭載して飛行するには、墜落や衝突に備え高い安全基準をクリアする必要がある。また水素供給のインフラが整っていないエリアでの実用は難しい。その点、今回の実証で飛行したドローンは市販のカセットガスの利用が可能となっており、現時点では水素を燃料とする燃料電池より汎用性がある。

LPG駆動SOFCシステムの外観（産総研HPより）

　LPG駆動SOFCシステムをドローンに搭載するにあたって、従来のシステムを軽量化する必要があった。産総研とアツミテックは、部材の改良や新技術の採用で、両者が2017年に発表した「コンパクトハイパワー燃料電池システム」と比べて、出力あたりの重量を60%低減することに成功した。

　今回、新たに改良された固体酸化物形燃料電池(SOFC)では、ドローン飛行中の発電が可能であり、それによってより長時間の飛行ができることも実証された。このことで、災害時など電源確保が難しい場合でもドローンが活用できる見通しがついた。また、固体酸化物形燃料電池(SOFC)の用途も小型・軽量化されたことによって、今後はドローン以外の移動体やロボットなどにも広がることが期待される。

市販のカセットボンベを2本搭載（画像は産総研提供）

　トヨタ自動車は10月11日、次期型「MIRAI（ミライ）」の開発最終段階「MIRAI Concept」を「第46回 東京モーターショー 2019」のMEGA WEB会場で開催される「FUTURE EXPO」で初公開する。東京モーターショーの会期は、プレスデー：10月23日～24日、特別招待日：10月24日、一般公開日：10月25日～11月4日。

　MIRAIは2014年12月に発売された、量産タイプの燃料電池車（Fuel Cell Vehicle、FCV）。水素を燃料として搭載し、燃料電池スタック（FCスタック）により空気中の酸素と搭載した水素の化学反応で発電。その電気を利用して走行する電気自動車（EV）になる。一般的なバッテリーEVとの大きな違いは、FCスタックによる発電で走行するため、一充填走行距離は現行のMIRAIで約650km。一回あたり水素充填時間は3分程度と、高速に充填し、長距離を走行できること。化学反応による発電のため水しか発生せず、走行時のCO2排出量もゼロで、これはEVと同様だ。

　現行の初期型のMIRAIは、4人乗りセダンとして登場したが、次期型のMIRAIはスポーティでエレガントな5人乗りのクルマとして2020年末に登場する。ボディサイズは4975×1885×1470mm（全長×全幅×全高）と、全長を85mm拡大するとともに、全高を65mm抑えて、伸びやかなスタイリングを実現。ホイールベースも、140mm長い2920mmとして、別ジャンルのクルマになっている。駆動方式は前輪駆動から後輪駆動へ変更され、航続距離は30％延長。従来型のMIRAIが650kmと発表されているので、単純計算では845km。ただ、WLTPなど電費表記の変更があるため、単純計算どおりとはならないが、従来よりも遠くまで行けるようになるのは間違いない。

この次期型MIRAIについて、チーフエンジニアの田中義和氏は、「エモーショナルで魅力的なデザイン、乗っているだけで笑顔になれるダイナミックで意のままの走り。ずっと走っていたくなる、そんなクルマを目指して開発してきました。燃料電池車（FCV）だから選んだのではなく、こんなクルマが欲しかった、それがFCV MIRAIだったと言っていただけるクルマに仕上げ、そして、水素エネルギー社会の実現をこのクルマがけん引していければと思います。是非、東京モーターショーへ足を運んでいただき、会場で実車をご覧いただければと思います。」とコメント。スタイリングだけでなく、実際の走りも新感覚の走りを感じられるものになっているという。 

　トヨタの場合、車名＋Conceptという展示車は、前回の「CROWN Concept」もそうだが、ほぼそのままで市販化されることがある。このMIRAIに関しても同様で、2020年末予定の発売であることからそれほど違わない形で市販車が登場するだろう。トヨタブースではなく、MEGA WEB会場の「FUTURE EXPO」に展示されるので、実車はそちらで確認していただきたい。 

car.watch.impress.co.jp/docs/news/1212253.html

自動車メーカー間で、電動車（EV）の「プラットフォーム共有化」が一気に進み始めた。ハイブリッド車で電動化技術をリードしてきたトヨタは、これからどう動くのだろうか？

　直近では、ホンダが2020年4月3日、米ゼネラルモーターズ（GM）のEVグローバルプラットフォーム「アルティウム」を使い、2024年から北米市場向けEVの生産を始めると発表した。また、ルノー・日産・三菱アライアンスは5月27日、3社の棲み分けとして各事業分野における「リーダーとフォロワー」構想を提唱した。中型車以上のEVでは日産がリーダーとなる。さらに、フォードは6月10日、フォルクスワーゲン（VW）グループとEV、商用車事業、自動運転における技術連携の詳細を明らかにした。EVについては2023年までにフォードがフォルクスワーゲンのEVプラットフォーム「MEB」による量産車を市場導入する。

　このように、2020年代中盤から、EVプラットフォームの活用が世界市場で一気に広まる模様だ。背景には、欧州の電動車への意識の変化があると思われる。欧州連合（EU）の執行機関である欧州委員会（EC）は、欧州グリーンディール政策を積極的に推進している。そうした政策が浸透し、欧州社会で環境意識がますます高まっているのだ。

　2018年頃までの自動車産業界では、電動化については米カリフォルニア州のZEV（ゼロ・エミッション・ヴィークル）法や中国政府のNEV（新エネルギー車）規制政策等に対応するための「法規制ありき」という概念が常識だった。各メーカーの開発現場ではそうした意識がいまだに根強いが、経営陣の中からは「（欧州での動きを踏まえて）長期戦略としてEVに本腰を入れるべき時期」という声が出てきた。

　いわゆる「CASE」（コネクテッド、自動運転、シェアリングなどの新サービス、電動化）と呼ばれる次世代に向けた技術革新の中で、EVについては明らかに「潮目が変わった」印象がある。

見えてこないトヨタの具体的なEV戦略では、トヨタはこうした変化をどう捉えているのか？

　トヨタは2015年10月に、2050年に向けた長期ビジョン「環境チャレンジ2050」を発表した。トヨタはこのなかで電動車の普及ロードマップを描き、社会の変化に合わせて何度か修正してきた。

　現時点では、2025年頃までに全車種に電動車を設定し、2030年にトヨタ全販売車のうち電動化比率を50％以上、EV・FCV（燃料電池車）比率を10％以上とすることを目標に定めている。トヨタが示す図表では、2050年時点でもハイブリッド車とプラグインハイブリッド車が主流で、EVと燃料電池車は20％程度と見積もっている（下の図）。

EVについては、世界で唯一、国としてEV発売台数をメーカーに義務づけている中国で、小型SUVの「C-HR EV」やレクサス「UX300e」の販売が決まっているのみ。日本では2020年後半に、短距離移動の2人乗りシティコミューターの販売が決まっている。

　EVプラットフォームの開発についても、トヨタの具体的な動きは見られない。

　スバルは2020年1月、「スバル技術ミーティング」で、トヨタと技術連携して開発するSUVタイプのEVのデザインコンセプトモデルを公開した。ただしその際、スバルからトヨタとのEVプラットフォーム開発についての説明はなかった。

　トヨタは2017年にトヨタ主導で（トヨタ90％、マツダ5％、デンソー5％）、電動化技術の開発企業「EV C.A.Spirit」（本社：愛知県名古屋市）を立ち上げている。同社ホームページには、事業趣旨として「コモンアーキテクチャー構想により、軽自動車からトラックまでのEV基盤技術を一括企画開発」とある。2017年の設立当初は、スバル、ダイハツ、スズキなどトヨタとの資本や技術連携で関連するメーカー各社がEV C.A.Spiritに段階的に参画し、トヨタによるEVプラットフォーム開発構想が具現化されるとの見方が業界内で主流だった。

　だが、スバル幹部らの話では、スバルのSUVタイプEVはEV C.A.Spiritとは関係がなく、トヨタとスバル2社間での案件だとの認識である。

　また、マツダが2020年秋に欧州を皮切りに世界市場で発売するマツダ初の量産型EV「MX-30」についても、マツダ側からトヨタとの直接的な関わりについてのコメントは発せられていない。

現状では、トヨタの具体的なEV戦略はなかなか見えてこない。大々的なEVシフトを表明し、フォードと手を組んだフォルクスワーゲンなどの積極的な動きとは明らかに方向性が異なる。トヨタとしては、現在進めているハイブリッド車技術を中核とした電動化技術の特許使用権を無償開放し、興味を示す他の自動車メーカーや部品メーカーに、トヨタ関連の技術支援による事業を拡大することが、電動化ビジネスの軸足にある。一方で、EVプラットフォーム開発の具体案は明らかになっていない。

トヨタはEVの先を見据えている？

　一方で、ハイブリッド車と同様にトヨタが世界の自動車産業界をリードする燃料電池車については、積極的な動きを見せている。

　トヨタは6月5日、中国メーカーと共に、中国での燃料電池車の普及を進める「連合燃料電池システム研究開発（北京）有限会社」を設立した。連携したのは、トヨタが中国で量産車の合弁事業を組む中国第一汽車や広州汽車、中国地場大手の東風汽車や北京汽車、中国の燃料電池開発大手でバスなど商用車向けに量産している億華通（SinoHytec) といったメーカーである。

　中国政府は2016年に公開した「中国国家省エネ車及び新エネ車ロードマップ」で、国内での燃料電池車の普及台数を2020年に5000台、2025年に5万台、そして2030年に100万台を目指すとし、燃料電池車の技術で世界をリードするとの目標を立てている。

　燃料電池車の需要の主流は、バスやトラックなどを想定しているようだ。トヨタは3月に、グループ傘下の日野自動車と燃料電池大型トラックの共同開発を進めると発表している。

　こうした一連の流れを見ると、トヨタは、EVおよび、その先にある燃料電池車の普及を大局的に見据えているように思われる。その中で、世界で最も燃料電池車の普及が早く進むと見込まれる中国との関係を大事に育てようとしているのであろう。

jbpress.ismedia.jp/articles/-/60919