交通・輸送
新しい研究が公共交通の電化に隠された課題を明らかにする
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私たち人間は寒さがあまり好きではありません。結局、血流が減少し、熱損失が増加し、手先の器用さが低下します。
しかし、機械、特に電気自動車（EV）はどうでしょうか？実は、彼らも寒い天候が好きではないことが判明しました。
新しい研究1によると、温度が-4 °Cから0 °Cの範囲にあるとき、電動バスの電池からのエネルギー消費量は最適温度帯（OTZ）と比較して平均48 %増加しました。回生エネルギーも同じ割合で増えたという意味ではありません。一方、-12 °Cから10 °Cの範囲では平均28.6 %の増加です。
電化が世界の交通とエネルギーを再構築している理由
電動バスは電化トレンドの一部であり、世界的なエネルギー情勢を急速に変えつつあります。これは化石燃料の使用を置き換える電気自動車とエネルギー貯蔵ソリューションへのシフトを意味し、効率が向上し、エネルギー需要が削減され、電力・輸送部門の脱炭素化が進みます。
この転換は温室効果ガス（GHG）排出量の削減だけでなく、エネルギー安全保障の強化、持続可能な経済成長の促進、そして世界中のクリーンでレジリエントなエネルギーシステムの開発を支援します。
このトレンドの一環として、電気自動車（EV）は大きな注目を集めており、2025年第一四半期だけで400万台以上の電気自動車が販売しました。これは前年同期と比べて100万台以上多い販売台数です。
乗用車やバンなどの軽自動車（LDV）がこれらのEV販売の大半を占めています。国際エネルギー機関（IEA）の報告によると、2024年時点で電動バスと電動LDVの保有比率はほぼ同等でしたが、電動バスの販売比率は成長が遅いです。
このシェアは2030年までに世界全体で20 %未満に達すると予測されています（STEPSシナリオ）。その結果、電動バスは2030年までに世界のバス車両全体の約10 %を占める見込みです。
それでも、世界の電動バス市場は2024年の170億ドルから2030年には375億ドルへと成長すると予測され、年平均成長率（CAGR）は14.2 %です。
このトレンドに合わせて、ニューヨーク州イサカの公共交通事業者Tompkins Consolidated Area Transit（TCAT）は、試験運転用に全電動バス7台の資金を調達しましたが、期待通りの結果は得られませんでした。バスは地域の丘陵地帯で走行が困難で、寒冷時には航続距離が減少し信頼性が低下しました。そのため、TCATはコーネル大学の研究者と協力し、パイロットプログラムから洞察を得ました。
コーネル大学の研究者は寒冷時にバスの性能が下がる原因を実走行データから調べ、交通事業者、メーカー、政策担当者などが車両の電動化を計画する際の課題を検討しました。
電動バスが寒冷時に苦戦する理由：主要な課題
バッテリー電動バス（BEB）は温室効果ガス削減に大きな可能性を示し、クリーンエネルギーへの公共交通の転換に重要な役割を果たすと期待されていますが、広範な導入を制限する課題に直面しています。
これらの技術的課題の中で、特に寒冷時におけるBEBの航続距離の制限は大きな問題です。
他の高電圧バッテリーパックを搭載したEVと同様に、バッテリー電動バスも最適温度以下で運転するとエネルギー効率が大幅に低下します。特に氷点下の条件では、総運用コストと航続不安が増大します。
都市バスは年間平均42,940マイル走行し、一般的な自動車の4倍に相当します。固定ルートとスケジュールで運行されるため、寒冷時の性能変動は輸送需要を満たす上で深刻な課題を生み出します。
充電スケジュールや車両配車の調整に加えて、バッテリーサイズの選定や充電インフラ計画の難しさも課題です。これらすべてがディーゼルバスに比べたBEBの経済的実現性に悪影響を及ぼします。
寒冷時にBEBの航続距離が減少する要因は、複数の相互関連要素によります。
最も重要なのは、温度に敏感なバッテリーセルの化学特性で、容量低下と放電率低下を引き起こします。バッテリー熱管理システム（BTMS）は最適温度を維持するために開発されていますが、運転条件によってはエネルギー消費が大きくなります。
次に、換気・暖房・空調（HVAC）システムからのエネルギー負荷増加が航続距離をさらに削減します。
再生ブレーキシステムの効果は、寒冷条件下ではさまざまな技術的・環境的要因により低下します。さらに、悪天候やルート特性がドライバーやオペレーターの行動に影響し、BEBのエネルギー効率に大きく関与します。
したがって、これらの人間的・機械的要因を詳細に理解し、寒冷時の悪影響を緩和する効果的な戦略を策定することが不可欠です。これにより、フリートオペレーターの運用コストが削減され、メーカーは寒冷時性能を向上させた車両設計が可能になります。
複数の研究が、エネルギー消費シミュレーションや実環境での気温影響調査により、寒冷時のBEB性能への影響を定量化しようと試みています。
しかし、農村部や都市部のルートでのアイドリングや走行といった、より複雑なシナリオ下での影響については依然として大きなギャップがあります。これは地域別の運用戦略策定に不可欠です。
バッテリー加熱、再生ブレーキ、その他主要コンポーネントのエネルギー性能への寄与は、複雑なルートスケジューリングで十分に議論されておらず、凍結温度での長距離走行をカバーする実証研究も不足しています。さらに、寒冷時のBEB実現性に関する情報が限られ、寒冷時運用戦略への指針も不十分です。
そこで、コーネル大学の研究者は、TCATが運用する7台のバッテリー電動バスから得られた2年間の実データを用いて、寒冷時のエネルギー消費と回生への影響を分析しました。これらのバス走行の40 %以上が12 °C以下で行われました。
影響を定量化するため、チームは理想的な温度を前提としたアイドリング、走行、回生時のエネルギー消費を予測するOptimal Temperature Zone（OTZ）モデルを開発しました。
運用要因を特定した上で、研究者はバスの機能改善に向けた提言も行っています。
寒冷時が電動バス効率に与える影響の定量化
前述の通り、コーネル大学の研究は、電動バスのバッテリーが寒冷時（摂氏-4 °C〜0 °C）に最大48 %多くエネルギーを消費すると報告しています。温度範囲は華氏25 °F〜32 °Fです。また、摂氏-12 °C〜10 °Cの広範囲では約27 %のエネルギー増加が見られました。
このエネルギー消費の急増について、コーネル工学部のIrving Porter Church教授でありシニア著者のMax Zhangは「予想外だったが、どんな教訓も価値がある。社会として学び、改善できる」と述べました。
パイロットフリートのエネルギー消費増加の定量化は、TCATから収集した2年間のデータに基づいており、米国北東部における電動バスの性能を初めて評価・分析したものです。
このように、TCATとコーネル研究者はデータと協働を通じて相互に洞察を共有し合っています。Zhangのチームは研究が進むにつれてTCAT関係者と何度も会合を重ねました。
特筆すべきは、TCATのデータセットが総走行距離225,837キロメートルに及び、ニューヨーク州トンプキンス郡の多様な条件下で運用された点で、過去のBEB研究よりも包括的です。
この総距離の4.7 %は平均的な環境温度（すなわち氷点下）で記録され、約50,000マイル（80,000キロメートル）以上が0 °C〜12 °Cの寒冷温度帯で走行されました。
According to Zhang, who is a provost’s fellow for public engagement:
「TCATがこの地域のリーダーであることから恩恵を受けており、リアルタイムでデータにアクセスできるのは本当に特権です。学んだ教訓の一つは、これらのバスは寒冷気候の州を含む全国向けに設計すべきだということです。また、従来のディーゼルバスとは異なる挙動を示すため、これを活かすには別の戦略が必要です。」
研究者はまず、温度以外の要因（例えば交通状況の変動）を考慮した理想的な温度での車両性能をモデル化しました。
そのために、実際の寒冷時運用時の非温度依存条件を保持しつつ、最適温度下でのBEB性能をシミュレートする革新的なOTZベースラインモデルを開発しました。
次に、40以上の複雑なルートとスケジュールにわたる実測性能と比較しました。
研究者は、バッテリーの自己加熱が寒冷時のエネルギー使用増加の半分を占めていることを発見しました。EVバッテリーは華氏75 °F付近で最も効率的に動作するため、起動時に寒いほど暖めるためのエネルギーが多く必要になります。
バスのキャビン加熱がもう一つの主因です。特に都市部のルートでは頻繁にドアが開閉されるため、バッテリーはキャビンを暖めるために余計な作業を強いられます。
「全電動車両では、バッテリーが唯一のオンボードエネルギー源です。すべてはバッテリーから供給されなければなりません。」
– Zhang、Cornell Atkinson Center for Sustainabilityのシニアファカルティフェローでもある
再生ブレーキは低温下で効率が低下することが研究で判明しました。このエネルギー回収メカニズムは、走行中の車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、すぐに使用するか将来のために蓄えることができます。
このメカニズムはハイブリッド車や完全電動車の多くに搭載されています。従来のブレーキシステムでは、ブレーキパッドとローター間の摩擦で車両が減速し、運動エネルギーのほぼ全てが失われますが、再生ブレーキはエネルギーの70 %以上を回収します。
しかし、低温になるとバッテリーがセル全体で均一な温度を保つのが難しくなるため、システムの効率が低下します。電動バスのバッテリーは、長距離走行と大容量乗客を想定して、標準的なEVバッテリーの約8倍のサイズです。
では、寒冷時にバッテリー電動バスの性能を向上させるには何ができるでしょうか？研究者は、使用しないときはバスを屋内に保管してバッテリー性能を改善することを推奨しています。また、アイドリング時間が長い場合に環境温度を高めるだけでなく、オペレーター向けの短期的対策として、バッテリーがまだ温かいうちに充電する、側面カバーを取り付けてキャビンへの空気対流を減らす、停車時のドア開閉時間を制限する、といった方法が挙げられます。
メーカー向けには、バッテリー加熱とHVACシステムの最適化設計が推奨されています。この研究は、政策立案者がインセンティブ指針を作成し、実現可能性を評価し、電化公共交通のルート優先順位を設定する際にも役立ちます。
より大規模な視点では、博士課程の学生で本研究の第一著者であるJintao Guは、インフラの評価と調整が電動バスを支える上で必要であると述べています。
「すべてのバスのスケジュールを最適化し、充電ステーションの数や自社ガレージの有無などインフラの能力を考慮しなければなりません。ドライバー、ディスパッチャー、サービス作業員の訓練も必要です。運用とインフラの観点から、将来の交通システム計画に向けた多くのメッセージがあります。」
– Gu
イサカの農村部と都市部のルート、そして丘陵地形は、研究者がバス性能についてより多くの洞察を得るのに役立ちました。
これにより、寒冷時に電動バスは農村ルートでのエネルギー利用増加が都市ルートに比べて小さいことが分かり、フリートプランナーが電動バスのルート割り当てを戦略的に決定する際の参考になります。
電化トレンドへの投資
REV Groupは北米を中心に消防車、救急車、特殊用途車、レクリエーショナル車両を製造する企業です。ただし、電動バスの研究成果が同社の業績を直接押し上げると示されたわけではありません。同社は2024年にバス製造事業から撤退したため、電動バスの普及と同社株を単純に結び付けることはできません。
- 消防車：KME、E-ONE、Ferrara、Spartan ERなどのブランド
- 救急車：Leader、Horton、Road Rescue、AEV、Wheeled Coachなどのブランド
- その他の特殊用途車およびレクリエーショナル車両
REV Group
REV Groupは電動消防車Vectorなどを発表してきました。一方、バス製造事業については、Collinsのスクールバス部門を2024年にForest Riverへ売却し、路線バスを手がけたElDorado National（ENC）も2024年10月にRivazへ約5,200万ドルで売却しました。元記事の「2025年第4四半期に売却」という記述は時期が誤っています。
同社が公表した2025会計年度第1四半期の売上高は5億2,510万ドル、純利益は1,820万ドル、調整後EBITDAは3,680万ドルです。これらは当時の四半期実績であり、現在の株価や将来の収益を表すものではありません。投資判断には最新の決算資料、事業構成、リスクを確認する必要があります。
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結論：寒冷地で電動バスを運行するには
コーネル大学の研究は、ニューヨーク州イサカの電動バス7台について、寒さがエネルギー使用量を増やすことを示しました。これは全地域の全車種に同じ割合が当てはまるという意味ではありません。車両の暖房、電池の温度管理、充電設備、運行経路を合わせて設計することが重要です。
研究者は屋内保管、電池が温かいうちの充電、ドア開放時間の管理などを運行上の対策として挙げています。電動化の効果を評価する際は、気候だけでなく走行条件や電力の供給源も考慮する必要があります。
参照研究：
1. Gu, J., Liao, Q., & Zhang, K. M. (2025). Assessing the cold weather impact on battery electric transit buses. Transportation Research Part D: Transport and Environment, 127, 104809. https://doi.org/10.1016/j.trd.2025.104809
