交通・輸送
ポータブル水素カートリッジがFCEVの魅力を強調
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電気自動車（EV）は現在大流行しています。EVの人気と採用が世界的に急速に拡大しており、10年以内に$1,084億の市場規模になると予測されています。
2021年はEV販売が大きく伸び、2020年から675万台に倍増し、2022年には1,000万台を超えました。一方、EVのユニット販売は2029年までに1,884万台に達すると見込まれています。
EVは従来のガソリンエンジンとは異なり、電動モーターと充電可能なバッテリーで走行します。
実際にはいくつかのタイプがあります：バッテリーEVは完全に充電式バッテリーパックで駆動し、プラグインハイブリッドEVはガソリンエンジンと外部電源から充電できる電動モーターの両方を使用し、ハイブリッドEVはバッテリー駆動モーターと内燃エンジンを併用し、燃料電池EVは水素で電動モーターを駆動します。
すべてのEVと同様に、燃料電池電気自動車（FCEV）も電動モーターを動かすために電力を使用しますが、バッテリーではなく水素で駆動する燃料電池で電力を生成します。
FCEVの仕組みは、燃料電池が2つの電極（負極であるアノードと正極であるカソード）を持ち、電解質で挟まれています。水素などの燃料がアノードに供給され、空気がカソードに供給されます。
アノードでは、触媒が水素分子を電子とプロトンに分解します。
触媒は化学反応を加速させるために使用され、研究者は水素燃料電池の製造コストを削減できる触媒を探しています。最も一般的な触媒はプラチナで、次いでニッケル、パラジウム、鉄などがあります。
水素燃料電池では、電子が外部回路を通って電力を生み出し、プロトンはカソードを通過して酸素と電子と結合し、水と熱を生成します。このように、燃料電池はエネルギー変換装置であり、バッテリーのような蓄電装置とは異なります。
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水素燃料電池：車両の持続可能な未来
燃料電池は基本的に水素などの燃料の化学エネルギーを利用して、効率的かつクリーンに電力を生成します。水素は最も軽い元素で、酸素と反応すると大量のエネルギーを放出し、生成物は水だけです。
この目に見えないガスは将来のクリーン燃料として期待されています。エネルギー・輸送・産業分野の大手企業が参加するグローバルイニシアチブ「Hydrogen Council」は、水素を将来の車両の持続可能な駆動源だけでなく、熱と電力のクリーンエネルギー源と位置付けています。
しかし、すべての水素がクリーンというわけではありません。ゼロエミッションの「グリーン水素」は、クリーン電力を用いた電解によって水を分解し、水素と酸素を生成します。
クリーンな水素を使用すれば、燃料電池は低排出またはゼロ排出を実現し、気候変動への対応に貢献します。水素燃料電池は有害な排出物を出さないため、有毒物質の取り扱いや保管に伴うコストが不要です。また、静音で大気汚染物質も排出しません。
燃料電池はバッテリーや内燃エンジンに比べ、バッテリーの交換・充電・管理が不要になるためコスト削減にもつながります。シンプルなメンテナンスと現場訪問回数の削減が運用コストをさらに低減します。
従来の燃焼技術と比較して、燃料電池は高効率で動作します。燃料中の化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換することで、高い効率を実現しています。
米国エネルギー省によると、水素燃料電池のエネルギー効率は40％〜60％で、一般的な自動車の内燃エンジンの約25％に比べて高いとされています。
さらに、水素自動車は電気自動車と同様の走行体験を提供し、燃料タンクの補給にかかる時間も短いです。大容量バッテリーを搭載した他の電気自動車と同等の航続距離を持ち、FCEVの利用可能性と柔軟性は通常の自動車と同等です。
水素燃料電池で生成されたエネルギーは、ドローンや商用車から産業・商業・住宅用建物まで、さまざまな用途に利用できます。信頼性が高くクリーンな代替エネルギー源として、応用範囲は拡大し続けています。
燃料電池電気自動車（FCEV）の統計を見ると、2022年は前年から40％増加し、世界の道路上に72,000台以上のFCEVが走行していると、国際エネルギー機関（IEA）の2023年版Global EV Outlookで報告されています。
しかし、2023年の世界販売台数は30％以上減少し、2023年に販売された燃料電池車は14,451台で、2022年の20,704台から減少しました。この低迷は韓国で顕著で、FCEV販売は最大55.2％減少しました。
一方、中国は緩やかな成長を続け、韓国系調査会社SNE Researchによると、世界最大のFCEV市場となっています。
中国政府は実際に次年度までに国内に少なくとも1,200か所の水素供給ステーションを建設する計画で、EV分野での支配的地位と同様にリードを維持しようとしています。中国は世界のEVの約3分の2、EVバッテリーの3分の4以上を生産しています。
欧州水素観測所は、2023年にドイツが最も多くのFCEV登録と車両群を保有し、次いでフランスが続くと報告しています。
車種別に見ると、乗用車が最も多く登録されたFCEVで、近年活動が最も増加しています。FCEVバスやトラックも増えており、2023年にはバスが464台、トラックが215台でした。
燃料電池電気自動車が直面する課題
国際エネルギー機関は、2050年までに水素が道路輸送の16％を占めると予測しています。
インフラは課題です。水素は専用のポンプで給油されますが、欧州全体でたった178か所の水素ステーションしかなく、その半数はドイツに集中しています。英国では約9か所の水素ステーションしかなく、公共充電地点は31,000か所に対しごくわずかです。
とはいえ、インフラは徐々に拡大しています。また、電気充電ステーションと水素給油ステーションを併設したインフラは、純粋な電気充電インフラよりもコストが低いことが分かっています。
コストも水素車の普及を阻む要因です。現在市場に出回っている燃料電池車は、バッテリーEVや内燃エンジン車に比べて高価です。
水素車が高価になる主な理由は、触媒として使用されるプラチナのコストです。しかし、自動車用燃料電池に必要な貴金属の量は大幅に削減されており、研究者はコスト効率の良い代替素材も探しています。
燃料コストについては、従来の燃焼車とほぼ同等で、世界的に水素生産が増加すれば価格は下がると見込まれています。
現在、多くの大手自動車メーカーが水素をバッテリーに代わるゼロエミッション実現の主力技術として期待しています。
たとえばBMWのCEOであるオリバー・ジプス氏は、水素を「排出ゼロモビリティを実現するジグソーパズルの欠けたピース」と呼びました。ドイツメーカーはバッテリー技術に多額の投資を行う一方で、トヨタ製燃料電池を搭載したBMW iX5水素車のテストも進めています。
自動車メーカーはFCEVをバッテリー車の競合ではなく、補完的な存在と見なしています。
「単一の技術だけでは、世界的に気候中立なモビリティを実現するには不十分です。」
– ジプス氏は昨年語った
同社によれば、水素車は高い柔軟性と長距離走行が必要なユーザーに適したソリューションになるとしています。BMWは生産と物流にも水素技術の活用を検討しています。
日本のトヨタ (TM ) の社長である豊田章男氏は、バッテリー車のシェアが30％でピークに達し、残りは水素と従来の燃焼エンジンが占めると先月述べた大きな水素燃料電池の支持者です。
同社の主力水素車はミライで、一般に広く提供されています。
多くの関心と開発があるものの、FCEVのもう一つの課題はクリーン水素への容易なアクセスです。トヨタは技術責任者の中島浩樹氏によれば、水素車は「燃料供給が不足している」ため「まだ成功していない」と認めています。
しかし、トヨタが交換可能な水素燃料電池バッテリーを発表したことで、状況が変わりつつあります。
トヨタのブレークスルー：ポータブル水素カートリッジ
2024年日本モビリティショーBizweekで、トヨタ自動車株式会社 (TM ) はポータブル水素カートリッジを世界に披露し、FCEVの世界を変えるべく、これらの車両に交換可能な電力供給を提供することを目指しました。
出典: Toyota
このイベントは10月15日から10月18日まで千葉県幕張メッセで開催され、持続可能な未来に向けて取り組むモビリティスタートアップが参加しました。トヨタはカーボンニュートラルに関する技術を展示しました。
同社は、水素社会の実現と再生可能エネルギー管理を含むマルチパスウェイアプローチでカーボンニュートラルを追求しています。これらの取り組みはエネルギー供給の安定化と環境負荷の低減に寄与します。
ポータブル水素カートリッジは、時価総額2678億ドルで株価は169.55ドル（年初来7.54％下落）というトヨタの主要な開発の一つです。自動車メーカーは2022年にモビリティ技術子会社Wovenを通じて作動プロトタイプを初めて発表しました。
TM 価格チャート
これらの大型水素カートリッジは、AA電池のような形状で、車に差し込むだけで電力を供給します。エネルギーが使い切れたら新しいカートリッジに交換すれば、車やデバイスを継続的に稼働させられます。
さらに重要なのは、トヨタがタンクのサイズと重量を削減し、手で持ち運べるようにした点です。従来の水素タンクは大きくて取り扱いが困難でした。同社は次のように述べています：
「水素を日常のさまざまなシーンで安全に、身近に使えるエネルギー源にすることを目指しています。」
水素車の製造と使用はまだ極めて少ないですが、トヨタがこの大きな課題を解決したことで、将来的に水素車が注目を集め、バッテリー電気自動車を上回る可能性もあります。
しかし、これだけではありません。イベントでは、トヨタは水素で走る非標準レースカーも披露しました。同社は3年前にガス状水素で走るGR Corollaのレース参戦を開始し、昨年からは日本国内外の耐久レースに参戦しています。
自動車メーカーに水素車への参入を促すだけでなく、トヨタはポータブル水素カートリッジの多様な用途を計画しています。
この新開発の興味深い点は、これらのセルが家庭の電力供給にも利用できることです。料理用に水素を燃焼させることも可能で、トヨタはRinnai株式会社と提携し、実際にそのようなコンセプトクッカーを実演しました。
実際、トヨタは企業と協力してカートリッジを市場に投入し、さまざまな応用を見つける計画です。公式プレスリリースでは次のように述べています：
「（それ）は、さまざまな企業やスタートアップの技術・アイデアとマッチングを図り、サービス提供やポータブル水素カートリッジを用いたデバイスの開発・販売を含む多角的な視点から実現を目指します。」
この動きにより、金融やその他事業にも関わる自動車メーカーは「ポータブル水素カートリッジの活用をさらに強化し、水素社会の創出に貢献する」ことになるでしょう。
燃料電池電気自動車市場の主要プレーヤー
燃料電池電気自動車（FCEV）分野で最も注目される企業の一つはPlug Power (PLUG ) です。同社は燃料電池式フォークリフトを製造し、グリーン水素の生産・供給にも事業を拡大していますが、株価は現在年初来54.22％下落し、1株あたり2.08ドルで取引されています。Plug Powerへの投資情報はここをクリックしてください。
PLUG 価格チャート
次にBallard Power Systems (BLDP ) は、バスやトラックなどの重機向け燃料電池ソリューションに注力しています。同社の株価も55.95％下落し、1株あたり1.66ドルで取引されています。これはNikola Corporation と同様で、同社の株価は83.81％下落しています。Nikolaのトラック事業部はFCEVとBEVの両技術を使用しています。
BLDP 価格チャート
次に、今年好調な株価パフォーマンスを示した企業を詳しく見てみましょう。
#1. Cummins Inc.
執筆時点で株価は332.68ドルで、今年は38.87％上昇しています。同社の時価総額は455.9億ドルで、EPS（TTM）は3.79、P/E（TTM）は24.13、ROE（TTM）は19.55％、配当利回りは2.19％です。
従来はディーゼルエンジンで知られるCumminsは、商用車向け燃料電池を含む水素技術にも大規模な投資を行っています。2024年第2四半期には、同社は8.8億ドルの売上高と7.26億ドルの純利益を記録し、売上高に対するEBITDAは15.3％、希薄化後EPSは5.26ドルでした。
CMI 価格チャート
2019年に2億9,000万ドルでHydrogenicsを買収し、バスやトラックなどの重機向け水素燃料電池ソリューションを推進しています。2023年にはAir Liquide (AIL.DE ) が保有していたHydrogenicsの19％の株式を買い取り、同社は「この技術へのコミットメントと、すべてのステークホルダーに価値を創出し、世界の脱炭素化に貢献する重要性が増すことを強化する」と述べました。
2022年には、Cumminsはスカニアに対し、20台のFCEV向けにプロトン交換膜（PEM）燃料電池システムを提供し始めました。この協業は2020年にスカニアの大型食料卸売業者ASKOと共同で、4台の電動トラックが燃料電池システムで走行するパイロットプロジェクトとして始まりました。
今年初め、同社はBEVとFCEV向けの高度なソフトウェアとエレクトロニクスの統合を発表し、性能最適化、安全性向上、輸送産業の持続可能性向上を目指しています。Cumminsのゼロエミッション事業部Acceleraは新世代の水素・電気ソリューションを発表し、FCE300とFCE150の燃料電池エンジンは耐久性向上、システム効率改善、パワーデンシティ向上を実現しています。
「継続的なイノベーション、実地テスト、顧客・パートナーとの協業により、次世代技術を改善し、導入促進とゼロへのシフトを加速させています。」
– エイミー・デイビス、Accelera社長
結論
無色・無味・無臭・可燃性の気体である水素は、将来のエネルギーキャリアとして大きな可能性を示しています。その貯蔵・輸送能力は、さまざまな用途への利用に適しています。
自動車産業においては、高効率かつクリーンなエネルギープロファイルを持つ水素燃料電池技術は、バッテリー駆動EVに対する魅力的な代替手段となります。さらに、この究極のクリーンエネルギーは使用時にCO₂を排出せず、製造プロセスでも太陽光や風力などの再生可能エネルギーを活用すればCO₂排出をさらに最小化できます。
FCEVの普及には課題が残りますが、トヨタのポータブル水素カートリッジのようなイノベーションが広範な利用への道を開く可能性があります。これにより、水素は持続可能なモビリティへのますます重要な貢献を果たすことが期待されます。
