交通・輸送
ICEと電動モーターのギャップを埋めるのは何か？
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電動モーターで駆動する車両が未来です。バッテリーパック、燃料電池、あるいはその他の革新的なソリューションのいずれであっても、結果は同じで、内燃エンジン（ICE）は廃れつつあります。
しかし、この変化が一夜にして起こるわけではありません。何十年もの間、世界中の国々はガソリンやディーゼルなどの液体燃料に特化したインフラ整備に多額の投資をしてきました。ICEベースの車両の可能性はすでに尽きたと考えるのは妥当かもしれませんが、実際にはそうではなく、材料科学への理解が深まることで、ICEの寿命が延長され、電動車と調和して長年共存できる未来が可能になっています。
ICE産業は依然として成長が見込まれ、2021年の約550億ドルから2028年には約700億ドルへと、年平均成長率3.71%を誇ります。まだ活用されていない投資機会が残っています。
The following is a brief look at a few innovations that have the potential to give ICE based vehicles this new lease-on-life, bridging the gap to the inevitable dominance of EVs.
メーカーとイノベーター
Before taking a look at some of the fresh innovations poised to extend the lifespan of ICE, make sure to check out the following publicly traded companies; each of which is playing an active role in developing/promoting such products.
Porsche (P911)
自動車メーカーの中でも、Porscheは最も象徴的な存在の一つです。同社の取り組みは単に動く芸術作品を作ることにとどまらず、車両の性能と効率の向上を目指す新技術（例：合成燃料）の開発と推進に貢献しています。
Porscheはドイツ・シュトゥットガルトに本拠を置き、従業員は約40,000人で、前会計年度の売上高は370億ドルを超えました。
Tesla (TSLA)
Tesla (TSLA ) は実際のバッテリーパック製造をサードパーティに委託していますが、同社の要求とニーズが過去20年間にわたりEV分野の多くのイノベーションを単独で牽引してきました。
2022年にTSLA株価は急落しましたが、潮流は変わり、執筆時点で2023年は年初来で+55.48%という印象的な回復を示しています。厳しい2022年にもかかわらず、同社はこの期間に814億ドルの売上高を誇ることができました。
Teslaは米国テキサス州に本拠を置いています。
人工知能
ICE車両がさらに効率化し、廃止されるまでに数年余分に寿命を延ばすことを可能にする最初のイノベーションは、人工知能（AI）を活用した自動運転です。
AIは人間のミスや習慣を排除することでこの能力を実現します。AIは道路上の車両間の通信を可能にし、渋滞や余分な排出ガスを削減します。AIは速度制限を守り、信号間を無駄に加速することを防ぎます。また、スロットルを過度に使用せずに一定速度を維持できます。
上記の理由をはじめとするさまざまな要因により、AIは従来のICE車両が可能な限り長くEVと競争力を保つ可能性を持っています。
合成燃料
ICE車両の最大の課題は化石燃料への依存です。この燃料源は枯渇しつつあるだけでなく、採掘・加工・燃焼が環境に甚大な悪影響を及ぼします。
このような状況から、ICE車両の寿命延長に寄与すると期待される最も有望なイノベーションの一つが、合成燃料（通称「eFuel」）の創出であることは驚くべきことではありません。実際、合成燃料は大きな期待を集めており、ヨーロッパなどの地域では、eFuelを使用するエンジンに対して今後のCO2排出エンジン禁止に免除を認める決定がすでに下されています。
では、合成燃料（’eFuel’）とは何か？ それは、従来のICE車両で使用される化石燃料由来のガソリンの代替となるエネルギー源です。現在、主に以下の2つの方法で製造されています。
- 電気分解でH2Oを分解し、二原子水素分子を生成し、これを大気中から回収したCO2と結合させてメタノールに変換する多段階プロセスです。生成されたメタノールは触媒を用いて高温でeFuel（合成ガソリン）に変換されます。
- CO2とH2からガソリンの構成要素となる炭化水素を合成すること
現時点でeFuelは決して完璧な解決策ではないことに留意すべきです。上記のプロセスはエネルギー消費が非常に大きく、さらに生成された「ガソリン」も排気ガスを排出します。ただし、このプロセスは大気中のCO2を除去し、持続可能なエネルギー源を利用して燃料を製造することで、炭素中立にする可能性を提供します。
Porscheがこのイノベーションを、EVの普及に関わらず何十年も道路に残るICE車両を大幅に環境に優しくする手段として推進している一方で、実際に燃料とその製造プロセスの最適化に取り組んでいるのはHIFのような企業です。
摩擦 – 友か敵か？
地上輸送において、摩擦は恩恵でもあり障害でもあります。摩擦は車両のタイヤが地面に力を伝えるために必要不可欠で、ブレーキやハンドリング時の制御を可能にします。しかし、車両のドライブトレインにおいては、摩擦が機械エネルギーのかなりの部分を熱として無駄にしてしまうため、逆に障害となります。
摩擦克服のための2つの解決策は、表面テクスチャリングと合成潤滑剤の使用です。
表面テクスチャリングに関する研究では、シリンダー壁に溝や凹みを設けることで摩擦と熱の大幅な低減が示されています。
合成潤滑剤は新しいものではありません。数十年前に従来のエンジンオイルに取って代わる形で導入された際、潤滑性、耐摩耗性、可変粘度などで優れた代替品を提供しました。その後も研究は進み、材料科学の理解が深まるにつれて、合成潤滑剤はより頑丈で効果的になっています。
表面テクスチャリングと改良された合成潤滑剤の併用により、ドライブトレインで失われる機械的ロスの大部分を削減できる可能性があります。EVが約5%のロスで高効率を誇るのに対し、ICEの約50%のロスを削減することは、寿命延長に大きく寄与します。
ICEの再構築
AIがドライバーを代替し、合成燃料がエネルギー源を代替し、最新の潤滑剤と表面テクスチャリングがエンジンの機械的ロスを削減できる。これらは素晴らしい取り組みですが、従来のICEをほぼ全面的に再設計することで、さらに一歩進んだ取り組みを行っている企業があります。
Avadi enginesは、最近StartEngineでのクラウドファンディングで21万ドル以上を調達し、従来のバルブトレインを排除したことで、再設計されたICEがよりコンパクトで軽量、効率的かつ多用途で、トルクの怪物であると主張しています。
同社の独自設計は、2本のコンロッドを持つ回転ピストンを採用しています。ピストンの回転により、シリンダーヘッドに吸排気バルブを組み込むことが可能となり、従来のバルブトレインを排除できます。Avadiは次のように主張しています。
内部テストによれば、Avadi MA-250は最も近い競合エンジンと比べて重量が約半分で、トルクと馬力が2倍でありながら、燃料消費は約30%削減されています。
Avadiは、最初のモデルであるMA-250が15馬力、22lb-ftのトルクを持ち、重量はわずか26lbであると示していますが、用途に応じてスケールアップ・スケールダウンが可能です。
このスケーラビリティは、ICEが地上輸送以外にも幅広く使用されているため重要です。実際、ICEが今後も普及し続ける理由の一つは、農業用トラクター、ATV、木材チッパーなど、多様な機械で広く利用されていることです。AvadiやそのMA-250プロトタイプは、この課題に取り組んでいます。
最終的な結論
この記事の冒頭で述べたように、EVがICEに取って代わるのは時間の問題です。もはや疑問の余地はありません。興味深いのは、エンジニアの継続的な独創性により、ICEが今後も有力な動力源として存続できる点です。
EVはすでに存在し、さまざまな指標でICE車両に近づいていますが、世界的なインフラが追随するまでには時間がかかります。そのため、賢明な投資家がICE分野で有利な投資を行う余地はまだ十分にあります。最新の燃料、潤滑剤、エンジン再設計といった橋渡し技術を通じて、機会は存在します。
数年後には、Avadiエンジンで駆動し、eFuelを使用し、次世代潤滑剤と表面テクスチャリングにより卓越した効率を実現した自動運転車が実現する日が来るかもしれません。
