究極の自動車エネルギー：水素自動車が普及するにはどれくらいの時間がかかるのでしょうか？

今日、カーボンピークとカーボンニュートラルという「デュアルカーボン」目標は世界的なコンセンサスとなり、多くの国の経済発展における重要な戦略となっています。このような背景から、人間の活動の中で最も多くの二酸化炭素を排出する運輸部門は、大きな注目と変革が求められている重要な分野です。新エネルギー車の開発は業界でよく使われる用語となり、エネルギー変革の重要な部分となっています。

近年、電気自動車の普及と燃料電池の急速な発展により、この大規模なエネルギー変換の深いプールがかき立てられています。 「排出ガスゼロ」の水素自動車も注目を集め始めている。

水素エネルギー開発への熱狂は、欧州、米国、日本などの先進国・地域で始まりました。欧州連合、米国、日本は水素エネルギーを国家エネルギー開発戦略に組み込み、産業開発計画や支援政策を発表している。同国は水素エネルギーを戦略的なエネルギー技術と位置付けており、有利な政策が徐々に発表されつつある。 2019年、水素エネルギーが初めて政府活動報告書に記載されました。 2020年、「中華人民共和国エネルギー法（意見募集稿）」に水素エネルギーが初めてエネルギー分類として記載された。同年、水素エネルギーが国家経済社会発展計画に盛り込まれ、燃料電池車の実証・推進や国家水素エネルギー産業発展戦略計画の策定が開始された。

立法、トップレベルの設計、または特定の実証アプリケーションのいずれの面でも、継続的に安定した政策環境の下で、市場と業界は水素エネルギーの持続可能な発展のための肥沃な土壌を提供し、水素エネルギー産業の健全な方向への持続可能な発展を調整、標準化、およびサポートしています。

自動車エネルギーの「究極の形」として知られる水素自動車は、この熱狂の波によってどのように成長しているのでしょうか。今後はどのようなスタイルが発展していくのでしょうか？水素自動車が大規模導入される際には、どのような困難な問題に直面するのでしょうか?水素自動車は電気自動車に取って代わるでしょうか？このような混乱や疑問がある場合は、BrainJiTi をフォローして、水素エネルギー自動車の成長の道筋を調べて議論してください。

価値は高いが実装に時間がかかる

水素自動車の動作原理は、その名前が示すように水素の燃焼によってエネルギーを変換することではありません。水素自動車の動力源は主に、バッテリースタック内の水素燃料電池の化学反応によるもので、化学エネルギーが電気エネルギーに変換されます。私たちが文字通りに捉えているエネルギー変換方法は、以前は水素エネルギー自動車の動力技術ルートの一種、すなわち水素内燃機関でもありました。

水素内燃エンジンは、高圧縮水素で駆動される点を除けば、従来の燃料エンジンと似ています。原理は、水素を燃焼させ、燃焼エネルギーを運動エネルギーに変換することで電力を供給することです。このルートは安全性やエネルギー変換効率などの理由から実装に多くの障害があり、市場では水素燃料電池ルートを選択する傾向が強まっています。

水素燃料電池発電システムは、水素内燃機関システムよりも複雑に見えますが、エネルギー変換率、安全性、環境保護の面でより高い利点があります。電気自動車と比較すると、水素エネルギー電池は一部の電気自動車に取って代わる可能性もあります。電気自動車と比較した水素エネルギー自動車の顕著な利点は、エネルギー密度が高く、水素の充填時間が短く、航続距離が長く、環境に優しいことです。

燃料補給時間を例にとると、純粋な電気自動車は、低速充電の場合は少なくとも 5 時間以上充電され、急速充電の場合は約 1 時間かかります。水素エネルギー自動車の燃料補給時間は、従来の燃料自動車とほぼ同じです。平均給油時間は約6分です。純粋な電気自動車と比較すると、水素エネルギー自動車はエネルギー補充効率がはるかに優れています。

航続距離の面では、水素自動車はエネルギー密度が高いため、長距離輸送トラック、バス、物流車両などの長距離・中・大型車両に適しています。これは現在、水素エネルギー自動車の主な応用分野でもあります。水素エネルギー大型トラックは、高馬力、中長距離、中型および大型を必要とする商用車の環境で見られます。

大都市では水素を燃料とする大型トラックが一部導入され始めている。今年8月、天津初の水素エネルギー輸送実証応用シナリオである栄成中和自家用水素エネルギープロジェクトの第1陣水素大型トラック（5台）が正式に運行を開始しました。 10月には第2弾となる水素大型トラック10台が運行を開始した。大型トラックに加え、いくつかの都市では他のタイプの水素自動車も実証実験として運行を開始している。内モンゴル自治区エジンホロ旗では、水素バス2台、水素商用車7台、都市園芸・衛生用水素ゴミ収集車10台が運行を開始した。さらに、エジン・ホロ・バナーは、水素燃料の近距離輸送用大型トラックを少なくとも20台運行する予定です。エジンホロバナーは水素燃料の供給を確保するため、28か所の水素燃料補給ステーションも計画しており、敷地選定作業は完了している。

トヨタは11月12日、2022年北京冬季オリンピック・パラリンピック用車両の納入式で、水素エネルギー車2台を含む新エネルギー車2,200台を北京オリンピック組織委員会に正式に納入した。さらに、北京汽車福田の水素燃料電池車も冬季オリンピックの公式サービスリストに追加されました。

中国自動車工学協会によれば、2025年までに中国の水素自動車の数は10万台に達し、2035年までに100万台に達するだろう。これは、水素自動車市場の規模が今後3〜4年で10倍以上に拡大することを意味します。しかし、水素自動車市場全体への投資から判断すると、水素自動車はまだ開発の初期段階にあり、ゆっくりと発展していると言えます。

関係機関の統計によると、2020年に世界で販売された水素自動車は合計9,006台で、米国が937台、中国が1,177台、韓国が5,823台だった。中国自動車工業協会の統計によると、2016年から2020年までの5年間の国内累計販売台数はわずか7,100台だった。これは、中国自動車工学協会が2025年までに10万台を予測した数字からは程遠い。2015年からこの政策に積極的に対応してきたが、6年が経過した現在でも水素エネルギー車の開発はカタツムリのように遅い。

規模の拡大の難しさ

開発初期段階の新しいものは成長に時間を要するのは当然だが、水素自動車の状況はさらに厳しいようだ。また、コスト、技術、エネルギー補充の制約という3つの大きな山も彼らを圧迫しています。彼らは電気自動車開発の初期段階の道を歩み始めており、補助金に大きく依存している。

1. コストが高すぎて市場化が遅い。水素自動車のコストには、自動車全体のコストだけでなく、さらに重要なことに、エネルギー補充のコストも含まれます。水素製造コストと水素燃料補給ステーションなどのエネルギー供給チェーンのコストは、開発の初期段階では徐々に上昇しています。例えば、水素ステーションの建設コストは数千万かかり、従来のガソリンスタンドと設備を共有することはできません。移転・建て替えが必要で、建設費はガソリンスタンドの3倍かかる。水素製造に関しては、現在、主な供給源は化石燃料であり、これは環境に優しいものではありません。中国水素エネルギー連盟のデータによると、水素の64%は石炭から、21%は産業副産物から、そして最も環境に優しい電気分解法から生産されるのはわずか1%です。

2. 産業チェーンは長く複雑であり、技術の向上の余地が大きい。水素自動車の燃料電池技術とエネルギー補給側の水素製造技術の両方を向上させる必要がある。水素自動車の燃料電池システムは、従来の燃料自動車のエンジンに相当し、自動車全体の最も重要なコンポーネントです。バッテリー燃料スタックの技術的な膜電極と製造プロセスには困難さとボトルネックがあり、燃料変換率を制限するだけでなく、バ​​ッテリーの高コストの主な要因の 1 つでもあります。バッテリー燃料の重要なエネルギー補給源であるグリーン水素を大規模に取得する技術はまだ成熟していません。電気分解による世界的な水素生産はまだ初期段階にあり、規模を拡大することはできません。

3. インフラ整備の面では、水素ステーションが少ない。中国自動車工業協会のデータによると、2020年末時点で中国には110カ所を超える水素燃料補給ステーションが建設されている。水素エネルギーに依存する車両の場合、エネルギー補給端の大規模な開発は、水素エネルギー車両の急速な発展の前提条件の1つです。全国のガソリンスタンドや充電スタンドと比較すると、水素燃料補給ステーションの数はほとんど無視できるほど少ない。

これら3つの大きな障害の抑制により、水素エネルギー車の販売量は長期間にわたって低水準に留まり、市場化のペースも比較的遅いものとなっています。電気自動車の開発の道筋を参考に、水素エネルギー自動車の開発の初期段階では、エネルギー補給と水素燃料電池への継続的な投資が必要です。インフラの基礎が築かれた後で初めて、家を層ごとに建てることができます。

現時点では、水素エネルギー車の開発は依然として政策補助金が中心であり、長距離輸送用の大型トラックも運行され始めている。乗用車の開発には、まだ時間と市場の準備が必要です。相対的に言えば、固定された長距離ルートは、水素ステーションの建設コストよりもはるかにコスト効率が良いです。こうした固定ルートに沿って水素大型トラックを建設することで、長距離輸送能力の補完として機能させることができます。

もちろん、水素自動車の大規模利用を実現するためには、コスト、技術、インフラ整備を同時に推進する必要があり、さまざまな産業チェーンを突破するには時間がかかるだろう。

水素自動車は電気自動車に取って代わるでしょうか？

長期的に見ると、政策戦略と産業の継続的な深化により、水素エネルギー車は最終的に発展することが分かっています。では、将来的には水素エネルギー自動車が電気自動車に取って代わるのでしょうか?この問題に関しては、エネルギー消費の究極的な開発の観点からは、ゼロ排出が最終的な目標です。水素自動車は戦略的に非常に高い位置を占めていますが、短期的には電気自動車の開発に大きく遅れをとっており、電気自動車に取って代わるという目標は遠いようです。電気自動車は、都市部での使用において従来の燃料自動車に事実上取って代わりました。乗用車、公共交通機関、専用車両を問わず、電気自動車は都市交通のあらゆる側面に組み込まれています。

しかし、長距離輸送のシナリオでは、純粋な電気自動車は航続距離が限られており、複数回の燃料補給が必要になるため、操作が難しくなります。電気自動車は、将来どのように技術が発展しても、リチウム電池材料の性能上限と走行距離によって制限されます。これはまた、長距離輸送シナリオにおいて、新エネルギー車の補完として水素エネルギー車が開発に参入するためのきっかけにもなります。水素自動車と電気自動車の開発は、一方が他方を置き換える関係ではなく、異なる応用シナリオにおける補完関係です。

私たちは、新エネルギー車の開発においては、指導や戦略計画としてであれ、業界の発展を支援するための実際の資金としてであれ、政策が常に最優先であることを知っています。水素自動車については、新政策により電気自動車とは異なる補助金の変更も行われた。たとえば、ボーナスは成果重視であり、プロジェクトの評価と承認後にのみ獲得できます。この補助金は自動車プロジェクト投資や水素ステーション建設には使用できず、中核技術の産業化、人材導入、新型車や新技術の実証と応用促進にのみ使用できることが明記されている。これらの新たな措置は、電気自動車における補助金詐欺という以前の現象を回避するために、より厳格かつ詳細になった。

政策・戦略レベルでの指導、産業・技術の徹底的な発展により、水素エネルギー自動車の発展は当面は緩やかになるものの、停滞することはないだろう。電気自動車の開発と同様に、一定の時間と技術を経て、これもまた甘い果実を生み出すでしょう。特に、水素自動車はエネルギー効率と環境保護の面で利点があります。これらの利点は、輸送における大幅な脱炭素化の実現に役立ち、エネルギー開発と排出制御の観点から「2060 年カーボン ニュートラル」目標の達成にも役立ちます。

省エネや環境保護、デジタル経済やデジタルインフラ自体の低炭素排出削減、あるいは交通分野におけるエネルギーシステムのアップグレードなど、これらはすべてエネルギー変革の極めて重要な要素です。このシステムでは、水素自動車は将来の無限の発展と想像空間を持ち、将来の交通の主な発展方向と応用形態となるでしょう。