科学者たちは水素燃料電池自動車をよりコスト効率の高いものにする計画を練っている
ジョン・スタング著
パシフィック・ノースウエスト国立研究所は、水素燃料電池自動車のコスト効率を高めるにはあと2年ほどかかると述べている。これはかつて火星に行くという夢も含まれていた20年以上の道のりだ。
ワシントン州リッチランドにある研究所の研究者たちは、標準的な太陽電池パネルよりも発電効率が飛躍的に高い太陽光反射板ベースの電源の開発に取り組んでいます。この構想は、太陽光反射板を用いて天然ガスを自動車用水素燃料に変換する電力を供給するというものです。
PNNLプロジェクトを担当するエンジニア、ボブ・ウェゲン氏によると、一般的な太陽電池パネルは太陽光を20%の効率で電力に変換するが、実験的な太陽光反射装置は70%の効率に達するという。比較すると、植物の光合成による太陽光エネルギー変換効率は10%弱である。
なぜ水素なのか？1キログラム（2.2ポンド）の水素エネルギーは、1ガロン（6.3ポンド）のガソリンエネルギーとほぼ同じです。連邦政府や自動車メーカーの様々な推計によると、水素燃料電池車は1キログラムあたり約50～81マイル（約80～90キロ）走行できます。
PNNLは太陽光反射発電装置の大部分を完成させ、現在、 その電力を用いて水素燃料を生成するための技術開発に取り組んでいます。目標コストは1キログラムあたり2ドルです。 これは現在の変換コストよりも大幅に低くなります。HybridCars.com の2015年の記事では、連邦政府の推定値として、水素燃料を供給するガソリンスタンドの価格は1キログラムあたり13.50ドルであると紹介されています。また、同じ記事でトヨタの担当者がガソリンスタンドの価格を1キログラムあたり10～12ドルと見積もっていると報じています。
「私たちは商業化可能なプロジェクトに非常に近づいています」とウェゲング氏は語った。
PNNLは1990年代から、安価な太陽光発電を利用した燃料製造に取り組んできました。20世紀初頭、PNNLの研究が NASAの火星探査宇宙船の動力源として太陽光を利用する計画と融合したことで、このプロジェクトは飛躍的な発展を遂げました。NASAの研究は後にPNNLのプロジェクトから分岐しましたが、太陽光反射板技術を利用してより安価な水素燃料を製造するというアイデアは、さらに勢いを増しました。
「水素自動車はまさに夢のまた夢でした。自動車メーカーは何十年もの間、化石燃料や排気ガスのないクリーンエネルギーへの期待を掲げてきましたが、水素がどこから来るのか、そしていくらかかるのかについては何も明かしてきませんでした」とIEEE Spectrumの記事は述べています。
水素燃料自動車の経済性、そしてそのための水素ステーションの設置は、依然としてほとんど未知の領域です。約2週間前、米国エネルギー省は、水素ステーションの経済性分析を開始するために、一般からのフィードバックを募集しました。
水素自動車の理論的な利点は、燃料がガソリンよりも安価で、実質的に無公害であることです。大きな欠点は、まだ実験段階であることに加え、水素自動車が非常に高価であることです。
アメリカで販売されているのは2つのモデル、2015年式ヒュンダイ・ツーソンの水素燃料バージョン と 2016年式トヨタ・ミライです。価格は 5万8000ドルから6万ドルです。3つ目のモデルは、2017年式ホンダ・クラリティの水素燃料バージョンで、価格は6万ドルです。
現在、水素燃料自動車と水素燃料を供給するガソリンスタンドは珍しく、米国カリフォルニア州南部のほぼ半分と、ヨーロッパと日本にも少数存在する程度です。2016年7月のカリフォルニア州大気資源局の報告書によると、同州には水素自動車用の燃料補給ステーションが20カ所あり、今年末までにその数は38カ所に増加すると予想されており、そのほとんどがロサンゼルス地域に集中しています。
自動車で水素燃料を燃焼させることは無公害ですが、現在の水素燃料製造プロセスでは温室効果ガスが排出されます。これがPNNLプロジェクトによって解消されるマイナス面です。
PNNLの太陽光反射システムは、1日あたり15～17キログラムの水素燃料を製造できる製造装置に電力を供給する予定です。このシステムは、燃料製造現場に数百台、場合によっては数千台設置される予定です。
