Comments
Description
Transcript
2015年の一般普及に向けた取組の現状と今後の課題
ＪＨＦＣセミナー 2010年03月02日（13:15-13:35） 「2015年の一般普及に向けた取 年の 般普及に向けた取 組の現状と今後の課題」 東京大学名誉教授 石谷 久 1 道路交通における問題 道路交通は経済発展とともに急速に増加 Door to Door移動の自由度，快適性，速度など優れた利便性 生産 生活に不可欠 特に地方人口希薄地域 大都市端末交通 生産，生活に不可欠．特に地方人口希薄地域，大都市端末交通 途上国，先進国を問わず急増，陸上輸送主流となる． B これに伴う課題の顕在化 エネルギー資源問題（安全保障問題） 環境問題 消費絶対量の急速な増加（特に新興途上国）と資源価格高騰 石油起源の液体燃料の絶対的優位性，技術的に代替困難 石油資源の偏在と安全保障，安定供給の懸念Bエネルギー安全保障の課題 長期 長期的には（チープ，イージー）オイルピーク論による枯渇の懸念 （ ， ジ ）オ ク論 る枯渇 懸念 排ガス問題：かなり対応したが，高効率技術と矛盾 ＣＯ2排出：燃料代替による削減はきわめて困難 B エネルギー源代替技術の模索とR&D 石油消費削減 B クリ クリーン化 ン化，高効率化の両立，エネルギ 高効率化の両立 エネルギー代替 代替 CO2削減 B CO2零排出エネルギーパスの実現 2 省エネ，高効率化への 対応手段 排ガス浄化への 対応手段 参考 自動車単体 エンジンの効率化 リーンバーン，直接噴射 ＣＧＴ，ＭＧＴ システム的対応： 各種の対応手段 軽量化，ＨＥＶ 軽量化 ＨＥＶ ＣＶＴ，ＩＶＴ 触媒による クリーン化 代替燃料への移行 EV,ＣＮＧ，ＦＣ 燃料のク リーン化 リ ン化 交通インフラの改善（公共部門含む） 問題解決には対象の範囲 を広げるほど効果が上が る．（部分（局所）的最適は 全体最適のサブセット） 他方で対象範囲を広げる ほどステークホルダーが 増加，解決策の実現は困 難となる 難となる． 交通流効率化 交通管制，ＩＴＳ，エコステーション 利用形態の合理化 需要抑制：輸送効率向上 輸送マネージメント，モーダルシフト 総合的な交通運輸政策 補助，規制，課税 新技術のＲ＆Ｄ，低公害車普及促進補助 省エネ基準，Road Pricing 他部門を考慮した総合的効率化 総合エネルギー政策 交通効率化を目指した都市計画，配置合理化 電源構成 ＣＯ２回収隔離 電源構成，ＣＯ２回収隔離 ＣＯ２吸収，CH4対策 海外まで含めた整合的政策，効率的な対応 ＦＣＣＣ，ＣＤＭ 3 自動車のエネルギーパスのオプション 4 将来エネルギーと自動車の持続可能なパス CO2制約，石油代替を目指すエネルギーパス 制約 石油代替を目指すエネルギーパス エネルギー資源/自動車燃料 化石燃料からCCSを伴うCO2零排出燃料への転換 CO2零排出電力（原子力、自然エネルギー）（電解水素も） 零排出電力（原子力 自然エネルギー）（電解水素も） バイオ燃料 自動車オプション 水素，またはバイオ燃料利用のICEV 自動車技術としては最も容易，現在技術温存可能の数少ないオプション， 効率，ポテンシャルに課題 BEV 又は FCV(水素直接） 水素，または電力エネルギーをエネルギー源とする車両 いずれも駆動系は電機駆動 技術的に開発課題多い いずれも駆動系は電機駆動，技術的に開発課題多い ＣＯ２フリー電力で電動車両が本質的解決策！ 制約多く適材適所、役割分担の可能性。局所環境への適用注： 制約多く適材適所 役割分担の可能性 局所環境への適用注： ＬＣＣＯ２は 原子力＜自然エネルギー＜バイオマス＜＜化石燃料 5 CO2/石油代替エネルギーパス 6 次世代自動車の持続可能性 エネルギー資源の持続性 短中期的には高効率化,化石燃料の低炭素化（CCS含む) , ) 石油、天然ガス、 CCSが可能であれば資源豊富な石炭も利用可能(電力、水素へ転換） その場合には電動車両は有望 長期的にはバイオ、原子力または自然エネ電力 EVが高効率，電力に余剰があれば電解水素＋FCVも可能 が高効率 電力 余剰があれば電解水素 も 能 最終目標は第２の太陽（核融合）か？ 性能 バイオ、水素ICEVは技術的に成熟、ただし低効率、資源多消費 EVは電池エネルギー密度で走行距離限界 ギ 密度 走 離 B 小型、近隣移動 隣 革新型電池実現の必要，将来目標に期待 FCVはICEVに匹敵する性能実現期待 インフラ整備の課題，特に立ち上げ時の利便性，コスト 7 参考： Well to Wheel 計算結果まとめ（効率） 車両種類 1km走行当り一次エネルギ投入量（１０・１５モード） ０ 1 2 参考 単位：MJ/km 3 ＦＣＶ現状 ＦＣＶ将来 ガソリン ガソリンHV ディーゼル ディ ゼルHV ディーゼルHV ＣＮＧ ＢＥＶ（Battery （ EV)) FCV現状：「水素ステーション」「FCV」データはJHFC実証結果トップ値、 その他データは文献トップ値により算出 FCV将来：FCVの将来FCシステム効率60％と文献トップ値により算出 電力構成：日本の平均電源構成，原発も火力相当発電効率仮定 8 参考：Well to Wheel 計算結果まとめ（CO2） 車両種類 1km走行当りCO2総排出量（１０・１５モード） ０ 50 100 単位：ｇ-CO2/km 150 200 ＦＣＶ現状 将 ＦＣＶ将来 ガソリン ガソリン ガソリンHV ディーゼル ディ ゼルHV ディーゼルHV ＣＮＧ ＢＥＶ（Battery EV) FCV現状：「水素ステーション」「FCV」データはJHFC実証結果トップ値、 その他データは文献トップ値により算出 FCV将来：FCVの将来FCシステム効率60％と文献トップ値により算出 電力構成：日本の平均電源構成 9 持続可能なパスへの障害，課題（マイナス面の特性） ＣＯ２零排出；パスはいずれも技術的，社会的課題存在 （そうでなければ自然に移行可能！！） 要はコストと性能，利便性 主要課題 ＢＥＶ：電池コスト，エネルギー（重量，容積）密度，耐久性，信頼性 ＦＣＶ： FCVに比べて総合的に低効率，航続距離，燃料コスト問題 FCVに比べて総合的に低効率 航続距離 燃料コスト問題 自然電力起源水素は、EVに比べて効率大幅低下，資源有効利用の課題 水素インフラ 供給ポテンシャル，コスト 供給ポテンシャル コスト セルロース分解の技術確立，総合効率改善 水素ICEV ＦＣスタック：コスト，耐久性，資源問題 ＦＣスタック：コスト 耐久性 資源問題 貴金属，水素インフラ整備 貴金属 水素インフラ整備 水素貯蔵、ハンドリング技術，製造技術 バイオ燃料 利便性（１充電走行距離，充電時間，家庭充電設備） 利便性（１充電走行距離 充電時間 家庭充電設備） 電池，モーターなどの素材資源問題、希土類金属 コスト 効率 製造法 輸送 貯蔵 規制 立ち上げ時の経営 コスト、効率、製造法、輸送、貯蔵、規制，立ち上げ時の経営 ＣＣＳ：地域ポテンシャル，社会的許容，海洋貯蔵のPA 10 ＥＶ and FCV 過去の経緯、技術蓄積 いずれもハイプでスタート いずれも イプで タ ト 地球環境問題の深刻化が加速 重要産業で巨大な市場、期待は大きく、（内外の）競争も激しい 万能のＩＣＥＶとの競争で技術実現に時間、さらにインフラの整備 B 社会的には新しいオプションが次々とハイプになる可能性 注： ハイプサイクル hype cycle 〔新しい技術が登場した後の動きを類型化したもの。すなわち、 (1)新技術が発表されると過剰な期待が起こる。 (2)実際に利用してみると幻滅する。 (3)正しい利用方法が知れ渡ると再度注目が集まる。 (4)やがて安定期に入る。〕 hype 〈俗〉誇大広告｛こだい こうこく｝、刺激的｛しげき てき｝な宣伝｛せんでん｝ 〈俗〉過剰宣伝｛かじょう せんでん｝された人［もの］ 〈俗〉ごまかし、いんちき、うそ 【1他動】：〈俗〉∼の虚偽｛きょぎ｝の広告｛こうこく｝をする、∼を誇大｛こだい｝に宣伝｛せんでん｝する 11 ＥＶ and FCV 過去の経緯、技術蓄積 EV:長い失敗経験の歴史と蓄積 敗経 常に課題は電池技術 B 最近の技術進展でまたも存在感急増 性能に限界、コストは未解決、しかしまたも世界各国でハイプ？ 性能限界は自動車メーカが熟知．メーカからのハイプは絶無 今回はスマートグリッドも含んで総合的ハイプか？ 小型，近距離移動に限定利用 電力イ 電力インフラは既存、公共の充電インフラは普及に有効 ラは既存 公共の充電イ ラは普及に有効 FCV:EVの代替ハイプで始まり技術的課題で実現遅延 次世代自動車唯一のメーカからのハイプ：２００X年販売開始！ その後ＦＣＶ技術は進展、実用化に目処確信か？ 新たなロードマップの策定． Bインフラの問題がクローズアップ コストダウン B量産 B市場確保 B前倒しインフラ整備不可欠 12 ＥＶ and FCV 自動車メーカーの立場 ＥＶ 環境対応、外部（社会、政府）からの要請（規制）、期待（補助） 性能 コストなど商品性 実用面から自動車企業からは問題外視 性能、コストなど商品性、実用面から自動車企業からは問題外視 EVはICEVの代替は不可能、本格的自動車にはなれないとの認識 近年は小型、近隣移動などニッチ市場、限界的利用で可能との認識 コア技術の電池R&Dは従来外部（電池企業、国プロ）で担当 電動駆動系の技術はＨＥＶに流用、実用化（日本） 小型Li-ion電池の大型化で実用化：ＨＥＶの成功で電池も内製の方向か？ 電池 大 実 成功 電池も 製 方向 ＦＣＶ ＥＶの限界から自動車企業がイニシャティブ：内部でＲ＆Ｄ 限界から自動車企業がイ シ ブ 内部 商品性、性能的には将来への期待大：EVには限界、FCVは本格的代替可 FCV研究はゼロから初めて内製が主流：技術への理解と親近感？ 専門分野の親近性：電池は化学、タンクは物理学。FCは？ 安全性への懸念 電池は全エネルギー内部貯蔵、水素、ガソリンなど燃料は酸素がなければ安全 電気駆動技術は確立（電気鉄道など）、量産製造技術は機械系でカバー 13 ＥＶ and FCV 外部の反応 地球環境問題対応への要請が深刻化 地球環境問題対応 の要請が深刻化 RD&DのタイミングとしてEVが先行と判断、限定利用でも効果期待 社会の期待がハイプサイクルを醸成 環境対応車実現の緊急性としてEVに優先度：予算のシフト 新規産業としての電池、自動車産業の新たな領域 （日本は）国際的優位と認識，しかし国際競争激化の懸念 欧米は国際分業、特にアジア新興国 中国、韓国などとの連携も視野？ 中国２１００万台／年のＥ自転車は２０万台のＥＶに相当か？ スマートグリッドとの関連：電力網の整備、強化も 役割分担 車両開発、実現は自動車企業 FCVはすべて企業主導、 EVは電池が外に出て国際水平分業も．産業政策としての危機感 EVは電池が外に出て国際水平分業も 産業政策としての危機感 インフラの課題 EVインフラは相対的にFCV水素インフラに比べてはるかに容易 Vインフラは相対的に CV水素インフラに比 てはるかに容易 FCV水素インフラは自動車の見えない状況での前倒し整備に抵抗感 基礎研究に回帰？ 将来の革新的電池（個体、空気）、FCのR&D 14 （直接水素）ＦＣＶのメリットと課題（再：要約） エネルギー資源の持続性：その多様性と持続性 水素は任意の 水素は任意のエネルギー源から（水により）転換可能 ネルギ 源から（水により）転換可能 炭化水素燃料の水蒸気改質、部分酸化： 高効率なるも持続性とＣＯ２排出は不可避 原子力、再生可能電力の電解水素 ＥＶと比較すると効率低下．余剰電力存在時にはエネルギー貯蔵の役割も 大規模普及時には水素パイプライン：貯蔵容量も期待． 大規模普及時には水素パイプライン 貯蔵容量も期待 ＣＯ２削減の可能性 化石燃料転換＋ＣＣＳ、あるいはＥＯＲ利用 化石燃料転換＋ あるいは 利用 化石燃料利用（特にＣＨ４）では最大効率のＥＶに匹敵 化石燃料使用（特にCH 化 燃料使 （特 ) は最大効率 自動車 ４)＋ＣＣＳでは最大効率の自動車 ICEVに代替しうる性能と将来のコスト削減可能性 15 ＦＣＶの特性と課題 技術としての見通し 性能、コスト、耐久性 この１０∼２０年で確実な性能向上、量産化、目標達成の 信念と見通し 念 ICEVに代替可能な性能，特性 動的性能はＥＶもともに十分達成 動的性能 も も 分達成 航続距離はHEVに比べると限定されるがＥＶよりも実用的 重量車、大型車、長距離走行に適用可能：対ＥＶ 重量車 大型車 長距離走行に適用可能：対ＥＶ 実用的，許容可能な燃料充填時間 大手自動車会社のみが内製基本でＲ＆Ｄ継続 ＥＶよりも自動車メーカーで内部完結：垂直統合の可能性 日本企業の優位性、高く、現時点、将来とも技術流出の 日本企業の優位性 高く 現時点 将来とも技術流出の 可能性低い 水平分業困難？：ｃｆ：EVの課題 化学的エネルギー貯蔵対純水素貯蔵の比較 化学的 ネルギ 貯蔵対純水素貯蔵の比較 自動車企業の思い入れ：実現可能性追求の信念 16 インフラの特性と課題 新規インフラの課題 自動車インフラ専用化: cf cf. EVの電力系統は汎用 EVの電力系統は汎用，既存 既存 特に立ち上がり時点の利便性の課題：既存車との利便性の競争 エネルギー有効利用の点から他の用途が見えない ネルギ 有効利用の点から他の用途が見えない 低稼働率の弊害：経済性、効率、需要性、R&Dインセンティブ インフラにおける水素貯蔵の可能性と課題（タンクの安全基準なども） 国内インフラ関係企業の対外的競争力：場合によっては外部 調 調達も必要か？ 要 水素インフラ自体の課題 貯蔵技術課題：インフラ、自動車搭載共に容量、コスト 貯蔵技術課題：インフラ 自動車搭載共に容量 コスト 安全基準、規制の課題（海外との格差，導入障害） 持続可能エネルギー水素価格：電力以上にコスト高 持続可能 ネ ギ 水素価格 電力以上に ト高 さらなるコスト低減のためのＲ＆Ｄ必要 17 何が今必要か 中期的、長期的な存在意義の明示 中期的には化石燃料の有効利用：CCSによるCO2ゼロ 排出としては最適オプション 天然ガス、CCS（EOR)の可能性ある市場の存在 天然ガス CCS（EOR)の可能性ある市場の存在 米国、豪州、中国など大市場、かつ大型車長距離走行市場 中東はＥＯＲ可能、化石燃料存在する限り経済的に余裕 中東 能 燃料存在する限 経済的 余裕 長期的には風力などの不安定電源の貯蔵 欧米の基本的な前提：余剰ポテンシャルを持つとの前提 人口稠密な日本，アジアは供給力限定、有効利用が必要か 産業政策としての重要性の確認 大きな市場で可能性大：日本での開発は不可欠 自動車企業固有の技術：競争力、技術優位の維持持続 18 内外のＦＣＶ推進をとりまく状況 技術的条件によるＦＣＶ、ＥＶの比重変化 自動車用電池技術の進展によるLi-Ion電池の実用性注目 動車用電 技術 展 電 実用性 目 FCVの技術課題顕在化で実現時期，後退との認識 他方でＣＯ２排出抑制圧力で直下の対策加速の動き ＥＶは現時点で最も効果的なＣＯ２削減次世代自動車との認識 将来の市場確保を目指した現時点で実現可能なＥＶの推進 ＥＶ電池の波及効果：スマートグリッドとの連携 世界的な不景気による自動車企業の課題解決と産業政策としての 即効的政策の実現 次世代自動車としての予算の中でＦＣＶBＥＶ実現推進予算の 移動 一部関連企業（インフラを含む）の将来性への懸念？からの撤退 インフラ整備の課題が顕在化 自動車企業におけるＲ＆Ｄ持続性への懸念？ ＦＣＶ Ｒ＆Ｄ継続企業の減少 日本：数社、ドイツ：ダイムラー、米国：GM 19 現状とＦＣＶ技術達成への対応 結果としてＥＶ，電池は市場化加速、ＦＣＶは基礎的Ｒ＆Ｄと企業の実 用化待ちへ 自動車企業内のＲ＆Ｄ推進機運の維持が必要 具体的な開発実用化のロードマップの必要性 FCVの開発は自動車会社が担当 明白な目標時期の提示 インフラ関連業界のFCV実現への確信と準備計画 自動車立ち上げと整合したインフラ整備計画 自動車立 げ 整合 整備計 インフラ整備費の負担の課題解決 適切な国の役割分担と現状と将来対応への社会的理解 同様な状況にある地域の強力な連携 企業，政府を含む認識と対応の必要性の共通認識 地域 国を超えた国際的実用化ロ ドマ プの検討 地域，国を超えた国際的実用化ロードマップの検討 地域による各種エネルギー源，個別技術，適合システムの差違 市場化以前の環境エネルギー技術の国際協力、国際協調の可能性追求 必要な場合には国際調達を含む国際協調 必 な場合 際調達を含む 際協調 参考：ロードマップに先行したドイツのＭoＵ，ＬoＵなど 20 FCCによる FCV実現のシナリオの見直し 以上 過去１０年のFCVのR&Dとこれを取りまく周囲環境の経緯 FCV技術開発，実証の経過と現状技術レベル 今後の実現可能性と必要な対応，特にインフラ整備のタイミング等を 今後 実現可能性 必要な対 ，特 イ ラ整備 タイ グ等を 考慮して新たなＦＣV実用化，普及へのロードマップを取りまとめ，ＦＣ Ｖ市場化のキックオフから本格普及 のタイミングと量的イメ ジを Ｖ市場化のキックオフから本格普及へのタイミングと量的イメージを 明示した．（次図） 21 ＦＣＶと水素ステーションの普及に向けたシナリオ （ＦＣＣＪ ２０１０．３） ＦＣＶと水素ステーションの普及に向けたシナリオ ステーション設置数 フェ ズ１ フェーズ１ フェーズ２ フェ ズ２ フェーズ３ フェ ズ３ 技術実証 技術実証＋社会実証 普及初期 【拡大期】 【開始期】 【JHFC-2】 【ポストJHFC】 2010 2011 2015 2016 2025 2026 技術課題の解決と規制見直しの推進 （開発の進展を随時チェック＆レビュー） 社会経済的な視点から、 FCVと水素ステーションの 効用を検証 FCVユーザーの利便性を確保しつつ FCVユ ザ の利便性を確保しつつ FCV生産･販売台数を拡大 ステーション及び水素の低コスト化 技術開発･規制見直しを継続実施 フェ ズ４ フェーズ４ 本格普及 【商用期】 エネルギー多様化と CO2排出量削減に貢献 ステーション 1,000箇所程度※ ＦＣＶ台数 テ ショ 設置及び水素 トが ステーション設置及び水素コストが 目標に達し、ステーションビジネス が成立する時期（FCV2,000台/ST） FCV 200万台程度※ 商用ステーションの設置開始 ステーションの先行的設置が 特に必要な時期 商用ステ ションの仕様決定 商用ステーションの仕様決定 車種増加によるFCV台数の立上り 年 （注）図の縦軸はFCVの台数と水素ステーションの設置数の相対的な関係を示すもの （注）図の縦軸はFCVの台数と水素ステ ションの設置数の相対的な関係を示すもの ※前提条件：FCVユーザーのメリット（価格・利便性等）が確保されて、順調に普及が進んだ場合 22