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 ■ 日付: 2021年9月7日
*こちらの記事は、2021年7月6日の弊社英文ブログ【Key Insights on Hydrogen Fuel Cell Heavy Trucking in China】を翻訳したものになります。
中国における水素燃料電池大型トラック輸送に関する重要な考察
 
この記事の筆者
 
はじめに
水素燃料電池は、クリーンなパワートレインとしてはバッテリーと競合し始めたばかりだが、大型トラックセグメントにおける水素燃料電池の可能性は業界で広く認められている。中国では、補助金政策をきっかけに、2020年以降、燃料電池を搭載した大型トラックが圧倒的な勢いで普及している。OEM、サプライヤー、地方政府が一丸となり、新しい車両モデルや様々なアプリケーションシナリオでの技術検証に取り組んでいる。 
 
この記事では、まず中国の燃料電池大型トラックに焦点を当て、技術基準適合性と政策方針を評価することで、現在その市場の繁栄の理由を明らかにする(最新レポート【中国における燃料電池商用車 2021】も参照)。続いて、関連プロジェクトから得られた市場動向を整理し、最後に解決すべき重要な課題を評価する。
 
1. 普及の主な推進要因
1.1 大型トラックは水素を利用するのに最も相応しいセクターである  
 
1) 大型トラックセグメントで従来の燃料を代替することで、温室効果ガスの排出量を大幅に削減し、大気汚染を緩和することができる。 
 
全体の電動化プロセスは、輸送システムをより環境に優しいものにするために設計された。すべての車両モデルの中で、大型トラックは二酸化炭素排出量と汚染物質の最大の原因の1つとなっている。中国移動源環境管理年報(2020)によると、人口が少ない (総販売台数の約5%) にもかかわらず、特に港湾や大型トラックが密集する工業団地などの地域では、ディーゼルトラックが中国の全自動車人口の窒素酸化物の78%、粒子状物質の89.9%を占めている¹。
 
2) 水素燃料電池車は、長距離・重量物輸送においてバッテリー式電気自動車を凌駕する
 
従来、大型トラックにはディーゼル内燃技術が搭載されており、開発から1世紀にわたり、顧客の要求を満たすことが実証されている。そのため、代替となる低炭素技術も同じ性能基準を満たす必要がある。
 
航続距離と燃料補給の必要性:通常、燃料電池大型トラックの生産性のよい運用には、できるだけ停車せずに長距離輸送することが求められる。現在、ディーゼルエンジンを搭載した大型トラックの走行距離は、1回の燃料補給で1,000kmを超え、5分未満で完了する。
 
この場合、水素燃料電池は、バッテリーに比べてより多くの要求を満たすことができる。水素燃料電池を搭載することで、走行距離が格段に長くなり、長距離路線での停車回数が減り、運用効率が向上する。例えば、Nikola Twoの車両モデルは、60~80kgの水素貯蔵装置を搭載して750~1200kmの走行距離を実現している²。一方、ディーゼルトラックと同程度の積載量を持つ電気自動車の場合、満充電のバッテリーで走行できる距離は200〜250kmにとどまる。さらに、バッテリー式電気自動車は何時間も充電する必要があるが、燃料電池大型トラックの場合は20分以内に燃料補給できる。 
 
積載量:エネルギー密度に限界があるため、走行距離を延ばすには、バッテリー電気自動車のパワートレインシステムをより重くする必要がある。SinoLinkの調査によると、100kmの走行距離を延ばすためには、バッテリー電気自動車では800kgの重量が追加されるのに対し、燃料電池自動車では200kg以下の重量しか追加されない³。この場合、バッテリー電気自動車は、より深刻なカーゴロスに直面することになる。これは、貨物輸送に大きく依存する大型トラックのビジネスにとって不可欠な課題である。 
 
1.2 現在の政策の優先順位が、この分野に新たな勢いを与えている
大型トラックに燃料電池を搭載することは技術的には可能だが、中国ではこれまで、燃料電池を搭載した市バスや地域限定の物流車両が市場を占めていた(図1参照)。燃料電池大型トラックは、2020年に主要5省庁が業界を指導するための新しい補助金政策⁴が発表されるまで、あまり注目されていない。この政策は、主要都市クラスターにおける燃料電池自動車の実証アプリケーションを支援することを目的としているが、一方で、各車種には補助金配分のための異なる要件と基準が与えられている(図2参照)。
 
図1. 中国における燃料電池自動車の販売台数
1) 新たに発表された補助金政策は高出力・大型トラックに有利  
大型トラックは、乗用車や中小型商用車に比べて補助金の上限が高くなっている。さらに、80kW以上、12トン以上の貨物車には追加ボーナスがある(総量が重いものには補助金が上乗せされる)。財政的な支援により、大型トラックセグメントは政策実証期間(2020-2023年)に規模を拡大することが期待される。最新補助金政策については当社のレポート【2020年FCV・水素エネルギー供給における中国補助金政策の分析】を参照されたい。
 
図2. 関連車種の補助金スナップショット 
22021年の車両モデルは補助金政策との整合性が高い  
この新しい補助金政策は、業界でも大きな反響を呼んだ。ここでは、新エネルギー車推奨カタログに登録されている車両モデルを、補助金政策が発表される前後で比較してみた(図3参照)。このカタログは中国で公式に発行されているもので、主要なOEMメーカーの最新モデルが頻繁に掲載されており、市場の動向を示している。2020年と2021年の比較では、トラックセグメントの定格出力が75%増加し、より高い総量を持つモデルが登場している。大型バスよりも大型トラックの方が勢いあるのは、財政的な支援が加算されることが主な理由である。 
 
図3. 新エネルギー車推奨カタログ掲載車の2020年と2021年の比較
 
2021年の車両モデルを詳しく見てみると(図4参照)、2021年の推奨カタログでは、実は大型商用車が大半を占めていることがわかる。ほとんどの車両モテルが補助金の対象となる50kWを超えており、大型トラックが最大の補助金を受けるためには110kWを目指すという明確な傾向が見られる。
 
図4. 2021年新エネルギー車推奨カタログ掲載車種  
2. 市場の最新情報
このセグメントへの参入を加速させているプレーヤーは、スタック/システムサプライヤー、車両メーカー、大型トラックの顧客という3つのタイプに分類される。現在、ほぼすべての主要な大型トラックOEMが、その伝統的な事業セグメントに基づいて燃料電池産業に参入している。これらのOEMは通常、燃料電池サプライヤーと密接な関係にあり、サプライヤーは子会社(SAICSHPTWeichaiFeichiSinoSynergyなど)、または戦略的パートナー(FotonSinoHytec)として存在している。 
 
燃料電池大型トラックの現在のプロジェクトは、3つの主要なアプリケーションシナリオを示しており、それらは顧客、プロモーションの難易度、市場の可能性などが異なっている。(図5の概要を参照)
 
  • 公共サービス:燃料電池を搭載した大型トラックは、衛生施設(清掃車、スプリンクラー、ゴミ・粉塵処理車)や都市部の建設(泥水処理車、ミキサー車)に使用され、通常はルートが固定され、速度が遅く、1日の走行距離が短い。ほとんどの場合、これらの車両は衛生車や機械車を専門とするOEMメーカーによって製造され、政府機関や国有企業に販売される。公共の場で使用されることで、プロモーションの難易度が下がり、そもそも大型トラックの理想的なアプリケーションシナリオとなる。しかし、特にバッテリー式電気自動車との競争に直面した場合には、公共予算によって制約される可能性もある。
 
  • 密閉した場所:燃料電池大型トラックは、燃料補給インフラへの需要が低い港湾、工業団地・工場、 (石炭) 鉱山などの密閉した場所で使用することができる。この車両の運用は、まず港湾物流、鉄鋼、鉱業などの分野の企業を対象としている。これらの企業は、そもそも輸送用の大型フリートを保有しており、特に排ガス規制が課される際には、より容易に燃料電池フリートに移行することができる。また、石炭会社や鉄鋼会社などの一部の企業は、副産物としての水素資源を持っており、それを自動車の動力源として利用することで、クローズドループを形成している。このようなシナリオで生まれた注文は、ある程度商業化の始まりを示している。2Bの顧客は、実演のためだけでなく、収益性のある事業運営のために車両を運用しているので、大量導入にはより意味がある。
 
  • 中・長距離輸送:燃料電池自動車はバッテリー式電気自動車よりも走行距離が長いため、このアプリケーションシナリオには有利である。しかし、効率的に運用するには、都市や地方にまたがる十分な給油所が必要であり、その建設には時間がかかるため、むしろ中長期的な選択肢となる。現在利用可能なプロジェクトは、他のシナリオに比べて限られており、通常は水素エネルギー回廊が建設中の地域(長江デルタや四川省重慶市など)で行われている。
  
図5. アプリケーションシナリオとプレーヤーの概要
3. 重要課題
中国でこの機会を最大限に活用するためには、燃料電池大型トラックの普及とともに、技術的・経済的な課題に取り組む必要がある。
 
3.1 技術
 大型トラックは、乗用車とは異なり、重い積載物を運び、長距離を連続走行させるために使用される。この機能を実現するためには、燃料電池システムの高出力化、高トルク化、長寿命化、高効率化と、より高度な蓄電技術が必要となる。 
 
  • システムパワーと耐久性は、中国では性能基準を満たすのに遅れている2つの主要な分野である。現在、平均的な燃料電池システムは30〜60kWで、その寿命はおよそ10,000時間である。「省エネルギー・新エネルギー車技術ロードマップ2.0」によると、中国の2030/35年までの目標は、定格出力が180kW以上、耐久性が30,000時間以上⁶となっており、これは従来の内燃エンジン搭載車に匹敵するものである。ここで述べたロードマップは、政府が指定した業界の専門家によって策定されたものである。ロードマップ1.0でほとんどの目標が実現されていることを考えると、ロードマップ2.0の目標は、今後の展望を考える上で何らかの参考になるのではないだろうか。 
 
  • 500km程度の走行距離では、現在のところ長距離輸送用のための内燃エンジン搭載車のベンチマークにはならない。そこで、35MPaから70MPaへの高圧化、気体水素から液体水素への変更、IV型タンクなどの新素材の開発など、より効率的な車載水素貯蔵方法が開発されている。 
 
35MPaのIII型タンクは現在、中国の燃料電池自動車セグメントで広く採用されており、70MPaのものは将来の適用に向けて試験検証している。一方、IV型タンクは、より高度な技術を表しており、より高い貯蔵容量、軽量・低コスト、より長い寿命・サイクルを実現しており、大型トラックに有望な技術となっている。中国の一部の企業は製品の研究開発に着手しており、海外企業との協力も見られている。 
 
より高い貯蔵容量を持つ液体水素は、走行距離を効果的に伸ばすことができる。しかし、その開発は、液体水素が民生用に輸送される時期や、不十分な国家規格など、他の規制要因によって制約されている。
 
 
3.2 経済性
補助金を最大限に活用すれば、特に水素資源が豊富で政策的にも有利な地域では、燃料電池を搭載した大型トラックが同種のディーゼルトラックとコスト面で同等の経済性が実現可能だ(図6参照)。 
 
図6. 補助金がもたらす経済的競争力 
 
補助金政策の実証期間における同等のコストは、効果的に車両人口を増加させることができる。現在の燃料電池自動車市場は非常に限られているため、規模が大きくなればさらにコストを下げることができる。もう一つの推進要因は、国産部品の供給量の増加である。さらなるコスト削減のために、GDL、触媒、PEMのコア材料の分野で新しい技術の改善が期待される。ロードマップでは、2030/35年までに中国国内で100万台の燃料電池自動車が導入されると予想されているが、それまでに大型トラックのコストを内燃エンジン搭載車のベンチマークレベルまで継続的に削減していく。仮に市場シェアが 25%とする⁷と、大型トラックセグメントの潜在市場規模は25万台となる。 
 
まとめ
 中国がカーボンニュートラルの目標を達成するためには、排出量の多い大型トラックセグメントをクリーンテクノロジーで変革することが戦略的に重要である。この補助金政策のおかげで、水素は大型トラックセグメントにも進出し、まず都市部の物流業や重工業の顧客を対象としたアプリケーションプロジェクトが行われ、長期的には長距離輸送に切り替わることになる。しかし、一見有望な技術であるにもかかわらず、商業化の過程ではまだ課題が残っている。車両自体は、バッテリー交換技術との競合により、燃料電池の燃料充填や航続距離の優位性が打ち消される可能性がある。一方、水素の供給に関しては、製造プロセスにかかるコストが嵩むため、従来の燃料に対する水素の優位性は今のところ実現できていなく、コスト削減の方法もはっきりしていない。水素を大型トラックセグメントの有力な選択肢とするには、まだ長い道のりがある。 
 
出典:
1. China Mobile Source Environment Management Annual Report (2020)
2. Nikola. The case for HD fuel cell and large scale hydrogen roll-out
3. SinoLink Securities. 2020.11 When will fuel cell reach comparable cost: A two-stage growth model driven by policy & cost 
4. MIIT 2020.9 Notice on the Development of Fuel Cell Vehicle Demonstration Applications
5. MIIT. The Catalogue of Recommended Models for New Energy Vehicle Promotion and Application 新能源汽车推广应用推荐车型目录
6. China Society of Automotive Engineers. Technology Roadmap for Energy Saving and New Energy Vehicles 2.0 节能与新能源汽车技术路线图2.0
7. China EV100 China’s hydrogen industry development report 2020 
 
 
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