第73回：“夢のエコカー”FCV開発の歴史　模索が続く石油依存からの脱却

ハイブリッドで先行した日本メーカー

「21世紀に間に合いました。」というキャッチコピーで「トヨタ・プリウス」が登場したのは、1997年である。世界初の量産型ハイブリッド車（HV＝Hybrid Vehicle）で、当時としては驚異的な28.0km/リッター（10・15モード）という低燃費は、自動車業界に衝撃を与えた。1999年にはホンダが「インサイト」を発売し、日本はハイブリッドカーの技術で世界をリードする存在となる。

一方で、後れを取る形となった欧米の自動車メーカーは、ハイブリッドに冷ややかな態度だった。内燃機関とモーターを組み合わせる複雑な機構は効率が悪く、主流とはならないと主張したのである。長距離を巡航することが多いヨーロッパではディーゼルエンジンが有利とされ、高速走行ではアドバンテージを生かせないHVには関心が低かった。実際のところプリウスの販売台数はさほど伸びず、インサイトはさらに厳しい状況だった。

風向きが変わったのは、2代目プリウスが爆発的なヒットになってからである。アメリカでは環境意識の高いハリウッド俳優が競って購入し、ブランドイメージは急上昇した。今ではHVは特別な存在ではなくなり、懐疑的だった欧米メーカーもさまざまなモデルを発売している。

欧米メーカーがハイブリッドを“つなぎの技術”だとみなしたのは、本命といわれる次世代車が想定されていたからだ。それがFCVである。水素を動力源とし、走行中には一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物などの有害物質を排出しない。温暖化ガスの二酸化炭素さえもゼロで、“究極のエコカー”と呼ばれた。21世紀に入った頃からFCVへの期待はふくらみ、開発競争が激しくなる。中には「2010年には量産化する」と宣言するメーカーも現れた。

結果としては、FCVでも日本の自動車メーカーが先駆けることになった。2002年、ホンダが「FCX」、トヨタが「FCHV」を発表したのだ。

世界初の量産ハイブリッド乗用車として1997年10月に発売された初代「トヨタ・プリウス」。エンジンを走行と発電の両方に用いる、シリーズ・パラレル方式のシステムが採用された。

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トヨタ式ハイブリッドシステムのポイントは、エンジンとモーター、発電機の間で出入力をコントロールする、動力分割機構の採用にあった。

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2003年に登場した2代目「プリウス」は、空気抵抗を抑えるべく、Bピラー付近が最も高くなるユニークなルーフラインを採用。この車体形状は、今日のプリウスにも受け継がれている。

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欧州の自動車メーカーは動力源としての水素の利用に積極的に取り組んでいた。写真は燃料電池を搭載したメルセデス・ベンツのバス「NEBUS O405N」。（1997年）

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市販化を阻んだ技術的難問

ホンダもトヨタもFCVは市販せず、官庁などへのリース販売に限定した。開発には巨額の費用がかかっており、現実的な販売価格を設定することは不可能だったのだ。日本では国土交通省や経済産業省、環境省などに貸し出され、アメリカのロサンゼルス市などでも使われることになる。1997年に京都議定書が採択されて以来、温暖化ガスの削減が強く求められるようになっており、FCVには行政からの関心も高かったからだ。

次世代車として開発を早めようという機運は高まったが、市販化への道はなかなか見えてこなかった。克服しなければならない技術的難問が山積していたのである。燃料電池とは水素と酸素を化学反応させて電気を取り出す装置で、化学の授業で習う“水の電気分解”とちょうど逆のプロセスである。スタックと呼ばれるこの装置はまだ開発途上で、効率の向上と小型化が課題となっていた。当時はカナダのバラード社がトップを走っていて、ホンダが最初に採用したのはこの会社の製品である。一方、トヨタは独自に開発したスタックを搭載しており、ホンダも2004年の改良版からは自社製のものを使うようになった。

動力源としての水素をどうやって車内に収めるかも、難しい課題だった。ガソリンのように、金属や樹脂でつくったタンクに入れることはできないのだ。水素分子は小さいので、わずかな隙間からも漏れてしまう。そこで金属に吸着させたり、メタノール改質器を使ったりと、さまざまな方法が試行錯誤された。ホンダとトヨタが採用したのは高圧タンク方式だったが、圧力は350気圧ほどで、車載できる容器の大きさを思えば、十分な量を充てんするにはほど遠いスペックだった。実際、航続距離はFCXが355km、FCHVが330kmと、実用には物足りないものだった。

流通段階でも、水素は扱うのが難しい物質だった。漏れやすいのは同じであり、高圧での保存が求められる。水素ステーションの建設費は、ガソリンスタンドよりもはるかに高くなってしまうのだ。また、水素は自然界ではほとんど単独で存在せず、エネルギー源として使うには何らかの方法で生成しなければならない。水を電気分解してつくるのが理想だが、採算を考えれば現段階では不可能。石油や石炭を改質して水素を取り出す方法もあるが、枯渇していく化石燃料に頼るのでは今日の内燃機関と同じで、また製造過程で二酸化炭素も排出されてしまう。ガソリンやディーゼルに対抗できるコストで、しかも環境面でアドバンテージを得るのは簡単なことではないのだ。

FCVについては、ホンダ、トヨタともに1990年代の後半から試作車による実験をスタート。両メーカーとも、2002年12月2日に車両のリース販売を開始した。写真は「ホンダFCX」。

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SUVタイプだった「トヨタFCHV」。当時のFCVのリース費用は非常に高額で、同車の場合は月額120万円だった。

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2002年12月2日に行われた「ホンダFCX」の納車式の様子。ホンダは同日、日本の首相官邸にもFCXを納車。2003年にはいち早く、民間企業の岩谷産業にも同車を納車している。

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「ホンダFCX」の透視図。小柄なボディーでありながら、高効率なパッケージにより4人乗車を実現していたほか、自社開発のウルトラキャパシタの採用により、パワフルでレスポンスのよい走りも備えていたという。

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「ホンダFCX」とイワタニの水素ステーション。FCVの動力源となる水素は、貯蔵や運搬はもちろん、生成についても課題の多い物質だった。

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逆境でも進められた開発

新たなライバルも出現した。電気自動車（EV＝Electric Vehicle）である。2009年に三菱が「i-MiEV」を発売し、2010年には日産が「リーフ」で続いた。アメリカのテスラモーターズは、それより早い2008年にスポーツカーの「ロードスター」を発売している。そもそも、EV自体はガソリンエンジンよりも歴史が古い。内燃機関車との競争に敗れて長らくすたれてはいたものの、電池の性能が向上したことにより、エコカーの有力な選択肢となったのである。

EVが脚光を浴びたことにより、FCVは後景に退いた形となった。それでも、地道な開発が着々と進められていく。トヨタが2008年に発表した改良版の「FCHV-adv」は、水素タンクの圧力を2倍の700気圧にし、航続距離を830km（10・15モード）に伸ばした。同じ2008年にホンダがリース販売を開始したのは、FCXの後継車となる「FCXクラリティ」である。スポーティーな専用ボディーをまとい、最高速度は160km/h、航続距離は620km（10・15モード）となった。

一方、期待されたEVの普及は遅々として進まなかった。ネックとなったのは、価格と航続距離である。高価な電池を大量に積まなければならず、軽自動車をベースとしたi-MiEVでも、当初の価格は450万円を超えた。国の補助金を適用しても、負担額は300万円以上である。航続距離は10・15モード走行の場合で160kmとされたが、ヒーターを使うと電力消費率が大きく悪化。電池切れの危険を考えると、片道50〜60kmほどが実用的な移動範囲だった。また充電には時間がかかるので、夜間など非使用時に自宅で行うのが基本となる。気兼ねなく使うには駐車場に充電設備が必要で、さらに非常時に急速充電器を使っても、80％まで回復するのに30分を要した。使い勝手の悪さが、ユーザーにEVの購入をためらわせた。

結局、エコカーとして最も普及したのは、車種の選択肢も広いHVだった。ハイブリッドシステムは飛躍的に進化し、現在のHVは初代プリウスなどよりはるかに低燃費になっている。ただ、内燃機関を使っていることには変わりはなく、化石燃料を消費して二酸化炭素を排出し続けていることになる。弱点を克服するため、EVとHVを組み合わせたプラグインハイブリッド車（PHEV＝Plug-in Hybrid Electric Vehicle）も発売された。しかし、やはり電池を多く積まなくてはならないため、価格面では競争力を持つに至っていない。

トヨタが2008年に発表した「FCHV-adv」。従来モデルの約2倍の航続距離を実現していた。

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「FCHV-adv」には700気圧の高圧水素タンクを搭載。燃料電池の性能向上やシステム補機の消費電力低減、回生ブレーキシステムの高効率化なども、航続距離の増加に貢献した。

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2008年7月に発表された「ホンダFCXクラリティ」。燃料電池スタックの出力を86kWから100kWに向上させたほか、航続距離も30％向上。改造車然とした既存のモデルとは一線を画す、同車専用ボディーの意匠も注目を集めた。

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2009年6月に発表された「三菱I-MiEV」（左、個人向け販売は2010年4月から）と、2010年12月に発表された「日産リーフ」。ともに“普通のユーザー”が買える実用的なスタイルのEVとして、意義のあるモデルだった。

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日本におけるPHEVの火付け役となった「三菱アウトランダーPHEV」。2012年9月にパリモーターショーで世界初公開された。

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高まる水素エネルギーへの注目

燃料電池はガソリンエンジンに代わる動力源というだけにとどまらず、エネルギーの根本的な転換という意味を持っている。アイスランドでは、国全体で石油に頼らないエネルギー構造を実現するための試みが行われ、乗用タイプのFCVに加えて、燃料電池バス、燃料電池船を運行し、水素ステーションの建設が進められた。地熱発電などの持続可能なエネルギー源の開発と合わせ、2050年には水素社会を実現するという壮大な計画だ。日本と同じく資源を持たないアイスランドにとって、石油依存からの脱却は悲願なのだ。

次世代車の方向性が定まらない中、FCVをめぐって新たな展開が生まれた。2011年、トヨタ、ホンダ、日産とエネルギー企業10社が、水素ステーション100カ所の先行整備をうたった共同声明を発表したのだ。2013年には、トヨタとBMW、日産とダイムラーおよびフォードが、それぞれに燃料電池システムで提携することが明らかとなる。

日本では2014年4月に閣議決定されたエネルギー基本計画に、「水素社会の実現」という文言が盛り込まれた。国会の水素議連のメンバーは100人を超え、経済産業省は「水素・燃料電池戦略ロードマップ」を策定した。2020年に開催されるはずだった東京オリンピックは、水素社会をアピールする絶好の機会ととらえられていた。舛添要一東京都知事（当時）は「競技施設、選手村ではガソリン車を排除する」と意欲を示していたのである。

アイスランドで運用される「メルセデス・ベンツAクラスF-CELL」（2007年）。火山大国のアイスランドでは、地熱などのクリーンなエネルギーで電力、および水素の生成が可能なのだ。

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日本における水素ステーション普及の取り組みは漸進的に進んでおり、2011年には自動車メーカーとエネルギー企業の全13社が、燃料電池自動車の市場投入と水素供給インフラの整備に関する共同声明を発表。2015年にはトヨタ、ホンダ、日産の3社が、あらためて水素ステーションの整備促進に向けた支援を発表した。

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2018年3月にトヨタが発売した燃料電池バス「SORA」。東京オリンピック・パラリンピックの開催へ向け、100台以上の普及を見込んでいた。

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今も続く未来への模索

水素社会実現への機運が盛り上がっていた2014年、トヨタは量産FCVの「ミライ」を発売した。リースではなく、一般ユーザーも購入することができる。ただ生産台数は年間700台で、水素ステーションの普及が進まなかったこともあって大きなインパクトを与えることはできなかった。

そしてFCVには試練の時期が訪れる。2015年にフォルクスワーゲンのディーゼルエンジン不正が発覚し、欧米メーカーがEV化に舵を切ったのだ。HVでもFCVでも、先行している日本とは勝負にならないので、一足飛びにEVを標準にすることで有利な状況を築こうとしたのである。

先進諸国ではCO2排出量を劇的に減らすことを求めるようになり、期限を切って内燃機関車の販売禁止を打ち出す国も相次いで現れた。アメリカのカリフォルニア州ではZEV（Zero Emission Vehicle）規制でHVがエコカー認定から外れ、中国のNEV（New Energy Vehicle）規制でも明確にEV優遇の方針が示された。FCVもエコカーとして扱われるが、水素ステーションなどのインフラ整備が進まなければEVに対して競争力を持つことができない。テスラモーターズCEOのイーロン・マスク氏は、「FCVが自動車産業の進むべき正しい道だとは思わない」と発言している。

こうして、一時はこのままEVが覇権を握るかのように思われたが、今日では少しずつ状況は変化している。EVの価格や航続距離などの問題は解決されておらず、普及には時間がかかることがわかってきたのだ。長距離トラックなどにはFCVが向いているという論調も広まっている。2019年の東京モーターショーでは、メルセデス・ベンツが量産FCV「GLC F-CELL」の日本導入をアナウンス。2020年末には、トヨタが2代目ミライを発売する予定になっている。

持続可能な社会を実現するための明確な未来図は、誰も描けていない。FCVの可能性は、これからも模索されていくはずだ。

（文＝webCG／イラスト＝日野浦剛）

2014年11月に発表された「トヨタ・ミライ」。価格は723万6000円で、エコカー減税やCEV補助金を考慮すると、購入者の実質的な負担は500万円程度だったという。

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トヨタが中国市場向けに発表した「C-HR」と「IZOA（イゾア）」のEV仕様。強力にEVの普及を推し進めていた中国だが、近年ではその傾向も変化しつつあるという。

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メルセデス・ベンツが2019年の東京モーターショーに出展した「GLC F-CELL」。2018年秋に量産が開始されたモデルで、日本では2020年中ごろのリース販売開始が予定されている。

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2019年の東京モーターショーで世界初公開された「MIRAI Concept（ミライ コンセプト）」。同車が示唆した2代目「ミライ」は、2020年末の発売を目指して開発が進められているという。

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