トヨタ水素エンジンが24時間レース完走!! この技術でエンジン車は生き残れるのか?

トヨタ水素エンジンが24時間レース完走!! この技術でエンジン車は生き残れるのか?

 トヨタがレース用に開発している水素エンジン車で、5月21~23日に開催されたスーパー耐久富士24時間レースに初出場。水素タンクを積んだレース車両のカローラスポーツは24時間で358周(1634km)を走って完走した。開発途中でもレースができるほどの技術であるわけだ。

 であれば、2050年カーボンニュートラルの達成はEV(電気自動車)やFCV(燃料電池車)だけでなく、この水素エンジン技術を市販車に使うことで、エンジン車は生き残れると思うのだが……。それは実際のところ可能なのか?

 さらに燃料に水素を使うのであれば、「FCVである必要もないんじゃないの?」という疑問も湧いてくる。

 トヨタの水素エンジンは市販車にも使える技術なのか? 国沢光宏氏が解説する。

文/国沢光宏  写真/TOYOTA、ベストカー編集部

【画像ギャラリー】エンジン車存続への朗報か!? 24時間レース完走の水素エンジン車と水素エンジンの今


■開発途上で突然の発表だった水素エンジン

水素エンジンを搭載したカローラスポーツでレースに出場。駆動系にはGRヤリスの4WDシステムを採用

 トヨタがレースで水素エンジンを走らせた。もちろん開発の緒に着いたばかりのため成績は二の次。おそらくスーパー耐久富士24時間レースでも普通に走っていたら見つからないような、解決すべき課題などたくさん出てきたことだろう。

 そして競技に出ると普通のテンポとまったく同じスピード感で開発は進む。なんたって次のレースまでに何とかしなくちゃなりませんから。

 さて。こうなると気になるのは「水素エンジンを搭載した市販車が出るか?」だと思う。なかには「市販を前提にしたレース参戦だ」と書くメディアもある。本当のところはどうか?

 トヨタ筋を取材してみると水素エンジン、突如出てきたようなのだ。モリゾウさん(豊田章男社長)が試作車に試乗して、「いいね!」。試作車を用意した人もレース参戦は想定外。

■水素エンジンを普通のクルマに搭載したら?

トヨタ水素エンジンは、1618ccの直3ターボを採用。使用燃料は圧縮気体水素

 そんな水素エンジン、普通のクルマに搭載したらどうか? 以下、検証してみたいと思う。

 まず燃費。今回のレースを見ると、7kgほどの水素で(水素タンク容量7.34kgと発表されているが使えるのは最大で7kgくらい)、50kmくらい走れている。ガソリン車のGRヤリスをレーシングスピードで走らせたら2.5km/Lくらいだと思う。

 つまりガソリンエンジンなら20L程度のエネルギー量に相当するワケ。このパワーユニットで燃費のいいハイブリッド車を作ったら、400~500km走れることになる。

 ただ7.34kgという水素タンク、新型MIRAIの5.6kgよりずいぶん大きい。レース車両を見ると、リアシート部分に水素タンクがギッシリ積み込まれている。

 総合して考えると、現時点では燃料電池よりエネルギー効率が若干低いと言うことなんだと思う。えいやっ! っで大ざっぱに言えば80%くらいだろうか。

 とはいえ水素エンジンの開発は始まったばかり。熱効率の改善も可能だと思う。スポーツモデル用のパワーユニットとして使うなら問題ないレベルに達するかもしれません。

■船舶などの用途にはすでに開発が進められている

2021年3月期決算説明会で水素エンジンの可能性について言及した長田 准執行役員

 といった流れを受け2020年度の決算発表の際、長田役員が大型車のパワーユニットとして水素エンジンの可能性についてコメントした。

 少し詳しく解説しておくと、すでに水素エンジンは船舶など大型ディーゼルエンジンの代替として開発が進められている。1000馬力以上のパワーユニット、水素エンジンになる可能性大きい。

 その場合、水素を液体で搭載する。液体にすれば1kgあたりの燃費は軽油よりいい。

 前述のレースカー、7kgの水素で20L分のガソリンと同じ距離を走れる。20Lのガソリンの重さ、およそ15kg。ただ液体水素は驚くほど軽いため、タンク容量は800気圧の高圧水素と同じくらい必要。一方、タンクの効率は高圧水素より優れてる。

 800気圧の高圧タンク、大きくしようとすればさらなる強度が必要になってくる。かといって小さいタンクをたくさん積むと、スペース的にも価格的にも不利。

 液体水素であれば大きいタンク一つで済む。したがって総合効率で考えたら高圧水素を使う燃料電池と、ほぼ同じくらいになると考えられる。大いに悩ましいところ。

 ちなみになぜ燃料電池だと液体水素を使えないのか?

 液体水素、マイナス253度と低く、気体にする際、ある程度の熱が必要。暖めないと凍り付いちゃいますから。燃料電池だと暖める熱を作れない(電気で暖めたら全体の効率落ちる)。水素エンジンであればエンジンを冷やした後のお湯がふんだんに使えるのだった。

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