燃料電池自動車(FCV)とEV 車のエネルギーコスト分析

燃料電池自動車(FCV)とEV 車のエネルギーコスト分析

発電・蓄電デバイスの技術、性能、安全性と環境対応

価格 80,000円+税 出版社 シーエムシー・リサーチ
編集発行 (株)シーエムシー・リサーチ 発行日 2015年09月14日
体裁 A4判 200ページ ISBNコード ISBN 978-4-904482-23-0
セット購入※下記をご希望の場合は備考欄にご記入下さい。
01:PDF版(CD-ROM)のみ 80,000円+税
02:書籍版とPDF版(CD-ROM)のセット 95,000円+税

本レポートの特徴

・FCV、EV、PHV、HVの走行エネルギーコストを比較分析した初のレポート!!

・自動車の燃費、電費、水素費は、走行コストを円/(走行km)で統一・解析!!

・燃料電池車(FCV)のコスト、寿命、安全性、工業規格を詳説!!

・2015年段階の国内外の安全性試験、環境、リサイクル規制を網羅し、実務に即した戦略資料を集積!!

はじめに

  •  仮に10年後の2025年に2015年を振り返って見たら「燃料電池自動車/FCVが本格的に登場し、街にEVが目に付く様になった・・・。あれから10年、FCVとEVが交通インフラとしてあたりまえになり、水素エネルギーシステムが多くの問題を解決し、原発やCO2問題で不毛(無益な)な論議をした」と、ずいぶん昔に思えるだろうか・・・。
  •  さて10年後は想像としても、2015年がFCVやEVそしてその技術としての、燃料電池と高性能リチウムイオン電池にとって、大きな転機の年であることは、共通した認識であろう。一方で、FCV、EV、PHVとHVと並べて見ると、“判った”ようで“解らない”多くの「肝心」がある。燃料電池もリチウムイオン電池も太陽電池も、細かいことはともかく、「電池」でいいではないか、今さら聞くのも気が引ける。
  •  では肝心の自動車の走行コスト=燃費はどのように比較したらよいのか。ガソリンなら話が分かるが、EVの充電電力や燃料電池の水素は、燃費(km/Lガソリン)と比較のしようがないではないか。
  •  本書の主題は、上記問題の理解と比較の困難さを解決するために、電池を二つのカテゴリー、燃料電池を発電デバイス、二次電池を蓄電デバイスに区分し、走行コスト(=燃費)を円/(走行km)に統一し、電気(kWh)、水素(kg)、ガソリン(L)との換算・試算の上で比較・検討を試みた。
  •  FCVもEVとも技術的、商品的にも発展途上にある。現在のデバイスの特性やコストはかなり暫定的であり、自動車としての完成度ではハイブリッドHVには追いついていない。どこまで開発が進めば良いのか、その目標は実現可能か、などは関係者の注目の的である。種々の仮定を含む試算ではあるが、可能なかぎり定量的なアプローチを試みている。
  •  水素エネルギーシステムと燃料電池の動作特性、最近のリチウムイオン電池(セル)のエネルギー特性とパワー特性、製品規格、安全性と3R(リサイクルほか)の問題も取り上げ、総合的な技術情報を提供する。

目次

1章 自動車と駆動エネルギー

  • 1.1 経済社会の中でのエネルギーと自動車の選択
  • 1.2 自動車のエネルギーソースとWell to Wheel
  • (1)電動システム
  • (2)地球温暖化
  • (3)カーボンニュートラル
  • (4)貯蔵と移動
  • (5)水素社会の実現
  • 1.3 エネルギー密度の比較、移動体としての効率
  • (1)自動車のエネルギー源 1
  • (2)自動車のエネルギー源 2

2章 FCV、EV、PHV とHV の整合性

  • 2.1 エネルギーソースと供給インフラ
  • (1)電動車の各論
  • (2)FCV用水素の製造とCO2
  • (3)EV用交流電力
  • (4)水素供給インフラ
  • (5)EVの充電ポイント
  • (6)車両の価格
  • (7)安全性と3R対応
  • (8)デバイス/システムのトラブル
  • 2.2 発電・蓄電デバイスの構成
  • (1)走行の動力源
  • (2)HVの実績とEV、FCV
  • (3)エネルギー回生
  • (4)FCVの特異性、発電デバイス
  • (5)自動車と発電デバイス
  • (6)走行、駆動系との組合せ 1
  • (7)走行、駆動系との組合せ 2
  • (8)HVとPHVのEV走行
  • 2.3 燃料電池車/FCV
  • (1)FCVをどのように理解するか
  • (2)電池
  • (3)燃料電池車は動く発電所
  • (4)水素タンク
  • (5)燃料電池本体
  • (6)蓄電池の併用
  • (7)ホンダのFCV
  • 2.4 電気自動車/EV
  • (1)本格的な生産・販売へ
  • (2)EV選択の動機
  • (3)安全性、3R、4Rほか
  • (4)電池容量と走行距離
  • (5)300km走行
  • (6)電費と電力料金
  • 2.5 ハイブリッド車/HVとプラグインHV/PHV
  • (1)1997 発売開始から
  • (2)ハイブリッドHVの構成と効果
  • (3)HVの方式 1
  • (4)HV の方式 2
  • (5)モーターとエンジンの分担比率 1
  • (6)モーターとエンジンの分担比率 2
  • (7)10.15 モード燃費
  • (8)ハイブリッドの効果
  • 2.6 ガソリン車、ディーゼル車との整合性
  • (1)石油製品
  • (2)ガソリン
  • (3)軽油
  • 2.7 今後の動向、実生産との関係
  • (1)トヨタPRIUS/HV販売推移
  • (2)日産自動車のEVリーフの販売
  • (3)三菱自動車のEVアイミーブの販売実績

3章 自動車の燃費と電費(試算と比較)

  • 3.1 試算の基礎とJCO8モード
  • (1)モード10.15とJCO8
  • (2)燃費・電費試算の基礎データ
  • (3)全項目の比較
  • 3.2 燃費と電費
  • (1)燃費
  • (2)電費
  • (3)水素費
  • (4)全項目の棒グラフ比較
  • (5)燃費と電費 絶対値グラフ
  • (6)安価な深夜電力
  • (7)ガソリン価格の動向
  • 3.3 CO2発生/km走行
  • (1)CO2発生
  • (2)走行時CO2発生
  • (3)環境CO2発生 1
  • (4)環境CO2発生 2
  • 3.4 中長期のエネルギーコスト負担
  • (1)ガソリンと電力の価格
  • (2)ガソリン税
  • (3)電気事業の税
  • (4)仮定の試算
  • (5)電費、燃費のモデル試算
  • 3.5 3章のまとめ
  • (1)電動車両の効率
  • (2)効率の目標
  • 3.6 燃料関係資料

4章 発電デバイス(燃料電池)

  • 4.1 燃料電池の構成と基本特性
  • 4.1.1 燃料電池の評価とI-V出力チャート
  • (1)燃料電池の評価装置
  • (2)電流vs.電圧特性と純酸素燃料系
  • (3)燃料電池スタック
  • 4.1.2 白金触媒
  • (1)ナノサイズの白金触媒
  • (2)白金触媒Ptの量と回収
  • (3)燃料電池の動作
  • (4)出力と電圧
  • 4.1.3 燃料電池と自動車の起動
  • (1)燃料電池の起動
  • (2)自動車の起動
  • (3)実用燃料電池
  • 4.2 水素の特性と供給
  • (1)元素と分子
  • (2)性質と危険性 1
  • (3)性質と危険性 2
  • (4)水素の物理特性
  • (5)水素の密度と輸送
  • (6)高圧タンクの軽量化
  • (7)DMFCやアンモニア燃料電池、
  • 4.3 水素ステーションとバリエーション
  • (1)水素ステーション 1
  • (2)水素ステーション 2
  • (3)充電ステーション
  • (4)水素の製造 1(コスト)
  • (5)水素の製造 2(純度)
  • (6)水電解水素 1
  • (7)水電解水素 2
  • (8)副生水素(ソーダ工業)
  • (9)HONDAの水素戦略
  • 4.4 FCVトヨタMIRAIの事例解析
  • (1)水素タンクのシステム
  • (2)FCV 搭載の水素のパワー
  • (3)FCV、EV、PHV とHV
  • 4.5 燃料電池とFCV の研究開発
  • (1)電池討論会
  • (2)燃料電池の研究
  • (3)トヨタ自動車のMIRAI
  • 4.6 燃料電池のコスト、安全性および工業規格(JIS、IEC)
  • (1)コスト、寿命と安全性
  • (2)安全性 1
  • (3)安全性 2
  • (4)燃料電池のJIS
  • (5)燃料電池のIEC規格
  • 4.7 4章のまとめ
  • (1)蓄電デバイスと応用展開
  • (2)発電デバイスの追い上げ
  • (3)デバイスのコストと安全性
  • (4)応用展開 1
  • (5)応用展開 2

5章 畜電デバイス

  • 5.1 自動車用デバイスの概要
  • (1)自動車用デバイス
  • (2)HV、PHV とEV
  • (3)規格や安全性
  • (4)市販車の電池容量と種類 1
  • (5)市販車の電池容量と種類 2
  • (6)畜電デバイスと重量
  • (7)走行関係の諸元 1
  • (8)走行関係の諸元 2
  • 5.2 EV用デバイスの容量
  • 5.2.1 デバイスの容量
  • (1)走行距離
  • (2)EVの走行エネルギー 1
  • (3)EVの走行エネルギー 2
  • (4)電池容量と走行距離
  • 5.2.2 電力消費率
  • (1)交流電力消費率(JC08)
  • (2)コミューターEV
  • (3)走行性能向上
  • 5.2.3 セルのタイプ
  • (1)容量アップへのステップ
  • (2)平板(積層・ラミネート)セル
  • 5.2.4 セルの電圧
  • (1)ユニット電圧の選択
  • (2)48V低電圧ハイブリッド車
  • (3)48V畜電デバイスの試算
  • (4)UN/ECE/WP29の規定
  • 5.3 HVとPHV用デバイスの選択
  • (1)ハイブリッド/HV
  • (2)プラグインハイブリッド/PHV 1
  • (3)プラグインハイブリッド/PHV 2
  • 5.4 5章のまとめ
  • (1)蓄電デバイスと応用展開
  • (2)コストと安全性
  • (3)応用展開
  • (4)次世代畜電デバイス 1
  • (5)次世代畜電デバイス 2
  • 5.5 (資料)ポストリチウムイオン、研究と実用評価のギャップ
  • (1)評価の方法
  • (2)硫黄系正極剤
  • (3)ナトリウム(イオン)
  • (4)実用化へのステップ

6章 デバイスのエネルギーとパワー

  • 6.1 特性パラメーター、Ah,W/kgとWh/kg
  • (1)製品の定格容量など
  • (2)パワータイプとエネルギータイプ
  • (3)性能レベルの向上
  • (4)燃料電池とキャパシタ
  • (5)パワー特性の測定、
  • (6)電動自動車での充放電パワー
  • (7)比容量の計算
  • (8)正極材の性能向上 1
  • (9)正極材の性能向上 2
  • (10)時間の要素
  • (11)パワー密度とエネルギー密度
  • (12)EV、PHVの動作領域
  • 6.2 エネルギー設計VS.パワー設計
  • (1)回生充電モデル 1
  • (2)回生充電モデル 2
  • (3)セルの内部抵抗 1
  • (4)セルの内部抵抗 2
  • (5)セルの内部抵抗 3
  • (6)セルの体積低減
  • (7)合金系の高容量負極
  • (8)合金系負極の実例
  • (9)正負極の総合試算
  • (10)リチウムイオン電池のバリエーション
  • (11)LTO負極リチウムイオン電池 1
  • (12)LTO負極のリチウムイオン電池 2
  • (13)LTO負極セルのメリット
  • 6.3 リチウムイオン電池のセルとモジュール
  • (1)モジュール化事例 1
  • (2)制御回路の付加
  • (3)モジュー ル化事例 2
  • (4)ユニット出力電圧とセルの直列数
  • (5)直列セル数の低減
  • (6)製品セルの仕様例
  • (7)製品モジュールの仕様例
  • (8)サイクル寿命データ
  • (9)サイクル寿命とエネルギー特性・パワー特性
  • (10)参考:セルとモジュールの比重(g/ml)
  • (11)参考:ラミネート型の軽量性
  • 6.4 燃料電池のシステム化
  • (1)燃料電池と蓄電デバイスの併用
  • (2)畜電デバイスの選択 1
  • (3)畜電デバイスの選択 2
  • (4)燃料電池の電力と発熱
  • (5)燃料電池の出力変動
  • (6)家庭用燃料電池
  • (7)燃料電池の安全性対策
  • 6.5 キャパシタ併用システム
  • (1)EDLCキャパシタ
  • (2)LICキャパシタ
  • (3)LICの電極とリチウムドーピング
  • (4)LICの製品事例
  • (5)キャパシタの応用事例(PRIUSαのEDLC)
  • (6)キャパシタの応用事例 (フィルムキャパシタの併用)
  • (7)キャパシタの応用事例 1(建機など)
  • (8)キャパシタの応用事例 2(電車システム)
  • (9)参考:キャパシタの容量換算
  • 6.6 6章のまとめ
  • (1)エネルギーソース
  • (2)パワーの活用

7章 回収電池の安全性、同試験方法

  • 7.1 安全性、リスクとハザード
  • 7.2 安全性試験と要求事項
  • 7.3 JIS規格と電気用品安全法
  • 7.4 UN規格と電池輸送
  • 7.5 UN/ECE R100series02安全性規則
  • 7.6 UL規格と製品認証制度
  • 7.7 回収電池の処理プロセスと安全性
  • 7.8 参考資料

8章 電池の回収とリサイクルに関する法規制とガイドライン

  • 8.1 資源有効利用促進法(3R)ほか関係法令
  • 8.2 EU指令(RoHS、WEEE、電池指令とREACH)
  • 8.3 回収・廃棄とリサイクルに関する表示(マーキング)
  • 8.4 電池応用製品ごとの対応と回収実績(国内)

文献一覧