BMWは、第5世代のX5に水素燃料電池で走るモデルを加える準備を進めている。これは、これまで乗用車で広く普及することに成功していない技術への賭けだ。同社は、水素モデルのiX5を2028年に投入すると述べたが、販売される国については明らかにしていない。
BMWは新型X5を5種類のパワートレインで発売する。ガソリンとディーゼルのハイブリッド、プラグインハイブリッド、完全な電気自動車に加え、水素モデルも用意される。車両の発表時に公開された水素モデルは、白いボディーに青いラインをまとい、ほかのモデルとは異なる駆動システムであることを示していた。
自動車を超えた賭け
水素自動車は、バッテリー式電気自動車と比べて明確な問題を抱えている。電気自動車の急速充電ネットワークは拡大し、バッテリーのサプライチェーンも成熟してきた一方、水素燃料補給ステーションは依然として少なく、限られた市場に集中している。
米国では、米エネルギー省によると、47か所ある公共ステーションはすべてカリフォルニア州に存在する。世界全体では、昨年の水素ステーションの80％超が、中国、日本、韓国、フランス、ドイツのわずか5か国にあった。この不足が、Toyota Mirai、Honda CR-V e:FCEV、Hyundai Nexoといった車両が大きな販売台数を達成するうえで直面した困難の一因となっている。
しかしBMWは、水素を自動車用燃料だけとは見ていない。BMW Groupの車両ライン責任者フィリップ・コーン氏は、再生可能エネルギー源と歩調を合わせて水素経済が発展すれば、燃料補給に必要なインフラの拡大への道が開ける可能性があると述べた。また、水素は膨大な量のエネルギーを貯蔵できると付け加えた。
この考え方は、風力や太陽光発電から生じる余剰電力を電解装置の稼働に使って水素を製造し、それをタンクに貯蔵して、後に発電や自動車、トラック、フォークリフトなどの産業用途の稼働に利用するというものだ。
iX5の水素システムはどのように機能するのか？
車両には7本のシリンダーが搭載され、合計7キログラム、または15.4ポンドの水素を貯蔵する。水素燃料電池は、電気化学反応によって貯蔵された水素と外気から取り込んだ酸素を結合し、モーターを動かす電力を生み出す。
BMWは、Miraiでこの技術を先行して採用したToyotaと共同で燃料電池システムを開発した。BMWによると、iX5の航続距離はWLTP基準で最大750キロメートル、EPA基準では約400マイルに相当する。また、水素タンクは5分未満で満充填でき、従来型燃料で走る車両への給油時間に近いという。
BMWによれば、iX5は水素駆動システムと四輪駆動を備える初の乗用車となる。Hyundai NexoとHonda CR-V e:FCEVは前輪駆動を採用し、Toyota Miraiは後輪のみに動力を伝える。
貯蔵の利点と効率の限界
研究では、水素はバッテリーと直接競合するのではなく、バッテリーによるエネルギー貯蔵を補完できるとされている。バッテリーシステムは通常、電力網の変動を均衡させるのに役立つ急速な充放電サイクルに適しているが、長期間にわたって完全に充電された状態を保つと、時間の経過とともにエネルギーの一部を失う。
一方、水素は自己放電率が非常に低いため、数か月間貯蔵できる。これは、特に風力や太陽光など変動する再生可能エネルギー源による発電量が増加するなか、長期間エネルギーを保持する必要がある場合に重要な利点となる。
しかし、この利点は効率を犠牲にして得られる。研究では、水素の往復効率、つまり電力を水素に変換した後、再び電力に戻して取り出せる電力量の割合は、35％から55％と推定されている。バッテリー貯蔵システムではこの割合が80％または90％に達するうえ、より確立されたサプライチェーンの恩恵も受けている。
また、米国で現在生産されている水素の約95％は、米エネルギー省によると化石燃料に由来しており、環境面での主張を弱めている。太陽光や風力などのエネルギー源は、よりクリーンな資源を使って製造される、いわゆるグリーン水素の生産を支えることができる。
インフラは状況を変えるのに十分なのか？
水素燃料電池車の価格は依然として非常に高く、BMWはiX5の価格を発表していない。さらに、燃料をどこで補給するかという問題も解決されておらず、タンクを迅速に満たせるとしても、これらの車両の魅力を制限する要因となっている。
BMWは、エネルギー貯蔵における水素の普及が、最終的に燃料補給ステーションの拡大につながると見込んでいる。同時に、バッテリー貯蔵技術も進歩している。より安価で耐久性の高いリン酸鉄リチウム電池が、より高コストなニッケル・マンガン・コバルト電池に徐々に取って代わっており、ナトリウムイオン電池も別の選択肢として登場している。
BMWによると、iX5はその他の面では電気自動車の姉妹モデルと同様であり、ステアリングとブレーキの滑らかさを担う「Heart of Joy」コンピューターや、第6世代の高電圧バッテリーアーキテクチャーも備える。
BMWの水素に関する経験は乗用車に限られない。同社は10年以上前から、スパルタンバーグ工場で数百台の水素フォークリフトと水素で稼働する公共輸送用列車を使用している。また、Hyundai Motor Groupはジョージア州の工場で、短距離の貨物輸送に燃料電池を搭載した8級のXcientトラックを使用している。
BMWの賭けが実を結ぶかどうかは、自動車部門以外で水素経済が発展するかにかかっている。Toyotaは昨年、米国でMiraiをわずか210台販売した。一方、Hondaは2024年にカリフォルニア州でCR-V e:FCEVを発売し、Hyundaiは海外市場でNexoの新世代モデルを投入する準備を進めているが、現時点で米国での販売継続は確定していない。そのため、エネルギー貯蔵における水素の将来が、iX5が成長に適した環境を見いだせるか、それとも高コストで普及が限られた試みにとどまるかを左右する可能性がある。