アルミ軽量乗用車導入のビジネスモデルにおける CO2 と経済性の評価(移動機能をサービスし素材はリサイクル)
山口雅教 a) 八木田浩史 b) 稲葉敦 c) 大谷 眞 d)大久保正男 e)a)産業技術総合研究所e)(社)日本アルミ二ウム協会

小林浩 f)b)日本工業大学

綾田研三 g）

c)東京大学d)住友軽金属工業(株)f)(財)金属系材料研究開発センターg）神鋼リサーチ(株)key words：cost, CO2 emission, car, aluminum, simulation
概要
乗用車のアルミ化過程での経済的側面を検討するため、既存の CO2 排出量評価ツールにコスト計算部分を追加した。現状の基準車から数年毎に車両のアルミ化率を高め、製造された車両が 10 年 10 万 km 走行後、廃車時にアルミと鉄を高比率で回収再利用するケースについて、現状妥当と考えられる単価を与えることにより、CO2 排出量の変化と共に車両の製造・リサイクル時の素材価格と使用時の燃料価格の変化を調査した。その結果、アルミ化過程の CO2 排出量及びコストの年時変化パターンは類似しており、CO2 排出量削減とコスト低減を同時に実現するビジネスモデルの実現可能性があることを確認した。素材費の上昇はその約 4 倍の燃料費低減により吸収され、軽量化及びリサイクルの効果で、1 台当りのライフサイクルコストは基準車の 14％低減可能であることが分かった。また内部コストに加えて、外部コストに関する検討も行った。
緒言

モデルの特徴と内容

第６回エコバランス国際会議では、アルミ化乗用

本モデルは乗用車の構成及び材料を比較的詳細に車の導入効果として軽量化による燃費改善と素材の記述しており、下記の特徴がある。

リサイクル効果により CO2 排出量を大幅に削減で①１）きる可能性があることを報告した 。この削減効果

材料はアルミ、スチール、プラスチック及びその他の部材に区分されている。

を実現するには、アルミ産業・自動車産業・消費者②素材に関して、アルミは板材、押出材、鍛造材、の 3 者トータルでメリットのあるビジネスモデルが鋳造材の 4 種類、スチールは板材 3 種類（熱延必要である。CO2 削減と経済性が両立するビジネス

鋼鈑、冷延鋼鈑、亜鉛メッキ鋼鈑）、特殊鋼、普モデルとして、使い捨てカメラがレンズ付フィルム通鋼・棒鋼及び鋳鉄の 6 種類に区分されている。に変化したのと同様な取組みを乗用車で行った場合③工程は原料、素材製造、加工組立、車製造、走を想定して、その実現可能性を検討するため、シス行、廃棄、リサイクルに区分されている。

テムコストが計算できるように評価ツールを拡張し、④自動車の８部品の材料、重量を設定できる。

LCA/LCC を検討した。

アルミの場合のマテリアルフローを図１に示す。

板材用スクラップのストック
他産業部分
板材用供給
スクラップ

自動車部分
板材用スクラップ他産業からの板材用スクラップ

他部材からの板材用スクラップ
他部材用スクラップ

他産業用再生地金
再生地金
製造

スクラップの用途選別

リユース
採用部材

加工スクラップ
加工スクラップ
リサイクル

再生地金
溶解
圧延

新地金
製造
新地金 地金図１

素材の加工・組立
素材

製造前部材

再生用部材

リユース部材のストック

車製造

国内
走行リユース部材

修理残部材

再生用ダスト集荷
分解破砕
選別

埋立

車輌

乗 用 車 ア ル ミ 化 の シ ス テ ム コ スト評 価 時 の ア ル ミ ニ ウ ム の マ テ リ ア ル フ ロ ー ( 板 材 の 場 合 ）基準車の定常状態

内部ｺｽﾄ
経時特性
内部ｺｽﾄ
物
質量計
算

排出量
経時特性

外部ｺｽﾄ

外部ｺｽﾄ
経時特性

ＣＯ 2
排出量

増 加 す る リ サ イク ル アル ミ の 有 効 活 用
計算範囲
基準車（1500㏄乗用車）

軽量化
ス
テエ ン ジン →ップ

その他
被害要因
各種
ｲﾝﾍﾞﾝﾄﾘﾃﾞｰﾀ

各種
統合化係数

図 ２ コスト計算部を追加した計算全体の構成

アル ミ 化 車 の定常状態

アル ミ 化 の 進 展

状
態

内部コスト
単価

（ 基 準 車 → アル ミ 化 車 ）の過渡状態

バ ンパ ー→ボディー→アル ミ 化 車 Ａ の 軽 量 化 完 了アル ミ 化 車 Ｂ の 製 造 開 始ス テ アリ ン グ 等 足 回 り →エ ン ジン ( 1 5 0 0 c c → 1 3 0 0 c c ） →CO 2 走 行 時 CO 2排 出 量 (各 年 の 製 造 車 輌 の ＣＯ２排 出 量 ）
排製 造 時 CO 2排 出 量
出量1995 2000
2010
2025
2005
2015
2020

図 ３

表2
表１

シナリオで想定した主要な状態及び定数
アルミ化車
項目
基準車
AB
車両重量
1037 kg 845 kg
825 kg
アルミ化率
0.06
0.45
0.44
排気量
1500 ｃｃ
1300 ｃｃ
走行距離､ 寿命
100,000 km､ 10年
走行車両台数
3000万台一定
板材
0
同一部材へのリサイ
スククルで決まる値(注1）
ラップ
押出材0
配合率0.95
鋳造材

走行時CO2排出量計算

実測値基準
ｶﾀﾛｸﾞ値基準
車両のアルミ化期間
12年 ( 3年間隔5ステップ ）注1）熱交換器のアルミ部材は全て鋳造材へリサイクル

2030

暦年

基 準 車 か ら ア ル ミ 化 車 へ の 移 行 シナ リ オ

素材加工及び燃料コスト
素材(→）

部材(→）

単位(\/ kg)

アルミ板
材

押
出材

鍛
造
材

スチール

鋳造
材

熱延鋼
板

冷
延
高張力
鋼
板

亜鉛
ﾒ
ｯｷ鋼
板

普通鋼
棒
鋼

特殊
鋼

工程↓
新地金、転炉鋼
200
30 30 30 30 30
再生地金、電炉鋼
0製
素材製造（溶解･圧延） 200 200
40 50 60 40 50
造
300 80素材の加工組立
00000
車製造
0
走 燃料 ｶﾀﾛｸﾞ値基準 （6.111＊重量ー208.15）/10*100 (\/1万km)行 ｺｽﾄ 実測値基準 （2.967＊重量＋3052）/10*100 (\/1万km)
廃棄・リサイクル
4015

スチール及びプラスチックのフローもアルミとほぼ計算で想定した軽量化のシナリオを図３に示す。

同じであるが、プラスチックでは廃棄物を焼却する基準車からアルミ化車 A への軽量化は 2003 年を始工程を組み込んでいる。本報告ではこのようなフロ点として 3 年ごとに 4 ステップで進展し、2012 年でー図に基づく物質量及び CO2 排出量計算部分に内完成する。その後、更にエンジン部分を 1500cc から部及び外部コスト計算部分(原油及びアルミの枯渇、1300cc へ仕様変更することにより軽量化を行い、CO2 排出被害)を追加した。外部コストの計算には日2015 年でアルミ化車 B が完成する。

本版被害算定型影響評価手法(LIME)を使用した。全基準車とアルミ化車の基本的な仕様を表１に示す。

体の計算の構成を図 2 に示す。図において、計算の製造台数は国内使用を想定し 300 万台一定とした。

拡張部分は、内部コスト計算のための内部コスト単アルミ化率は 6%から 44%に増加し、最終の軽量化価とその経時特性計算部分、及び外部コスト計算の率は 20.5％である。アルミ及びスチールのリサイクための LIME の統合化係数部分とその経時特性計算

ル可能部材は、理想的な条件として、同一部材にリ部分である。

サイクル（熱交換器の部材を除く）されると仮定した。アルミ材のスクラップ配合率は、基準車についシステムコスト評価ては現状値、アルミ化車については（同一部材への想定したシナリオ及び定数リサイクル量 / 使用量）で決まる値を使用した。

鋳鉄

20100

( 兆\ / 年）

2.5

次にシステム内部コストを計算する際の各部材(0 〜 1 ）9.8% 増加 (2009 年 )1.014% 減少の単価及び燃料価格を表 2 に示す。ここでは素材面2.0でのシステムコストの変化を検討することを主目的

0.8

システムコストとしたため、アルミ及びスチールについて標準的と考えられる素材製造・加工及びリサイクルの単価を設定し、車両製造及び廃棄コストは考慮していない。
乗用車のアルミは同一部材にリサイクルされるとし

コス
ト

走行コスト

1.50.6

アルミ化率0.41.0たため、再生地金の製造コストは 0(¥/kg)とし、そアルミ
化率

製造コストの後の工程である素材製造及び加工の単価を設定し0.20.5ている。リサイクルの単価はアルミ、スチール夫々40(¥/kg)、15(¥/kg)とした。燃費は 10・15 モードでリサイクルコスト
0.02000の値であり、基準車からアルミ化車 A までの軽量化

20052010

2015
暦年に関しては車両重量を変化させた場合の実測値に基
図 4づく式を用いて設定し、アルミ化車 B ではエンジン

2020

0.020302025

製 造 、 走 行 及 び リ サ イ ク ルの シ ス テ ム コ ス ト

仕様が変化するためアルミ化車 A からアルミ化車 Bへの軽量化に関してはカタログ値基準の式を用いて( 100 万トン CO 2 / 年 ）(0 〜 1 ）設定した。ガソリン単価は 100(¥/L)とし、表 2 中で1.0

システム排出量は 1 万 km 走行時(１年分)の燃料コストを示してい600.8る。
CO 2

シナリオに基づく計算結果
図 1 及び上記条件から計算されるシステムコスト
は、アルミ化移行における社会全体として必要なコストを示すと考えられる。図４はその年次変化を示す。同様に図５は同一条件での CO2 排出量の年次変

ア
0.6 ル
ミ
化
0.4 率

走行時排出量排 40
出量

アルミ化率20
製造時排出量0.2化を示している。図に示されるように、システムコストと CO2 排出量の推移パターンは類似しており、このことから、素材の製造・リサイクル及び燃料消廃棄リサイクル時排出量
02000

費の観点では、アルミ使用乗用車は軽量化及びリサ2015(k\ / 台 ）

2020

2025

（比較の基準は基準車の値）
14.2% 減少

1200

600
17.5%減少

その他ﾌﾟﾗｽﾁｯｸ20.5%減少
800

走行

400

2000.02030( kg/台 ）3.9% 増加製造・廃棄ライフサイクル内部
コスト2010

暦年
図 5 製 造 、走 行 及 び 廃 棄 リ サイ クル のC O 2 排 出 量

イクルの効果により、CO2 排出量の削減及びシステ
800

2005

ｽﾁｰﾙ
400

ｱﾙﾐ0スクラップ
配合率*

基 準1 車Cons t2 0 0 92年 車
CTC

2 0 2 53 年 車
CTC

ライフサイクル内部コスト

45基準車

62009年 車

72025年車

車輌重量

図 6 車 両 重 量 及 び 製 造 ・ リサ イク ル ・ 走 行 時 の ライフ サ イク ル 内 部 コ ス ト[ ス ク ラ ッ プ 配 合 率 * ; C o n s t→ 初 期 値 保 持 , C T C → 同 一 部 材 へ の リ サ イ ク ル で 決 ま る 値 ]0車
両重量１）アルミ化過程での CO2 排出量とコストの年次ムコストの低減を同時に実現できる可能性があることが分かる。

推移パターンは類似していることから、高いリ

図４よりアルミ化車の最終状態では、システムコサイクル率を実現したアルミ軽量化車両では、ストは、基準車に対し約 14％低減すること及びアルCO2 削減とコスト低減が両立するビジネスモデミ化車への移行過程において、一時的に 9.8%増加すル実現の可能性があることが分かった。

ることが分かる。アルミ化車のシステムコスト低減

２）アルミ化車の定常状態ではコストは 14％低下すの理由は、リサイクル効果により素材費の上昇が抑る。

制されるとともに軽量化効果により走行費が抑制さ

３）アルミ化車への移行過程でシステムコストは約れたためである。即ち素材費の上昇はその約 4 倍の9.8%増加するが、ライフサイクルコストは 4%燃料費低減の効果により吸収されている。

程度の増加で比較的小さい。

一方、車両 1 台に関する製造、使用、廃棄のライ

４）CO2 排出、原油及びアルミの損耗を考慮した外フサイクルコストはユーザーの購入・維持費に直接部コストの大きさは内部コストの 6.5〜7%であ影響を与えるため、アルミ化車への移行の可能性にった。

大きな影響力を持つとコストと考えられる。図４の計算結果を用いて素材の製造・リサイクル及び走行謝辞

時のライフサイクルコストを算出した結果を図６に、

本研究は、Ｈ14 年からＨ16 年までの、ＮＥＤＯによその際の素材に関する重量及びコストの内訳を表 3

る助成事業である、「アルミニウムの不純物無害化・に示す。図よりアルミ化車の最終状態では、ライフマテリアルリサイクル技術開発」のなかで行われた。

サイクルコストは 20.5％の軽量化に対しシステムコストと同様に約 14%減少し、アルミ化移行の過渡状

参考文献

態(2009 年)では、17.5％の軽量化に対しライフサイ

1) 山 口 , 他 ： Effect of Weight Reduction by

クルコストは 3.9%増加していることが分かる。後者

Aluminiumの値はシステムコストの増加 9.8％に比較し小さく、

Calculated Using CO2 Emission Estimation Tool,絶対値としても比較的小さい。このことから素材的

第 6 回エコバランス国際会議,2004.10

UtilizationforPassenger

Carsにはアルミ化移行の障壁も比較的小さいと想定され

表3 素材の重量及びコストの内訳
項目
基準車 2009年車 2025年車
アルミ
61.6
356364
重量
鉄748272233(kg)
車両
1037
856
825
アルミ
9.6
14799.8
素材コスト
鉄82.5
25.7
21.9(千円)
合計
92.1
173122る。ライフサイクルコストの過渡時の増加がシステ
ムコストより小さい理由は、システムコストでは各暦年の走行コストが過去に 10 年間に製造した車両の影響を受けて増加するためである。表 3 の基準車と 2025 年車のアルミ素材を比較すると、重量の約 5倍の増加に対しコストは約 10 倍増加している。この理由は、ボディーのアルミ化に伴い、基準車で多く使用されている鋳造材に対し製造・加工単価の 2.51000

システムについて CO2 排出量、及び走行時の燃料消費による原油の損耗及び軽量化によるアルミの損耗について外部コストを試算した。外部コスト試算には LIME の統合化係数を使用した。結果を図 7 に示す。上記 3 項目の合計した外部コストの内部コストに対する比率は 6.5〜7.1％であることが分かった。
また外部コストの 87%は CO2 排出分のコストであった。
結論
以上の結果を纏めると以下のようである。

ライフ
サイクル
全コス
ト800

外部コスト

3.6%増加
14.6%減少

600
400

内部コスト
製造・廃 棄外部コストの影響の概略を把握するため、図 1 の（比較の基準は基準車の値）( k\ / 台 ）走行倍高い板材の使用比率が増加するためである。

2000
基 準1 車

2 0 0 29 年 車

2 0 2 53 年 車

図 7 製 造 ・ リ サ イクル ・ 走 行 時 の ライフサ イクル 全 コス ト
[ 外 部 コ ス ト ： L I M E を使 用 （ C O 2 排 出 、原 油 損 耗 、 A l損 耗 ） に つい て 評 価 ]