令和4年度内航船支援セミナー（独）鉄道建設・運輸施設整備支援機構様 内航支援セミナー

燃料電池船の実証試験に関するご紹介
2022年11月18日

ヤンマーパワーテクノロジー㈱特機事業部
システムエンジニアリング部© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

作成日： 2022/11/10

目次

１．背景
２．ヤンマーにおける舶用燃料電池の取組み
３．今後の展開© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

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１．背景

© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

Page: 3

背景

IMOによる｢GHG削減戦略｣の採択と対応の方向性
GHGゼロを2050年に前倒しの動き
2008

2030

排出量
基準年

2050

効率＊40％改善

総排出量50％削減

～2100
GHG
ゼロ排出

＊単位輸送当り排出量

CO2相当量（億トン）【ゼロエミッションに向けたシナリオ】
30

省エネ技術による削減

25

運航効率化による削減

20

2030年：平均燃費△50％（2008年比）

15

次世代燃料等による削減

10502005従来燃料

2010

2015

2020

2025

2030年から次世代燃料船を普及させていく必要がある。

2030

2035

2040

2045

2050年：総量△50％（平均燃費 85％相当）
2050 （年）【出典】国土交通省 海事局© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

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背景

欧米の規制・政策動向◼ IMOのGHG削減目標に加え、北海、バルト海、EU内陸航路、フィヨルド周辺等のNOx規制が順次強化中➢ 代替燃料ICEで対応困難な船舶への水素FC検討が加速
IMO全海域
GHG削減目標
2050年 ▲50%
2100年 ▲100%

フィヨルド周辺ゼロエミ規制(2026年施行予定)

ECA海域

北海、バルト海NOx ECA規制(2021年施行予定)
アムステルダム運河
ゼロエミ規制(2025年施行予定)

LA/LB港湾
港湾機材のゼロエミ目標（～2030年)EU内陸河川/運河
EU stage V
Inland Waterway
排ガス規制(2021年施行予定)© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

Page: 5背景

国内外の水素燃料電池船のプロジェクト◼ 2020年代前半に就航を目指す水素燃料電池船のプロジェクトが国内外で複数進行中
HyseasIII

Flagships(cargo vessel)

高出力燃料電池搭載船の実用化に向けた実証(NEDO)

https://www.city.yokohama.lg.jp/city-info/kohokocho/press/kowan/2020/20210226newsrelease.files/0004_20
210225.pdf
https://www.hyseas3.eu/

Water-Go-Roundhttps://watergoround.com/

https://flagships.eu/

Flagships(car ferry)

https://flagships.eu/2019/10/04/presenting-the-flagships-h2/

商用運航の実現を可能とする水素燃料電池船とエネルギー供給システムの開発・実証(NEDO)

http://www.iwatani.co.jp/img/jpn/pdf/newsrelease/1373/202011
25_news_jp3.pdf

2022/11/10© YANMAR HOLDINGS CO., LTD.

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背景

舶用水素燃料電池システム◼ 複数企業が舶用水素燃料電池システムの開発/商品化を発表
PowerCellBallard

https://www.ballard.com/fuel-cellsolutions/fuel-cell-power-products/marinemodules

https://www.datocmsassets.com/36080/1621497029powercellution-marine-system-200.pdf

Nedstackhttps://nedstack.com/en/pemgensolutions/maritime-powerinstallations/pemgen-mt-fcpi-100

Corvus Energy

https://corvusenergy.com/wpcontent/uploads/2021/01/CE_Datasheets_
Corvus_Hydrogen_Fuel_Cell_01.02.21.pdf

東芝

https://www.global.toshiba/content/dam/t
oshiba/jp/technology/corporate/review/2021/03/a08.pdf© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

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２．ヤンマーにおける舶用燃料電池の取組み© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

Page: 8ヤンマーにおける舶用燃料電池の取組み

舶用燃料電池に関する取組み経緯◼ 国交省様/環境省様の補助事業を通じて技術/経験を蓄積
➢年度
LNG
改質
PEFC

LNG改質型→純水素型PEFC（FCV搭載品）へ変遷
2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021
技術開発
・スタック、改質器等の要素試験（国交省補助事業）
技術開発・実証・リチウムイオン電池、ガスエンジンを含めた複合システム開発（環境省補助事業）
安全ガイドライン策定
・リチウムイオン電池を含めた複合システム開発/既存試験船に搭載して試験（国交省委託事業）

純水素PEFC

ロードマップ策定
・水素供給インフラを含めたFS検討（環境省/国交省委託事業）

技術開発・実証・高圧水素タンクも含めた試験艇開発
トヨタ製 （大阪府補助金活用）
FCユニット© YANMAR Power Technology Co., Ltd.
(MIRAI用)Page: 9水素燃料電池船の安全ガイドライン策定事業（国交省請負研究）© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

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ヤンマーにおける舶用燃料電池の取組み

事業概要
国土交通省海事局が推進する『水素社会実現に向けた安全対策』
水素燃料電池船の実用化にあたって船舶の安全面を担保する制度の整備が必要

目的：設計・開発の指針となる水素燃料電池船の安全ガイドラインを策定し燃料電池船導入に向けた取組を促進する

安全ガイドライン案策定作業の一部を国交省海事局からの請負研究として(一財)日本船舶技術研究協会、海上技術安全研究所、ヤンマー㈱が実施
2015年度

2016年度

2017年度要素試験 ・ 陸上試験

実船試験
安全ガイドライン案の策定© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

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ヤンマーにおける舶用燃料電池の取組み

小型実験船による実証試験◼ 既存実験船を改装して舶用燃料電池システム試作機を搭載
燃料電池とリチウムイオン電池のハイブリッド設計による電気推進システムを構築し、航海による負荷変動に対し速やかに追従できるパワーマネージメントシステムの検証を実施

燃料電池システム
水素カードル

LiB盤・FC制御盤（海技研所有の実験船を燃料電池船に改造）※本実験船は、海上技術安全研究所が国土交通省による交通運輸技術開発推進制度「離島の交通支援のためのシームレス小型船システムの開発」として社会実験を行った事業で開発した。
© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

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ヤンマーにおける舶用燃料電池の取組み

60kW級舶用燃料電池システム試作機の開発◼ 燃料電池モジュールと周辺機器をマリナイズ（舶用化）◼ パワーマネジメントを含むハイブリッド電気推進システムを構築
ダブルブロックブリード弁(二重遮断弁＋開放弁)

水素防爆ファン

推進用モータ

船外機（アウトドライブ）

重要機器は防爆対応FCモジュール×2推進用インバータ

防振ゴム

塩害フィルタユーザーインターフェイス

燃料電池システム© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

Page: 13ヤンマーにおける舶用燃料電池の取組み

電力システム構成
統合PLC
直流母線

H2カードル

FCPLC

INV
IPM
50kW 3600min-1

55kW

Fuel Cell（30kW）

DC/DC
30kW

Fuel Cell（30kW）

DC/DC
30kW
BMS

INVIPM
50kW 3600min-1

Ship LoadPb Battery

24V

55kW

DC/DC
50kW x 2

LiB（abt.60kWh）

バックアップ用 Main Engine
DGPLC
ディーゼルエンジン
DC/DC

INV

1.5kW x 375kW

75kW
1750min-1450kWm© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

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水素燃料電池プレジャーボート実証事業© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

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ヤンマーにおける舶用燃料電池の取組み

舶用燃料電池システム/燃料電池搭載試験艇の開発◼ 「水素燃料電池船の安全ガイドライン」に初めて正式に準拠➢

実運用に向けた課題抽出/対策案検討の為に、大分県および大阪湾（万博予定会場周辺）にて実証試験を実施© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

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ヤンマーにおける舶用燃料電池の取組み

実証試験コンセプト◼ トヨタ自動車様のMIRAI用FCユニット/水素タンクをベースとした舶用FCシステムを開発し、実船試験により実運用課題/顧客価値を抽出

高出力連続航行(多船種模擬)実運用課題/顧客価値を抽出

安全GL
適用

水素充填設備運用© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

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ヤンマーにおける舶用燃料電池の取組み

FCシステム（トヨタMIRAI搭載品）

ヤンマーでマリナイズして搭載（冷却方式、パワマネ、ルール対応等）© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

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ヤンマーにおける舶用燃料電池の取組み

試験艇要目◼ 定格出力250kWの純電動パワートレインを搭載
全長12.4m

全幅3.4m

総トン数

7.9トン

FCシステム（トヨタ製MIRAI搭載品）

最高出力：92kW×2台

高圧水素タンクユニット（トヨタ製MIRAI搭載品）

最大充填圧力：70MPa

リチウムイオン電池(東芝製SCiB)

公称容量：32kWh
最高出力：150kW

推進モータ

定格出力：250kW

航海速力

最高速度：22ノット

定員10名© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

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ヤンマーにおける舶用燃料電池の取組み

フル電動パワートレイン（FC＋バッテリ）© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

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ヤンマーにおける舶用燃料電池の取組み

船体イメージ© YANMAR POWER TECHNOLOGY CO., LTD.

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ヤンマーにおける舶用燃料電池の取組み

甲板下の機器レイアウト概要図（主要機器抜粋）◼ 燃料電池システム、高圧水素タンクユニット、リチウムイオン電池、推進モータ等の主要機器を全て甲板下の船体内部に搭載

https://www.nedo.go.jp/nedoforum2015/
program/pdf/ts4/kouichi_kojima.pdf© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

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ヤンマーにおける舶用燃料電池の取組み

パワーマネジメントシステム◼ 推進負荷の急激な増減等に燃料電池システムの出力制御が対応できない場合には、自動的にリチウムイオン電池による出力アシスト／吸収、モータ回転数を制限© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

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(1) 大分県国東湾での試験結果
・簡易式水素充填装置を用いた水素充填（～19MPa）
・海上航行試験（試運転調整/基本性能確認）© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

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ヤンマーにおける舶用燃料電池の取組み

簡易式水素充填装置による水素充填◼ 19MPa水素カードルから差圧式で水素充填
放出管（パージ用）
水素カードル（3基常設）

ディスペンサ（圧力/流量調整）

水素充填ホース（約30m）

制御ユニット（AC100V入力）© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

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ヤンマーにおける舶用燃料電池の取組み

海上航行試験結果①：航行安定性◼ リチウムイオン電池での出力アシストおよび負荷変動吸収による安定航行を確認
燃料電池システム出力上限値：130kW（65kW×2台）© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

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ヤンマーにおける舶用燃料電池の取組み

海上航行試験結果②：過負荷状態における航行継続性◼ 推進負荷が約275kW（定格出力の110%）においても、リチウムイオン電池による出力アシストで継続航行可能
燃料電池システム出力上限値：180kW（90kW×2台）© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

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(2) 大阪府大阪港での試験結果
・移動式水素充填ステーションを用いた水素充填（～70MPa）
・海上航行試験（基本性能確認）© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

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ヤンマーにおける舶用燃料電池の取組み

大阪湾での実証試験◼ 移動式水素ステーションから海上船体へ70MPa水素充填を行い、大阪万博会場予定地と周辺観光地を繋ぐ航路で実証➢

旅客船を想定した模擬航行試験（数回往復/日）

移動式水素ステーション

充填方式を新規検討
・充填ホース延長等【出典】2025年大阪・関西万博における水素利活用策／プロジェクト提案書（H2Osakaビジョン推進会議）
http://www.pref.osaka.lg.jp/attach/39576/00000000/teiansho.pdf

2022/11/10© YANMAR HOLDINGS CO., LTD.

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ヤンマーにおける舶用燃料電池の取組み

移動式STからのバンカリング風景
現場全景

充填ノズル
中継ボックス© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

ヤンマーにおける舶用燃料電池の取組み

充填試験結果例：タンク初期圧6MPa、昇圧率5MPa/min、プレクールT40◼ 現状の移動式ステーションから充填可能な事を確認➢

但し、充填条件等については、今後精査が必要（昇圧率等）

50MPa充填時点でST側が復圧運転

80MPa到達時にタンク75℃程度と推測(復圧運転無し想定)

充填終了
・タンク圧力：74MPa
・タンク温度：69℃
・タンク容積：240L

復圧運転・移動式水素ST内の圧縮機が蓄圧器に水素を一旦充填
充填ホースのST側と船体側で約20deg差(大気放熱)© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

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ヤンマーにおける舶用燃料電池の取組み

大阪での試験航路◼ 2025年大阪・関西万博会場予定地と市内沿岸部の観光地を結ぶ航路での航行試験を実施➢ 70MPa高圧水素充填により航続時間を確保© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

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ヤンマーにおける舶用燃料電池の取組み

海上航行試験結果例（夢洲～USJ）◼ 夢洲～USJ間を片道15～18分程度で連続周遊➢水素タンク圧力：約50MPa→約10MPa
FCシステム出力
船速夢洲

USJ約18min

夢洲
USJ
夢洲
約17min
約15min
約16min水素タンク圧力© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

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３．今後の展開© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

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今後の展開今後の開発方向性◼ 300kW級の舶用燃料電池システムを2023年に市場投入する
300kW級水素燃料電池システム

※イメージ

2025
大阪・関西万博やCNP向けにシステムパッケージの商用利用を目指す

2023
水素燃料電池システム実用化
市場投入(300kW級)
2021
大阪での実証試験成功
2020
実証試験開始© YANMAR Power Technology Co., Ltd.

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