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ーその普及に向けた取り組みと今後の展望一現在、普通乗用車として2種類のFCVが日本国内を走行している。トヨタ自動車のMIRAIと本田技研工業のCLARITY Fuel Ce11である。普及黎明期にあるFCVとインフラ整備の現状、普及に向けた取り組みと今後の展望について報告する。 2 0 1 9年 4月ARC株式会社旭リサーチセンター主幹研究員袴家淳雄
◆FCVは、水素燃料電池(FC)で発電してモーター走行するZero Emission Vehicleである。トヨタ自動車MIRAIと本田技研工業CLARITY Fuel Cellが、普通乗用車として上市されている。静粛性、発進から低・中速域の加速に優れる電動車でありながら、満充填が約3分など、従来のエンジン搭載車と使い勝手が変わらない利点を持つ。（P. 1～5） ◆トヨタ自動車は、HV、PHV、EV、FCVが多様化しながら、電動車が普及すると見込む。 2017年度末のFCV台数は2,440台。同クラスのHVは3千倍普及しているが、まだ旅客自動車総台数の1割に過ぎない。今後、電動車には大きな需要が見込まれる。  (P. 6～9) ◆水素の価格は1, 100円/kg。2030年頃に336円/kg、将来的に224円/kgを目指す。 （P. 9) ◆FCVの普及の鍵は水茶ステーションの普及にある。政府は、100ヵ所の水茶ステーション数を2020年度までに160ヵ所にする戦略を掲げる。それに呼応して日本水素ステーションネットワーク合同会社は、2021年までに80ヵ所の新設を発表した。 (P. 10～16) ◆本田技研工業は、スマート水素ステーション、FCV、外部給電装置を上市している。この3つの製品は、水素社会構築に向けた設備基盤を担う。 (P. 16～17) ◆政府の水茶基本戦略では、東京2020大会を水茶社会実現の契機とみる。五輪スポンサーのトヨタ自動車は、環境負荷の低減にFCVなど電動車を中心とした3千台以上の車両を提供し、水素社会実現を核としたサステナビリティを目指す。  (P. 17～19) ◆トヨタ自動車が考えるサスティナプルなエネルギー社会は、電気と水素を併用する。セプン-イレプン・ジャパンとの共同プロジェクトでは、省エネルギーとCO₂排出量削減に、定置式FC発電機やFC冷凍トラックを用いる。また、米国ロサンゼルス港の大気汚染解消に向けて、FC大型商用トラックの運用実証実験を行っている。  （P. 19～22） ◆トヨタ自動車は、2020年頃以降のFC搭載モビリティの全世界販売台数目標を年間3万台以上に設定し、FCV生産規模を年間3万台に増強する計画である。     (P. 22～23) ◆FCVの安全策の基本は、水素を漏らさない・検知して止める・漏えい水素が溜まりにくい構造にする。水茶ステーションの安全策は設備ごとの規制・基準に則るが、政府の規制改革実施計画に沿った検討に基づいて規制緩和も進んでいる。  (P. 24～29)

1  FCV (Fuel Cell Vehicle)
1. 1   FCVとは
FCVは燃料電池車(Fuel Cell Vehicle)の略語で、水素を燃料に、燃料電池(Fuel Ce11 (FC))内で空気中の酸素と化学反応を起こして発電し、その電力をパワーコントロールユニット(Power Control Unit (PCU))で制御して、モーター走行する竜動車である。発電に伴って生じるのは、水のみである。図1は、FCVの動力発生機構の模式図である。現在、普通乗用車として日本国内で型式登録され、販売されているFCVは、図２のトヨタ自動車のMIRAIと本田技研工業のCLARITY  Fuel  Ce11 の2車種である。MIRAIは2014年12月に、CLARITY Fuel Cellは2016年3月に上市され、官公庁の公用車、企業の社有車、役員車として、多く使用されている。図2.日本国内で販売されているFCVこの他、メルセデス・ベンツ日本が、日本でのFCV取り扱いを検討中であることを社長会見で明かした、と日刊工業新聞（2018年9月7日）が報じている。海外でFCVを製造する自動車メーカーも日本国内への参入をうかがっている状況である。
1．2 FCVの主要機器とレイアウト
FCVの構成上、主要5機器「燃料電池(FC)スタック」「パワーコントロールユニット(PCU)」「走行モーター」「バッテリー」「高圧水素タンク」は必要不可欠である。図3に主要機器の配置を示す。燃料電池スタックの搭載位置はMIRAIとCLARITY Fuel Cellで異なっており、ここに設計思想の違いがうかがえる。 MIRAIは燃料電池を車の中央に据えて、主要機器を車体に分散配置している。一方、CLARITY Fuel Ce11では、走行モーターと燃料電池とパワーコントロールユニットを縦に積み上げて、フロントのスペース（エンジン搭載車ならばエンジンルームと呼ばれるスペース）に収めている。積み上げられた機器の容積は、3.5LのV型エンジンとトランスミッションが占める容積と同じ程度である。このような設計にした理由の1つには、FCVの車種展開を図る上で、フロントエンジンの置き換えという方法で従来のエンジン搭載車の車体を流用したいという狙いもある。図3.  FCVに不可欠な主要機器の配置
1.３　FCVの諸元
MIRAIとCLARITY Fuel Cellの車格はトヨタ自動車のクラウンと同等レベルで、ハイヤーとしての使用もこなせる車として仕立てられている。図 4 は、インテリアの写真である。市販FCV  2車種のインテリアは、車内のシート配置や内装品の質感など、ハイヤーに多く採用されているクラウンと比較して遜色のない仕上がりとなっている。車両価格は7百万円台である。 （クラウンは、3. 5Lエンジン搭載のHV仕様で6～7百万円以上。）表1にそれぞれの車の諸元を示す。市販FCV  2車種は、クラウンと大きさや重量はほぼ同じである。車幅は、 CLARITY Fuel Ce11が若干幅広だが、MIRAIは、クラウンを象徴する全幅1.8mという寸法を踏襲している。走行性能についても、FCV 2車種は、3. 5Lエンジンを搭載するHV仕様のクラウンに比べると、航続距離や最高出力の性能は少し見劣りするが、ハイヤー用途の使用には十分な性能を持つと考えられる。

1.4 FCVの利点
走行用のモーターを搭載する車は、FCVの他にも、EV、HV、PHVがある。電気自動車(Electric Vehicle (EV))は、外部電源で充電できる車載バッテリーの電力でモーター走行する車である。ハイプリッド車（Hybrid Vehic1e (HV))は、燃料油を用いるエンジンとバッテリーの電力で動くモーターの2つの動力源を持つ車である。また、HVのうち、外部電源から車載バッテリーに充電できる機能を持つ車が、プラグインハイプリッド車(Plug-in Hybrid Vehicle(PHV))である。PHVはHVに比べて、バッテリーの電力のみで走行できる距離が一般的に長い。これらの動力機構を持つ車と比較して、FCVは次のような利点を持つ。 • HVやPHVと異なり内燃機関を搭載しない。そのため、走行中に温室効果ガスであるCO₂や大気汚染物質を排出することがない、Zero Emission Vehic1e(ZEV)である。 • FCVはモーターのみで走行する電動車であることから、エンジン特有の騒音や振動がなく、走行が静かである。また、モーターの動力特性から、発進から低・中速域の加速性能に優れる。 • FCVは竜動車で動力源はモーターだけだが、従来のエンジン搭載車と使い勝手が変わらない点が多い。例えば、FCの燃料となる水素をFCVに満充填するためにかかる時間は、ガソリンスタンドで燃料を満タンにする時間と同程度である。水素ステーションは、約3分でFCVに水素を満充填できる国際充填規格（充填プロトコル）に準拠している。また、FCVに充填した水素はそのまま長期間タンクに貯めておける点、タンク内の水素残量が減っても走行性能は変わらない点も、燃料を使ってエンジンで走る車に近い使い勝手である。 •水素自体は、水電気分解やメタン改質など、多様なエネルギーから種々の方法で製造できる。 •地震災害などで電気の供給が止まったとき、FCVは非常用電源にもなる。外部給電装置を介してFCの電力を交流に変換することで、家庭の1日の消費電力量を約10kWhとすると、MIRAIであれば最長6日間の家庭の竜力消費を賄うことが可能である。 ＜コラム＞電動車とエンジン車の動力特性の違い図Aは、モーターおよび電動車の動力特性の例で、横軸に回転数と車速、縦軸にトルクと出力を示したものである。トランスミッション（変速機）が介在しない電動車は、回転数と車の速度が１対１で対応する。また、縦軸のトルクは加速力の大きさを、出力は最高速の高さを示す指標である。なお、出力は回転数とトルクの掛け算した値に比例する。図Aに示すモーターは、0回転から高いトルクを発揮する。これが発進加速に優れる理由である。ただし、入力する電力以上の出力は出し続けられないので、回転数（車速）がある程度上がると、出力は定格一定となり、トルクは下がり始める。図Bは、エンジンの動力特性例で、横軸に回転数、縦軸にトルクと出力を示す。エンジンは、燃焼や排気などの一連のストロークの中で仕事をする機械であり、0回転では力が出せず、ある程度回転数が上がって初めて力を発揮する。そして、常用回転数域ではトルクを維持し、回転数の上昇とともに出力も上がってゆく動力特性を示す。これは、回転数が増えるだけ、燃焼回数も増えるからである。図A. 電動車の動力特性例図B.エンジンの動力特性例図C.エンジン車の動力特性例エンジンの場合、トランスミッションが入るので、車速とトルクや出力の関係は図Cのようになる。車速とトルクの関係は右下がりで、大まかに捉えると電動車の例と似ているが、ギア（図例では1速～5速）ごとに見ると、回転数、つまり、車速を上げ下げしても、トルクの値は大きく変わることはなく、その傾向は、高速走行時の高いギアになるほど顕著となる。これが、電動車の動力性能との大きな違いになる。
2 電動車の中でのFCVのポジション
2. 1 トヨタ自動車が描く、電動車普及のイメージ
図5、6は、トヨタ自動車の寺師副社長が2017年12月に行った「トヨタの電動車普及に向けたチャレンジ」説明会の資料である。これまでトヨタ自動車は、発進時はモーター走行、定速走行時は容積当たりの出力が高いエンジンで走行するHVやPHVが乗用車の本命だと考え、Zero Emission車については、近距離用途でEV、中距離用途でFCVが将来普及するだろうと考えていた。つまり、図５のように、EVとFCVは距離で様み分けされるだろうと予想していた。ところが実際は、EVがZero Emission車の社会的なニーズを背景に、乗用車市場を狙って開発を進め、EVの移動可能距離が伸びてきた。その結果、当初はHVやPHVが担う領域だろうと考えていた移動距離をEVが担えるようになってきた。そして、このまま開発が進めば、将来HVやPHVが占めるはずであった乗用車のボリュームゾーンに、 EVが入ってくると予想される。そうするとFCVもZero Emission車の選択肢の1つとして、顧客ニーズを満たすような多様化が必要になる。その結果、HV、PHV、EV、FCVが並び立つ。そのような将来を示した図6は、トヨタ自動車が考える、これからの電動車普及時のイメージである。 「トヨタの竜動車普及に向けたチャレンジ」説明会資料より図5.これまでの電動車の棲み分け(トヨタ自動車) 「トヨタの電動車普及に向けたチャレンジ」説明会資料より
2.2 FCVの国内累積保有台数
FCVの国内累積保有台数は、次世代自動車振興センターによると、2017年度末で2, 440台である。一方、日本国内にある同じ乗用車タイプの電動車は、EVが約9万台、 PHVが約10万台、HVは740万台である。しかし、そのHVも、国内の3ナンバー車、5ナンバー車、軽自動車の総台数に占める割合は、まだ1割程度でしかない。表2.  2016年度、2017年度の次世代自動車(乗用車)国内保有台数(累積値)
図7.  2016年度までの、旅客自動車の車種別保有台数の推移今後、エンジン車から電動車に乗り換えるかたちで、電動車の需要も増えると思われる。その需要の巨大なボリュームゾーンに向けて、自動車メーカー各社はHV、PHV、 EV、そして FCVを投入しようとしている。
2．3 今後のFCV普及に関する政策目標と普及への取り組み
FCVの普及目標について、政府は2017年12月に発表した水素基本戦略の中で、表3の教値目標を掲げている。直近のFCVの普及目標は、2020年までに約4万台である。この普及目標は、たとえ話だが、クラウンを購入する顧客（モデルチェンジ前の2017年度のクラウンの販売台数実績は約2.6万台/年）の4割がZero Emission車のFCVへの乗り換えを選択したならば、4年以内に達成する計算となる。しかし、2019年の水素・燃料電池ロードマップによると、2018年末のFCV普及台数は2, 926台である。
自動車メーカーではFCV普及の取り組みとして、現在、体験や利用の機会を提供している。トヨタ自動車では、FCVを知る機会を提供する場としてショールーム（TOYOTA MIRAI SHOWROOM）を開いて、MIRAIの試乗体験会を行っている。本田技研工業では、参画している横浜市の綱島サスティナプル・スマートタウン（Sustainable Smart Town)でCLARITY Fue1 Ce11のカーシェアリングサービスを計画している。一方、国や自治体は、購入時の助成や税負担の軽減で、FCVの普及を後押ししている。購入時の助成として、国はクリーンエネルギー自動車導入事業費補助金制度を用意し、自治体では、例えば東京都が、燃料電池自動車の導入促進事業の助成制度を用意している。表4はFCV購入の平成30年度の助成額で、車両価格の約40～55％の額になる。
* 東京都：(個人・企業)燃料電池自動車の導入促進事業/  (自治体)東京都区市町村における燃料電池自動車の導入促進事業なお、トヨタ自動車は2018年10月末から、18年から導入を始めた第2世代の衝突回避支援パッケージ「トョタ・セーフティ・センス」を標準装備するなどの改良を施したMIRAIを販売している。車両価格は727.5万円である。また、税負担軽減策であるエコカー減税やグリーン化特例は、FCVの場合、表5の内容となっている。
(トヨタ自動車、本田技研工業のHP掲載資料より)水素の価格については、2018年の時点で1,100円/kgとなっている。これは、HV並みの燃料コストになるように設定された価格である。MIRAI に圧力70MPaの水素を満充填したとき、MIRAIが利用できる水素量は4.3kgで4,730円になる。満充填でMIRAIは約650  kmを走行できる仕様となっている。将来は水茶コストの低減に伴い、販売価格も下がることが予想される。水茶のコストについては、水素基本戦略によると「2030年頃に商用規模のサプライチェーンを構築し、年間30万トン程度の水素を調達するとともに、30円/Nm³（336円/kgに相当）程度の水蒸コストの実現を目指す」、「2030年以降は、供給面で国際水蒸サプライチェーンを拡大するとともに、利用面において産業分野などでの利用を進めることで、更なるコスト低減を図り、（中略）将来的に20円/№³（224円/kgに相当）程度まで水素コストを低減し、環境価値も含め、既存のエネルギーコストと同等のコスト競争力を実現することを目指す」とされている。なお、現在の1, 100円/kgという価格には、ガソリン税に相当する税金は含まれていない。ガソリン税は 2009 年から使途を道路整備に限定せず一般財源化されている。将来、自動車でのガソリン需要が減ったときには、その代わりの財源として、車を走らせるために消費されるエネルギーに対して、何らかの税がかけられる可能性もある。
３　水素ステーション
3. 1 水素ステーションの普及に関する今後の政策目標
FCVの普及の鍵は、水素ステーションの普及だと指摘されている。政府は水素基本戦略の中で、表6に示すように、2020年度までに160ヵ所の普及目標を掲げている。
これに呼応して2018年の3月に、自動車メーカーやインフラ事業者が共同で日本水素ステーションネットワーク合同会社（JHyM）を設立し、2021年までに80ヵ所の水素ステーションを新設すると発表した。これまでのところ、水素ステーションの普及は政府の目標通りに進んでいる。
3.2 水素ステーションの種類
水素ステーションには、定置式と移動式の2種類がある。ガソリンスタンドのように敷地に備え付けの施設を持つ水素ステーションが定置式、一方で、許可された場所に水素供給装置を積載したコンテナトラックを駐機し、決められた時間にのみ水素を販売するのが、移動式である。また、定置式には、オンサイト型とオフサイト型がある。オンサイト：水素製造設備を持つ。商用・大規模では、天然ガスを改質して水素を製造している場合が多い。また、小規模タイプの中には、太陽光発電と水電解装置の組み合わせでZero EmissionをPRする水素ステーションもある。オフサイト：他所で製造された水素を受け入れ、貯蔵分で需要を賄うステーション。輸送・貯蔵される水素は、高圧水素、液体水素である。
3.3 全国の水素ステーション
2018年11月現在、日本国内で100ヵ所の水素ステーションが開所している。水素ステーションが設置されている都道府県とその数、運営事業者を、表7－1，2に示す。
国内では、JXTGエネルギー（ENEOS）と岩谷産業が、水素ステーションの運営を担う主な企業である。2018年11月の時点で、JXTGエネルギーは40ヵ所（定置式：28ヵ所、移動式：12ヵ所）、岩谷産業は18ヵ所（定置式：16ヵ所、移動式：2ヵ所）の水素ステーションを運営している。
３．４　首都圏近郊の水素ステーション
首都圏近郊にある水素ステーションの位置を、図 8 に示す。図中の輪印が水素ステーションの位置である。また、定置式オンサイト型の施設は黄色、定置式オフサイト型の施設は青色、移動式には禁色を付けた。首都圏近郊のオンサイト型水茶ステーションは2018年11月の時点で東京ガスが運営する浦和と千住の2ヵ所のステーションで、天然ガスを改質した水素を供給している。そのほかにも、商用ではないが、例えば神奈川県の鶴見などに、太陽光発電などと水電解装置を組み合わせた小規模なオンサイト型ステーションが稼働している。その水電解装置を開発しているメーカーは本田技研工業である。首都圏近郊の大きな商用水素ステーションは、都バスが利用する「有明」、霞が関の公用車御用達の「芝公園」、横浜市綱島にあるパナソニックが代表幹事として運営する綱島サスティナプル・スマートタウンに併設されたステーション、そして、日本で初めてガソリンスタンドに併設された、海老名市のステーションなどが挙げられる。水素ステーションの利用者は2018年の時点ではまだまだ少ない。芝公園で1日20台程度、有明は数台である。水素・燃料電池戦略ロードマップ改訂のポイント(2016年4月)の開示データによると、現時点で自立化には1日約100台の利用が必要とされる。その条件を満たすには、１つの水素ステーションにつく顧客が自家用車や営業車など合わせて1千台程度はないと事業継続は難しい。計画通り水素ステーションが増えた分、 FCVの数も増えてゆかないと、水素ステーションの運営継続は難しいという現実がある。
3．5 東京、神奈川、埼玉の水素ステーション整備計画
東京都は、2020年に35ヵ所の水素ステーションの普及目標を掲げ、現在14ヵ所が開所している。2020年には、15分走れば水素ステーションに行き当たるという状況を目指しているが、現時点で、都内のどこに水素ステーションをつくるかは明らかにされていない。例えば、図８の地図を見ると、新宿近辺が空白地帯となっている。東京都も公用車のFCVは練馬水素ステーションで充填していることから、新宿に水素ステーションを設けたいところだが、土地の問題などが解決しておらず、開所できていない。図 9 は、神奈川県の水素ステーションの整備目標と開所している水素ステーションの位置を示した図である。現在 13ヵ所が開所しており、横浜市、川崎市、東名高速の近隣に立地している。神奈川県は2020年に25ヵ所の普及目標を掲げている。図10は、埼玉県の水素ステーションの整備目標と開所している水素ステーションの位置を示した地図である。埼玉県は2020年に17ヵ所の普及目標を掲げ、現在のところ8カ所が県南に開所している。図10.埼玉県の水茶ステーションの整備目標
3．6　東京ガスの事例に見る、水素ステーションの運営
東京ガスは、2018年5月時点で、首都圏に3ヵ所（浦和、練馬、千住）の水素ステーションを運営している。運営計画において３ヵ所はそれぞれの役割を持っており、水素ステーションの運営を継続する上で、相互に欠くことのできないものとなっている。 •浦和は、オフサイト型で水素供給基地の役割を担う。 ・練馬は、関越練馬インターと環八が交わる交差点の近くに立地する水素ステーションである。交通の要衝にあるが、現時点では水素の需要は少ないため、経済性を考慮して、ボンベを束ねたカードルと呼ばれる容器に水素を積めて、浦和から水素を運んでいる。将来、需要が増えた場合には、近隣にガス整圧所があることから、オンサイト型へ変更することも可能である。 •千住は、小規模のオンサイト型ステーションである。地域の水素需要を賄い、また、浦和が定期修理に入る期間には、練馬へ水素をバックアップする役割を担う。そして2019年には、豊洲にFCバス対応の水素ステーションを開所する計画である。東京ガスは、首都圏でのステーション運営を継続して実績を積み、将来、オフサイト水茶ステーションの系列数を増やすこと、また、他社のオフサイト水茶ステーションに水素を配送する事業展開を考えている。
4　水素社会構築に向けた、車両に関連する水素利活用の取り組み
4. 1 本田技研工業の取り組み
本田技研工業は、水素エネルギー社会を拓くための3つの製品を上市している。① 「水素をつくる」ためのスマート水素ステーション（SHS）、②「水素をつかう、水素とつながる」ためのFCV、③外部給電装置の3つである。図11は、本田技研工業が考える水素エネルギー社会の概念図である。再生可能エネルギーから得た電気は、施設などで直に消費する一方で、SHSに供給して水竜解水素の製造に利用する。本田技研工業と岩谷産業が開発したSHSは、水素を製造・貯蔵し、FCVに高圧水素を充填できる機能を持つ。水素を貯蔵して運ぶことができるFCVは、Zero Emissionの乗用車として使用できるだけでなく、電源としても利用できる。外部給電装置はFCVから出力される直流の電気を交流に変換する機能を持ち、これを介することで家庭や施設などの電力需要を賄うことができる。以上の3つの製品を用いることで、再生可能エネルギーから得た電気を水素に変えて貯蔵・備蓄し、必要時に施設に電力を供給する設備基盤が構築でき、利便性の高い水素エネルギーを社会に実装できるようになる。これが、本田技研工業が考える水素エネルギー社会の骨子である。
4．2    トヨタ自動車の取り組み
( 1 )東京2020大会での水素社会PR
政府は水素基本戦略の中で、東京2020オリンピック・パラリンピック競技大会（東京2020大会）を水素社会実現の契機とすること、そして、世界をリードする水素・燃料電池技術イノベーションをさらに加速して、成長戦略にもつなげたいと表明している。オリンピック・パラリンピックのワールドワイドパートナーであるトヨタ自動車は、東京2020大会で、①すべての人に移動の自由を(Mobility for A11) 、②水素社会の実現を核としたサステナビリティ（環境・安全）、③トヨタ生産方式を活用した大会関係者輸送支援の３つをテーマとして、従来の車両供給の枠を超えたモビリティソリューションの提供を目指すことを発表した。このうち、②のテーマの具体策として、 FCV「MIRAI」、  FCバス「SORA」（図12）、 豊田自動織機製のFCフォークリフト（図13）などを含む電動車を中心に3千台以上の大会公式車両を提供し、これまでの大会で最高レベルとなる環境負荷低減を目指す計画である。 FCバスは定員79名(座席＋立席＋乗務員)。航続距離は200km。FCスタックを2台、高圧水素タンクを10本、最高出力113kW、最大トルク335N•mのモーターを2台搭載する。FCスタックや高圧水素タンクはMIRAIから、HVバッテリーはクラウンから、モーターはLexus  RXから、それぞれ流用することでコストを抑えている。東京都交通局では現在、東京駅丸の内南口とお台場の東京ビッグサイトを結ぶ都 05- 2系統に、FCバスを5台導入している。FCバスは、従来のディーゼルバスに特有の振動や騒音はなく、車内はとても静かで、乗り心地が良い。電動バスに乗った経験のない人であれば、FCバスの乗車体験は、水素社会の良いアピールになると思われる。今後、 FCバス「SORA」は、2018年度と2019年度に30台ずつ、2020年度に35台導入される計画で、2020年度末には東京都内で累計100台のFCバスが運行される予定である。 FCバスは、災害時の移動式非常用電源としての役割も期待される。 2018年4月には東京都交通局と江東区の間でFCバスによる災害時の電源供給に関する協定が結ばれた。災害などで電力供給に支障が生じた場合には、FCバスが避難所などに出向き、電源供給の役割を担う。電源として出力9kW，容量235kWhの能力を持ち、避難所での1日当たりの電力消費量が50kWhと仮定すると、最大約4.5日の電源供給を賄うことができる。 FCフォークリフトは、豊田自動織機が2016年に日本で初めて販売を開始した。仕様は2.5トン積みで、搭載するFCスタックの出力は32kWである。MIRAIのFCスタックのセル枚数を減らして1/3程度の出力としたものを使用している。約3分の水素充填で連続稼働できる作業効率の良さが特長で、35MPaの水素を1.2kg充填し、約8時間稼働できる。また、外部給電機能も持ち、電動工具などの電源としてAC100V、1kWを15時間供給可能である。これまでに、卸売市場や空港などでFCフォークリフトを導入する実証試験が進められたほか、工場などにも採用されており、2018年3月の時点で77台のFCフォークリフトが国内に普及している。また、トヨタ自動車元町工場は2020年頃までに、170～ 180台のFCフォークリフトを導入する計画を発表している。 FCフォークリフトは、バッテリ一駆動のフォークリフトに比べて価格が3倍以上も高いことが、普及の難点となっている。現在、トヨタ自動車は、2020 年頃以降の FCV拡販に向けてFCスタックの生産能力の増強を進めており、量産効果でFCスタックの価格が下がれば、多くの電動フォークリフトを必要とする現場において、「連続運転したいが、充電時間がとれない」「バッテリー置場や交換時の重量作業に支障がある」場合に、FCフォークリフトの普及が期待される。米国では政府の支援を背景に、2013年の時点で累計4千台以上のFCフォークリフトが導入されており、作業環境に配慮が必要な現場で多数台を高稼働で運用する場合に、稼働率低下を避けるために FC フォークリフトが選ばれる事例がある。
( 2 )サスティナブルなエネルギー社会
トョタ自動車は、「これからの社会は、再生可能エネルギーの利用に合わせて、電気グリッドと水茶グリッドを組み合わせてエネルギーを最適化し、有効に活用していく必要がある。」と、自社HPの「次世代車のライフサイクル環境取り組み」の中で述べている。図14は、トヨタ自動車が考える、水素も活用した、サスティナプルなエネルギー社会の模式図である。水素は、さまざまな一次エネルギーから、各地域の事情にあった方法で製造でき、再生可能エネルギーの普及に大きな役割を担う。太陽光発電や風力発電は自然条件に左右されるため、発電の安定供給に課題があり、また、長時間・大量の蓄電にも課題がある。しかし、これらの電力を体積エネルギー密度の高い水素に変換することで、長期間・大量のエネルギー備蓄が可能となり、エネルギー安定供給の道を拓く手立てとなる。トヨタ自動車はサスティナブルな社会の実現に貢献する具体策の1つとして、セプン-イレプン・ジャパンの店舗および物流における省エネルギーとCO 2排出量削減に共同で取り組んでいる。プロジェクトでは、店舗から排出されるC0₂を削減するため、図15のように、エネルギーマネジメントシステムで電源構成を管理する店舗に、太陽光発電パネルやリユース蓄電池のほか、定置式のFC発電機を導入し、再生可能エネルギーと低炭素水素を併用した効率的なエネルギー調達方法を検討する。また、物流におけるC0₂排出量削減策として、2019年春から、首都圏の物流向けに新開発したFC搭載の3トン積み中温冷凍トラック（図16）を2台、導入する計画である。都内での食品運送に使用する、この新開発の3トン積み中温冷凍トラックは、MIRAIと同じ最高出力114kWのFCスタックを搭載する。搭載する3本の高圧水素タンクには、水素が7kg充填でき、航続距離は約200kmである。図17は、プロジェクトの全体概要である。まずは、セプン-イレプン・ジャパンの店舗および物流で水素の利用を図り、将来は、コンビニ併設の水素ステーションからの低炭素水素を店舗と物流で活用することが考えられている。また、水素ステーションを拠点に、FCVやFCバスへの水茶販売、簡易水茶売填車を用いた工場のFCフォークリフト向けの水素配送を行うような事業形態も検討されている。
( 3 ) FCトラクターヘッドによる大気汚染対策
米国西海岸のロングビーチ港やロサンゼルス港では、現在、環境負荷の高い大型商用トラックが、16,000台以上走行しており、2030年までに約32,000台に増加すると推定されている。また、米国全体で43,000台以上の貨物輸送トラックが、大気汚染物質を排出しながら港湾エリアを行き来しており、周辺のコミュニティにとって深刻な課題となっている。そのような課題の解決を目指し、トヨタ自動車は、2017年夏から米国カリフォルニア州ロサンゼルス港で、港湾の大気汚染対策の一環として、従来のエンジン搭載トラックに代わる、FC大型商用トラック(トラクターヘッド)の運用実証実験を行っている。 FCトラクターヘッドは、FCスタック2台と12kWhのバッテリーを搭載し、貨物輸送に対応するため、約500kWの出力と約1,800N-mのトルクを確保している。推定航続距離は320km程度であり、これまでに約16, 000kmを走行した。 2018年7月には、搭載する高圧水素タンクの本数を4本から6本に増やすことで、推定航続距離が約480kmに伸びた、改良型（図18）の導入が発表された。
( 4 )  FCV生産能力の増強
MIRAIは、現在、日米と欧州9ヵ国で販売中である。また、豪、加、中、UAEで走行実証を行っており、将来のFCV販売国や地域の拡大に向けた環境整備を行っている。トョタ自動車では、将来のFCVの普及のために、2020年頃以降に本格的な普及期に入ることが必要と考え、FC搭載モビリティの全世界販売台数目標を、現状の10倍に当たる年間3万台以上に設定している。日本では、月間1千台規模の販売を目指しており、販売地域を4大都市圏から、さらに対象を広げることを検討している。この全世界販売台数の目標達成を目指し、FCVの海外での販売国・地域の拡大と日本国内での販売地域拡大を図るために、FCVの車種バリエーションの拡充などが2020年頃以降に計画されている。また今後、運輸部門や産業界におけるエネルギー消費の脱炭素化の必要から、FCバスやFCフォークリフトの活用が拡がることが見込まれる。そのような状況に対応するため、トヨタ自動車は、FCVの基幹部品である、FCスタックと高圧水素タンクの生産能力増強を図り、FCを搭載するモビリティの供給体制を整える計画である。FCスタックの生産は、豊田市の本社工場内に8階建ての専用建屋（図19）を新設し、2020年頃の生産開始を目指している。また、高圧水素タンクについては、みよし市の下山工場内に専用ラインを新設した。新設備では、生産段階でのCO₂排出量の徹底削減も目指しており、2020年頃の稼働を予定している。この他、豊田合成は、2020年代初めの稼働を目指し、三重県に高圧水素タンクの生産工場（図20）を新設した。これらにより、現在の年間3千台の生産規模は10倍に増強される予定である。
(補足) 1　水素の特徴と危険性
水素は最も単純な構造を持つ物質である。一番軽いガスであり、大気に放出された水素は大気圏に留まることができない。そのため、水素単体は地球上の自然界に存在しない。また、水素は、常温で無色・無味・無臭の拡散性・還元性に優れた気体である。そして、水素自体は人体に無害である。燃料としての水素は、他の燃料ガスより分子量が小さくガス密度が最小であるため、最も漏れやすい。その他にも、爆発範囲が非常に広い、着火エネルギーが極めて小さい、着火しても火炎は無色で見えにくい、という取り扱いが難しい面はある。しかし、水蒸の発火点は527℃であり、発火点が500℃のガソリンより自然発火しにくい。また、水素は空気中に4～75vo1％含まれている場合には燃焼するが、それ以上濃度が高くても低くても着火しない。万一、屋外で水素が容器から漏れたとしても、大気中ではすぐに拡散して水素濃度が希薄になるため、開放空間であれば水素が爆発することはほとんどない。このように水素も他の燃料ガスと同様、取り扱いを間違えない限り危険度は低い。
(補足)  2    FCVの安全対策
FCVには、①水素を漏らさない、②水素を検知して止める、③漏えい水素が溜まりにくい構造にするの3つの視点から、水素の取り扱いに対する基本的な安全対策が施されている。安全対策の①については、FCVの燃料である70MPaの高圧水素を漏らさずに長期間貯蔵し、衝突時の衝撃や車体変形にも耐えられる衝突安全性能を備えた、強度・耐久性に優れた信頼性の高い水素タンクを採用している点が挙げられる。高圧水素タンクは、水素ガスが直接接触するライナー（内層）に高強度の炭素繊維をフィラメントワインド成形した炭茶繊維強化プラスチック（CFRP）製が一般的で、高圧ガス保安協会の「70MPa圧縮水素自動車燃料装置用容器の技術基準」に定められた、容器の材料や肉厚などの技術上の基準や容器検査などの規制に準拠している。MIRAIに搭載されている水茶タンクは、Type4と呼ばれる樹脂ライナーを用いたタンクで、炭茶繊維強化プラスチックとガラス繊維強化プラスチックの外層を施した3層構造となっている。一方、CLARITY  Fuel Ce11は、Type3と呼ばれるアルミライナーを用いた水茶タンクが搭載されている。 ②については、車の複数個所に水素検出器を設置し、水素漏れが発生した場合には、水素タンクの主止弁で水素の供給経路を自動的に遮断し、運転者に警告表示を発する仕組みとなっている（検出された水素濃度が低い場合は、警告表示のみ）。また、事故や衝突などの発生をセンサーで検知して水素供給を遮断する仕組みも備える。 ③については、万一、水素タンクの破損やセンサーが機能せず主止弁が閉じなかったなどの理由で水素が漏れてしまった場合の安全対策で、水素タンクの下部や水素供給配管を車体外に配置する設計にすることで、漏れ出した水素を車外に拡散させて、水素の濃度が爆発下限界を超えることを妨げる配慮をしている。しかし、万一、水素タンクが破損して水素が漏れ出した場合、水素に着火して炎上することがありうる。その状況を再現した試験の報告書が、2001年の米国エネルギー省Hydrogen  Program  Reviewの議事録に掲載されている。米国マイアミ大のMichael  R. Swain博士の報告書: Fuel Leak Simulationによると、実験では、水素タンクを搭載した車とガソリンタンクを搭載した車について、燃料が漏れて着火したときに被る車の被害状況を比較している。図21は、テストでの車の被害状況の経時変化を示している。3枚の写真は、左からテスト開始直前、中央はテスト開始3秒後、右がテスト開始1分後の状況で、各々の写真に写る2台の車両の左側は水茶が燃料の車、右側はガソリンが燃料の車である。テストでは、約1. 5kgの水素が貯蔵されたタンクから、すべての安全機能が働かずに水素が漏れて着火したケースと、車体下部中央の燃料配管からガソリンが約2. 4L漏れて着火したケースを想定している。テストの結果は、水素が漏れて着火した車では、水素がタンクからすべて放出されてしまうまでの100秒の間、後部から炎が立ち上っていたが、リアウインドウの表面温度は47℃まで、リアウインドウとリアシートの間のトレイは19℃までしか温度は上がらず、車への大きな被害は見られなかった。これは、水茶炎の輻射熱が少ないことも奏功している。一方、ガソリンが漏れて着火した車は、床下の炎が車内の居室空間やトランクに延焼し、車のタイヤがパンクするなど、被害は甚大であった。図21. 車両の燃料着火試験（各写真で、左の車はFCV、右の車はガソリン車） FCVには、他車が起こした事故に巻き込まれるなどでFCVが延焼し、外部から高圧水茶タンクが熱せられた場合に備えた対策も施されている。タンクには溶栓式安全弁が設けられており、延焼時にはタンク内圧が上昇して破裂する前に、タンク内の水素を溶栓式安全弁から外部に放出する仕組みが設けられている。溶栓式安全弁が作動する温度は、 MIRAIの場合、約110℃であることが公表されている。また、危害予防策として、トヨタ自動車と本田技研工業はそれぞれ、FCVをレスキュー作業する場合の注意事項を記したマニュアルを整備し、自社HPで公開している。それによると、レスキュー隊員には、まず、静電靴や絶縁手袋などの絶縁保護具とバッテリー液漏れ時の対処のための耐溶剤用保護具が必要であること、そして、高圧電流に対する注意と遮断対応をとること、また、レスキュー現場では速やかに退避判断ができるように水素漏れの音の確認や水素検出器による測定で水素の漏れに対する注意を払うとともに、水素機器や水素配管の切断や破壊は行わないこと、溶接弁からの水素の放出方向が車両後方であることから、放出された水素への引火に備えた消火方法や車両への接近方向を警告している。
(補足) ３　水素ステーションの安全対策と規制緩和
FCVに水素を補給する水素ステーションにも、表8の5つの基本的な考え方に基づいて、設備ごとに様々な安全対策が施されている。表8には併せて、FCVに水素を充填する設備のディスペンサーに施された安全対策を具体例として示す。例えば「水素を漏らさない対策」としては、FCVへの水素充填時に過充填や過大流速となることを防ぐ「ディスペンサーの充填条件の制御」、異常を発見したときに手動で充填作業を停止できる「緊急停止スイッチ」、地震を感知した際に自動で全設備を安全に停止するための「地震計」と「自動停止機構（インターロック）」、充填作業中にFCVが誤発進した場合に、充填ホースとFCVを切り離し、充填ホースからの水素の漏えいを防ぐ「緊急離脱カプラー」（なお、FCVには逆止弁が設けられおり、高圧水素タンクからの水素の逆流（放出）を防ぐ）、車両の衝突でディスペンサーが破損することのないように周囲に「車両衝突防止ガード」を設け、また、ディスペンサー自体も「高さ150mm以上のアイランド(高台)上に設置」することで、衝突被害を受けないようにしている。
水素ステーションは、他の高圧水素設備と同様、高圧ガス保安法で規制されている。その他、表9に例示するように、安全性確保の観点から、法規、技術基準、規格、ガイドラインなどが規定されている。 （水素供給利用技術協会(HySUT)では、技術ガイドラインのほか、商用水茶ステーションを事業として運営する上での信頼性確保という観点から、品質や計量などに関する運用ガイドラインも策定している。）
(総務省消防庁水素スタンドの多様化に対応した給油取扱所等に係る安全対策のあり方に関する検討会（平成29年7月）配付資料をもとにARCで作成）水素ステーションの規制緩和については、政府の規制改革実施計画に盛り込まれた規制見直しの項目に基づいて、高圧ガス保安法、消防法などの関係法令の改正が進んでいる。これまでの規制の見直しは、材料（例：使用可能鋼材の拡大）、立地（例：市街地での水茶保有量変更）、運営（例：充填圧力変更）、輸送（例：容器の圧力上限の緩和） 、距離（例：保安距離の緩和） 、機器（例：基準整備） 、その他（例：検定制度）の項目について行われてきた。規制改革実施計画に水素ステーションの規制緩和が取り上げられたのは平成25年(2013年)に閣議決定された計画からであり、その規制見直しは既に完了した。その後も、平成27年に閣議決定された計画に18項目、平成29年に閣議決定された計画に19項目の規制見直しが盛り込まれ、検討が続けられている。水素ステーションの規制緩和の検討は、2017年8月からは、経済産業省が主催する「水素・燃料電池自動車関連規制に関する検討会」の場で議論されている。これは、平成29年の規制改革実施計画で「水素・燃料電池自動車関連の規制の検討は、規制当局、推進部局、事業者・業界などの関係者、有識者を交えた公開の場で行う。」ことが掲げられたことを受けての対応である。業界関係者である燃料電池実用化推進協議会（FCCJ）などが、規制見直し項目に関する要望事項について提言を行い、規制側である官庁と検討を進めるかたちで、2019年2月現在までに合計8回の会が開かれている。例えば、セルフ水素スタンドについては、2018年6月の第6回検討会で行われた運営に関する規制見直しの議論に基づいて、経済産業省がセルフ充填を認める方針を固めたものである。本来、水素充填のために実施するノズル着脱などの作業は、高圧ガス保安法の高圧ガス製造行為に該当するため、一般のドライバーは実施することができない。そこで、セルフ水茶スタンドについては、平成27年の規制改革実施計画に基づいて、技術面の検討を担う新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）が委託して、2018年5月に石油エネルギー技術センター（JPEC）が取りまとめた技術文書「セルフ水素スタンドガイドライン」に沿って、保安の確保を図ることとなった。ガイドラインでは、事業者とドライバーの間で作業を行う契約を結び、かつ、ドライバーが作業を行うために必要な保安教育を受けるなどの条件を満した場合に限り、ノズル着脱などの作業について、水素スタンドでのセルフ充填作業の一環としてドライバーが行うことを認めている。これを受けて、岩谷産業が運営するイワタニ水素ステーション芝公園と JXTGエネルギーが運営するENEOS横浜綱島水素ステーションは、2018年10月からセルフ充填サービスをスタートした。以上
【主な参考資料】
•トヨタ自動車株式会社MIRAI公式ページ( https://toyota.jp/mirai/ ) ・「トヨタの電動車普及に向けたチャレンジ」（17年12月説明会)公表資料( https://newsroom.toyota.co.jp/jp/album/videos/20352116/ ) ・本田技研工業株式会社CLARITY Fuel Cell公式ページ( https://www.honda.co.jp/CLARITYFUELCELL/ ) •株式会社豊田自動織機( https://www.toyota-shokki.co.jp/ ) ・トヨタL&F 燃料電池フォークリフト( http://www.toyota-lf.com/products/detail/fuel_cell_lift/index.html ) •豊田合成株式会社( https://www.toyoda-gosei.co.jp/ ) •日本水素ステーションネットワーク合同会社( https://www.jhvm.co.jp/ ) ・JXTGエネルギー株式会社　水蒸ビジネス( https://www.noe.jxtg-group.co.jp/business/hydrogen/ ) •岩谷産業株式会社(http://www.iwatani.co.jp/jpn/) ・東京ガス株式会社　技術開発/水素社会( https://www.tokyo-gas.co.jp/techno/category2/ ) •株式会社セプン-イレブン・ジャパン( http://www.sej.co.jp/company/ ) ・経済産業省資源エネルギー庁平成29年度エネルギーに関する年次報告(http://www.enecho.meti.go.jp/about/whitepaper/) (エネルギー白書2018) ・経済産業省水素基本戦略( http://www.meti.go.jp/press/2017/12/20171226002/20171226002.html ) ・水素・燃料電池戦略ロードマップ2019年3月改訂( https://www.meti.go.jp/press/2018/03/20190312001/20190312001.html ) 2016年改訂ポイント(https://www.meti.go.jp/committee/kenkyukai/energy/nenryodenchi_fukyu/pdf/002_01_00.pdf) ・経済産業省水素・燃料電池戦略協議会( http://www.meti.go.jp/shingikai/energy_environment/suiso_nenryo/index.html ) •経済産業省水素・燃料電池自動車関連規制に関する検討会( http://www.meti.go.jp/shingikai/safety_security/suiso_nenryo/index.html ) •高圧ガス保安協会　ホームページ(https://www.khk.or.jp) ・経済産業省　産業保安　高圧ガス・コンビナートの安全( http://www.meti.go.jp/policy/safety_security/industrial_safety/sangyo/hipregas/index.html ) •総務省消防庁平成29年水素スタンドの多様化に対応した給油取扱所等に係る安全対策のあり方に関する検討会( http://www.fdma.go.jp/neuter/about/shingi_kento/h29/suiso_anzen/index.html ) •東京都環境局水素社会の実現( http://www.kankyo.metro.tokyo.jp/climate/hydrogen/ ) ・東京都区市町村における燃料電池自動車の導入促進事業( https://www.tokyo-co2down.jp/company/subsidy/fuel_cell_area/index.html ) •東京都交通局( https://www.kotsu.metro.tokyo.jp/ ) •神奈川県　水素社会実現ロードマップ（http://www.pref.kanagawa.jp/cnt/pl106246.html ) ・埼玉県エネルギー施策水素エネルギー ( https://www.pref.saitama.lg.jp/a0503/energy/suiso/suiso-top.html ) •一般社団法人水素供給利用技術協会( http://hysut.or.jp/ ) •一般社団法人次世代自動車振興センター ( http://www.cev-pc.or.jp/ ) ・燃料電池実用化推進協議会( http://fccj.jp/ ) ・燃料電池.net (https://燃料電池.net/) •石油エネルギー技術センター ( http://www.pecj.or.jp/japanese/index_j.html ) • Michael R. Swain. Fuel Leak Simulation. Proceedings of the 2001 DOE Hydrogen Program Review ( https://wwwl.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/pdfs/30535be.pdf#search=%27Fuel+L eak+Simulation%EF%BC%8CProceedings+of+the+2001+DOE+Hydrogen+Program+Review%27) •高野俊夫.高圧水素複合容器.日本AEM学会誌. 2006, vol.14, no.3, P.42-47. ( https://ci.nii.ac.jp/els/contentscinii_20190224194436.pdf?id=ART0008122770 ) ＜本リポートのキーワード＞ FCV、FCバス、FCフォークリフト、FC中温冷凍トラック、FCトラクターヘッド、水蒸ステーション、水蒸社会(注)本リポートは、ARCのホームページ( https://www.asahi-kasei.co.jp/arc/ )から検索できます。このリポートの担当主幹研究員 袴家淳雄お問い合わせ先  03-6699-3095 E-mail hakamaya.ab@om.asahi-kasei.co.jp