2020-02-11

anond:20200210183214

FCEV(燃料電池) vs BEV(電気自動車)について返答してみる。FCEV水素をいれるよりも、BEVを充電した方が効率が良いという話です。

水素を作る際に投入する電力のうち、数割は熱に変わってしまう。この点をBEV比較しようと思う。Well-to-Wheelではなく「Grid-to-Wheel」で見た場合となっている。

燃料電池車(FCEV)の効率

製造

水素製造する際には電気分解が主流だ。(石油からの生成もあるが、今回は電気分解とさせていただく)

なお電気分解の際は、送電グリッド交流)での変換とすると、まず交流直流に変換する必要がある。この効率92%とする。

92%】

電気分解法としてPEMを考えると、効率が80%であるから、この時点で:

92% * 80% = 74%】

となる。

充填(貯蔵)

燃料が問題なのは、「物質であるために、「貯蔵」と「輸送」が必要になる点だ。

貯蔵に関して言えば、(水素密度が低いので)貯蔵する際に液化または高圧にする必要があり、必ずエネルギーを消費する。

輸送に関して言えば、重さのある物体を動かすわけなので、必ずエネルギーを消費する。

ここで、燃料を貯蔵する際に使うエネルギー効率を見てみると:

まり貯蔵方法として圧縮する場合、今までの効率を掛け合わせると

92% * 80% * 87% = 64%】

となった。タンクに充填する段階までで、投入電力の36%は熱として失われる。

使用

さて、ここまで製造した水素水素タンクに充填した。次はその水素使用するわけだが、ここでもロスが生じる。

燃料電池に貯蔵されたエネルギー直流で取り出される。この効率を95%とする。また、取り出した電流ACに変換する必要がある。例えばMiraiのモーターは交流同期モーターで、DCからACへの変換効率を90%とすると、

92%(ACDC) * 80%(PEM) * 87%(充填) * 95%(FCスタック効率) * 90%(DCAC) = 55%】

となる。

電気自動車(BEV)の効率

バッテリへ充電する際、ACDC変換の効率92%、充電の効率を80-90%、インバータDCACの変換効率を96%とすると

92%(ACDC) * 80-90%(充放電) * 96%(DCAC) = 70-79%】

となる。

すなわち、同じ電力を投入する仮定のもとでは、電気自動車を充電した方が効率が高い。燃料電池車は、「水素製造」〜「燃料電池からの電力を取り出すまで」の間に、投入した電力のうちの45%の熱を出すわけだ。

数字をよくみると、問題なのは PEM電気分解 と 充填 の効率だ。ここが余分に入っているせいでFCEV効率が悪くなっている。これらを再生エネルギーでやればいいのでは?と思うかもしれないが、そういう話ではなく、その再生エネルギーをBEVの充電に使った方が効率が高いよね、という話なのだ

電気分解をしない場合FCEV効率

電気分解をしないケース(石油精製時利用する水素を使うケース)で見ると、

87%(充填) * 95%(FCスタック効率) * 90%(DCAC) = 74%】

となり、まぁ悪くないような感じになる。ただ、このケースではCO2を出している。

水素輸送ロス (anond:20200210183214)

水素燃料の輸送ロスについて」への返答としては、「場合によるが(余り物の水素を使うなら効率が高い)、BEVよりも劣る」だろう。

輸送の際の話は答えていないので答えると、液体水素輸送する場合ボイルオフ(気化していく)によりロスが生じる。圧縮する時にはエネルギーを投入する必要がある。パイプラインを引けばロスはない。

燃料電池寿命

燃料電池スタックにも寿命がある。BEVとの比較データがないので難しいが、ここはおあいこのようだ。

水素貯蔵の安全性について (anond:20200210183214)

Miraiとかはかなり頑丈なプリプレグでタンクを作っており安全性は高い。

リチウムイオン危険性も確かにあるが、今は切ったり突き刺したりしても燃えないように作られている。

安全性を語る時はケース(事故)を色々考えないといけないので論ずるのは難しいが、一般論で言えばどれも極端なケースを除けば安全に作られていることは確かだ。

ガソリンは使い方を間違えれば兵器にもなるわけだし、あれほど危険ものをある程度安全に使えているので、安全性に関しては規制でなんとかなるという見解だ。

蓄電はどうするのか (anond:20200210183214)

EVに蓄電するケースは自然エネルギーとの付き合い方では最も最適だ。EVバッファとして使う。その際にパワーグリッドの需給状況に応じて充電電流などを変える必要があるだろうが、CHAdeMOはすでに遠隔監視のために携帯電話網に接続されたものもあることから、あとは制度次第で可能だろう。

水素で蓄電することももちろんできて、各水素ステーションの改質のタイミングを電力のオフピークに行えば良い。ただ書いたように、同じ電力を使うならEVに充電した方が効率は高い。

水素社会 (anond:20200210183214)

LPG車が細々と残り続けていることからも、こういう形で燃料電池車が使われるのではという確証の無い予想をしている。

現在リチウムイオン電池エネルギー密度が低く、例えばトラックなどがEV化した場合、目指す航続距離にもよるが、トラック自重の半分とかが電池の重さになるだろう。大型トラックでも25tまでしか許されないので、電池ばかりを積むこともできない。航続距離が欲しいなら積載量を削ることになり、積載量を増やしたいなら航続距離を減らすことになる。

リチウムイオン電池ブレークスルーがなければ、燃料電池車もある程度日の目を見るだろう。

ただ、トラックバスEVFCEVにするのはあまりにもコストがかかるわけで、もうしばらくはハイブリッドのままなのでは無いだろうか。

技術はどうなるのか誰にも予測できないので、確証はないけれども。

記事への反応 -
  • ICEは効率の点ではEVに遥かに及ばないよ。印象だけでは語るとデマになるので、少し計算した方が良い。 エンジン (ICE: internal combustion engine) 効率 (追記: 過小評価していたので熱効率を...

    • 言い訳できないリチウム採掘の環境負荷をサラッと流しててワロタww

      • 「言い訳」も何も、工学屋にとっては手が出ない部分だからなあ。ここら辺は化学屋さんと鉱物学あたりの人がどうにかしてくれるのを待つしかないでしょう。 EVが広まればリサイクル...

        • それお前がICEに対して言ってる事と同じだよね? 馬鹿ジャネーノ?

      • 選択が悉くテスラコミュニティ特有の語彙だからそういうことだろ

    • で、庶民はEV買えるようになるの? 部品メーカーは半減して雇用は7割減するんだけど? その人たちはEV買えるんですか? 答えてください

      • 変速機のメーカー3万人とか雇用してたよな 下請け含めて10万人規模の雇用がなくなったらどうするんだろう

        • わかんないけど電池作ったりするんじゃないの

          • 単純に部品点数が3分の一だから雇用も3分の一にはなるよ

            • 残りはみんな生活保護か・・・ また俺たちの負担がきつくなるな 大量解雇の場合は皆殺しでもいいのでは

      • 通勤用に一人乗りEVが配られるよ

      • いまどき雇用なんか無理して確保するのがおかしいだろ。ベーシックインカム導入しろ。

    • なんでやドイツ鉄道がんばっとるやん!と思ったらICE違いだった

      • テスラ狂信者方面がよく使う印象 そんで二言目には空売り空売り

    • 日本の内燃機関信奉者の目を覚まさせるために、コンサル(笑)的な観点から欧州の自動車市場でのEVの状況を補足したく思います。なおデータはhttps://cleantechnica.com から引っ張ってます。 ...

    • 日本の内燃機関信奉者の目を覚まさせるために、コンサル(笑)的な観点から欧州の自動車市場でのEVの状況を補足したく思います。なおデータはhttps://cleantechnica.com から引っ張ってます。 ...

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    • ブコメに再三反応してくれた誠意に答えるためこちらで返答する   水素燃料の輸送ロスについて エネルギーは何にしろ輸送するのにロスが発生するので 水素を運ぶにしても送電する...

      • ガソリン税払ってないので電気自動車は公道に出てはいけないと思いますが、その点はどうお考えでしょうか。脱法ドラッグ!!脱法ドラッグ!!

        • 重量税は払ってるから公道走ってもええやろ!と思ったけど、調べたら結構な減免措置があるのね。

          • せやろー? せやせや! んまあ今は普及期だし、しょうがないかもしれんがな。 形勢逆転が確定的になったらパンピー狩りにくるかもしれぬな。 その時の税率はエンジニア増田が資産...

  • 問題なのは PEM電気分解 と 充填 の効率だ。ここが余分に入っているせいでFCEVの効率が悪くなっている。これらを再生エネルギーでやればいいのでは? そう思う。つーか再生エネルギ...

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