FCV(燃料電池自動車)とは?仕組みやメリット・デメリットも紹介

最近、街を走る車を見ると、環境に優しい車「エコカー」が多いことに気づきます。

エコカーには、最も人気が高いHV・PHV(ハイブリッド車・プラグインハイブリッド車)のほか、EV(電気自動車)、クリーンディーゼル車などがあり、その中でも「究極のエコカー」と注目されているのが「FCV(燃料電池自動車)」です。

とはいえ、FCVと他のエコカーとの違いが良く分からなかったり、高価というイメージがあって購入を検討するまでには至らなかったりする方も多いと思います。

そこで、FCVの仕組みや究極のエコカーと呼ばれている理由、メリット・デメリット、購入する際に利用できる補助金制度、FCVを生産しているメーカーなどを紹介します。

目次

FCV(燃料電池自動車)とは

FCV(燃料電池自動車)とは、車に搭載した燃料電池からつくられる電気を使い、モーターを回して走行する自動車です。Fuel Cell Vehicle(燃料電池自動車)の頭文字をとってFCVと呼ばれています。

燃料になるのは水素や改質メタノール、改質ガソリンで、いずれも車に搭載されたタンクに充填して走行します。水素を燃料としたFCVの場合、ガソリン車が走行中に二酸化炭素が発生せず、排出されるのは「水のみ」であるため、「究極のエコカー」とも言われています。

では、FCVの仕組みや構造などを簡単に見ていきましょう。

FCV(燃料電池自動車)の仕組み

FCVの中でも市販されている水素燃料車を例に、仕組みを見ていきます。

車種によって多少異なるものの、車に搭載された水素タンクに燃料の水素をためてから電気になるまでは、大まかに以下のような流れとなります。

  1. 外からの空気をエアポンプで取り込み、燃料電池へ送る
  2. 水素タンクから水素を燃料電池へ送る
  3. 燃料電池は、酸素(O)と水素(H)の化学反応により電気をつくり出し、駆動モーターへ供給する
  4. 化学反応の際にできた水(H2O)は外へ排出する

水素以外の燃料である改質メタノールや改質ガソリンも、タンクにためて電気をつくる方法は同様です。

FCVとEV車の違い

ではFCVは、同じ電気で動くEVと何が違うのでしょうか。最もわかりやすいのが、燃料電池か蓄電池かの違いです。

FCVは燃料電池を搭載しており、みずから電力を発電して動きます。対して、EVには蓄電池が搭載されており、電気スタンドで充電する必要があります。

そのため、FCVはEV車と比べて長い距離を走ることができるのです。

続いては、なぜFCVが注目されているのか、その理由について考えていきましょう。

FCV(燃料電池自動車)が注目されている理由①運輸部門の二酸化炭素排出量の削減

一つ目の理由として、運輸部門での二酸化炭素排出量の削減が目指されていることにあります。

世界の二酸化炭素排出量

まず世界全体の二酸化炭素の排出量を見ていくと、最も割合が多いのは中国の28.4%、次いでアメリカの14.1%、日本は6番目の3.1%です。

 ■世界のエネルギー起源CO2排出量割合(2019年)[1]

1.中国 29.4%

2.アメリカ 14.1%

3.EU15カ国 8.9%

4.インド 6.9%

5.ロシア 4.9%

6.日本 3.1%

7.韓国 1.7%

さらに、一人当たりのエネルギー起源CO2排出量の世界平均と比較してみましょう。

■主な国別一人当たりエネルギー起源CO2排出量割合(2019年)[2]

アメリカ 14.44トン

日本 8.37トン

中国 7.07トン

世界平均 4.39トン

インド 1.69トン

日本は世界平均と比べて大きく上回っていることがわかります。もう少し踏み込んで見ていきましょう。

日本の二酸化炭素排出量の約2割が運輸部門

国内の二酸化炭素排出量のうち、工場や事業所などの産業部門は3割を超えて最も多く、次が自動車や船舶の運輸部門の2割弱という結果でした。

(引用元:国土交通省「運輸部門における二酸化炭素排出量」)

また、運輸部門だけの二酸化炭素の排出を見ると、自動車は全体の86.1%、そのうち自家用車は45.9%と多いことが分かります。

自家用車が排出する二酸化炭素量

それでは、自家用車が排出する二酸化炭素の量はどのくらいなのでしょうか。

まず、輸送した人数に輸送した距離を乗じた単位で表した旅客輸送量を見てみましょう。

(引用元:国土交通省「運輸部門における二酸化炭素排出量」)

1人を1キロメートル運ぶのに、自家用車では130g-CO2が排出されるのに対して、バスは半分以下、鉄道は1割程度となっています。自家用車の二酸化炭素排出量がいかに多いのかが分かります。

では次に、輸送した貨物の重量に輸送した距離を乗じた貨物輸送の二酸化炭素排出量を見ていきましょう。

(引用元:国土交通省「運輸部門における二酸化炭素排出量」)

1トンの貨物を1キロメートル運ぶのに、自家用貨物車は1,166 g-CO2と、他と比べて圧倒的に高い数値になっています。

これらの現状から、運輸部門に関わる個人や法人が、二酸化炭素の削減に取り組むためにも、その手段としてFCVが大きな役割を担うことが期待されているのです。

このことは、政府の方針にも大きく関わっています。FCVが注目されているもう一つの理由を次に確認していきましょう。

FCV(燃料電池自動車)が注目されている理由②2050年までにカーボンニュートラルの実現を目指している

世界の平均気温は変動を繰り返しながらも上昇しており、2021年は1991〜2020年の30年の平均値と比べて+0.22℃になりました。[3]

日本だけを見てみても+0.61℃と上がっており、長期的には100年で1.28℃上昇しています。

この問題を受け、気温が上昇する原因となる温室効果ガスを削減する取り組みが行われています。その中の一つが「カーボンニュートラル」です。

カーボンニュートラルとは「炭素中立」という意味で、二酸化炭素などの温室効果ガスの「排出量」から、植林や森林管理などによる「吸収量」を差し引いて、プラスマイナスゼロにすることです。政府は2050年までにカーボンニュートラルを目指すと宣言しました。

また政府は、温暖化への対応を経済と環境の好循環を生む成長の機会ととらえた「2050年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略」を打ち立てました。その中で水素は、重要な脱炭素燃料と位置付けられ、今後広く推進していくことが宣言されています。

「2050年の電力需要は、産業・運輸・業務・家庭部門の電化により一定程度増加する。電化で対応できない熱需要には、水素などの脱炭素燃料、化石燃料からのCO2の回収・再利用も活用することとなる」[4]

つまり水素を燃料にしたFCVは、カーボンニュートラルの観点からも、また成長戦略の一環としても注目されているのです。

FCV(燃料電池自動車)のメリット

それではFCVを導入することでどのようなメリットがあるのでしょうか。環境面やユーザーの立場から見ていきましょう。

FCV(燃料電池自動車)のメリット①二酸化炭素を排出しない

(引用元:トヨタ MIRAI「ギャラリー」)

これまで見てきたように、二酸化炭素を始めとした環境に影響のあるガスを排出しないのがFCVの最大のメリットと言えるでしょう。

排出するのは水のみ

ガソリン車の場合、運転中には二酸化炭素や窒素酸化物、炭化水素、一酸化炭素、浮遊粒子状物質(PM)が排出されます。

一方、先述したように、水素を燃料としたFCVが走行時に排出するのは水のみです。ガソリン車のように温室効果ガスや有害物質などはまったく出ません。

FCV(燃料電池自動車)のメリット②補助金が受けられる

FCVは国から補助金が受けられるほか、自治体によっては補助制度や融資制度などがある場合もあります。

ここでは国に関わる補助金について解説します。対象になるのは定められた期間に新車登録した車です。また、補助金を重複して受けることはできません。 

※詳しい補助要件や申請期間などについては、各サイトにて確認してください。

CEV(クリーンエネルギー自動車)補助金

CEV(クリーンエネルギー自動車)補助金は「クリーンエネルギー自動車・インフラ導入促進補助金」として経済産業省が交付するもので、クリーンエネルギー自動車の利用により、地球温暖化や大気汚染の原因を低減することを目的としています。

運営するのは、一般社団法人次世代自動車振興センターです。そのため、申請などの手続きは当センターを通じて行います。

補助対象者は、①地方公共団体・その他の法人、②個人、③リース会社で、車両を一定期間保有する義務があります。

補助金交付額は145.3万円~232万円と車名により異なります。補償対象車名と交付額の一覧は下表の通りです。

※2022年5月12日現在

※2022年5月12日現在
(引用元:一般社団法人次世代自動車振興センター「補助対象車両一覧」)

※ホンダ CLARITY FUEL CELLは2021年9月に生産を終了しています。

 詳しい要件や手続きについては、一般社団法人次世代自動車振興センターのサイトで確認してください。

FCV(燃料電池自動車)に関する環境省の補助金

環境省はグリーン社会の実現を進めるため、再エネ電力やFCVなどを活用した「ゼロカーボンライフ・ワークスタイル先行導入モデル事業」を行い、補助金を交付してFCVなどの導入拡大を目指しています。

補助対象者は、家庭や事業所等における「再エネ100%電力調達」や「モニター制度」の要件に適合する①個人、②民間事業者(中小企業)、③地方公共団体で、補助金の上限は250万円です。

詳しい要件や手続きについては、環境省のサイトで確認してください。

FCV(燃料電池自動車)に関する国土交通省の補助金(タクシー)

事業者向けの補助として、国土交通省は「地域交通のグリーン化に向けた次世代自動車普及促進事業」の取り組みの中で、燃料電池タクシーの補助を行っています。

対象者は①地方自治体や運送事業者などで、車両本体価格の1/3が補助されます。交付申請の前に「事業計画書」の提出と事業認定などが必要です。

審査基準もあり、事業者は事前に確認しておかなければなりません。詳しくは国土交通省の「自動車環境総合改善対策費補助金」のサイトで確認してください。

FCV(燃料電池自動車)のメリット③災害時などの電源として使用できる

外部給電機能を備えているFCVは、災害時には非常用電源として活用できます。

北海道胆振東部地震でも活躍

平成18年9月に起きた北海道胆振東部地震では、トヨタのFCVが札幌市役所本庁において地域の人々に携帯電話充電サービスを行いました。そのほか、車の電力を調理に使用したり、バスの場合は避難所の照明にもなったりします。[5]

FCV(燃料電池自動車)を普及するための課題をのデメリットから考える

FCVのメリットを見てきましたが、日本で普及するためにはどうすれば良いのでしょうか。ここでは、デメリットを取り上げ、普及のためのポイントを考えていきましょう。

FCV(燃料電池自動車)のデメリット①車両価格が高い

FCVの新車価格はガソリン車と比べて倍以上に高いこともあり、簡単に購入できる額ではないのが実情です。

トヨタとヒョンデの価格例 

FCVメーカーのトヨタ自動車とヒョンデの乗用車の価格を見てみましょう。

■トヨタ自動車「MIRAI(ミライ)」
 7,100,000~8,600,000円(税込み)※価格はグレードにより異なります。
■ヒョンデ「ネッソ」
 7,768,300円 (税込み)
※いずれも2022年5月18日現在

上記の通り、安くても700万円は超えるため、補助金の約200万円を申請したとしても、500万円に上ります。さらに、トラックやバスについては1億円になるとも言われ、導入のハードルは高いと言えるでしょう。

FCV(燃料電池自動車)のデメリット②水素ステーションの数が少ない

東京都港区芝公園にある水素ステーション「イワタニ水素ステーション芝公園」
(引用元:一般社団法人次世代自動車振興センター「充電スポット/水素ステーション | クリーンエネルギー自動車AtoZ」)

FCVの燃料となる水素は、ガソリンのように車のタンクに入れて走行します。そのため、水素を供給する水素ステーションが必要です。

現在の水素ステーションの数は、「首都圏」「中京圏」「関西圏」「九州圏」の4大都市圏を中心に159カ所、そのうち首都圏が最も多く59カ所あります。(2022年5月現在)

一方でガソリンスタンドの数は、全国で29,005カ所(令和2年度末)と、その差は歴然です。※[6]

ガソリン車のように一般に普及して便利に使うためには、より多くの水素ステーションが必要になるでしょう。 

ちなみに、水素ステーションでの水素販売価格は、およそ1,200円/キログラム(税別)程度。トヨタ MIRAI(ZBA-JPD20)の場合、燃料タンク容量は141リットルで、水素1キログラム当たり135~152キロメートルの走行が可能です。[7]

この2つのデメリットからわかるように、購入時、購入後ともに課題があるため、気軽にFCVを所有できない現状があります。普及させるためには、より手軽さが求められるでしょう。

FCV(燃料電池自動車)を販売しているメーカーについて

日本国内で乗用車を市販しているメーカーは、トヨタ自動車とヒョンデの2社のみです。昨年8月までは本田技研工業を入れた3社でしたが、ホンダ CLARITY FUEL CELLは9月に終了したため、現状選択肢は多くありません。

世界トップシェアを誇るのはヒョンデ

エネルギー市場専門の韓国調査会社SNEリサーチによると、2021年の世界シェアは韓国のヒョンデが53.5%と3年連続で首位。2022年1~2月の世界のFCV販売台数は2,269台で、そのうちヒョンデは1,100台と市場をリードしています。[8]

次からは、トヨタ自動車とヒョンデ、そしてトラックやバスを開発する東京アールアンドデーを、車両の写真と共に紹介します。

トヨタ自動車株式会社

愛知県豊田市に本社を置くトヨタ自動車株式会社は、日本の大手自動車メーカーです。

水素は地球上に無尽蔵にありながら、CO2を排出せずにエネルギーを生み出せるクリーンな資源。トヨタ自動車は、この水素を活用して地球の環境課題や世界のエネルギー課題の解決に挑んでいます。 

現在セダンとバスを生産しており、FCVに力を入れています。

「MIRAI(ミライ)」(セダン)

トヨタ MIRAI
(引用元:トヨタ MIRAI「ギャラリー」)

乗用車では「MIRAI(ミライ)」を販売。現在710~860万円までの7つのグレードを展開しています。

■走行距離と水素タンク

・ 1充填走行距離: 750~850キロメートル(グレードにより異なります。)

・ 水素タンク容量:141リットル(1回当たりの水素充電時間3分程度)

※数値は諸条件により大きく異なります。大体の目安と考えてください。

「SORA(ソラ)」(バス)

トヨタ自動車は、乗用車だけでなくFCバス「SORA(ソラ)」も展開。2019年には、京急グループの京浜急行バスが民間事業者として初めて同車両を導入しています。

シートを使用していない際は自動的に格納され、ベビーカーや車いす利用者と一般利用者の両者が使用できるユニバーサルデザインを採用。その他にも車内外にカメラを設置して運転席に画像を表示する、視界支援カメラシステムを搭載しています。

ヒョンデ(Hyundai Mobility Japan 株式会社)

「ヒュンダイ」から「ヒョンデ」と名称を変更した韓国の自動車メーカーです。先述のとおり、FCVの世界シェアは3年連続の首位と、FCV市場をリードしています。

「未来の自動車技術をかたちに」という理念によって開発されたFCVは、最新のテクノロジーを駆使した未来のモビリティを提案しています。

「ネッソ」スポーツタイプ多目的車(SUV)

ヒョンデ ネッソ

(引用元:「NEXO|ネッソ|Hyundai Mobility Japan」)

ヒョンデ ネッソは、スポーツタイプ多目的車(SUV)です。

植物性の人工皮革やプラスチック、ファブリックなどのインテリアの内装材は、機能と安全性の規格基準を満たしたUL認証バイオ素材を使用しています。

■走行距離と水素タンク

・1充填走行距離: 820キロメートル

・水素タンク容量:156.6リットル(1回当たりの水素充電時間:5分程度)

※数値は諸条件により大きく異なります。大体の目安と考えてください。

株式会社東京アールアンドデー

株式会社東京アールアンドデーは、自動車メーカーや自動車部品メーカー各社から研究車両や試作車両などの受託開発を行っている会社です。

企画からデザイン、設計、試作、評価、製造までの自動車の開発を一貫して行っています。先行開発技術により、環境、安全、安心、効率、快適な自動車社会の実現を目指しており、小型トラックや小型バスの開発に実績があります。

燃料電池小型トラック(2019年)

(引用元:東京アールアンドデー「環境省委託業務 燃料電池小型トラック(2019年)

令和元年度CO2排出削減対策強化誘導型技術開発・実証事業により、環境省の委託業務により行われた車両開発です。 

小型燃料電池バス(2022年)

(引用元:東京アールアンドデー「新潟県事業委託 小型燃料電池バス(2022年)

新潟県の事業委託により製造されたバス。小型燃料電池バスの開発は国内初です。

まとめ

FCVは二酸化炭素を排出しない究極のエコカーと呼ばれており、国の経済や環境政策の中でも普及を推進している自動車の一つです。 

FCVのメリットとして、補助金が受けられるほか、災害時などの電源として使用できることがある一方、車両価格が高いことや、水素ステーションの数が少ないというデメリットもあります。 

令和3年3月末のFCVの保有台数は5,278台と、まだまだ少ないのが実情です。※[9]

それでも、今後どれだけデメリットが解消されるのかによって、身近な乗り物になる可能性もあります。FCVも一つの選択肢として、購入を検討する際の参考にしてください。

cus_supervisor

<参考文献>
髙根英幸著「エコカー技術の最前線」サイエンス・アイ新書
今村雅人著「水素エネルギーの仕組みと動向がよ~くわかる本」秀和システム
西脇文男著「日本の国家戦略『水素エネルギー』で飛躍するビジネス198社の最新動向」東洋経済新報社
※[1] 環境省「温室効果ガス排出・吸収量算定結果
※[2] 環境省 気候変動の国際交渉|関連資料「世界のエネルギー起源CO2排出量2019年
※[3] 気象庁「世界の年平均気温
※[4] 経済産業省「2050年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略
※[5] 経済産業省 第6回 水素・燃料電池等の普及促進に係る自治体連携会議「資料5 燃料電池自動車(FCV)の災害時活用事例のご紹介
※[6] 経済産業省資源エネルギー庁「令和2年度末揮発油販売業者数及び給油所数を取りまとめました
※[7] 「トヨタ MIRAIカタログ
※[8] NNA ASIA アジア経済ニュース「現代自のFCV、3年連続で世界シェア首位」、聯合ニュース「現代自 トヨタ制し1~2月の世界FCV販売首位に
※[9] 一般財団法人自動車検査登録情報協会 わが国の自動車保有動向「低公害燃料車の車種別保有台数(令和3年)