純粋な電気自動車陣営の優位に対して、有力企業が自らの態度を明確にしました。BMW は、純粋な電気自動車に加えて水素エネルギーの道に賭けており、すでに自動車を製造しています。iX5 の水素燃料電池バージョンは、水素貯蔵容量が 6kg、公称航続距離が 504km で、完全に汚染ゼロで水素排水を「飲む」ことができます。
最も重要なことは、水素化が燃料補給と同じくらい迅速に行われることです。プロセス全体にかかる時間はわずか約 4 分で、これは現在のどのスーパーチャージャーよりも高速です。
水素エネルギーと純粋な電力の間で長年の議論がありましたが、現在では純粋な電力の方が有望です。これまで、トヨタやヒュンダイなどの先駆者は、水素エネルギーの道をスムーズに歩むことはできませんでした。
しかしBMWは、水素エネルギーも新エネルギーの将来にとって不可欠なルートであると主張している。同グループの300億ドル規模の新エネルギー投資計画には水素エネルギーも含まれており、2030年頃の量産化も計画している。
iX5 の水素燃料電池バージョンはその第一歩です。そして、中国で初めて路上テストが行われたところだ。
スマート カー リファレンスは、そのパワー、バッテリー寿命、快適さ、実用性、その他の機能を初めて体験しました。
BMWの水素自動車、運転するのはどんな感じですか？
BMWの第一世代水素自動車は、新型燃料自動車X5をベースに開発され、標準軸X5の欧州版となる。
水素燃料電池をベースにしたパワートレイン システム:
この写真には 3 つの電力がマークされています。つまり、125kW の燃料電池システム、295kW のモーター、170kW の動力バッテリーです。
しかし、実際のシステム出力はモーターの 295kW です。ゼロからゼロへの加速は 6 秒未満です。
他の 2 つの電力は、水素燃料電池自動車の固有のパラメータです。燃料電池システムの 125kW は、スタックによって生成される総電力を指します。一方、バッテリーの 170kW は放電電力を指します。
ここにも水素燃料電池車のパワートレインの特徴が見て取れます。燃料電池は燃料車の「エンジン」に相当し、水素は「ガソリン」に相当し、従来の自動車と変わりません。内燃機関は機械エネルギーを直接出力し、燃料電池は電気エネルギーを出力するだけです。
これにより、水素燃料電池自動車の最適な駆動形式は、複雑なトランスミッション構造を必要としない直接モーター駆動であることも決まりました。
しかし、内燃機関は、燃料噴射や空気吸入などにより、運転条件に合わせて速度や出力を調整できますが、燃料電池の内部反応が始まると、基本的には一定の出力を出力します。
これには、駆動モーターへの出力が常に適切な範囲内になるように、エネルギー中継ステーションとして機能する一連のバッテリーが必要です。また、純粋な電気やプラグインハイブリッドとは異なり、このバッテリーは小容量で充放電能力の高いパワーバッテリーを選択できるため、全体のコストが削減されます。
したがって、水素燃料電池車の運転体験は、現在市販されている純粋な電気自動車とまったく同じです。静かで安定していてパワフル:
iX5 の水素燃料電池バージョンには、いくつかのユニークな機能もあります。
まず第一に、これは新しいエネルギーネイティブのプラットフォームアーキテクチャではなく、燃料自動車、つまり「石油から水素へ」に基づいて開発されています。
しかし偶然にも、燃料バージョン X5 のギアボックスとドライブ シャフトを配置するためのシャーシ スペースは無駄ではありません。水素貯蔵タンクと、後部座席の底にある水素貯蔵タンクにちょうど収まります。総容量は6kgで、最大700Barの圧力に耐えることができます。
この6kgの水素で、航続距離は504Kmに達すると公式発表されている。実際に測定したエネルギー消費量は 1.8kg/100km、つまり 333 キロメートルです。もちろん、これは頻繁な「床下水素」の激しい運転の結果です。
補助金後の現在の国内水素価格は約 30 元/kg であり、これは iX5 の水素燃料電池バージョンを意味します。100キロメートルあたりの車の利用料金はわずか36元です。補助金を除く自動車の価格は100キロ当たり約70～80元で、iX5はホイールベース2.9メートルの大型SUVである。
したがって、同レベルの燃料自動車と比較すると、エネルギー消費コストだけが大きなメリットとなります。
また、水素燃料車は純粋な電気自動車とは異なり、車両前部のスペースを巨大な燃料電池用に確保する必要があるため、フロントトランクがなく、フロントフード内のレイアウトは従来の燃料車と基本的に同じです。
トランクを開けると、動力バッテリーの一部が見えます。
最も興味深いのは、X5 の元の燃料注入口が直接水素添加バルブに変換されていることです。
iX5の水素燃料電池バージョンは、実は技術検証モデルだということにお気づきかと思います。 BMWの初代製品です。大量生産して発売することを目的としたものではありません。その代わりに、約 100 台の車両が製造され、世界中のさまざまな環境でテストされ、データが収集されました。
もちろん、この展示品は世界中で展示され、新エネルギーの変革における BMW の決意と技術的蓄積を世界に伝えます。
水素添加された BMW はどのように走行するのでしょうか?
なぜ水素燃料電池車の普及が難しいのかは、燃料電池の原理から分かります。
これは iX5 の水素燃料電池バージョンの燃料電池システムです。
いくつかのコンポーネントは非常によく知られており、エアフィルター、冷却、「オイルポンプ」など、実際にはエンジンとみなすことができる燃料自動車のコンポーネントと同じであり、燃料は水素です。
起こる反応はよく知られた 2H2+O2=2H2O であり、エネルギーが放出されます。
ただ、この反応プロセスは燃焼ではなく、化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換します。
バッテリーの負極では、触媒が水素原子の外層から電子を解放し、それらを独立した電子 + 水素イオンに変換します。正極と負極の間には膜があり、これは非常に特殊です。同時に通過できるのは結合した 2 つの水素イオンだけですが、電子は膜の外側でブロックされます。
電子が負極に集まったら、ワイヤを正極に接続すると、動作電圧によって電子が回転します。
フィルムの層の左側と右側の電圧差は比較的小さく、通常はわずか0.5V〜1.0Vですが、数百層まで積層すると、必要な高電圧を継続的に得ることができます。
電子を失った水素イオン（プロトン）は、固体電解質である固体電解質を通過し、正極で酸素原子と電子と再結合して水となります。正極が酸素を供給し続け、生成された水蒸気が適時に除去される限り (動作温度は約 90°C)、反応は継続できます。
したがって、水素燃料電池には実際には 2 つのコア技術があり、1 つは固体高分子交換膜、もう 1 つは触媒です。その中で、陽子交換膜産業は比較的成熟しています。燃料電池スタックの構成コストのうち、固体高分子交換膜は約15％を占めます。
高価で技術的な障壁が高いものは触媒です。従来の水素燃料電池触媒では貴金属である白金が必要だからです。
触媒の組成式は、競争力の核心であり、有力企業の重要な特許保護対象でもあります。貴金属の需要を削減し、触媒の費用効率を向上させることが、水素自動車の導入における主な課題となっています。
では、BMWの水素燃料電池リアクターの技術力はどれくらいなのでしょうか？
BMW はこの点について非常に正直であり、それを忌避しません。燃料電池ユニットはトヨタが供給し、燃料電池システムと車両本体の開発と生産はBMWグループが担当する。
実際、水素エネルギーの兄貴分であるトヨタは、数十年にわたって水素エネルギーに取り組んでおり、水素燃料電池技術ルートで申請できるほぼすべての特許を申請しています。材料システムに大きな革新がない限り、車輪を再発明する必要はまったくありません。
BMWもトヨタが立ち上げた「水素エネルギー・アライアンス」に参加しており、今後も長期にわたって水素エネルギー車の開発に協力していく。
BMWが水素エネルギーに「賭けている」理由
水素自動車の推進・普及の第一の難点は、燃料電池のコストの高さである。
直観的に比較すると、同じサイズと位置の自動車の場合、水素燃料電池バージョンのコストは純粋な燃料バージョンの約 3 倍、純粋な電気バージョンの 1.5 ～ 2 倍であることがわかります。
トヨタの量産型水素燃料電池車「ミライ」を例に挙げます。車両サイズはアヴァロン（20万元クラス）と同等で、輸入開始価格は75万元。
2 番目の困難は、水素製造、水素貯蔵、水素輸送の産業チェーンがまだ完成、改善されていないことです。
本当に水素燃料電池車を購入する場合、航続距離の不安は純粋な電気自動車の所有者よりもはるかに深刻になる可能性があります。現在、我が国は一部の都市圏に水素エネルギープロジェクトの実証地域を設置しているだけであり、水素ステーションの数も数えるほどしかありません。
これは当然ながら自動車会社が解決できる問題ではなく、政府の介入、合理的な計画と政策支援、そして産業投資の段階的な誘導が必要である。
例えば、水素ガスの発生源、主に水の電気分解により生成される。水を電気分解するための電気がどこから来るのかは、産業発展の根底にある論理に直接関係しています。
石炭や天然ガスを燃やす火力発電で水素を製造する？これでは排出量を削減できないだけでなく、化石エネルギーの利用率も低下します。いかなる国の政策もそのような「黒い水素」を奨励するものではありません。
「グリーン水素」の原料となるのは、風力、太陽エネルギー、原子力、水力などのクリーンな再生可能エネルギーのみです。
水素自体はエネルギー源ではありませんが、エネルギー循環の担い手です。水素エネルギー自動車の普及には、社会エネルギー構造の大きな変化が伴います。
だからこそ、現在、純粋な電気ルートは急速に進歩しているのですが、水素エネルギールートの進歩は、一言では言い表せません…。
水素エネルギーの「創始者」であるトヨタは、数十年にわたって数百億ドルを投資してきたが、その収益はまだ遠い。また、純粋な電線の投資と進歩にも直接影響します。
BMWはまだ躊躇していないのですが、なぜですか？
BMWが挙げた理由はユーザーレベルと業界チェーンレベルに分けられる。
ユーザー側では、水素燃料電池自動車は、長距離を移動するユーザーや寒冷地に住むユーザーのニーズを満たすことができます。
特にリチウム資源が乏しく充電インフラの整備が難しい地域では、水素自動車の普及が進むメリットがある。
もちろん、前提条件は、水素エネルギー産業全体のコストが、石油精製、貯蔵、輸送のコストと同じか、それよりも低くなることです。これは化石エネルギーへの依存を取り除く方法でもあり、商業的および政治的価値という二重の価値があります。
コストは削減できるのでしょうか？ BMWはそれが可能だと考えている。これが、水素エネルギールートと純粋な電気ルートの本質的な違いです。リチウム電池は原材料の供給に大きく依存しており、その規模効果は明らかではありません。
つまり、リチウム鉱山には価格があり、規模が大きくなればなるほどコストも高くなります。そして、さまざまな緊急事態に対して脆弱です。
しかし、水素エネルギールートは「鉱物」原料に依存するのではなく、従来の自動車モデルとほぼ同じ部品サプライチェーンに依存しており、コストは規模に応じて迅速に償却されます。
BMW は次のように考えています。水素エネルギーの推進コストは、初期段階では純粋な電気よりも高くなりますが、将来的には確実に純粋な電気よりも低くなるでしょう。、約10年後には純粋な電気自動車と同じコストになると予想されています。
両者の関係についてBMWは、異なる環境や国に適した相互補完的かつ並行的な関係であるべきであり、生死を賭けた競争があってはいけないと考えている。実際、BMW は現在、純粋な電気と水素のエネルギーで新エネルギー時代に向かって走っています。
現在の BMW 水素燃料電池バージョンの iX5 は量産モデルではなく、技術を検証するためのものです。次世代製品は、水素燃料電池システムの特性に基づいて新しいプラットフォームを設計します。パワートレインは小型化、高性能化され、コストも削減されます。 4輪駆動バージョンも発売される予定だ。
海外メディアのオートカーは以前、BMWの水素エネルギープロジェクト責任者が2030年頃に量産が開始されると予想していると報じた。
これは、BMW が最初に水素エネルギー産業の成熟度を判断したターニングポイントでもありました。
BMW は水素エネルギーに賭けており、その投資は現在ではなく、今後 10 年かそれ以上のビジネスに向けられています。
結局のところ、ピュア・エレクトリックがラウンドを逃した場合、競争に従うのではなく、将来に賭けてチャンスをつかむ方が良いのです。
重要な疑問は、BMWの判断と認識は正確なのかということだ。今回の賭けは正しかったでしょうか？