ダニエル・ブースタニ
消費者向け電気自動車（EV）は、過去10年間で市場に大きく浸透しました。ロイターによると、2023年第3四半期の米国におけるEV販売台数は過去最高を記録し、市場シェアは7.9%となり、前年比で約50%増加した。しかし、他の運輸業界では電化の導入が遅れています。この記事では、電気自動車技術が近いうちに成長する可能性が高いいくつかの非消費者部門と、商用車の電動化を遅らせているEV車両の充電インフラの課題について説明します。
現在の交通動向と将来の交通動向
バスとトラックは交通の電化における次のハードルです。幸いなことに、バッテリー管理システム、 自動車用リレー、自動車用コネクタなどのEVテクノロジーの急速な進歩により、以下の輸送分野でEVの導入が加速しています。
バッテリー電気バス (BEB)
トロリー線で動く電気バスとは異なるバッテリー電気バス (BEB) は、都市環境でますます人気が高まっています。BEBは、燃焼ベースのバスやトロリーバスに比べて運用コストが低く、排出量が少なく、メンテナンスが容易なため、公共交通機関ネットワークで使用されています。
ただし、その使用には充電インフラが必要となるため、インフラ政策によるインセンティブが少ない地域では導入が遅くなる可能性があります。深センなど世界中のいくつかの都市では、政府の巨額の支援策と中国のEVメーカーBYDのおかげで、すでに市営バスの全車両を交換している。
シリコンカーバイドなどのパワー半導体技術の進歩 MOSFETより安価で効率的なバッテリーアセンブリを実現します。バッテリー技術が進歩するにつれて、BEBバスの走行距離も伸び、車両のコストも下がり、より広範囲に導入できるようになります。
走行中充電バス（IMC）
BEBとトロリーバスのハイブリッドソリューションは、走行中充電 (IMC) バスです。この注目の電気バス技術は、主に中央ヨーロッパで採用されています。すでにトロリー線が敷設されている都市では、IMCバスは走行中に充電でき、必要に応じてトロリー線から外れることができます。
IMCバスは、車両全体の航続距離が長く、車両重量が軽く、洗練された バッテリー管理システム 直接電力と連動して動作します。IMCは、消費者向け車両インフラの強化と連動して誘導道路充電技術が成長するにつれて、市場が拡大する可能性もあります。バッテリー管理システムとそれが効率的なエネルギー使用を可能にする仕組みについて詳しくは、Arrowのバッテリー管理システム ガイドをお読みください。
低～中型大型トラック
大型トラック、特に短距離路線を運行するトラックは、徐々に電気駆動に移行しつつあります。これらの車両は、一般消費者向けの車両とは重量や電力要件が大幅に異なりますが、車両のメンテナンスコストが低く、車両性能が向上するため、導入には有利です。
配達車両やゴミ収集車など、低走行距離のストップ・スタート・ストップ用途では、電気自動車は内燃機関の競合車よりもはるかに効率的でコスト効率に優れていることが証明されるかもしれません。特に、高い瞬時のトルク能力を考えると、電気大型車両は近いうちに広く普及すると思われます。
たとえば、Amazon は最近、EVメーカーのRivian と提携し、2030年までに10万台の配送車両を製造して、既存の内燃機関ベースの車両群を段階的に置き換えようとしています。これはすべて、2040年までにネットゼロ炭素排出を達成する取り組みの一環です。この新しい車両群は、最先端のEVテクノロジー、自動車センサー、インテリジェントなバッテリー管理システムを誇り、Amazonがより効率的に顧客にサービスを提供してコストを削減するのに役立ちます。
EVフリートの充電課題
飛行機、大型船、長距離トラックなどの輸送手段は、以下の理由により、近い将来にEV技術を採用する可能性は低くなります。
電力密度
現在、バッテリーはパワー対重量比が高すぎるため、飛行に採用するのは非効率的、または不可能になっています。飛行機は、最大限の効率を達成するために、可能な限り軽量で強力なパワーを必要とします。燃焼ベースの航空機であっても、航空機が重くなればなるほど、飛行コストは高くなります。
燃料の重量はフライトごとに徹底的に考慮され、航空会社は効率を最大化するためにフライトごとに最小限の予備燃料を選択しています。同様に、大型船は輸送に大量のエネルギーを必要とします。このエネルギーを貯蔵することは最初は実現可能に思えるかもしれませんが、今日のバッテリーは燃料の代わりになるには依然として重すぎます。たとえば、標準的なコンテナ船は約300万ガロンのディーゼル燃料を積載します 。1ガロンのディーゼル燃料には138,700 BTUまたは40.6 kWhが含まれており、これは3台のTesla Powerwall 3に相当するエネルギー貯蔵量と同じです。テスラ パワーウォール3 3台の容量は23,666.4立方インチ、重量は861ポンドです。一方、ディーゼル燃料1ガロンは231立方インチ、重量は7.1ポンドです。
したがって、コンテナ船を同じ電力能力で完全に電気化するには、現在の102倍の貯蔵スペースと121倍の燃料貯蔵重量をサポートする必要があります。比較すると、900万台のTesla Powerwall 3 (300万ガロンのディーゼルに相当) は、輸送用コンテナ30,211個と同じ容量になります。世界最大のコンテナ船は、24,000個のコンテナを積載でき、運航に必要な500万ガロン以上の燃料を貯蔵します。
EVフリートの充電インフラの課題
電気自動車には、充電ステーションやドックなどのサポートインフラが必要です。この充電インフラの開発は、都市環境ではコストがかかり、農村地域ではコストがかかりすぎて、海上では技術的に実現不可能になることもあります。
飛行機、船、長距離トラックのうち、近い将来に支援インフラが整備される可能性が最も高いのは長距離トラックです。これは、都市環境の大部分がすでに消費者向け車両を支援するインフラの電化を開始しているためです。長距離トラックにとってのより大きな課題は、農村地域の電化であり、長距離EVの走行距離を超える特定の貿易ルートのみが制限される可能性がある。
地方では、長距離輸送車両の車両群を継続的に充電できるほど堅牢な電気インフラはおろか、電気インフラがほとんどないかまったくない可能性があります。長距離トラックが導入されるためには、内燃機関車両にサービスを提供するために地方の休憩所やガソリンスタンドが存在するのと同じように、戦略的な充電ハブで専用のエネルギー生成と輸送を開発する必要があるだろう。
商用EVのコストに関する考慮事項
一部の業界では技術的にはすぐに電化を実現できるかもしれませんが、コストが法外に高くなる可能性があります。車両の艦隊を内燃機関車から電気自動車に変更することは、どの企業にとってもコストがかかりすぎる可能性があります。
利益率が限られている業界では、長期的には運用コストが低くなるとしても、車両とインフラの初期コストが広範な導入を妨げる可能性があります。規制や政策上のインセンティブにより、投資コストを相殺して広範な導入を加速できる可能性がある。これは、消費者向け自動車の導入に熱心な国で政府の税額控除が普及を加速させるのと同様である。
商用電気自動車の急増
大型船舶、航空、長距離トラックなど、一部の分野では電化の導入が遅れているかもしれませんが、最近のEV技術の進歩により、商用輸送に革命が起こっています。BEBバスとIMCバスは、運用コストの低さ、排出量の削減、優れた性能により、国際的に注目を集めています。大型トラックでは、今後10年以内に10万台の内燃機関ベースの配送車両をEVに置き換えるというアマゾンの計画に代表されるように、電動化のルネッサンスが訪れる可能性が高い。
電力密度、インフラの制約、初期コストの高さなどの課題により、一部のセクターでは電化が遅れるでしょう。それでも、バッテリー監視システム、電力管理、EVテクノロジーが進歩し続けるにつれて、今後数年間でほぼすべての業界と分野でEVの継続的な導入が見られるようになるでしょう。
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