ゼロエミッションへの道

運転と購買の行動を変えようと試みる年月を経て、規制当局は、クリーンエア問題を攻撃する唯一の方法は技術によるものであると認識しています。

自動車からのゼロエミッションは、国の清浄な空気問題を掘り起こすための唯一の希望として、規制当局や環境保護主義者によって宣伝されたマントラでした。しかし、自動車メーカーにとっては過剰規制の象徴であり、高価すぎると主張し、自動車業界の要求する性能特性を提供しないと主張している。

ゼロエミッション車に関する議論では、環境保護者はクリーンエアに対する一般の欲望を示す調査を指摘している。しかし、実際の購買や運転慣行の観点から、自動車所有者は、自動車に対するアメリカ人の愛情は終わっていないことを実証しており、自動車所有者が清潔な空気を求めて犠牲を払うことは極めて限られている。アメリカ人はケーキを食べて食べたい。カープール、排出ガス検査、大量輸送を奨励する政府のプログラムは、主要都市では限定された成功しか収めていません。

これは、国家の清浄な空気の問題を自動車メーカーの玄関口に正面から置く。これまでのところ、彼らの記録は驚異的で、車からの排出ガスを大幅に削減しています。しかし、これらの利益は、低排出ガスのレギュレータの要望に繋がり、自動車会社はゼロ点までの追加削減を迫られています。

2003年までに10パーセント?

ゼロエミッションの主な推進要因はカリフォルニア州で、2000年にヒューストンがリードして以来、ロサンゼルスで最も汚染された都市であった。 90年代前半には、州の大規模なクリーンエア問題を攻撃するために設立されたカリフォルニア州大気資源局(CARB)がゼロエミッション車の厳格な義務を制定しました。この指令は、2003年までにゼロエミッション車(ZEV)を搭載した車両の10%を生産するように自動車メーカーを押し上げました。さらに、自動車会社は、1998年に電気を動力源とする電気自動車の2%を2002年までに5%技術の進歩を監視し、必要に応じて要件を変更することに合意した。

事実、1996年に実施されたCARB評価では、バッテリ技術とコストの問題が、自動車会社が厳しいスケジュールを満たすことができないと認めていました。運転範囲が限定され、バッテリーコストが高いため、自動車運転手が電気自動車の販売代理店に集まることはほとんどありませんでした。 CARBは、暫定締め切りを廃止することを決定したが、2003年までに全体の目標を10%維持する。

1998年、CARBは自動車会社の圧力に再び賛成し、電気自動車の要求に柔軟に対応することを表明しました。具体的には、自動車会社は、超低放射車(SULEV)の生産でZEV指令の6%を満たす能力が認められる。しかし、これらの車両は、非常に厳しい排出基準を満たす必要があり、15年/ 150,000マイルの排気ガスの保証が付いています。車両生産者がこのオプションをフルに活用した場合、艦隊のわずか4%しか純粋なゼロエミッション車でなければなりません。

これらの利益は、排出ガスの削減に対するレギュレータの要望にのみ繋がり、自動車会社はゼロ点までの追加削減を迫られているように見える。

ロードブロック

メーカーは、1996年に直面した同じ問題の多くを、バッテリー技術のコストと運転範囲の限界に関しても2000年にも維持し続けています。この荒涼とした評価は、CARBによって確立されたバッテリの状態を判断するアドバイザリーパネル技術。今年初めにCARBに届けられた報告書には、多くの優れた技術がありましたが、「現在の予測より大幅に進歩したバッテリ・コストを削減するには、大きな進歩または突破口が必要になる」と認められました。パネルは、このような進歩は今後6〜8年間はないと考えている。

具体的には、ニッケル水素(NiMH)バッテリは、電気自動車に電力を供給するための電力および耐久要件を満たす能力を実証した。しかし、1回の料金で75〜100マイルを超えて増加することは予想されず、したがって、多数の自動車所有者への受け入れが厳しく制限されています。これらの電池のコストは、商業化に向けた重要な試みにもかかわらず、依然として非常に高い。 NiMHバッテリーは、10,000〜20,000個で生産される場合、それぞれ9,500〜13,000ドルのコストがかかります。

パネルはまた、リチウムイオン電池が有望であることを見出し、信頼性と安全性の両方を証明した。しかし、テストデータは、電池の寿命が2〜4年で失望していることを示しています。さらに、リチウムイオン電池は、高い機械的、熱的、および電気的ストレス下で電池挙動および安全性をシミュレートすることを意図したいくつかの乱用試験の対象となる場合、様々な程度の感度を示すことが観察された。これらの問題の解決には7年かかりそうだが、まだこれらのバッテリはおそらくNiMHバッテリよりも高価になるだろう、とパネルは述べている。

パネルによると、現行の電気自動車のバッテリーが提供する実用的な範囲は限られているということです。 「バッテリ容量の拡大が望まれる用途では、大容量のバッテリが増えれば、先進的なバッテリコストの問題が比例して大きくなり、量や重さの問題がますます深刻化するだろう。

販売はほとんど電気ではありません

カリフォルニア州でのゼロエミッションに関する現在の議論では、自動車会社は、コストと範囲の問題により、電気自動車の販売可能性が限定されていることを数年前から確認しています。事実、実際の販売の面では、電気自動車はダメでした。

ホンダは最近、297台の販売台数のEV Plus生産を中止しました。トヨタはRAV4-EV車を507台しか販売しておらず、GMは電気自動車であるEV1を660台しか販売していない。自動車メーカーは、規制当局に強制されれば電気自動車を生産すると主張している。しかし、ZEVの権限の範囲外では、消費者の関心は、範囲が問題ではない小さなターゲット市場に限定されているようである。

ハイブリッド交渉

CARBはゼロエミッション目標から完全に後退しているようには見えません。自動車会社に多くの譲歩が出てくる一方で、CARBエンジニアは顧客満足を維持し、ゼロエミッションの目標を達成するというパラドックスを解決する方法を理解するよう、自動車会社のエンジニアに求めています。近い将来の妥協案は、ハイブリッド車であるかもしれない。厳密にゼロエミッションではありませんが、ハイブリッドは低燃費車であり、ガソリン車よりも優れた性能を発揮します。ハイブリッド車は内燃機関と電気モーターを使用しているため、電気自動車の範囲制限を回避しています。

これは単に「パイの空」のアイデアではありません。トヨタのプリウスはすでに発売されており、近い将来、Honda Insightが発売されるはずです。これらの車両は、低速でアイドル時に電力を使用しますが、より多くの電力が必要な場合はガソリンに移動します。ガソリンエンジンは、車が長距離を走行している場合や交通量が多い場合には停止します。電力需要が変化するにつれて電気とガソリンとの間を移動することにより、車両の燃費は、同等の大きさの典型的なガソリンのみの動力車の燃費の約2倍である。ハイブリッド車は回生制動を使用します。これは、制動中に前方運動量からのエネルギーが捕捉され、次にバッテリの再充電に使用されることを意味します。

アメリカンハイブリッドはどこですか?

ハイブリッドを提供する競争において、米国の自動車会社はあまり遅れていない。米国の企業は、燃費の良い環境に配慮した車両を開発するために、新世代車両(PNGV)のパートナーシップとして知られる6年間のプロジェクトで、連邦政府と資源をプールしました。開発中の車両は、ハイブリッド技術と新材料の組み合わせを使用して、燃費と排出ガスの大幅な増加を達成しています

フォード、GM、ダイムラークライスラーによるハイブリッド車の導入はまだ2、3年遅れており、議会ではPNGVへの資金援助を継​​続するかどうかについてかなりの論議がなされている。キャピタルヒルの批評家は、このプロジェクトに何億ドルも費やしているにもかかわらず、日本人は商業化に先立って米国企業より先に進んでいるようだと指摘する。

この政治的な戦闘の結果が何であれ、ハイブリッド車が今後数年間に米国の車両艦隊の大部分になることは明らかです。米国エネルギー情報局(EIA)は、ハイブリッド車が内燃機関の販売で第2位になると考えていることを最近発表しましたが、2020年までには第2位、おそらく艦隊のわずか7%価格、政府の義務、技術的進歩がこのダイナミックな変化をもたらす可能性がある。

ハイブリッド後の技術

ハイブリッドは排出削減を提供していますが、ゼロエミッション車ではありません。ハイブリッドは、次の技術が打ち上げられるまでの時間を買う。最も重要な候補となるかもしれない1つの技術は、水素動力燃料電池である。

燃料電池は、それらが枯渇しない限り、電池のように機能する。現在、科学者から最も注目されているプロトン交換膜(PEM)燃料電池は、電解質膜の両側に2つの電極プレートから構成されています。酸素は一方の電極に供給され、水素は他方の電極に供給される。この反応は、膜の両側に結合した白金触媒の薄い層によって助けられ、電気、水および熱を生成する。分割された水素原子からの陽子は膜を通って流れ、電子は一方の電極から他方の電極へと細胞外に流れ、エンジンに電力を供給する。

科学コースを眠っている私たちのために、燃料電池について覚えておくべき重要なことは、それらが大気中に水蒸気を放出するだけであり、変換に使用される水素は、メタノール、エタノール、天然ガスとガソリン。しかしながら、燃料は硫黄を含まないものでなければならない。

燃料電池はまだまだ離れている

水素以外の燃料を使用する可能性は、燃料電池の短期的な可能性にとって決定的に重要である。なぜなら、水素はガソリンほど高密度ではなく車上に貯蔵することが難しいからである。水素による燃料供給インフラ問題の解決には数年かかるかもしれない。

残念なことに、水素以外の燃料の使用は困難をもたらす。ガソリンまたは他の燃料を水素に変換するためには、燃料から水素を抽出することができるオンボード改質器の使用が必要である。これらのシステムは、現在開発されているように、非効率的であり、高温を必要とする。

Exxonは最近、GMと協力して、ガソリンを水素に変換する効率的な方法を開発したと発表しました。この方法が実世界のデモンストレーションプロジェクトに役立つとすれば、燃料貯蔵技術とインフラストラクチャーの問題を排除して、燃料電池技術の短期間の実施を妨げる可能性があります。三菱は最近、メタノールを燃料とする燃料電池自動車のテストを行っていると発表した。メタノールのインフラストラクチャーはガソリンほど開発されていませんが、大量の水素を含み、硫黄を含まないため、燃料電池車の候補と考えられています。

燃料電池の優れた性能と排出削減の可能性を生かして、自動車企業は生産に取り掛けることを熱望しています。燃料電池自動車のプロトタイプはすでにテストされていますが、話す相手に応じて、この技術はしばらくの間車のロットにはないと主張しています。生産の主な障害の1つは、燃料電池を製造するコストが、競争価格の自動車を製造するために必要なコストをかなり上回ることである。大幅に生産コストを削減する自動車会社は、燃料電池自動車を最初に市場に出すためにレースに足を踏み入れるだろう。

生産の主な障害の1つは、燃料電池を製造するコストが、競争価格の自動車を製造するために必要なコストをかなり上回ることである。

考えられる解決策

運転範囲と性能を犠牲にしないことに基づいて、燃料電池はゼロエミッション車の問題に対する長期的な答えになる可能性があるというコンセンサスが技術者間で発生しているようです。実際、カリフォルニア州のサウスコースト大気質地区は、大気資源局、EPAおよびエネルギー省と協力して、燃料電池の実証プロジェクトに数十億を投資し、この技術を移動させようとしています。

燃料電池は私たちの清浄な空気の問題に対する答えでしょうか?その決定をするのは時期尚早です。しかし、ハイブリッドや燃料電池技術の進歩は、規制当局と自動車運転者の両方が望むものを得ることを望む理由を与え、環境と燃費も同様に利益をもたらす。

著者は、スタンダードモータープロダクトのWendell Powellによってこの記事のために提供された技術援助を認めたいと思っています。