水素バスの神話に繰り返しだまされる公共交通機関
(cleantechnica.com)- 水素バスの実証は高コストと低信頼性によって何度も揺らいでいるのに、一部の公共交通機関は実証済みのバッテリー式電気バスではなく、水素路線を選び続けている
- 日常運行には強い機関でも、新技術や代替エネルギーを見極める内部分析能力が不足していると、権威ある見通しやサプライヤーの物語に頼りやすくなる
- 水素バスは「車両と燃料だけを変えればよい」ドロップイン代替のように装われるが、実際には充填インフラと燃料調達が高価で複雑だ
- 長い航続距離と冬季暖房は水素バスの利点に見えるが、都市路線の大半に1,000kmは不要であり、最新のバッテリー式電気バスでも300–400kmを一般的に提供している
- IEA、IRENA、BloombergNEF、Hydrogen Council、CSIROの楽観的な水素コスト見通しと水素ロビーが結びつき、実際のコストが明らかになった後も電気バスへの移行を遅らせている
繰り返される水素バス実証の失敗
- 複数の水素バス実証は、開始前から予測できた結論で終わっている
- 水素バスははるかに高価
- バッテリー式電気バスはより安く、信頼性も高い
- ドイツの Essen and Munheim は水素バス19台を保有していたが、充填のために遠距離を移動しなければならず、総コストが膨らんだ
- CleanTechnicaのZach Shahanは、水素バス市場がなぜいまだに完全には消えていないのか疑問を呈している
公共交通機関の意思決定の弱点
- 公共交通機関は、限られた予算で乗客を毎日安定して運ぶ運用能力に優れている
- 新技術の主張や代替エネルギーを評価する際には内部専門性が十分でなく、もっともらしいが誤解を招く物語に依存しやすい
- Daniel Kahnemanの Thinking, Fast and Slow にあるSystem 1思考のように、直感的判断は説得力ある物語を十分に検討しないまま受け入れさせてしまうことがある
- 機関は47番路線の繰り返し壊れるバス停のような目の前の細部には細かく対応する一方で、より大きな戦略的選択を見直すことはまれだ
- Kahnemanの “what you see is all there is”(WYSIATI) は、見えている身近な問題に集中するあまり、隣の都市や中国の事例まで視野に入らなくなる状態を説明している
- 過去にトロリーバスをディーゼルバスへ切り替えた大きな転換も、厳密な分析より説得力のあるサプライヤーの影響が大きかった事例として扱われている
「ドロップイン代替」と航続距離の物語の限界
- 水素バスは、車両を入れ替えて燃料だけ変えれば残りはそのままだという簡単な代替手段として説明されることが多い
- この物語は日常運用の負担を減らしたい機関の欲求に合致するが、実際には高価で複雑なインフラ変更が必要になる
- 水素燃料電池バスは1,000kmの航続距離をうたう場合があり、最長路線を今すぐ脱炭素化しなければならないという圧力を受ける管理者には魅力的に映る
- 都市公共交通の路線の大半は、そうした極端な航続距離を必要としていない
- 一部のバッテリー式電気バスは200–300kmに制限される
- 現在のバッテリーバスは300–400kmを一般的に提供している
- SolarisとBYDの先進モデルはすでに500kmを超えている
- より良いアプローチは、まず平均的な路線から電化し、バッテリー技術とコストの改善に合わせて長距離電気バスを段階的に導入することだ
冬季運行と電気バスの事例
- ディーゼルバスは非効率なエンジンから出る豊富な廃熱で乗客と運転手を容易に暖められるため、管理者が冬季暖房を別個の問題と見なさないことが多い
- 燃料電池バスも十分な廃熱を生むが、その熱は生産・貯蔵・輸送コストの大きい水素から得られるため、経済的負担が大きい
- バッテリー式電気バスはバッテリーで直接暖房するため、特に航続距離に余裕が少ない冬には走行可能距離がさらに縮む
- 従来のバスメーカーは断熱強化やヒートポンプへの投資に積極的ではなく、効率が低い
- 中国北部のHarbinは、2か月にわたって開催されるice city festivalがある寒冷地だが、断熱、ヒートポンプ、放射式電気ヒーターを備えた電気バスを運行している
- 燃料電池バスとディーゼルバスも、夏はエアコン駆動で航続距離を失い、冬にも航続距離が低下するが、その影響はより小さい
- 長距離電気バスはすでに存在しており、今後さらに多くのモデルが登場し、価格も下がると見込まれている
電気バス失敗事例と水素コスト見通しの影響
- 電気バスメーカーにも北米と欧州で目立つ失敗例があり、水素ロビーはそれを素早く強調してきた
- 北米ではProterraの破産が、多くの公共交通機関のバッテリー式電気バスへの警戒感を強めた
- ただし、重要な車両インフラをスタートアップから購入するリスクにもっと焦点を当てるべきだったという解釈もある
- 欧州ではKeolis Nederlandが、2020年末に納入されたBYDの電気バス250台で信頼性の問題を経験した
- 品質への懸念と頻繁な故障が運行の支障を招いた
- KeolisとBYDは問題解決に取り組み、BYDは契約に責任を持ち、Keolisと非公開の補償で合意した
- 初期の問題は報じられる一方で、修正やBYDの対応はあまり知られていない
- BYDの他の事例はより前向きだ
- 2013年にSchiermonnikoogはBYDの電気バス6台を導入し、2014年の独立調査ではオランダ最高のバス車両群と評価された
- 2015年にはAmsterdam Schiphol Airportが、ターミナルとゲート間の旅客輸送向けにBYD K9電気バス35台を導入し、大きな運行問題の報告はない
- 公共交通機関は、IEA、IRENA、BloombergNEF、Hydrogen Council、CSIROのような信頼性の高い機関による水素コスト見通しにも影響を受けている
- これらの見通しは2020年ごろに安価な水素の未来を約束したが、その後は毎年上方修正され、最新の数値でさえ実際のプロジェクト費用を大きく過小評価しているとみなされている
- Visa SiekkinenとAndrew Fletcherの研究は、実際の電解槽プロジェクト費用が主要機関の見通しを継続的に上回っていることを示している
- Fletcherは、現在の実際のシステムコストは平均でkWあたり約3,000ドルで、CSIROの見通しのほぼ2倍だと見ている
- この過小評価は、balance-of-plantコスト、インフラ要件、学習曲線に基づくコスト低下への強気な仮定を無視したことに起因する
- BloombergNEFは過去の見通しが過度に楽観的だったと認め始めており、最近では2050年の水素コスト見通しを3倍に引き上げたが、この数値もなお非現実的に低いと評価されている
- カナダではCanadian Urban Transit Research and Innovation Consortium(CUTRIC)が世界の先進事例を分析し移行を支援すべき機関だが、水素への偏りと利益相反があると批判されている
- 繰り返される問題は、アンカリング、限られた分析能力、魅力的な物語への脆弱性が結びつき、公共交通機関を高くつく失敗に縛り付ける構造にある
1件のコメント
Hacker News の意見
なぜなら、石油会社が非効率な水素を推し進め、グリーン移行を遅らせようとロビー活動しているから: https://adamtooze.substack.com/p/carbon-notes-5-green-hydrog...
引用の要旨は、水素連合の構成員が既存の化石燃料・石油化学の利害関係者であり、彼らの野心的な水素プロジェクトが利用可能なグリーン電力を過剰に消費し、実益は少ない一方でエネルギー移行を遅らせかねない、というもの
補助金制度が自己維持的に固定化されれば、水素は「次のトウモロコシ・エタノール」のように、大きくなりすぎて廃止しにくい非効率な補助金産業になり得る
引用された段落の中にも、別のあり得る動機がある。石油会社がエネルギー移行を見越して将来の収益源を多角化しようと水素産業に乗ろうとしているのかもしれず、自分たちを悪党だとは見なさない大半の人にとって、かなり合理的で受け入れられる動機に聞こえる
石油会社はパイプやタンカーで流体を運んできたし、水素も流体だ。同じことを続けたいのだが、電気は彼らの事業のやり方に合わない
あるのは、さまざまなトレードオフと妥協、そして太陽光・風力・バッテリーまで含めた実際の普及に要する時間についての現実的な考慮だけで、ただ飯はない
水素、バイオ燃料、原子力、可能な場所で石油を天然ガスに置き換えることなど、風力や太陽光ではない代替エネルギーが出てくるたびに、それを持ち出した人は何らかの形でエネルギー移行を妨げていると非難される、というパターンが非常に目立つ
AC Transit は2020年7月から2022年6月までの2年間、最新の水素燃料電池バスとバッテリーバスを既存のディーゼル、燃料電池、ハイブリッドバスと比較する詳細な研究を行い、各タイプ5台ずつを対象にした
主要な結果は、水素燃料電池はバッテリーよりもインフラ、燃料、保守費用がはるかに高いということ。ただし、どちらの技術もまだディーゼルより信頼性は低い
結果は6か月単位の4冊に分かれている: https://www.actransit.org/zebta
カリフォルニアの水素の経済性は、乗用・商用の水素インフラ政策が一貫していないため複雑だが、少なくとも商用側では昨年進展があった: https://www.portofoakland.com/port-of-oakland-celebrates-hyd..., https://www.energy.ca.gov/data-reports/energy-almanac/zero-e...
水素が誰にでも合うわけではないが、有用なケースはある。稼働時間、つまり充電・給油時間が重要で、バッテリー車は充電のために止まっている時間が多く、同じ運行範囲を満たすにはより多くの車両が必要になる
急速充電は役に立つが、バッテリー寿命と総所有コストに影響する。あらゆる環境配慮型の公共交通は高価であり、運営者はより広い運行範囲・本数を提供するのか、すべての人により良い空気質と騒音低減を提供するのか、難しい選択を迫られる
燃料電池は酸素を使うために空気を浄化するので、直接汚染物質を排出しないことに加え、道路上の大きな掃除機のように働く。タイヤ粉じんはすべての車両に共通する問題で、推進方式とは別の話だ
Miraiを所有していてEV充電スタンドへのアクセスが容易ではない立場からすると、ガソリン車のように給油できる点は実際に助かった
水素バスは約20台あったが、1台あたり50万ポンドほどかかり、水素も確保しなければならないので高そうに見える。一方でバッテリーバスは順調に進んでおり、「現在運行中のゼロエミッションバスは1,600台以上で、TfLは政府支援の拡大により2030年までに完全なゼロエミッションバス fleet を目標としている」とのこと
2023年と2024年の予算にも新しいバスの項目があるので、おそらく購入したのだろう
2003年に George W. Bush 大統領が Hydrogen Fuel Initiative を発表したときも、石油業界がEVから関心をそらそうとする試みだという批判があった
石油業界は水素動力が当面実現可能ではないことを知っており、EVはすでに利益への直接的な脅威だったため、米国政府を水素の方へ押しやった、というもの
水素動力の研究者やエンジニアをけなすつもりはないが、20年たった今から見ると、失敗するように設計されていたのだと思う
半分冗談だ: https://disney.fandom.com/wiki/Allinol
交通機関がなぜ水素バスに何度も引っかかるのかという問いに対して、米国の視点ではかなり単純です
第一に、交通機関には未来がどうなるかを合理的に検証する方法がありません。現時点では、水素バスはディーゼルバスを1:1で置き換えられるように見えますが、バッテリー電気バスは2:1での置き換えのように見えます
第二に、FTA規則は予備バスをどれだけ保有できるかについて厳格な要件を設けており、車両群の規模に対するピーク時の車両使用台数の比率で定めています。車両群を2倍に増やすと、この比率が完全に崩れます
第三に、BYDが何を提供していようと、中国で何が可能であろうと、米国の交通機関は米国製バスを買わなければなりません。米国メーカーにもそれなりにまともなバッテリー電気製品はありますが、先頭集団ではなく、Proterraの破産後は有能な供給元が限られています。かなりの部分で、Gilligのような企業が市場に何が押し込まれるかを決められます
水素バスに引き寄せられ続ける理由は、固定路線バスが理論上、水素が筋の通る数少ない用途の一つだからです
バスは同等クラスのバッテリーを充電するよりはるかに速く燃料補給でき、燃料を使うにつれて軽くなり効率も上がります。何より、常に同じ場所、つまりその路線網のすべてのバスが戻ってくる中央車庫で燃料補給できます
ところがこうしたプロジェクトでは、充填所が中央車庫ではなく、以前のガソリンスタンド跡地、工業団地、港湾付近のような場所に作られます。たいてい水素供給業者に都合のよい場所だったからで、その供給業者は別の顧客が来ると期待しますが、実際には来ない可能性が高いです
さらに、水素供給業者が撤退するリスクも大きいです。そうなると次に近い充填所が途方もなく遠い場合があります
水素バスに将来があるなら、最初から最後までより中央集権的に管理される必要があり、初期段階では公的資金も必要になるでしょう。結局、多くの場所では電気バスが「挿せば済む」方式なので、そうした複雑なことはしない可能性が高いです
妥当なエネルギー密度を得るには水素を10,000psiに圧縮する必要があり、その圧力に耐えるタンクが非常に重いため、中のガスの重量はほぼ無視できる程度です。特に地上車両は重量にそれほど敏感でもありません
すべてのバスを同じ会社が管理しているのだから、バスがバッテリーで走っている間に交換用バッテリーを充電しておき、必要なときに交換すればよいはずです。このアプローチに隠れた問題があるのか気になります
高出力コンセントに挿しておき、電力網の需要が低いときに動かせばよいのです。バス車庫で石油を掘削して精製することはできませんが、水素なら必ず供給業者から燃料を受け取らなければならないという前提は疑ってみてもよいでしょう
電気分解で規模の経済がどんな利点をもたらすのか、よく分かりません
農業機械や建設車両には有用かもしれませんか？
例えばイリノイ州の大学都市シャンペーン＝アーバナを担当するCUMTD（mtd.org）は、人口約20万人の地域にある優れたバスシステムで、地元住民に好まれており、運営陣も常に新技術を取り入れています
実際に車庫に水素設備を備えており、その設備は100%太陽光で稼働しています: https://mtd.org/inside/projects/zero-emission-technology/
正直、この市場はバッテリーが完全に勝ったと思っていました
いまだに電気バスにはうまく慣れません。20トンの2階建てバスなら、いつ爆発してもおかしくないような音がしているべきなのに、ほとんど静かに動くのは不自然に感じます
バスが運転手のシフト全体を充電なしで走れればよいですが、無理なら運転手がバスを乗り換えられるように路線を設計し、バスを1台余分に買えばよいのです。技術問題がお金の問題に変わるわけです
バスはもともとかなり重いので、バッテリーの重量は小型車ほど大きな影響を与えません
スタートアップから購入したのですが、構造部分に問題があり、結局バスが壊れてしまいました: https://www.ithaca.com/news/ithaca/tcat-pulls-all-electric-b...
今では既存のバスメーカーが良い電気バスを作っていますが、私たちには買い替えるお金がありません
個人的には、バスが静かになることは日常の都市生活をより快適にする大きな進歩だと感じます
交通機関には、クリーンテックのマーケティングにおいて真実と嘘を見分ける技術的専門性が不足しています
それは彼らだけではなく、NikolaとTeslaの過度に膨らんだ評価も、互いに非常に異なる形で、新しい輸送プラットフォームの魔法のような能力を投資家と大衆にうまく誇張した事例です
ただし、その情報から下される決定は交通機関の理事会に左右されることが多く、理事会はたった今お金を払って買った分厚い報告書よりも、耳元でささやく水素利害関係者を気にすることもあります
フライホイールバスの復活を待っているところ: https://en.m.wikipedia.org/wiki/Gyrobus
欠点だけ見ても、20人を乗せて航続距離2kmのバスに約3トンのフライホイールが必要で、毎分3,000回転するフライホイールはディスク外周の速度が時速900kmになるため、特殊な固定と安全装置が必要になる
なぜ普及しなかったのか、本当にミステリーだ
貯蔵より流れのほうがよく、架空電車線の勝ちだ
答えは政治的理由とロビー活動だ
水素は大手石油・ガス会社が生産している。バッテリーEVの代わりに水素車を推せば、彼らは事業を続けられる
水素は石油のグリーンな代替として宣伝されているが、現在ほとんどの水素は化石燃料由来で生産されており、今後10年以内に大きく変わることはないだろう
人々がなぜハイブリッドにアレルギーのように反応するのかわからない
「電気は航続距離が短く、燃料は高いから、どちらかを選ばなきゃいけないね」という感じだ
理想的な駆動系はToyotaが20年以上前に発明していて、私とHonda以外は誰も気づいていないように思える
乗客としても、バス停のそばに住む市民としても、体験はずっと良い。滑らかで、静かで、臭いがなく、夏にバス後部を熱くするエンジンもない。電気バスに慣れてからは、ディーゼルバスに乗りたくなくなった
Toyotaのハイブリッドに乗っていて純内燃機関車よりは良いが、それでもオイル交換は必要だし、何らかの理由でリッチ燃焼になると排ガスの臭いもひどい
内燃機関と排気系の複雑さ、つまり非常に低い公差で加工しなければならない1,000個以上の部品を減らせないうえに、2つの入力を扱う必要があるより複雑なトランスミッションと電動駆動系まで載せることになる
エネルギー効率と加速性能の面では価値がある。小さな電気モーターでも低速で大きなトルクを出せるため、高出力の内燃機関が追いつくまで、特に現代車の多くのターボチャージャーが回転数を上げるまで補ってくれるからだ
しかし現代の車両設計に実際に組み込むのは技術的に難しい。90年代の車のように部品を押し込む余裕のあるスペースがあるわけではなく、現代車では衝突安全のためにすべての立方センチメートルがすでに計算されている
ToyotaとHondaだけが作っているわけでもない。米国の自動車会社も約20年前から似たようなハイブリッドパワートレインの車を提供しており、ドイツ勢もそれより少し遅れて始めた
ただしPriusのような別モデルではなく、同じモデルの非ハイブリッド車・トラックと外観上ほとんど同じで、ハイブリッドのバッジだけが付く場合が多い
今、我が家には電気自動車が3台ある。ハイブリッドは純内燃機関車より良いが、電気自動車はそのどちらよりもはるかに良い。電気自動車の利点はいくらでも語れるが、実際に所有してみるまでは実感できないかもしれない
充電場所のないアパート住まいの人など、一部の人にとってはハイブリッドが良い