H2（水素）エンジンの可能性 24時間レースでトヨタ＆豊田章男社長が示した「カーボンニュートラルへの選択肢」の意味を考える

• 2021/05/25

• 世良耕太

  

ブックマークする

すべてのクルマを電気自動車（BEV）に変えていくことが必ずしもカーボンニュートラルへの近道ではない。目的はあくまでもカーボンニュートラルであって、BEVの普及ではない。二酸化炭素（CO2）を中心とする温室効果ガスの排出量を実質的にゼロにすることだ。そこで、トヨタがトライしているひとつが水素（H2）を直接エンジンで燃焼させるH2エンジンだ。豊田章男社長自らハンドルを握って、その可能性を証明した富士24時間レースを取材した。
TEXT & PHOTO◎世良耕太（SERA Kota）PHOTO◎TOYOTA

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
  すべての写真を
  見る
  

トヨタ自動車の豊田章男社長がチームオーナーを務め、MORIZOとしてドライバーを務めるROOKIE Racingは、5月22日〜23日に富士スピードウェイで開催された『2021 Powered by Hankook 第3戦 NAPAC 富士 SUPER TEC 24時間レース』に水素エンジンを搭載した車両で参戦した。マシン名は「ORC ROOKIE Corolla H2コンセプト」だ。レースの主催者であるSTOが参加を認めた、メーカー開発車両が属するST-Qクラスでの参戦で、井口卓人、佐々木雅弘、MORIZO（豊田章男）、松井孝充、石浦宏明、小林可夢偉が交代でドライブした。

政府が掲げた目的はあくまでもカーボンニュートラルであって、BEVの普及ではない。二酸化炭素（CO2）を中心とする温室効果ガスの排出量を実質的にゼロにすることだ。このまま温室効果ガスの排出を続けていたのでは地球の平均気温は上昇を続け、海面の熱膨張や氷河が溶けることによって海面が上昇したり（災害につながる恐れがある）、感染症の発生範囲が広がったり、異常気象が頻発したり、穀物の生産が大幅に減少したりし、地球規模で環境に悪影響を与え、各地が経済的な損失に見舞われることになる。

そうならないようにするためにカーボンニュートラルの取り組みは欠かせないのだが、解決策はBEVを普及させることだけではない。いろんな技術のなかから、地域やタイミング、その地域のエネルギー環境に合った最適なソリューションを探していくことが必要で、それがトヨタのスタンスである。水素エンジンも選択肢のひとつだ。実証実験の場にモータースポーツを選んだのは、開発のスピードが速いからだ。GAZOO Racing Company Presidentの佐藤恒治氏は次のようにコメントした。

「これだけ過酷な環境はなかなかありません。自分は量産車両の開発をずっとやってきましたが、モータースポーツをやってみて一番感じるのは、時間軸の速さです。この時間軸の速さは、将来の技術をいち早くたぐり寄せるために一番必要なことだと思います。このスピード感のなかに身を置いて、将来の技術を手の内化していくスピードを上げていく。課題を早く見つけ、解決のサイクルを早くする。それが、技術を進化させていくための一番大事なポイントです」

水素エンジンを搭載する車両はカローラ・スポーツがベースだが、パワートレーンはGRヤリスをベースとしており、4WDだ。エンジンはラリー競技への参戦を視野に開発したG16E-GTS型の1.6ℓ直列3気筒ターボを積んでいる。液体のガソリンではなく気体の水素を噴くための直噴インジェクター（デンソー製）と燃料供給系、高圧水素タンクの搭載が、ガソリンエンジン仕様との主な違いだ。燃料電池車（FCEV）のトヨタMIRAIは水素と空気中の酸素を反応させて発電した電気でモーターを駆動するのに対し、「水素カローラ」はガソリンの代わりに水素をエンジン内で燃焼させて動力を発生させる。

「いまある技術を応用すれば水素エンジンを作れる」（佐藤氏）ことを示すのがコンセプトなので、水素の燃焼に最適化させた設計変更は行なっていないという。オリジナルのG16E-GTSは200kW（272ps）の最高出力を発生する。「ガソリンエンジンと同等の出力を目指す」（エンジン開発担当者）のが当面の目標で、初レースの段階で「だいぶ近いところまで来ている」とのことだった。

水素カローラは、安全性を担保する観点からリヤアクスルと前席の間に70MPaの高圧水素タンクを4本搭載する。MIRAIは大中小3本の水素タンクを搭載するが、水素カローラはこのうち中（貯蔵容積52ℓ）を2本、スペースの関係から中をベースに短くしたタンクを2本搭載。総容積は180ℓだ。MIRAIのタンク貯蔵容積は141ℓで、有効水素搭載量は約5.6kgである。計算上、水素カローラの有効水素搭載量は約7.1kgになる。

水素カローラはレース中、全長4.563kmのコースで11〜13周ごとに給油ならぬ“給水素”を行なった。設備の都合上ピットで行なうわけにはいかず、ピットレーン出口の切れ目からいったんパドック側に迂回し、そこに設けた水素ステーションで給水素を行ない、コースに戻る動きを繰り返した。水素充填の設備は街なかにある移動式水素ステーションそのものである。これを2基設置。24時間の走行に備えて水素トレーラーを4台設置した。

水素は福島県浪江町の「福島水素エネルギー研究フィールド（FH2R）」で製造されたグリーン水素を準備した。再生可能エネルギー（のひとつである太陽光発電）で水を電気分解して製造するため、製造過程でCO2は発生しない。エンジンでの燃焼時はごく微量のエンジンオイル燃焼分を除きCO2は発生せず、水（H2O）が生成されるのみである。

レース中のベストラップは2分4秒059だった。2020年のスーパー耐久を戦ったGRヤリスのおよそ10秒落ちである。水素カローラは高圧水素タンクの搭載に加え、各種計測機器を積んだことにより、GRヤリスより約200kg重くなったという。10秒落ちの内訳は重量とエンジンパワーだ。軽量化とパワーアップも今後の課題だが、航続距離も課題で、これについては水素搭載量の観点と燃費向上の観点で検証していくとしている。

水素だからなのか、ベースがG16Eだからなのか、ピンポイント指摘することはできないが、水素カローラが野太い「いい音」がしていたのは確かだ。井口卓人選手は、「言われなければ水素で走っていることはわかりませんし、言われても信じられません。すごい挑戦をしているにもかかわらず、普通の感覚で乗ることができる」と、水素エンジンの印象を語った。

ORC ROOKIE Corolla H2コンセプトによる水素エンジンの挑戦は、「未来のカーボンニュートラル社会に向けた選択肢を広げるための第一歩。これをレースの場で、みなさんの目の前で示すことができた」と、豊田社長はレース後の記者会見で話した。「未来を作るためには目標値や規制ではなく、意志ある情熱と行動が必要。そして（自動車業界で働く）550万人の会社を超えた取り組みこそが10年後、20年後の景色を変えていく」と続けた。

水素カローラはスーパー耐久シリーズの今後のレースにも参戦する予定で、水素エンジンは随時バージョンアップしていく方針だ。