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次世代自動車とは?水素で走るトヨタ「MIRAI」には“最上級セダン”を目指した新型も登場!

次世代自動車とは?水素で走るトヨタ「MIRAI」には“最上級セダン”を目指した新型も登場!
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地球温暖化などの環境問題の対策として、世界各国で“環境にやさしい”特徴を持つ次世代自動車の開発・普及が進んでいます。

今回は、そうした次世代自動車の種類や特徴、メリットについて解説します。あわせて水素で走る話題の「MIRAI」も紹介します。

<この記事の目次>

  1. 次世代自動車とは?電気などの環境にやさしいクリーンエネルギーを活用
  2. FCV(燃料電池自動車)の仕組みと特徴
  3. 税制面でも優遇!「エコカー減税」「グリーン化特例」「環境性能割」
  4. 水素で走る燃料電池自動車!究極のエコカー「MIRAI」
  5. MIRAIの燃費や航続可能距離は?
  6. 次世代自動車とトヨタのFCV「MIRAI」のまとめ

次世代自動車とは?電気などの環境にやさしいクリーンエネルギーを活用

最近、「次世代自動車」という呼称を耳にした人も多いことでしょう。実際に次世代自動車とは、どういうクルマを意味するのでしょうか。

環境省・経済産業省・国土交通省が発行する「次世代自動車ガイドブック」では、次世代自動車の定義を「窒素酸化物(NOx)や粒子状物質(PM)等の大気汚染物質の排出が少ない、またはまったく排出しない、燃料性能が優れているなどの環境にやさしい自動車です」としています。

つまり、排気ガスがきれいで燃費がよく、その結果自然環境への悪影響が少ない特徴を持つ自動車が、次世代自動車です。

次世代自動車の燃費

出典:環境省サイト

次世代自動車の具体的な種類には、ハイブリッド自動車、電気自動車、プラグインハイブリッド自動車、燃料電池自動車、クリーンディーゼル車、CNG自動車などが挙げられます。

こうした次世代自動車が普及することが、環境問題の解決に役立つだけでなく、日本の技術開発の進展にもつながるため、日本政府も普及を後押ししています。

EV(電気自動車)の仕組みと特徴

電気自動車はEV(Electric Vehicle)と呼ぶように、電気の力で走行する自動車です。日本では2009年から量産車が登場し、徐々に普及が進んでいます。国産車種では日産「リーフ」や三菱「i-MiEV」があります。

仕組みとしては、搭載したバッテリー(蓄電池)に蓄えた電気でモーターを回し、その力をタイヤに伝えて走ります。エンジン車と違って電気自動車は、走行中に排気ガスを発生させないという大きな特徴があります。また、走行中の騒音も非常に小さいこともメリットです。

ただし、電気自動車の充電に使う電気自体は、発電所などで作る必要があります。そのため、発電方法次第で二酸化炭素(CO2)や窒素酸化物(NOx)が発生してしまいます。もちろん、太陽光発電などの再生可能エネルギーを利用すれば、二酸化炭素(CO2)や窒素酸化物(NOx)の排出ゼロにすることもできます。

そんな電気自動車の性能とコストを大きく左右するのがバッテリーです。エネルギー密度が高く、性能劣化が少ないバッテリーの開発が進んでいます。また、排出ガスでは優位性あるEVですが、製造から廃棄まで含めたライフサイクルコスト的な比較や、充電インフラが整うかという点が、普及の課題となってくるでしょう。

HV(ハイブリッド自動車)の仕組みと特徴

ハイブリッド自動車のハイブリッドとは「かけ合わせる」という意味で、ガソリンで動くエンジンと電気で動くモーターの組み合わせで駆動する仕組みです。HVでは、トヨタの「プリウス」が有名です。

エンジンとモーターには、それぞれ得意な領域があり、それぞれの利点を活かすことで低燃費を実現します。具体的には、エンジンの効率の悪い状況ではモーターで補い、さらには減速エネルギーをモーターで電力として回収することでエネルギーの無駄な消費を減らし、トータルでの燃費性能を高めます。

また、プラグインハイブリッド自動車(PHV)は、ハイブリッド自動車の一種ですが、外部からの電気を車両のバッテリーに充電できるようになっている仕組みが特徴です。外部から充電するときにプラグをクルマにさすことから「プラグイン」と呼ばれます。充電元は主に家庭用電源からになりますが、電気自動車用の急速充電器に対応する車種も存在します。

天然ガス自動車の仕組みと特徴

天然ガス自動車とは、名称のとおり、天然ガスを燃料に走る自動車のことです。天然ガスは、家庭に供給される都市ガスの原料でもあります。気体のまま20MPaまで圧縮した圧縮天然ガス(CNG)として利用されるため、CNG自動車と呼ばれることもあります。台数的には、まだあまり普及していません。

天然ガスは特性がガソリンと似ているため、既存のガソリン・エンジンを多少改良するだけで、そのまま利用することができる特徴があります。また、天然ガスはガソリンよりも圧縮比を上げられる分、高効率化が可能です。

環境面では、硫黄分などの不純物を含まないため、排気ガスの浄化が容易で黒煙を出しません。その上、排出ガス中のHC・CO・NOxをまとめて浄化できるガソリン・エンジン用の三元触媒を利用できるため、NOxもガソリン・エンジン並みに減らすことができます。その結果、天然ガス自動車は高効率で、クリーン、そしてCO2排出量も減らすことができます。 ちなみに、ディーゼル・エンジンを天然ガス自動車に改良するには、エンジンの点火系や燃料系などに、大幅な改良が必要になります。

FCV(燃料電池自動車)の仕組みと特徴

FCV(燃料電池自動車)とは、燃料電池(FCスタック)が生み出す電気を動力源としてモーターで走行するクルマです。燃料電池は水素と空気中の酸素を化学反応させることで電気を作ります。走行中に排出するのは水のみで、CO2の排出はゼロ。もちろん有害なガスも発生しません。そのため環境にやさしい「究極のエコカー」と呼ばれ、トヨタの「MIRAI」が代表的な車種です。

燃料電池自動車車両には、水素を溜めておくタンクと、燃料電池、バッテリー、モーターが搭載されています。燃料となる水素の生成は、水を電気分解する方法に加え、さまざまな製法があるため、エネルギー源の多様化にも貢献しているのです。

また、燃料電池自動車はエンジンを搭載していないので、エンジンが発生する音や振動がないというのも特徴です。モーターは回転する瞬間から最大のトルクを生み出すことができるため加速は力強くスムーズ。

燃料の補給がEVより早くて航続距離も長い点もFCVの特徴です。EVのなかでは充電が高速とされる Teslaでは、自宅の電源で1時間あたり40-60km、各地にある急速充電ネットワーク「V3スーパーチャージング」活用した場合は、5分で最大約120km走行分のバッテリー容量を充電できるとしています。一方現在発売されているFCV(燃料電池自動車)の多くは、水素の充填時間が3分ほどと短く、航続距離600㎞以上という性能を実現しています。

電気自動車は長距離輸送では、航続距離的に充電が必要で、さらに充電に何時間もかかるため、現時点では普及が現実的とはいえません。そのため、燃料電池自動車が長距離輸送用途の本命と言われています。

ちなみにFCV(燃料電池自動車)は乗用車タイプだけでなく、バスや大型トラックにも存在しています。国内初のFCバストヨタ「SORA(ソラ)」はすでに市販されており、街中で見かけることも増えてきました。さらには、燃料電池大型トラックの開発も進んでいます。また、鉄道にも燃料電池を利用しようというアイデアがあり、従来の電気駆動と燃料電池を組み合わせたハイブリッド車両の開発も行われようとしています。

税制面でも優遇!「エコカー減税」「グリーン化特例」「環境性能割」

燃費性能や環境性能に優れる次世代自動車は、日本政府も普及を推進しています。具体的には、「エコカー減税」「グリーン化特例」「環境性能割」など、燃費の優れたクルマに対する税制優遇制度を導入しています。

自動車重量税が軽減される「エコカー減税」とは

次世代自動車は政府も普及を促進しているため、税制面での優遇も用意されています。そのひとつが「エコカー減税」で、排出ガス性能と燃費性能に優れた車種の自動車重量税が軽減される制度です。軽減率は、燃費の良さに応じて25%から100%までとなっています。

「エコカー減税」では、主にクルマの取得時の自動車重量税が減免されますが、2020年度燃費基準に対して+90%をクリアすると、3年後の継続検査時も100%の免税となるメリットもあります。なお、電気自動車は取得時も3年後の継続検査時も100%減免対象です。

車種の自動車税種別割が軽減される「グリーン化特例」とは

燃費性能と排出ガス性能に優れた車種の自動車税種別割を軽減するのが「グリーン化特例」です。ちなみに自動車税種別割は、これまで自動車税と呼んでいたもので、2019年10月の法改正で名称が変更になっています。

自動車税種別割は、毎年4月1日に自動車を所有する人に課せられる道府県税です。燃費性能に合わせて50%、75%が減税されます。2021年3月31日まで適用されるもので、期間内に新車新規登録を行った場合に限り、翌年分が特例措置になります。なお電気自動車は、一律75%減免です。

廃止された「自動車取得税」に代わり導入された「環境性能割」とは

「環境性能割」とは2019年10月から導入された新たな税金です。ちなみに「環境性能割」の導入と同時に、これまであった「自動車取得税」は廃止されています。

新しい「環境性能割」はクルマを取得したときに支払う税金で、燃費性能に応じて取得車両の取得価額の0~3%が課せられます。これは新車だけでなく中古車にも適応される税金です。2021年3月31日まで自家用乗用車を購入する場合は、「環境性能割」の税率1%が軽減されます。

水素で走る燃料電池自動車!究極のエコカー「MIRAI」

水素で走る燃料電池自動車!究極のエコカー「MIRAI」

「MIRAI」は、2014年にトヨタが発売したセダンタイプのFCV(燃料電池自動車)です。水素を燃料として、水素と酸素の化学反応で生み出した電気を使い、モーターで駆動します。燃料電池(FCスタック)とトヨタの持つハイブリッド技術を融合させた「トヨタフューエルセルシステム(TFCS)」や、独自開発の高圧水素タンクを搭載。この2020年12月に新型が発売されました。

CO2の排出がないFCV(燃料電池自動車)は、次世代自動車のなかでも環境にやさしい「究極のエコカー」として、量産車の登場が待ち望まれたものでした。そうした期待に応えて誕生したFCV(燃料電池自動車)のひとつが初代の「MIRAI」です。

「MIRAI」初代のミッションは「FCVの市場開拓」でしたが、第2世代は「FCVであることは魅力の一部」であるとして、クルマの本質である上質なセダンとしての魅力を磨き上げることが開発テーマになっています。

まず性能的には、充電一回あたりの航続可能距離がWLTCモードで約650kmから約850kmに伸び、FCスタックの最高出力は174ps(先代155ps)、モーターは182ps(同154ps)と大幅なパワーアップも果たしています。

室内空間に関しては、ボディを拡大し従来の4人乗りから5人乗りに変更されました。これにより十分な前後席間距離を確保し、後部座席の膝周りに余裕が生まれています。

MIRAIの燃費や航続可能距離は?

FCV(燃料電池自動車)の燃料となる水素の補給は、水素ステーションで行います。イメージ的にはガソリンスタンドで給油するのと似ていて、水素ステーションにある充填ノズルを車両にある充填リッドに接続するだけでOKです。

初代「MIRAI」の水素タンク容量は122.4Lもありますが、1回あたりにかかる充填時間は3分ほどと短時間で航続可能距離は約650㎞でした。第二世代では、1回あたりの充填時間はそのままに、水素タンク容量141L、約850kmと大幅に航続可能距離が伸びています。

次世代自動車とトヨタのFCV「MIRAI」のまとめ

地球温暖化などの環境問題対策として、“環境にやさしい”次世代自動車の開発・普及が進んでいます。次世代自動車は排気ガスがきれいで燃費がよい特徴を持ち、種類としてはハイブリッド自動車、電気自動車、プラグインハイブリッド自動車、燃料電池自動車、クリーンディーゼル車、CNG自動車などが挙げられます。

なかでも、未来の夢のクルマと考えられていたFCV(燃料電池自動車)を、リアルな量産車として提示したのが初代「MIRAI」でした。水素を燃料にCO2排出量ゼロというクリーンなFCV(燃料電池自動車)を、実験車ではなく、力強くスムーズな加速力と必要十分な航続距離を備えた乗用車として現実なものとしたのです。

2020年12月には新型も登場。環境へのやさしさだけでなく、上質なセダンとしての進化も果たしています。

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