天然ガス自動車

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山梨交通のCNGバス
富士山を擁する山梨県では、県独自の補助制度により多数のCNGバスが導入された。

天然ガス自動車(てんねんガスじどうしゃ、英語: natural gas car)は、天然ガス燃料とするエンジンを搭載した自動車で、天然ガス式輸送機器[1]の一種。燃料は通常、圧縮された天然ガスであることからCNG[2]自動車とも呼ばれる。液化天然ガス(LNG)を使用したLNG車も一部普及が始まっている。

概要[編集]

タイ王国ラヨン県の天然ガスステーション内のタンク

2016年時点で、世界全体では2230万台の天然ガス自動車があり、なかでも天然ガス資源が豊富に産出・供給できる地域ではステーションおよび自動車が普及する傾向にあり、イラン中華人民共和国パキスタンアルゼンチンインドタイ王国などでは一国あたり数千箇所のステーションのインフラを持つ[3]

海外のステーションでは、天然ガスのカロリー量を調整するため、液体窒素、液化炭酸ガスなどの産業用ガスを付加して希釈する場合がある。タイ王国の石油・ガス最大手PTTなどは、国内500箇所のステーションの一部に液化貯槽を持ち、再ガス化した炭酸ガスを注入している[4]

普及への課題[編集]

天然ガス自動車の特徴[編集]

天然ガス自動車のエンジンは、ディーゼルエンジンベース(バストラックに搭載)、ガソリンエンジンベース(バンなどに搭載)の双方がある。

天然ガスは発熱量あたりのCO2排出量が化石燃料の中で最も低く、地球温暖化対策としても重要視されている。またディーゼル自動車に比べ、排気ガス中の有害物質(黒煙NOxSOxなど)が大幅に少ないことから、環境対策として自動車燃料に使われるようになった。

富士急行のCNGバス「エバーグリーンシャトル」パンフレット(1995年)によれば、ディーゼル車と比較した天然ガス自動車の排出量の比較は以下のとおりである。

  • 窒素酸化物…60〜70%低減
  • 二酸化炭素…20〜30%低減
  • 硫黄酸化物…100%低減
  • 黒煙…100%低減
  • (参考)バス車両の室内騒音量…5~6%低減
  • (参考)バス車両の価格…1台2,407万円(ディーゼル車は1,415万円)
  • (参考)バス車両の燃費…1kmあたり41円(ディーゼル車は1kmあたり17円)

圧縮天然ガス利用の場合は燃料が気体であるため、貯蔵性・運搬性に劣るという弱点がある。一方で燃料が気体であることから液体燃料より重量は軽く、燃料タンクを樹脂製にすることでタンク自体の軽量化[5]も可能となる。このことから、床下機器の配置に工夫を要するバス車両の低床化(特にノンステップバス)においては、ガスボンベを屋根上に搭載し床下から燃料タンクを廃することができるという利点もある。

コストの問題[編集]

天然ガスの供給と流通、車両の製造と導入において、いずれもイニシャルコストが大きく、ガススタンド(LPGのスタンドとは異なる)の拡大と、ベース車両の1.5から2倍程度にもなる車両本体価格の低減が普及のための課題となる。さらに技術の進歩や自動車排出ガス規制の強化などにより、排出ガス中の有害物質が天然ガス自動車に遜色ないレベルのディーゼルエンジンが開発されれば、天然ガス自動車の導入は投資額に見合わないものとなる。

実際に、オランダ商用車メーカーDAF1980年頃に同国政府からの補助金を得て、当時のディーゼルエンジンより排出ガス中の有害物質が大幅に少ないエンジンを開発した。オランダ政府もCNGバス普及のために補助金交付の制度を制定したが、当時少数台数の導入しかされなかったという。これはイニシャルコスト・ランニングコスト・走行距離などにおいて、ディーゼルエンジンが優れていたためであるとみられている[6]

シンガポールでは2000年代に導入の試みが見られたが、ガソリンと比較して天然ガスの燃料価格の魅力が出せなかったこと、ステーションのインフラ整備が十分でなかったことなどから、同国政府からの補助金も途絶えた。

日本でも1990年代後半から2000年代にかけては、環境対策として自治体からの補助金により、コミュニティバス公営バスを中心にCNG車の導入が推進された[7]。しかしガスボンベの交換時期がボンベ製造後15年と定められている[7]ことから、大半の車両はボンベ交換をせずに廃車されている[7]。また通常のディーゼルバスと異なり中古車としての譲渡や地方事業者への移籍も難しいため、廃車と同時に解体されてしまう例が多数を占める[7]。そのため車両の寿命やリユースまで考えると、CNG車の導入が必ずしも省資源・環境保護につながっていないという指摘もある[7]

次世代自動車としての位置づけ[編集]

世界での普及台数は、2010年3月末現在で1320万台とみられ、前年比で約200万台増と大きく伸びた。

日本では、トヨタ・プリウスや、日野・ブルーリボンハイブリッドといった、特別なエネルギー供給設備を必要としないハイブリッドカーの普及が進んでいることもあり、CNG仕様車がメーカーオプションとして設定されることが多かったディーゼル車でも、ディーゼルエンジン自体のクリーン化によりCNG仕様車は廃止されている。日本での普及台数は、2011年3月末現在で40429台であった。年々台数は増えていたものの規模自体は小さく、スタンド数に関してはCNG仕様車の廃止が進行する以前から伸び悩んでいた。

天然ガス自動車用のガスステーションエコステーションと呼ばれ、燃料運搬の都合から都市ガス事業者の工場やガスタンクに隣接することが多い。ガソリンスタンドやオートガススタンドと併設される場合もあるが、CNGの充填は営業時間が短く設定されていることが多い。また、都市ガス事業者のラッピングバスの多くが天然ガス自動車となっている。

シェールガスの登場により天然ガス自動車の普及が進むとする予測もある。しかし、シェールガスの精製分離過程で水素エネルギーを取り出すことができることも分かっており、燃料電池車が次世代自動車として普及するとみる予測もある[8]

天然ガス自動車化改造[編集]

既存の自動車を改造(レトロフィット)によって天然ガス自動車に転換することもできる。ガソリン車の場合はガソリンエンジンが構造上ほぼ同じである火花点火内燃機関であるため、タンクの増設もしくは交換、燃料供給装置の変更、点火時期の調整程度で改造可能である。

ディーゼル自動車は、ディーゼルエンジンが構造上異なる圧縮着火内燃機関であるため、着火機構の変更(圧縮着火→火花点火)、圧縮比の変更、点火プラグ新設、燃焼室形状の変更が必要となる。それによりシリンダーヘッドピストンコンロッドなどを新たに設計し直し、事実上シリンダーブロックのみを利用するような形態となる。

ディーゼル車の天然ガス自動車への改造など、低公害車への改造を専門に手掛ける企業もあり、株式会社フラットフィールド神奈川県厚木市)、協同バスの関連会社である株式会社協同埼玉県行田市)がある[9]

ガス燃料は石油系燃料に比べ炭素含有量が少ないため、ガソリン・ディーゼルどちらのエンジンからの改造でも、バルブ周りの材質を変更して耐摩耗性を確保する必要がある[10]

同じガス燃料を用いることから、メーカーによっては新造するLPG自動車とコンポーネントを共有している車種もある。燃料に関する特性に合わせ調整を行いタンクを換装もしくは流用すれば、LPG自動車とは相互に転換することが理論上可能である。改造による変化などについては、ガソリン車改造LPG車及びディーゼル車改造LPG車も参考にされたい。

ミャンマーカンボジアなどでは、日本韓国から輸入した中古車(乗用車、トラック、バスなど)を、一般的なガソリン仕様や軽油仕様から、天然ガス自動車に改造して使用している。

天然ガス仕様が設定されていた車種[編集]

トヨタ自動車
日産自動車
UDトラックス(旧 日産ディーゼル)
本田技研工業
三菱自動車工業
三菱ふそうトラック・バス
ダイハツ工業
SUBARU(旧 富士重工業)
いすゞ自動車
日野自動車
スズキ
マツダ
トヨタL&F(豊田自動織機)
  • トヨタフォークリフト
三菱ロジスネクスト
  • 三菱エンジンフォークリフト
  • TCMフォークリフト
コマツユーティリティ
  • コマツフォークリフト
住友ナコ フォークリフト
  • 住友フォークリフト
関東機械センター

その他の天然ガス自動車[編集]

天然ガス自動車は、一般的には天然ガスを往復式内燃機関で燃焼することにより走行するが、1970年に1014.513 km/hの速度記録を樹立したブルー・フレームは、液化天然ガスを燃料とするロケットエンジンで推進していた。

また、マイクロガスタービンで発電したり、改質して燃料電池で発電したりする燃料電池自動車も開発が進められている[要出典]

関連項目[編集]

脚注[編集]

[脚注の使い方]
  1. ^ : natural gas vehicle、略称:NGV
  2. ^ : compressed natural gas
  3. ^ http://www.gas.or.jp/ngvj/spread/world_spread.html
  4. ^ [1]
  5. ^ CNG燃料容器(タンク)の構造 本田技研工業
  6. ^ バスラマ・インターナショナル97号』「CNGとディーゼル、どちらがクリーン?」による。
  7. ^ a b c d e あるCNGバスの“運命””. ぽると出版編集部ブログ (2019年3月17日). 2020年8月23日閲覧。
  8. ^ 中原圭介『シェール革命後の世界勢力図』ダイヤモンド社、2013年、224頁~
  9. ^ バスラマ・インターナショナル No.77』「特集:小型CNGバスの新しい動き」ぽると出版、2003年4月25日、ISBN 4-89980-077-0
  10. ^ ガス燃料エンジン用バルブシート材の開発 - 本田技研工業 > 論文サイト(更新日不明/2017年4月7日閲覧)