米国初の水素動力列車が登場し、鉄道輸送の脱炭素化に向けた世界の取り組みに加わります。
水素列車には利点がある一方、燃料製造の課題に直面しています。鉄道輸送を実質ゼロにするうえでは、水素と電気の両技術が重要になると見込まれています。
世界経済フォーラムの「先進エネルギーソリューション」コミュニティは、クリーン燃料、水素、先進原子力、蓄電、炭素の大規模な導入を加速させるための取り組みを進めています。
米国は初のゼロエミッション旅客列車を導入しました。これは、公共交通の脱炭素化に向けた世界の取り組みにおける重要な節目となる可能性があります。
ゼロエミッション複数ユニット車両（ZEMU）がカリフォルニア州サンバーナーディーノで披露されました。この列車は108人の乗客を乗せることができ、2025年初頭に本格運行を開始する予定です。ZEMUは、日常の公共交通における水素技術の可能性を実地で検証するものです。
試験運用される水素列車
米国は水素列車への取り組みを始めたばかりですが、他の国々はすでに大きな前進を遂げています。
ドイツは2018年に世界初の水素動力列車を導入しました。これは他国にとっての先例となりました。英国は現在、水素列車の試験を行っています。これは、2040年までにディーゼル列車を廃止するという野心的な計画の一環です。フランスは複数の地域路線向けに水素列車を発注しており、2025年の運行開始を計画しています。こうした世界的な取り組みは、水素が鉄道輸送に変革をもたらす可能性への認識が高まっていることを示しています。
水素と電気の比較
世界初の鉄道路線が1825年に開通してから、200年余りが経ちました。世界初の鉄道路線は1825年に開業しました。石炭燃焼の蒸気機関が、イングランド北部の二つの町を結んでいました。それから二世紀を経て、鉄道業界は石炭からほぼ脱却し、現代の列車はディーゼル機関車と電気機関車によって牽引されています。
持続可能性が開発の最前線に立つ今、鉄道車両の動力源として電気と水素への注目が高まると考えられます。では、それぞれの長所はどのようなものでしょうか。
この議論の出発点は、電気列車も水素列車も、使用時には排出ガスを出さないと考えられている点です。ただし、電気列車は外部から供給される電力に依存しており、その電力が再生可能エネルギーによるものでない場合、これらの列車は全体の炭素排出量を増やしています。カナダの研究では、電気列車には、電力ケーブルを支えるオーバーヘッドガントリーや電力を供給する変電所などを含む、高額で複雑なインフラが必要であることも指摘されています。
バッテリー式電気列車の開発によって、数千キロメートルに及ぶ電線が不要になる可能性があります。しかし、その場合には急速充電設備や、放電したバッテリーを充電済みのものと交換する施設が必要になります。
同じ研究では、次世代の列車の動力源として水素には複数の利点があることも明らかになっています。その利点には、水素に蓄えられるエネルギーが格段に多いこと、内燃機関で燃焼させたり燃料電池で電気に変換したりできること、そして電化鉄道と比べて初期のインフラ投資がはるかに少なくて済むことが含まれます。
世界経済フォーラムは、持続可能で包摂的なモビリティシステムをどのように推進しているのでしょうか。
世界経済フォーラムの「モビリティの未来を形づくるプラットフォーム」は、航空宇宙・ドローン、自動車・新しいモビリティ、航空旅行・観光、サプライチェーン・輸送の4つの産業分野で活動しています。モビリティの未来が安全で、クリーンで、包摂的なものとなるよう目指しています。
次の「明日のクリーンな空のための連合」を通じて、100社以上の企業が協力し、2030年までに世界の航空輸送を10%の持続可能な航空燃料で賄うことに取り組んでいます。
フォーラムは、UNICEFと連携し、COVAXが脆弱なコミュニティに10億回分以上の新型コロナウイルスワクチンを届けられるよう、主要な海運会社、航空会社、物流企業とともに憲章を策定しました。
「道路貨物ゼロ・プロジェクト」と「P4G-ゼロへの到達連合」は、成果を上げており、ゼロエミッション貨物への移行を加速させる根拠、コスト、機会を示しています。
「空からの医療」イニシアチブは、ドローンを使ったワクチンの配送を通じて、インドの遠隔地にワクチンや医薬品を届けており、300回以上の成功した試行を完了しています。
フォーラムの「ターゲット・トゥルー・ゼロ」イニシアチブは、電動および水素による飛行技術を活用し、ゼロエミッション航空の導入と拡大を加速させることに取り組んでいます。
ロサンゼルス市、連邦航空局、NASAと連携し、フォーラムは「アーバン・スカイの原則」を策定し、世界の都市における都市航空モビリティの導入を支援しています。
フォーラムは、「宇宙持続可能性レーティング」の策定を主導しました。これは、軌道上での宇宙ミッション管理およびデブリ低減について、より安全で持続可能なアプローチを促進するためのものです。
「循環型自動車イニシアチブ」は、欧州委員会およびゼロエミッション車移行評議会の諸国からの支持を受けて、自動車の循環性に関する政策課題に知見を提供しており、現在は中国の政策ロードマップの支援を求められています。
「ムービング・インディア」ネットワークは、政策立案者と連携し、電気自動車の製造政策を推進するとともに、ゼロエミッション道路貨物車両の普及を後押しし、移行に必要な資金を確保する取り組みを進めています。
「都市モビリティ・スコアカード・イニシアチブ」は、フォーラムの「グローバル新モビリティ連合」が主導しており、モビリティ事業者と都市を結びつけ、持続可能な都市モビリティシステムへの移行を評価しています。
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水素をめぐる課題
電化鉄道の主な利点の一つは、大きな電力負荷を供給・管理するためのインフラと安全対策がすでに整っていることです。水素を鉄道燃料として導入するには、水素を安全に輸送、貯蔵、配備するための大規模なインフラ整備が必要になります。水素は揮発性が高く、非常に爆発しやすい化学物質であるため、供給網のあらゆる段階で厳格な安全対策が求められます。
高速で走行する列車に大量の水素を貯蔵することには、危険を伴う可能性があります。英国の鉄道安全・標準委員会は、安全性、技術基準、規制に関する課題に対応する報告書を発表しています。これは、水素列車を定期運行へ安全に導入するために必要なものです。同報告書は火災を主要な懸念事項として特定し、車両への水素タンクの配置や、安全な運行を確保するための保守要件など、リスクを軽減するためのいくつかの方法を検討しています。
鉄道旅行の未来
水素列車の成功は、並行して進むグリーン水素の製造と関連インフラの開発にかかっています。技術が進歩し規模の経済が働くようになれば、水素で走る列車が世界各地で運行されるようになると見込まれ、ネットゼロの未来に向けた歩みに大きく貢献するでしょう。
水素列車と電気列車のどちらを選ぶかは、路線の要件、既存のインフラ、現地のエネルギー生産方法、長期的なコストの見通しなどに左右されると考えられます。
多くの場合、両技術を組み合わせることが、鉄道網を完全に脱炭素化するうえで最も効果的なアプローチとなる可能性があります。
世界経済フォーラムの「先進エネルギーソリューション」コミュニティは、クリーン燃料、水素、先進原子力、エネルギー貯蔵、炭素除去といった先進技術の産業規模での導入を急速に加速させることを目指しています。エネルギー転換を牽引する主要エネルギー分野のリーダーを巻き込むことで、導入までの期間を数十年から数年へと短縮することを目指しています。
