世界中で、各国政府が化石燃料車から電気自動車への転換を推進しています。
しかし、EVの普及にはいまだいくつかの障害があります。
これらの課題と、その解決方法についてのガイドをご紹介します。
2021年末、ドイツは発表しました。2030年に内燃機関（ICE）車の新車販売を終了するという内容です。ドイツは世界で最も多くのICE車を保有する国の一つであり、メルセデス・ベンツ、アウディ、ポルシェといった伝統的ブランドの本拠地でもあるため、この決定は業界にとって予想外のものではありませんでした。2050年より前にICE車を段階的に廃止することを約束する国は40か国以上にのぼっており、ドイツは排出量削減と交通の電動化をめぐる国際的な競争に加わったにすぎません。
世界の電気自動車（EV）販売台数は2021年に80%増加しました。また、トヨタやフォルクスワーゲンといった企業は電動化に1,700億ドルの投資を発表しています。排気ガスの排出をなくし、輸送部門が占める世界のCO2排出量の23%の一部に対処することに加え、再生可能エネルギー（RE）の供給比率が高まる中で、EVは送電網に重要な柔軟性ももたらします。しかし、こうした世界的な取り組みにもかかわらず、EVは2021年の世界の自動車販売台数の7.2%を占めるにとどまっています。電動化革命はまだ道半ばです。
EVの普及に向けた課題
EVの購入判断において車両価格は常に大きな要因となっており、63%の消費者がEVは予算を超えると考えています。しかし、電池価格の下落と、EVとICE車の価格が同等になる時期が2026年に見込まれていることから、焦点は、EVの大量普及を可能にするために必要なインフラと原材料の供給を拡大する課題へと移りつつあります。直面している主な課題は次の4つです。
1. 充電インフラの不足
従来のガソリンスタンドと比べ、充電ステーションは見つけにくく、多くの場合、投資コストや困難なインフラ整備によって制約されています。設置費用は、低速充電器の2,500ドルから急速充電器の35,800ドルまでに及び、さらに許可や規制に関わる諸経費などもかかるため、充電ステーションは高額な投資となっています。また、自宅や職場など、人々が普段駐車する場所で充電できるようにすることにも固有の課題があり、集合住宅への対応、系統接続の管理、充電スロットの利用可能性などが挙げられます。その結果、機能する充電ステーションのネットワークは小規模にとどまり、消費者のEVへの切り替えを阻む要因となっています。
2. 系統過負荷のリスク
再生可能エネルギーの比率が高まり、供給が断続的になる中で、電力網はすでに負荷がかかっています。EVの普及拡大は電力需要をさらに増やし、この増加する需要に対応するため、送電網インフラへの新たな投資が必要になる可能性があります。電力会社や発電事業者にとって、EV市場の急速な拡大を把握しつつ、いつ、どこで電力が必要になるかを予測することも新たな課題です。ただし、EVをオフピーク時、つまり深夜や早朝に充電すれば、系統過負荷のリスクは低くなります。
3. 高炭素な電力網構造
グレー電力網は、化石燃料への依存度が高いため、企業や消費者が排出量を削減する手段としてのEVの効果を弱めます。そのため、消費者にEVへの切り替えが価値あるものであり、二酸化炭素排出量を削減することを納得してもらうには、電力網の脱炭素化をできる限り進めることが不可欠です。
4. 有限な重要鉱物およびレアアース金属
EVは、ICE車と比べて約6倍の鉱物資源を使用します。IEAの予測では、2040年までに道路を走るEVは7,000万台に達する見込みであり、それに伴い鉱物需要は30倍に増加します。地下にはこれらの資源の不足は存在せず、むしろ懸念されるのは、社会的責任のガバナンスに沿って持続可能な方法で、また需要に間に合うように採掘されるかどうかです。ニッケルの不足や、リチウム生産の拡大の難しさが予想されています。この供給不足により、メーカーがより低品質の鉱物資源を使用せざるを得なくなり、電池性能に悪影響を及ぼす可能性もあります。
技術の進歩によりこれらの課題を緩和できます
技術は、充電インフラと送電網インフラの整備、そして重要鉱物の安定供給を可能にする上で大きな役割を果たし、手頃な価格でのEVの大量普及を支えます。
1. スマートで柔軟な充電
自動車は通常、時間の95%は使用されていません。スマートで柔軟な充電技術は、車両のバッテリーに蓄えられた未使用の電力を活用し、電力需要のピーク時に電力網へ追加の電力供給を行います。場合によっては、充電電力を一時停止または抑制することもできます。逆に、消費者はオフピーク時に、ピーク時の充電料金の3分の1以下の料金で充電できるため、ピーク時の系統混雑と消費者のコストを削減できます。EVの所有者が電力の制約、料金、優先度に基づいて充電をスケジュールし、未使用の電力を電力網に売り戻せるようにすることで、充電システムは電力需要の突発的なピークをより適切に予測できます。この技術により、電力網の容量を増やし、EVによる需要増加に対して消費者のコストを抑えて対応し、系統の負荷を軽減して、エネルギー価格の急騰を回避することも可能になります。
2. 効果的なEV負荷管理のためのスマートエネルギーマネジメント
エネルギーマネジメントシステムは、統合されたデジタルプラットフォーム上で、エネルギーシステムの発電設備（太陽光や風力発電設備など）と需要設備（EV充電器、冷暖房システム、照明など）を統合的に管理します。これにより、モノのインターネット（IoT）接続とAI駆動型アルゴリズムを通じて設備の稼働状況や性能をリアルタイムで監視でき、その結果、再生可能エネルギーの消費を最大化し、運用コストとシステム投資を削減します。また、EVや定置型蓄電池を、電力網に接続された他の設備と共同で最適化することもでき、地域の再生可能エネルギー資源と両立する追加の系統安定化サービスを提供し、負荷のバランスを取り、安定したエネルギー供給と安定した市場価格を確保します。
3. バッテリーの監視、分析、リサイクル
EV向けのAIoT対応バッテリー監視・分析および定置型蓄電池は、予知保全と使用の最適化を可能にし、バッテリー寿命を延ばして、新しいバッテリーの必要性とサプライチェーンの圧力を軽減するのに役立ちます。さらに、データによって、バッテリーの再利用やリサイクルの時期について、より適切な判断が可能になるほか、損傷したセルを特定できるようになります（バッテリーパック全体を廃棄するのではなく）。これにより、リチウムイオン電池のリサイクルを簡素化し、最適化できます。
今後の展望
環境への懸念の高まり、政府の法規制、財政的インセンティブを背景に、EVへの移行は着実に進んでおり、この転換がもたらす課題もむしろ増えています。幸いなことに、他のハードウェア、製造、サプライチェーンのソリューションとあわせて、AIoTを活用した技術により、多くの課題を克服できます。スマート充電技術は、充電インフラと顧客体験を向上させます。スマートエネルギーマネジメントは、EVと定置型負荷の管理を改善して系統過負荷のリスクを低減し、再生可能エネルギーのより大きな消費を可能にします。バッテリーの監視、分析、リサイクルは、寿命と再利用性を延ばすことで、必要なバッテリー鉱物の需要増加に伴う供給不足を緩和します。
排出削減に向けた世界的な取り組みや、交通の電動化を加速させる技術とあいまって、ドイツや他の国々に続き、より多くの国が内燃機関車の販売禁止に踏み切るでしょう。禁止措置が早ければ2030年にも施行される可能性があることを踏まえると、残された問いは次のとおりです。企業、地区、都市は、この10年のうちにEVへ切り替える準備ができているでしょうか。
