水素内燃機関および水素燃料電池

緑の森を通る高速道路を走るトラックの船団。

世界では、自動車からの温室効果ガス排出ガス(GHG)を制限する規制が強化されています。これに伴い、水素エンジンも水素燃料電池も関心が高まっています。

中負荷トラックと高負荷トラックがCO2排出ガスの主な供給源である場合、輸送部門が目的地ゼロに向かうには、両方の技術が搭載されています。

ガソリン車やディーゼル車に代わるCO2フリーまたはCO2ニュートラルを開発する自動車メーカーが増える中、水素エンジンと燃料電池の類似点と違いを見ていきましょう。

 

水素エンジンと燃料電池:その仕組みについて、類似点と違いは?

水素内燃機関も水素燃料電池も、ゼロカーボン燃料である水素を使って車両に電力を供給することができます。

水素エンジンは、エンジンにガソリンを使用するのと同様に、内燃機関で水素を燃焼します。水素内燃機関(水素ICE)は、従来の火花点火エンジンとほぼ同じです。ご興味のある方は、水素エンジンの仕組みについて詳しくご覧ください。

燃料電池水素車両(FCEV)は、燃料電池と呼ばれるデバイスで水素から電気を生成し、その電気を電気自動車と同様に電気モーターに利用します。

 

水素エンジンと燃料電池:補完的な使用事例

水素エンジンと水素燃料電池は、補完的な使用事例を提供します。

内燃機関は、高負荷下で最も効率的である傾向があります。つまり、よりハードに働くとき。一方、FCEVは低負荷で最も効率的です。モビリティと輸送における水素エンジンの詳細な例をご覧いただけます。高負荷トラック輸送から建設まで幅広い製品を取り揃えます。

そのため、ほとんどの時間を費やして最大の負荷を運搬する大型トラックの場合、内燃機関が通常理想的で効率的な選択です。一方、ロードレッカー車やコンクリートミキサー車なしで頻繁に運転する車両は、燃料電池の方が効率が良い場合があります。燃料電池電気自動車は、非常に過渡的なデューティサイクルで回生ブレーキを行ってエネルギーを回収し、全体的な効率を向上させます。

水素エンジンは、単独のパワートレインソリューションとしても動作し、バッテリーパックを必要とせずに過渡応答の需要に対応することができます。燃料電池とバッテリーパックの組み合わせも同様です。

 

水素エンジンと燃料電池:排出ガスの類似点

水素エンジンと水素燃料電池も同様の排出ガスプロファイルを持っています。

FCEVは、実際には水蒸気以外に全く排出ガスを発生しません。これは、換気が制限された閉鎖空間やスペースで運転する車両にとって非常に魅力的な機能です。

水素エンジンは、(大気と潤滑油から)微量のCO2をほぼゼロで放出しますが、窒素酸化物(NOx)を生成することができます。その結果、屋内での使用には理想的ではなく、NOx排出量を削減するために排気後処理が必要になります。

 

水素エンジンと燃料電池:水素燃料に関する考察

はい、水素エンジンと燃料電池の両方で水素燃料を使用しています。しかし、この物語にはもっと多くがあります。

水素エンジンは、多くの場合、より低いグレードの水素で動作することができます。これは、特定の使用事例に便利です。たとえば、蒸気メタンの改質と炭素回収・貯蔵(CCS)を使用して、水素を現場で生産できる場所があるとします。この水素は、浄化を必要とせずに水素エンジンに使用することができます。

水素エンジンの不純物に対する堅牢性は、高品質のグリーン水素への移行に時間がかかる運送業界にとっても便利です。

 

水素エンジンと燃料電池:成熟度の変化

最後に、水素エンジンと水素燃料電池技術の成熟度は異なります。

内燃機関は何十年もの間汎用されており、広範なサービスネットワークによって支えられています。埃の多い環境で動作する頑丈なエンジンや、重い振動を受ける可能性のあるエンジンは、あらゆるサイズと構成で利用できます。

自動車メーカーやフリートオペレーターの視点から見ると、水素エンジンドライブトレインへの切り替えには、身近な部品や技術が必要です。テストされた信頼性の高い内燃機関は、リスクを回避するエンドユーザーに安心感を与えます。

そのため、FCEVと水素のICEが競合しているわけではありません。一方、一方の開発は、水素の生産、輸送、流通に関する共通のインフラの開発を促進するため、互いに支持しています。どちらも同じ車両貯蔵タンクを含みます。これらは補完的な技術であり、現在では目的地ゼロに向けて、車両や輸送のエミッションを削減する一部となっています。
 

 


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Jim Nebergall(ジム・ネベルガル)

Jim Nebergall(ジム・ネベルガル)

Jim Nebergallは、Cummins Inc.の水素エンジン事業の本部長であり、水素燃料の内燃機関の実用化に向けた当社のグローバルな取り組みをリードしています。水素内燃機関は、脱炭素化への加速化に向けた重要な技術です。

ジムは2002年にカミンズに入社し、社内で数多くのリーダーシップを発揮してきました。直近では、ジムは北米のオンハイウェイエンジン事業の製品戦略と管理部門のディレクターを務めていました。ジムはイノベーションに情熱を注いで、環境を改善する技術の進歩にカミンズでのキャリアを捧げてきた。顧客重視のイノベーションの限界を押し広げ、カミンズを選択の主要なパワートレインサプライヤーとして位置づけ、先進的なディーゼルや天然ガスからハイブリッドパワートレインまで幅広いポートフォリオを管理しました。

パデュー大学で電気・コンピュータ工学の学士号を取得しています。2007年、インディアナ大学で経営学修士号を取得。

Cummins Turbo Technologies、第8世代Holsetシリーズ400可変容量ターボチャージャーの発売に備える

第8世代HE400可変容量ターボチャージャー

排出ガス規制の厳格化に伴い、カミンズターボテクノロジーズ(CTT)は、革新的な新しい吸気技術を通じて、お客様が排出ガスを削減し、燃費を向上させるお手伝いをすることに尽力しています。

70年にわたる革新性と信頼性に基づいて作られたCTとHolsetは、業界をリードする吸気技術を幅広く導入してきました。2021年、CTTは、エンジンメーカーが将来の排出ガス基準を満たし、クラス最高の燃費を実現できるよう、第7世代400シリーズ可変容量ターボチャージャー(VGT)を発売しました。カミンズでは、新しい技術を開発しながら、現在の技術を進化させ続ける中で、イノベーションが止まることはありません。この理念を念頭に置いて、CTTは現在、第8世代HE400VGTの導入に向けて準備を進めています。10-15L高負荷トラック市場でトップクラスのパフォーマンス、信頼性、耐久性を発揮するように特別に設計されています。

CTTは、最新世代の製品でターボチャージャーのパフォーマンスを大幅に改善しました。8世代目のターボチャージャーは、従来の7世代目のターボと比べて効率が5%向上します。

HE400VGTは、ターボチャージャー効率の向上に加えて、過渡応答の向上、コンプレッサー側のオイル漏れの堅牢性の向上、主要コンポーネントのデュアルソーシングにより、サプライチェーンの柔軟性を高めます。

Holset HE400VGTの主なハイライトは、新しいベアリングシステムと、パフォーマンスと過渡応答を強化するためのニアゼロクリアランスなどです。これらの改良は、コンプレッサーステージのクリアランスを狭くし、タービンステージでのラジアル運動を低減し、表面仕上げを改善し、新しいエアロデザインを採用することで達成されます。

2024年に発売される予定のこのターボチャージャーは、次世代のスマート電動アクチュエーターとスピードセンサーと最新のチップセットを組み込み、パフォーマンスと耐久性を向上させます。デュアルソーシング戦略は、最近業界を悩ませている予期せぬ電子機器の不足を軽減するのに役立ちます。

パフォーマンスの向上に加えて、最新世代のターボチャージャーは、オンハイウェイ用高負荷トラックにクラス最高のパフォーマンスを提供し、主要車両の走行ポイントでの燃費を向上させます。

「CTTは、エンジンのお客様が厳格な排出ガス要件を満たし、総所有コストを削減できるよう、最新のHE400VGTにエキサイティングな新技術を組み込んでいます。製品管理&マーケティングディレクターのマシュー・フランクリン氏は述べています。お客様が今後の排出ガス規制に向けた戦略を確立する中、CTTはこれまでのターボチャージャー発売の成功を土台に、パフォーマンスに妥協することなく、お客様のエンジン開発のニーズの課題に対応する革新的な製品を提供し続けています。

CTTの製品と技術革新についてもっと知りたいですか?四半期ごとのニュースレターにご登録ください。

カミンズオフィスビル

Cummins Inc.

グローバルな電力技術リーダーであるカミンズは、電力ソリューションの幅広いポートフォリオを設計、製造、配布、サービスする補完的な事業部の法人です。当社の製品は、内燃、電気、ハイブリッドのインテグレーテッドパワーソリューション、フィルトレーション、後処理、ターボチャージャー、燃料システム、制御システム、吸気システム、オートマチックトランスミッション、発電システム、マイクログリッド制御、バッテリー、電解槽、燃料電池などのコンポーネントから成ります。

採掘作業者にメリットをもたらすリビルド

「Cummins 300th QSK60 MCRS Upgrade」という文字の入ったベルトのバックル

オーストラリアと米国のカミンズのエンジニアによるマスターストロークは、鉱業会社が特別なアップグレードプログラムの下でQSK60エンジンの再構築を選択したことで、大幅なコスト削減と環境上のメリットをもたらしました。

エンジニアたちは、初期世代のQSK60のリビルドの可能性に焦点を当て、ベース60リッターV16の設計に大きな変更を加えずに、オーバーホール時に最新のディーゼル技術にアップグレードする方法に焦点を当て、他のエンジンメーカーを排除した偉業でした。

主な技術のアップグレードは燃料噴射です。初期ユニット噴射システム(HPI)は高圧モジュール式コモンレールシステム(MCRS)に置き換わり、カミンズの最新世代の高馬力エンジンすべてに搭載されています。

300番目のアップグレードされたエンジンは、2700 hpと評価され、最近ブリスベンのカミンズマスターリビルドセンターで生産ラインから外れ、QSK60の進化におけるもう一つの成功したステップと、モバイル鉱業機器で世界で最も高馬力のディーゼルエンジンである理由を強調しました。

「燃料消費量の削減とオーバーホールまでの寿命の延長は、総所有コストを削減するための鍵であり、QSK60のアップグレードプログラムのエンジニアリングの最初の目的でした」と、カミンズアジア太平洋の鉱業事業開発マネージャーであるGreg Field氏は言います。

「イノベーションはカミンズの長い歴史の中核にあり、鉱業のお客様に提供できるQSK60リビルドオプションにおいて、確かにその役割を果たしてきました。"

要するに、ディーゼル微粒子排出量は、後処理なしでシリンダー内燃焼技術により最大63%削減されます。また、オイルへのすすの負荷が少なく、メンテナンスにもプラスの機能を備えています。

Fuel savings up to 5% are consistently reported in the field for significant greenhouse gas emissions reduction, while life-to-overhaul is extended by 10%, translating to fuel consumption of more than 4.0 million liters before rebuild is required.

燃料システムのMCRSへのアップグレードとは別に、単段ターボチャージ式のQSK60には、世界で最も厳格なオフハイウェイ排出ガス基準であるTier 4 FinalおよびStage V排出ガス規制に準拠するように設計された、燃焼技術における他のカミンズのイノベーションも搭載されています。

リビルドアップグレードパッケージは、QSK60の2つの変種に適用できます。1段式ターボチャージング(「Advantage」と呼ばれます)は1785~2700 hp、もう1つは2段式ターボチャージャーで、定格は2700、2850、または3000 hpです。

300番目にアップグレードされたQSK60は、コマツの930E運搬トラックに搭載するため、NSWグネダ盆地のボガブリ炭に納入されました。このエンジンは、オーストラリアの石炭鉱業でも鉄鉱石採掘でもその価値を証明しています。

イエローQSK60エンジン

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ハリケーン「サリー」にも負けなかったフロリダ州の夫婦とその家庭用非常発電機

カミンズの家庭用非常発電機の隣で犬を抱いて立っている一家

3か月。メイシーとシェリー・サマーズが、新しいカミンズ QuietConnect™家庭用非常用発電機の設置と、ハリケーン・サリーの到着という最初の主要なテストの間に、時間がかからなかったのはそのためです。

カテゴリー2のハリケーンは、2020年9月に12時間近くにわたってフロリダ州ペンサコラ地域で失速し、時速110マイルの風、激しい雨、大規模な停電をもたらしました。多くの隣人が嵐の中で家が洪水に見舞われたことを心配しましたが、サマーズは、カミンズの発電機が彼らを引き抜くのを助けると知りながら、安全でした。

「私は、水が多すぎると家の近くに入り込んでくるのではないかと非常に心配していました。」とメイシーは言います。「電力がなければ、ポンプを動かすことができず、プールから水を奪うことができなかった。それが私にとって大きな恐れでした。"

新しいカミンズの発電機は、大きな時間を経て、嵐の間に家と3つのサンプポンプに電力を供給し、電力が回復する前にオイル交換を1回中断して90時間近く運転しました。

そのパフォーマンスは、元ロッキード・マーティンのエンジニアだったメイシーにとって驚くべきことではありません。2019年に家に永久に引っ越した後、彼は研究の洞察力を駆使して、嵐を乗り越えて家に電力を供給する最良の方法を見つけた。18か月後、彼はブランドの評判、品質とサポートの構築により、カミンズの QuietConnect 家庭用非常用発電機に決定しました。

"ブランドは私たちにとって本当に重要でした。必要に応じて存在すると思われる大企業の優れたサポートシステムを求めていました。カミンズが私たちにとって正しいものでした。」とメイシーは言います。

"私は確かにほとんどの人が聞いているブランドよりもカミンズをお勧めします。カミンズは、その信頼性を求める人にとってより強力なソリューションです。"

設置に向けて、Summersは近くのフォートウォルトンビーチにあるカミンズの代理店である非常用非常用電力と契約し、発電機のサービスとメンテナンスも行っています。

非常用非常用電力の発電機設置を統括するラウル・ペレス氏は、「当社は、快適なサービス、快適な設置、快適な立ち上がりが可能な信頼性が得られると思われる製品との提携を試みます。それは大きな意味を持っています。カミンズと協力するのが好きなのは、電話をしてサポートが必要なとき、いつもそこにいるからです。"

シェリーによると、QuietConnect発電機はその名の下に生きています。「私たちがそれを聞いたとき、私たちは常に「発電機がある」と言うのは驚くべきことです。「電源が切れている必要があります。」と、彼女は言いました。

ハリケーンの後、サマーズはカミンズの発電機に完全な自信を持っています。シェリー氏は、食べ物の腐敗、家の涼しい状態の維持、プールポンプの稼働の心配はもうなくなったと語っています。

メイシー氏は次のように付け加えます。「ハリケーンが発生した場合、私の安心感は、私たちが我が家を守るために導入したこれらのシステムの周りにあります。発電機で有効にすることで、常に電力を供給できるようになります。"

カミンズの発電機サイズ計算フォームをご覧ください。


Summersが自分のストーリーを語る様子を聞くには、以下のビデオをご覧ください。
https://www.youtube.com/watch?v=Lv9jxX7PFGU

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カミンズ、新しいツインパック レンタル用パワーディーゼル発電機を発表

フリドリー工場の入口にあるカミンズのロゴ

Cummins Inc.(NYSE:CMI)は、新しい1MWツインパックレンタル発電機「C1000D6RE」を発表しました。これは、北米全域でさまざまな用途に競争力のあるレンタル電力ソリューションを提供しています。1919年以来、技術、信頼性、サービスの代名詞となっているカミンズ社が製造した新しいC1000D6REモデルは、ミネソタ州フリドリーで製造される予定です。

C1000D6REは、ツインパックとして、カミンズの15L、500kWの発電機2台を1つの40ft電力ユニットに統合し、後処理を完了します。これにより、C1000D6REはTier 4最終排出ガス規制に適合すると同時に、信頼性の高い高出力性能を発揮します。発電機は、他のレンタル電力ソリューションと並行して使用することができ、マスターレスの負荷需要に対応します。

C1000D6REは、ISO 8528に従って1000kWの電力定格を提供し、2 x U.S Tier 4 Final認証のQSX15カミンズエンジンを搭載しています。QSX15エンジンは、ディーゼル微粒子フィルター(DPF)を必要とせず、厳しいEPA基準を満たしており、メンテナンスのしやすさ、排出ガスの低減、パフォーマンスの向上を実現します。

新しいヘビーデューティートレーラーとヒッチ設計により、頑丈な移動式電力用途でさらに高い信頼性を実現します。この発電機のコンテナは、過酷な気象条件にも耐えることができますが、完全な防音パッケージにより、発電機の騒音レベルを最小限に抑えることができます。より速く、よりクリーンなオイル交換を実現するために、「Quick Fit」オイル排出システムオプションも用意されています。

重量は燃料69,000ポンドで、C1000D6REにはフロントエンドのスタビライザと移動式エアライドが装備されており、走行の影響を減らし、ダウンタイムの可能性を最小限に抑えます。

C1000D6REは、建設現場、非常用電力、大規模イベント、遠隔地や都市部にある産業用ビル、公益事業など、レンタル電力を必要とする幅広い大規模産業での使用に適しています。

カミンズのレンタル電力市場担当ディレクター、ジョン・ギボンズ氏は、「お客様の声に耳を傾け、お客様の要求に合わせて特別にC1000DR6REを開発しました。また、気候、場所、産業に関わらず、信頼性の高い電力ソリューションを提供し続ける発電機の生産を優先したいと考えました。この製品は、より高い信頼性、パフォーマンスの向上、柔軟性の向上を市場に提供すると信じています。"

1MWのツインパックモデルは、移動式電力を必要とする幅広い業界で使用できます。遠隔地や都市部にある建設現場、産業用ビル、公益事業会社など。リモートスタート&ストップ接点機能により、現地のメンテナンスサポートを必要とせずに、必要に応じて発電機セットのオン/オフを切り替えることができます。その結果、お客様は安定性の向上、アップタイムの向上、人件費の削減を期待でき、総所有コストを削減することができます。

継続的なパフォーマンスを保証するため、カミンズはお客様に移動式発電機のサービスとメンテナンスを提供しています。カミンズのアフターマーケット能力は、北米に200以上の現地の販売・サービス拠点のネットワークを通じて提供されています。サービス技術者、エンジニア、部品流通センターのグローバルシステムによってサポートされ、あらゆる電力要件に合わせて移動式電力ソリューションを提供した経験を持っています。

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