天然ガスエンジンを搭載した車両に切り替えるには、燃料費や車両費の節約、運用コストの予測能力の向上、寒冷地での問題の回避など、多くの理由があります。

多くの保有車両事業者が圧縮天然ガス(CNG)車に投資するもう一つの理由は、排出ガスを大幅に削減できるということです。実際、2022年の持続可能な保有車両に関するレポートによると、調査対象のCNGユーザーの96%が、CNG車はディーゼルやガソリンエンジンと同等以上の排出ガス削減効果があると回答しています。

排出ガスを削減することが重要な理由とは?

自動車は多くのビジネスに欠かせないツールです。残念ながら、大気汚染を引き起こし、気候変動に貢献する可能性があります。適切なアップグレードにより、温室効果ガスと一般的な汚染物質の両方の排出量が削減され、大気の質が局地的に影響を与える可能性があります。

一部のビジネスでは、排出ガスを削減することは、お客様のニーズに応える必要があります。例えば、ごみ収集会社は、よりクリーンで静かなトラックを運転することで、地域社会での評価を高めることができます。契約しているスクールバス会社は、ピックアップ時に学校の周囲で大気汚染を引き起こさないバスを運行することで差別化を図ることができます。

また、排出ガスの削減を含む幅広い環境・社会・ガバナンス目標を持つ企業もあります。排出削減のアップグレードにはコストがかかりますが、多くの公共企業は、ESGの進展が長期的に株主価値を高めるという考えを共有しています。

場合によっては、排出ガスを削減することは、環境規則に準拠する必要があります。例えば、ロサンゼルス港には、港にサービスを提供するドレージトラックが遵守しなければならない厳格な排出ガス基準があります。

保有車両の排出ガスを削減するために天然ガスを選ぶ理由

車両の温室効果ガス排出量を削減するには、いくつかの方法があります。例えば、バイオ燃料を使用することは、車両の運転をよりカーボンニュートラルにする良い方法です。

NOx、粒子状物質、その他の汚染物質から車両の排気をスクラブする方法は他にもあります。例えば、微粒子フィルターと触媒変換機を搭載したディーゼル車両は、最小限の排出ガスで運転することができます。天然ガスエンジンに切り替えると、両方を行うことができます。

天然ガス車両は、何十年も前から試みてきた真の技術です。米国では、毎年製造される乗合バスの約3分の1が天然ガスで運行しています。乗合バス以外にも、トラックやバスに搭載されている天然ガスエンジンの例は数多くあります。

天然ガスエンジンには、輸送に多くの利点があります。保有車両の一般的な汚染物質の排出量を削減し、温室効果ガスのレベルを削減することができます。また、天然ガスは石油燃料と比べて大幅に安くなる傾向があるため、天然ガスエンジンを採用すると、即座に経済的なメリットがあります。

2021年を通じて、CNGはディーゼルの価格変動と比較して、明確なコスト優位性と相対的な価格安定性を維持しました。CNGは公共燃料ステーションで平均で約3%の価格上昇を見ましたが、ディーゼル価格は全国で約19%上昇し、平均してDGE(ディーゼルガロン相当)ベースのCNGの価格よりも25%高くなっています。その結果、サステイナブルフリート州の年次調査では、燃料コストがCNGユーザーの主なメリットとなり、79%の回答者がコスト削減を利点として報告しています。

天然ガスエンジンにはどのような結果が期待できますか?

旧型車両の保有車両をアップグレードする際に、温室効果ガス排出量の削減が期待できます。

例えば、カミンズのL9N天然ガスエンジンを搭載した新しい乗合バスは、旧式のディーゼルバスに比べて温室効果ガスの排出量が11%少なくなります。旧型のバスをL9Nエンジンのディーゼルバージョンで新しいバスに置き換えると、排出量はわずか6%削減されます。100台の乗合バスからなる中型車両をCNGバスに置き換えることで、平均して年間約1,300トンのCO2排出量を削減することができます。これは、280台の車を道路から離陸させるのと同等です。

再生可能な天然ガス(RNG)を使用すれば、温室効果ガスの排出量はさらに大きくなる可能性があります。再生可能な天然ガスは、主に有機廃棄物の分解に由来するメタンを使用して製造されます。これには、排水処理施設から回収された埋立地ガスやメタン、農業廃棄物などが含まれます。

RNGを使用すると、RNGはガスが発生しなかったメタンで作られるので、炭素強度の合計スコアが下がります。これらのガスを捕捉することで、大気への侵入を防ぎ、ウェルツーホイールの総得点を大幅に削減します。RNGの原料に応じて、炭素強度をゼロ以下にまで下げることさえできます。再生可能天然ガスは、化石資源から得られる天然ガスと機能的に同じです。化石天然ガスを少量のRNGと混合することで、即座に環境に影響を与える可能性があります。また、RNGは毎年、北米で使用されているCNGの割合が大きくなり、再生可能な未来において天然ガスが果たす役割に貢献しています。

天然ガス車を保有車両に統合することを検討している理由は関係ありません。カミンズには、最も過酷な仕事をこなすために、さまざまなCNGエンジンオプションがあります。

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商用車の分野では、保有車両の輸送全体の排出ガスを削減するのに役立つ選択肢が増えています。保有車両が、より厳しい排出ガス規制に対応しようと試みているのか、企業のESGとサステナビリティの目標を達成しようとしているのか、ナビゲートするのが難しいスペースになる可能性があります。低炭素燃料タイプの組み込み、ドライバーのトレーニング、新しいサービス要件の学習、代替燃料の採用に関する政治的な不確実性の削減に関する複雑さは、圧倒的で混乱する可能性があります。

しかし、最も重要なのは、保有車両がビジネスモデルに大きな混乱を与え得ない場合です。ディーゼルエンジンと同様のパフォーマンスと範囲を維持し、ビジネスを効果的に行う一方で、よりクリーンで効率的な走行を実現するための措置を講じる必要があります。そこでカミンズがサポートを提供します。

カミンズは幅広い低炭素ソリューションを開発しており、保有車両が日々の業務に大きな混乱を招くことなく、ゼロエミッションへの旅を始めるのを支援しています。カミンズは、バッテリー電気(BEV)や水素燃料電池など、テールパイプのエミッションゼロを実現する製品を提供しています。また、プロパン、水素、天然ガスなどのニアゼロの内燃機関も製造しています。

この記事では、圧縮天然ガス(CNG)エンジンと車両を中心に取り上げます。このエンジンは、現在入手可能な最も成熟し、実証済みで、最も破壊的な低炭素車両タイプの一つです。

天然ガスエンジンや車両のメリットは?

天然ガスエンジンや車両(またはNGV)は、何十年も前から使用されてきました。カミンズは、30年以上前からCNGエンジンを製造してきました。その後、85,000台以上の天然ガスエンジンを製造しています。エンジンはテストされ、実証済みで、現在入手可能です。

天然ガスは、世界の石油市場に接続されていない豊富な国内燃料源です。つまり、燃料は広く入手でき、価格はディーゼルやガソリンよりも安定して安くなります。

天然ガスはまた、フリートがディーゼルで達成するために使用されているのと同様の電力およびトルク定格を提供することができます。そのため、車両が運搬可能な総積載量や走行可能範囲に関して大きな譲歩をすることなく、CNG車をフリートに組み込んだり、旧式のディーゼルトラックに交換したりするのは簡単です。これは、乗合バス、近距離、ごみ収集、ピックアップや配送などの用途で特に重要です。CNG車両は、何百マイルも走り、ほとんどの場合、全負荷で運転することが予想されます。

輸送における天然ガスのもう一つの大きな利点は、再生可能な天然ガス(RNG)でサブゼロカーボンエミッションを達成できることです。再生可能な天然ガスは、主に有機廃棄物の分解に由来するメタンを使用して製造されます。これには、排水処理施設や農業廃棄物から回収された埋立地ガスやメタンなどが含まれます。

RNGを使用すると、RNGはガスが発生しなかったメタンで作られるので、炭素強度の合計スコアが下がります。これらのガスを捕捉することで大気への侵入を防ぎ、RNG車両のウェルツーホイールスコアを大幅に低減し、RNG原料に応じて車両生成の炭素強度をゼロ以下に低下させます。再生可能天然ガスは、化石資源から得られる天然ガスと機能的に同じです。化石天然ガスを少量のRNGと混合することで、即座に環境に影響を与える可能性があります。また、RNGは毎年、北米で使用されているCNGの割合が大きくなり、再生可能な未来において天然ガスが果たす役割に貢献しています。

RNGの炭素強度が大幅に低下したのも、廃棄物管理、UPS、Werner Truckingなどの企業が天然ガストラックに投資している理由の一つです。

これらの企業は一人ではありません。2022年の持続可能な保有車両に関するレポートによると、RNGを搭載したトラックを搭載した保有車両は、天然ガス車の主なメリットとして排出ガスの削減を常に挙げていることがわかりました。2021年には、カリフォルニア州低炭素燃料基準(LCFS)で報告されたすべての天然ガスの平均炭素強度がゼロを下回り、NGVは保有車両の唯一のカーボンネガティブ輸送オプションとなっています。

天然ガスエンジンへの切り替えがもたらす経済的影響は?

2021年を通じて、圧縮天然ガスはディーゼルと比較して明確なコスト優位性と相対的な価格安定性を維持しました。これは、より揮発性の高い年でした。クリーン燃料はその価値を引き続き証明しており、公共燃料ステーションでは2020年と比較してCNGの価格は平均で約3%上昇しました。

ディーゼル価格は全国で19%近く上昇し、平均してDGE(ディーゼルガロン相当)ベースのCNGの価格よりも25%高くなっています。燃料費は、持続可能な保有車両に関する年次調査でCNGユーザーの主なメリットとなり、79%の回答者が低コストを利点として報告しています。

天然ガスエンジンに適しているのはどのような用途ですか?  

ほとんどの商用アプリケーションは、天然ガスに適しています。トラックやバスには、天然ガスエンジンの多くの例があります。NGVの採用をリードするフリートには、ごみ収集車、近距離、乗合バス、貨物、自治体、公共事業用の用途をカバーする車両が含まれます。ディーゼル車と同様に、これらの保有車両は毎日「基地に戻る」ため、現場に設置されたCNG給油ポイントで給油を行い、給油を容易にします。

大型トラックや長距離トラックの場合、給油はより困難です。長距離トラックは、主要な州間高速道路沿いの公共給油所を利用しています。現在、公共のCNGポンプの数はディーゼルポンプの数によって小さいのですが、カミンズといくつかの輸送業界のパートナーは、その変化に向けて前進しています。同社は先日、Love's Travel StopsおよびTrillium社と協力して、低炭素・ゼロカーボン燃料およびパワートレインソリューションを強化する計画を発表しました。

また、カミンズは先日、クラス8長距離用に設計された15リットル天然ガスエンジン「X15N」の開発計画を発表しました。X15Nのニュースは、北米の高負荷トラック市場ですでに大きな関心と刺激を与えています。そのため、高負荷トラック(HDT)で2022年の新製品トップ20に選ばれました。

天然ガスエンジンへの移行はいつ意味がありますか?

要するに、天然ガスエンジンに切り替えるときは、個々の保有車両の特定のデューティサイクルとミッションプロファイルに基づいてビジネス上の決定を下すということです。運用上および財務上の影響は慎重に評価する必要があります。NGVが提供するメリットを認識する企業が増えていますが、状況はそれぞれ異なります。

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商用車の保有車両を管理している場合、水素エンジンや水素燃料電池について読んだり聞いたりしたことがあると思います。燃料電池は長年にわたって長い道のりを歩み、明るい未来を持っています。水素エンジンと水素燃料電池はそれぞれ、今日と数十年先の商業輸送部門の脱炭素化に果たす役割を担っています。水素エンジンに関しては、信頼性と耐久性に加えて、保有車両が考慮すべき重要な洞察が他にもあります。

水素エンジンは身近な技術

水素エンジンを搭載した車両の動力は、通常の内燃機関に水素を送り込むのと同じくらい身近です。

よく、ほぼ定期的に。

水素エンジンは、安全かつ効率的に動作するためには、いくつかの変更が必要です。例えば、点火システムは、点火前やエンジンのノックなどの問題を回避するために、水素専用に設計する必要があります。しかし、エンジン全体とドライブトレインのアーキテクチャ、そして水素エンジンの仕組みはそのままディーゼルとほぼ同じです。1つの例外は燃料システムです。水素は、非常に高圧に耐えるように特別に設計されたガスシリンダーに貯蔵されます。メンテナンス中に安全な水素処理方法を学ぶトレーニングをお勧めします。

水素内燃機関(ICEs)は、他のゼロカーボン燃料ソリューションと比較して、非常に効率的で、総運用コストが非常に高くなります。カミンズの火花点火技術と燃料に依存しないエンジンプラットフォームにより、今日の天然ガスエンジン効率を上回るブレーキ熱効率(BTE)を達成することができます。さらに改良を加え、ディーゼルのような効率も達成可能かもしれません。ハイブリッドパワートレインに水素ICEを組み合わせ、カミンズのADEPTシステムなどの高度な機能を使用することで、効率をさらに高めることができます。

水素エンジンは、排出ガスを削減し、脱炭素化する効果的な方法です。

重要なのは、水素エンジン車両は、潤滑剤の燃焼に起因する微量以外にCO2を放出しません。緑色の水素で走る限り、その運転は二酸化炭素の排出ガスを十分に引き起こしません。

しかし、ニアゼロエミッション車の運用には価格が伴います。これは、すべての低炭素技術に当てはまります。しかし、特定の用途では、高負荷トラックなど、水素エンジンの例がより普及している可能性が高くなります。

水素エンジン車は、いつビジネスに適していますか?

それでは、あなたのビジネスが温室効果ガスの排出量を削減する必要があるとします。水素エンジン車両が適切なソリューションとなるのはいつですか?

まず、燃料戦略が必要です。車両が毎晩中央の倉庫に「家に帰る」フリートは、良い候補者です。水素燃料ポイントは中央デポに設置可能です。このタイプの給油戦略は、多くのCNG車両オペレーターに馴染み深いことでしょう。

車両が数百マイル以内にある配送センターを行き来する傾向がある場合は、同様の給油システムが機能します。

長距離トラックを固定ルートで運行している場合、水素燃料ポイントがルートに沿って設置されている限り、水素エンジンも意味があります。この目的のために、いくつかの企業や政府機関が水素の回廊を構築しています。

1日に2,300マイル以上走行するミディアムデューティーとヘビーデューティーの車両は、現在のバッテリー電気技術よりも水素エンジンの方が優れています。トラックは多くの電力を使っているため、電気トラックには大きなバッテリーが必要です。理論上、より大きなバッテリーは電気トラックの範囲を広げる可能性があります。しかし、これは、貨物スペースの紛失、充電ダウンタイムの増加、資本コストの増加という点で価格が高くなります。一方、水素エンジン車両は、航続距離のペイロード容量を取引することなく、数分で燃料を補給し、ディーゼル車と同様の範囲を達成することができます。

カミンズは、6.7および15リットルのエンジンを含む一連の水素エンジンの開発を進めています。これらのエンジンが完全にテストされ、検証されれば、車両メーカーに提供される予定です。カミンズは、運輸・物流の大手企業であるウェルナー・エンタープライズと協力して、新しい15リットルの天然ガスと水素エンジンの検証を行っています。水素エンジンは、従来のエンジンとほぼ同じ代替品であるため、お気に入りのトラックの水素エンジンバージョンが、今後数年のうちに発売される可能性があります。

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すでに水素燃料電池プログラムをお持ちのトラックやバスのメーカーの方は、お客様のオプションとして、水素内燃機関(ICE)を搭載した車両のラインアップを提供することを検討してください。

なぜでしょうか。理由は簡単です。ディーゼルエンジンを水素エンジンと交換する方が、別の技術を中心に車両を設計するよりも簡単です。また、燃料電池車の購入にご興味をお持ちの方は、燃料電池技術が進化する中で、水素を使い始める手段として、水素ICを搭載した車両の購入にも関心が高いと思います。しかし、現在のエンジン技術への理解は、その中核をなす存在です。

水素内燃機関の見た目と使い慣れた感じ

OEM(オリジナル機器メーカー)の場合、現行車両は最小限の労力で水素エンジンをホストするように再設計することができます。多くの場合、駆動線、トランスミッション、ブレーキ、トラックのシャシーに大きな変更は必要ありません。再設計段階で車両のアーキテクチャを最も集中的に変更したのが、水素燃料システムの追加かもしれません。しかし、カミンズは、水素貯蔵システムのリーダーであるNPROXXとの合弁会社を通じて、これらの変更を可能な限り摩擦なく行う手助けをしています。エンドツーエンドの水素システムを提供することで、カミンズはOEMが簡単に水素エンジン車両を設計することができます。この同じアプローチは、水素エンジンに興味のあるフリートオペレーターにも関係します。

水素エンジンが仕事を終え、脱炭素化を支援 

水素ICE車両の所有と運用に関するお客様の体験は、圧縮天然ガス(CNG)車両の所有と運用に匹敵します。

水素エンジンを搭載した車両は、最も過酷な仕事をこなすパワーを持っています。ドライバーは、水素エンジンが天然ガスエンジンと同じパフォーマンスを発揮し、ディーゼルエンジンと同等のパフォーマンスを発揮することがわかります。メンテナンスマネージャーは、従来のガソリンまたはディーゼルエンジンで動作する資格のあるほとんどの機械工が水素エンジンをメンテナンスできることを知ることができます。CNG燃料ポイントを施設内に設置したお客様は、水素燃料ポイントの操作に大きな違いはないことも知っているかもしれません。

また、水素はカーボンフリーの燃料でもあり、ICEのオーナーは早く脱炭素化の目標を達成することができます。水素エンジンは、車両保有車両が発生する商業輸送の排出ガスを削減し、会社全体の二酸化炭素排出量を削減するのに役立ちます。

燃料電池車の道を切り開く水素エンジン

では、燃料電池プログラムと水素エンジンはどのように補完し合うのでしょうか?水素エンジンや水素燃料電池は選択の選択ではありません。一方、水素エンジンの採用は、燃料電池の普及を促進する一助となる可能性が高い。

カミンズが2027年に水素エンジンの規模を拡大することを考えると、今後数年間で、より多くのお客様が水素エンジンを搭載したトラックを運転することが期待できます。

必然的に、より多くの水素車両が道路を襲い始めると、水素インフラに対する水素エンジンのメリットがより明らかになるでしょう。お客様は、水素を調達するのが簡単で安価だと思います。また、水素を燃料として使用すると、全体的に快適になります。また、水素貯蔵技術はより成熟し、より大きな規模で使用されるでしょう。これにより、燃料電池車の採用も容易になります。

詳しく知りたい方は、水素エンジンに関するよくあるご質問への回答をご確認ください。

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