ENEOSが次世代燃料に関する勉強会を開催した。「ENEOS Charge Plus」でEV充電サービスを展開する一方、ガソリンに代わる液体燃料の脱炭素化への取り組みも進められていることが紹介された。おもなポイントをレポートする。
燃料のマルチパスウェイ戦略を推進
石油元売り大手のENEOSが開催した次世代燃料に関する勉強会に参加してきた。冒頭、同社次世代燃料部長の田中秀明氏から市場動向や取り組みの背景が説明され、続いて同部首席の菅野秀昭氏よりカーボンニュートラル燃料の課題や具体的なロードマップについての解説が行われた。
乗用車は電動化へのシフトが進んでいるが、既存の内燃機関車や物流・商用車、さらには航空や船舶分野のCO2を削る手段としては、次世代燃料への期待が高い。ENEOSのような石油元売り会社は単純に電動化を進めただけでは、企業としての生き残りができない。脱炭素化に向けた「マルチパスウェイ」の観点から、同社がどのような戦略を進めていくのかといったあらましが説明された。
前提として、ENEOS自身も長期的な将来像としては乗用車分野を中心にモビリティの電動化が進むと見込んでいる。そのため同社では、全国に広がるガソリンスタンド（SS）のネットワークを活用し、独自ブランドによるEV充電サービス「ENEOS Charge Plus」の導入やEV用充電器の設置を進めている。給油所を単なるガソリンや軽油の供給拠点から、EV充電も含めた「マルチエネルギーステーション」へと脱皮させる狙いだ
一方で、液体燃料の脱炭素化も進められている。エネルギーをどうやって運ぶか？ 運ぶ際の密度はどれくらいか？ などは自動車のエネルギー源として普及するための重要なポイントになる。液体燃料の最大の利点は運びやすくエネルギー密度が高いことで、電気を電池に貯めて運ぶより優位だ。
モビリティが必要とする莫大なエネルギー
カーボンニュートラルの達成には燃費向上や省エネによる排出絶対量の削減が大前提となるが、日本国内の輸送部門に必要なエネルギー（約3エクサジュール、エクサはギガの10億倍）をすべて国内の再生可能エネルギー（再エネ）発電のみで賄おうとすると、日本の総発電量に匹敵する約8,300億kWhもの電力を確保しなければならない。この電力を太陽光パネルで得ようとすると、横浜から名古屋までの平地すべてに太陽光パネルを敷き詰める必要があり、とても現実的とはいえないとする試算が紹介された。
液体燃料の脱炭素化を実現するには現状では再エネ電力が不可欠となる。そのため、オーストラリアなど広大な土地と豊富な日照量を持つ海外の「再エネ適地」で発電して水素製造し、日本へ輸送・保管する仕組みが必要。前述のように液体燃料は電池やガスに比べ体積・重量あたりのエネルギー密度が圧倒的に高く、持ち運びやすさや長期保管性、災害時の対応にも優れている。水素や合成燃料は、海外の安価な再エネを日本へ安全に運ぶ「エネルギーキャリア」の役割も果たすことになる。
製造プロセスにおいては、人の手が早期に入る技術ほど変換効率は高いもののコストがかさむため、まずはスピード感とコスト面で先行する「バイオ系燃料」の実装を進め、段階的に「合成燃料（e-fuel）」へ移行する二段構えのロードマップとなっている。
バイオエタノールの導入拡大も
ガソリンの低炭素化に関しては、政府の計画に沿ってバイオエタノールの導入拡大にも取り組んでいく。大量生産に対応するE10（エタノール10％混合ガソリン）の規格改正が2027年度末に予定されており、2028年頃からの沖縄県での先行導入実証を経て、2030年頃からの本格供給を目指すという。
さらに2028年度末にはE20（20％混合）の規格の新設を目指し、車両の普及期間を経て2040年頃の供給開始を見込んでいる。古紙や木質チップなど食料と競合しないセルロース系原料からのエタノール製造（第2世代バイオ燃料）に向け、同社は自動車メーカーらとの技術研究組合（raBit）や日本製紙との共同実証を通じ、2027年前半のパイロットプラント稼働を目指している。E10やE20燃料は純アルミを浸食するため、車両側のパーツや給油機のパーツ、タンクなどへの対応が必要となる。
ちなみに現在、法的に許されているエタノール混合比は3％以下と定められている。これは、かつて販売された高濃度アルコール（主としてメタノール）燃料「ガイアックス」を規制するために行われた2003年の品確法改正によるものだ。
当時は画期的であったガイアックスだが、燃料系統に使われているゴムパーツへの侵食などが懸念されていたと同時に、価格の安さが災いして既存の石油元売りなどから圧力を掛けられたという話もあり、見えない大きな力によって混合比が規制されたとも言われている。E10ガソリン実現のためには3％制限の法規制を変えていかなくてはならない。
低炭素燃料の新ブランド「ENEOS EARTH ONE」
また、ENEOSは低炭素燃料の認知拡大と技術検証を目的に新ブランド「ENEOS EARTH ONE」を立ち上げ、SUPER GTやスーパーフォーミュラにE10燃料を、スーパー耐久のST-QクラスにE20燃料を供給・評価している。軽油・航空分野では、海外製HVO（水素化処理植物油）の根岸製油所への輸入や、和歌山製造所における年間30万トン規模のSAF（持続可能な航空燃料）製造体制の整備を進めている。
カーボンニュートラル燃料の最終的な切り札である合成燃料（e-fuel）は、CO2フリー水素と回収CO2から作られ、既存のエンジンやインフラをそのまま利用できるのが利点。ENEOSでは横浜本牧の技術研究所に日量1バレル規模の実証プラントを構築して技術知見を蓄積したほか、大阪・関西万博では合成軽油100％でのシャトルバス走行実証を果たしている。今後は木質バイオマス等をガス化するバイオ系合成燃料の先行検討や、ドイツのGerman eFuel One社との協業による海外製造合成ガソリンの輸入・流通体制の確立も進めている。
EVにも関わる「自動車用潤滑油」への取り組み
そして今回の勉強会で特に個人的に興味を惹かれたのが、EVの普及に伴って求められる役割や性能が変化している「自動車用潤滑油」のトピックだ。この内容については潤滑油研究開発部の金原栄治部長から説明があった。
ENEOSでは、これまでエンジン搭載車向けで培った知見を活用し、EV特有のニーズに応える各種潤滑油や冷却油の研究開発を進めている。EVのパワートレーンは、電気でモーターを回転させ、その回転を減速機（ギア）で調節して車輪へ伝える構造となっている。このモーターの冷却とギアの潤滑を1つのオイルで同時に担う点が、従来の自動車用潤滑油とは異なる大きな特徴だ。
EV用潤滑油には、モーター内部に直接触れるための高い電気絶縁性や効率的な冷却性能が求められる。さらに、減速機ギアの破損や摩耗を防ぐ極圧性・摩耗防止性と、モーターの銅線を腐食させない優れた銅適合性が不可欠となる。モーター冷却とギア潤滑に必要な性能にはトレードオフの関係が存在するため、これらを高い次元でバランスさせることが開発上の要になる。逆に言えば高い電気絶縁性や効率的な冷却性能を両立できる潤滑油はEVの性能を飛躍的に向上させる可能性を秘めていることになる。
ENEOSの自社研究設備にて、省エネ特化型（Energy Saving）の「ENEOS EV FLUID」を用いて実車電費試験（WLTC＋Cityモード等）を実施したところ、従来型のATFを使用した場合と比較して最大約1％の電費向上（電費の低減）が確認されたという。たかが1％と思うかもしれないが、電費性能のスペック争いが激化する現代のEVにおいて、オイル類を変えるだけで得られる「1％」は開発現場にとって無視できない数値だろう。
現在、リチウムイオンバッテリーやインバーターの冷却はロングライフクーラント（LLC）を用いた間接水冷が主流。水系冷却液は導電性があるためバッテリーに直接接触させられず、配管や壁を介した間接冷却となり、構造の複雑化や熱抵抗の増大といった課題がある。これに対し、絶縁性に優れた石油系炭化水素オイルの中にバッテリーを直接浸す「直接油冷（液浸冷却）」の開発が進められている。
直接油冷は熱抵抗が小さく、バッテリーから直接熱を奪うため高い冷却効率を発揮する。直接油冷は絶縁性オイルを使用するため漏電や化学反応のリスクが極めて低く、間接冷却に必要な複雑な配管や壁が不要で、システム構造の簡素化とコスト削減が可能。さらに、オイルの粘度を低下（超低粘度化）させることで熱伝達係数が大幅に向上し、さらなる冷却性能の引き上げが可能だ。
EV用オイルに求められる絶縁性能については、自動車メーカーごとの設計コンセプトによって異なる。特定の車種や高出力車に限られた話というよりは、例えばシステム全体の電圧が高くなるほど電気漏れが生じやすくなるため、そうした高電圧設計を採用しているシステムでは高い絶縁性が求められる。また、漏電対策や絶縁担保の一部をオイル側に依存・補完するような設計思想を持つメーカー・ユニットの場合に、高い絶縁性を持つオイルのニーズが生じているという。
ENEOSでは、台湾の液浸冷却バッテリーシステムメーカーである「XING Mobility（行競科技）」をはじめとする社外パートナーと戦略的提携を結び、最適な冷却液の提案や市場開拓を進めている。また、自動車用途にとどまらず、据え置き型蓄電池やデータセンターにおける基板冷却（液浸冷却）への展開も視野に入れた取り組みを行っている。
なお現時点では量産EVへの採用実績はまだない。もともとは自動車メーカー各社から「2030年前後」を目標に実用化したいという話があり進めていたが、足元では各社の次世代EV開発計画に見直しや先送りが生じているため、実車への投入時期はやや不透明な情勢となっている。
ただし、モータースポーツや極限状態での利用、また実証実験レベルでの取り組みは各種パートナー企業と進めているとのことだ。現在は自動車向けよりも据え置き型の蓄電池や、消費電力・水の使用量を大幅に削減できる「データセンターの基板冷却」用途の方が、先行して実用化や市場導入が進んでいく見通しとなっている。
現在はEV化に向かってのマルチパスウェイが進む段階。今後はカーボンニュートラル燃料をはじめ、さまざまなアプローチでCO2削減と効率化が進むことだろう。新しい技術や情報に触れる機会があれば、順次レポートしていきたいと思う。
取材・文／諸星陽一
※画像はENEOS配布の資料より引用。
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