水素自動車の燃費は良いのか？燃費の考え方とガソリン車と比較

2023.08.25

脱炭素に向けて、世界中の自動車メーカーが、排出二酸化炭素低減のため、ガソリンエンジンに代わる動力ユニットを開発しています。

多くの自動車メーカーは電気自動車開発を進めていますが、トヨタは水素自動車の開発も進めています。

水素自動車とはどのようなものか、また燃費の考え方をご紹介し、ガソリン車との燃料費を比較します。

関連記事：燃料電池車と水素自動車の違いとは。メリット・デメリットも解説

INDEX

水素自動車の概要について

水素自動車には、2種類あります。

1つ目は、水素を燃料としたエンジン車です。
トヨタがラリーに参戦しているGRカローラは、水素エンジンを搭載しています。

水素エンジン搭載車は今のところ、GRカローラのラリー参戦車のみで市販車はありません。
しかし、トヨタは水素エンジン搭載のGRカローラを販売予定ですし、マツダも水素ローターリーエンジンを開発しているとの噂もあります。

2つ目は、水素を燃料に「FCスタック」と呼ばれる発電機で電気を起こし、その電気でモーターを駆動させる方式の車です。
一般的には「燃料電池車」と呼ばれ、アルファベット3文字で「FCV」と表記します。

今回取り上げる水素自動車は、FCVです。
2022年時点で日本で一般向けに市販されているFCVは、トヨタ MIRAIとヒョンデ NEXOがあります。
以前はホンダもクラリティフューエルセルを販売していましたが、2021年9月で生産終了となりました。

FCVは、バスやトラックでも実用化されています。
燃料電池搭載のバスは、2018年からトヨタが日本国内で販売しています。

燃料電池搭載のトラックは、トヨタ・日野、ホンダ・いすず、ボルボ・ダイムラートラックなどの自動車メーカーが実証実験を行なっています。

一般に販売されるFCVの登録台数は、2021年時点で6,981台とわずかです。
これはFCVの種類が少なく、水素を充填する水素ステーションの多くが大都市に存在するため、地方都市では実用的でないことが原因です。

とはいえ、トヨタは2023年に新型FCVを発売します。
水素ステーションも2020年2月末日時点で137箇所でしたが、2022年12月には164箇所と確実に増えています。

FCVの本格的な普及は、「これから」です。

水素自動車の燃費の考え方とは

FCVの燃費の単位は、「km／kg」です。
つまり「水素1kgで何キロ走るか」という考え方の燃費測定になります。

ではFCVの水素タンクを満タンすると、何キロの水素が入るでしょう。
MIRAIの場合は、5.6kgです。

水素タンクの容量が141リッターなので、1リッターあたりの水素の重さは39.7gになります。
科学で習う水素の重さと異なるのは、FCV用水素燃料は70MPaもの圧力で圧縮されているからです。

ちなみに70MPaは、大気圧の700倍です。

水素とガソリンはどちらが高いのか？

ここでは、燃料として水素とガソリンのどちらが高いのか、を紹介します。

FCV用水素燃料の価格は？

FCV用水素燃料は、1kgあたり税込で1,200円前後で販売されています。
MIRAIの燃料タンクには5.6kg入るので、満タンで6,720円必要になります。

ガソリンの価格は？

2022年12月のガソリン平均価格は1リッターあたり、レギュラー163.6円、ハイオク174.0円です。

MIRAIとシャーシを共有するレクサス ISと比較すると、ISの燃料タンクは66リッターなのでレギュラーで1万758円、ハイオクで1万1,484円になります。

市販されている「トヨタ MIRAI」の燃費について

1回の満タンでFCVはどれくらい走ることができ、どれだけの燃料費がかかるのでしょうか。
FCVのヒョンデ NEXO、ホンダクラリティフューエルセル、そしてシャーシを共有し、2.5リッターハイブリッド搭載のレクサス IS300h（2WD車）と比較してみます。

FCVとハイブリッド車の燃費

MIRAIのWLTC燃費はベースグレードの「G」が152km／kg、豪華装備グレードの「Z」が135km／kgです。
ヒョンデ NEXOは、燃料タンクが156.6リッターで圧力は70MPaと同じなので、6.2kgの水素を充填できる計算です。満タンでの航続距離が820kgなので、燃費は132.2km／kgとなります。

現在は生産を終えたホンダクラリティフューエルセルの燃費は、燃料タンクが141リッターで圧力が70MPaなので、5.6kgの水素を充填できます。
満タンの航続距離が750kmなので、燃費は133.9km／kgです。

FCVの燃費は、130km／kgが最下限のようです。
MIRAI 「G」グレードの燃費152km／kgが突出しているのは、車体が「Z」グレードより軽量なことと、電気を使用する装備が「Z」グレードより少ないためと考えられます。

IS300hのWLTC燃費は、18.0km／Lです。
同じ燃費とはいえ、単位が違うためこのままでは比較ができません。
そこでガソリン1kgでIS300hが何キロ走行できるか、計算してみます。
ガソリン1リッターは750gなので、計算するとガソリン1kgは1.33リッターです。IS300hのガソリン1kgあたりの燃費は、

18.0km／L x 1.33L＝23.94km／kg

となり、燃料1kgあたりの燃費はFCVが圧倒的に勝ります。

FCVとハイブリッド車の航続距離

MIRAIとIS300hを1回の満タンで、何キロ連続して走行できるか比較してみます。
MIRAI「G」グレードは、

152km x 5.6kg＝851km

「Z」グレードは、

135km x 5.6kg＝756km

の走行ができます。
NEXOは820km、クラリティフューエルセルは750kmです。

IS300hは、

18.0km x 66L＝1,188km

の走行が可能です。

FCVとハイブリッド車の燃料費

MIRAIをIS300hと同じ1,188kmを走行させるなら「G」グレードは

1,188-851＝337km

を追加で走ることになり、必要な水素燃料は、

337km／152km／kg＝2.217…

となり、およそ2.2kgです。追加費用は

1,200円x2.2kg＝2,640円

で、最初の満タン費用を加えると、

6,720円＋2,640円＝9,360円

となります。

「Z」グレードは追加走行距離が432kmなので、追加の水素燃料は3.2kg、追加燃料費は3,840円です。最初の満タン費用6,720円との合計は1万560円です。

NEXOの場合だと追加距離が368km、追加の水素燃料が2.8kg必要で、追加燃料費は3,360円です。最初の満タン金額は

6.2kg x 1,200円＝7,440円

なので、合計で1万800円です。

クラリティフューエルセルの場合、追加距離が438km、追加の水素燃料が3.3kg必要で、追加燃料日は3,960円です。最初の満タン金額は

5.6kg x 1,200円＝6,720円

なので、合計で1万680円になります。

IS300hの満タン価格は使用燃料がレギュラーのため、163.6円 x 66L＝1万797円になり、FCV各車と比較すると、最大でMIRAIの「G」グレードの燃料費より1,437円高価になりますが、他車とは数百円の違いです。
つまり航続距離に対する燃料費は、水素もガソリンも同等の可能性が高いと言えるでしょう。