トヨタ「水素カローラ」がさらに進化！ レース現場で水素を「はこぶ」挑戦！ 技術革新は日進月歩？

2021年9月18日・19日に三重県鈴鹿市の鈴鹿サーキットにてスーパー耐久第5戦がおこなわれました。そこでは、トヨタによる水素エンジンの挑戦が続けられていました。

■鈴鹿では水素を「はこぶ」がテーマとなる

　2050年にカーボンニュートラルを実現させるために「マルチソリューション」を掲げるトヨタは、そのひとつの選択肢として「水素技術を活用して内燃機関の可能性を探る」という未知への挑戦をおこなっています。

　その挑戦も今回の鈴鹿（三重県）で3回目となります。水素エンジン車両のレース参戦を起点に、カーボンニュートラルに向けた水素社会実現を達成するために、「一緒にやりましょう」とレース毎に仲間が増え、さまざまなことにチャレンジしています。

　豊田章男社長は、水素社会の実現は個々の技術の進化に加えて、「作る・運ぶ・使う」というすべてのプロセスを繋げることが重要と語っています。

　最初の挑戦となった富士のレースでは水素を「つかう」ための選択肢を広げる、2回目挑戦となるオートポリスのレースでは水素を「つくる」ための選択肢を広げることに注力していましたが、今回の鈴鹿のレースでは水素を「はこぶ」をテーマにしています。

　日本ではカーボンニュートラル実現のために再生可能エネルギーの利用拡大が課題ですが、残念ながら発電コストは海外のそれと比べると高いのが現状です。

　ならば、海外で作られた低コストの電力を輸入すればといいたいところですが、電気は送電線がないとそのままの形では運べません。でも、水素であればそれが可能になります。

　鈴鹿のレースで使う水素はオーストラリア産の褐炭由来の物になります。

　褐炭（かったん）とは水分や不純物などを多く含む品質の低い石炭のことで、安価なエネルギー資源のひとつですが、そのままでは利用価値が低いため、「水素にして運ぶ」というアイデアが生まれました。

　それがNEDO（国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構）による「褐炭水素プロジェクト」です。

　なかには「水素製造時にCO2が出るのでは？」という人も思いますが、その辺りも抜かりなし。

　排出されたCO2を回収して地中に埋める「CCS（Carbon dioxide Capture and Storage）」の技術を利用することで、作るときから使うときまでCO2を実質的に排出しないエネルギーになるのです。

　この褐炭水素プロジェクトは大きく分けると「褐炭から水素を製造」と「それを日本へ輸送」というふたの実証実験をおこなっています。

　後者に関しては、2021年9月時点で川崎重工／岩谷産業／J-POWERの3社が連携して日本に運ぶ取り組みを計画、2021年度中に世界初の液化水素運搬船「すいそ ふろんてぃあ」でオーストラリアから日本に水素を運ぶ実証実験をおこないます。

　ただ、今回使う水素は液化水素運搬船で運んだ物ではなく、海外からの水素調達の第一歩として試験的にオーストラリアから空輸で運んだ水素の一部となります。

　この水素は「Commercial Japan Partnership technologies（CJPT）」が取り組む小型FCトラックで中部国際空港から鈴鹿サーキットまで運搬。

　これも実証実験のひとつで、CJPT中嶋裕樹社長は「実際に水素を運んでみて、運ぶ水素の量とトラックの燃費の関係（15kgの水素を運ぶのに7kg使用）、積み下ろし作業の大変さ（1.7トンで3人から4人が必要）など、ラスト1マイルのハードルの高さがよく解りました。今後の改善への課題が見つかった」と語っています。

■水素エンジン搭載のカローラ、どう進化した？

　クルマ側の進化はどうでしょうか。

　今回のポイントはエンジンパフォーマンスが「ガソリン車並み」になったことです。

　ちなみに水素カローラのエンジンは「GRヤリス」の1.6リッターターボ「G16E-GTS」がベースですが、272ps／370Nmなのはもちろん、性能曲線も含めてほぼ同じだそうです。

　なかには「マージンを削ったんでしょ？」、「過給圧を上げたんでしょ？」という人もいるようですが、残念ながらどちらもハズレです。

　GRパワートレイン推進部の山崎大地部長は次のように語っています。

「今回のエンジンも前回と同じく24時間を走り切る耐久性を担保したうえでの性能アップになります。

　では、『何をやったのか？』というと、実は特別なことはおこなっておらず、『燃焼室の可視化』の調査が進んだことが大きいです。

　その結果に基づき、空気の入れ方、水素の吹き方、水素の圧力などを最適化することで出力アップに繋げています。

　ただ、水素と空気の比率に関しては今も見極めをおこなっている最中で、『パワーを上げても燃費がガタ落ち』ということはありませんが、今回はバランスという意味ではパワー重視かもしれません。

　当然、次戦（岡山）ではガソリン車超えを目指しますが、ここからは『情熱』の範疇になりますが（笑）、伸び代があることは解っていますので、レース後からカイゼンは続きます」

鈴鹿大会でも進化していた水素エンジンを搭載する「カローラ」

　エンジンの進化に伴い、シャシ側も大きく手が入っています。GRプロジェクト推進部の坂本尚之主査は次のように語っています。

「大きく変わったのは、ドライバーからの要求レベルです。前回まではどちらかというと『シャシがエンジンを助ける』という弱点を補うセットアップでしたが、今回はエンジンの進化により『速く走る』ためのセットアップに変わっています。

　具体的にはタイヤ幅のアップ（260→280）や、それに伴うサスペンションセットやAWD（GR-FOUR）の駆動力配分見直し、さらに空力アイテムの追加（リアスポイラーエクステンション）などをおこなっています。

　とくに駆動力配分に関しては、ベースとなるGRヤリスとは違う方向性を煮詰めるフェイズに入っているなど、ポジティブなサイクルに入っています」

　ちなみに細かい部分では、エキゾーストがチタンマフラーに変更。メカニックに話を聞くと、「軽量化という側面が大きいですが、水素エンジンならではの雑味のないサウンドを際立たせたいという想いもあります」と教えてくれました。

　水素エンジンでは、課題となる『給水素』に関してもカイゼンがおこなわれています。

　前回までは燃料口は左側のみでしたが、今回から右側にも追加、車両側も二重系に構造を変更しています。

　これにより、水素の充填時間は前回（オートポリス）の約3分に対して、約2分へと短縮。初戦（富士：約5分）と比べると半分以下になっています。この辺りに関してGRカンパニー佐藤プレジデントは次のように語っています。

「レースなので『給水素の時間は短くしたい』と思うのは当然のことですが、それだけでなく『頻繁に給水素をおこなうと、どんな課題が生まれるのか？』という社会実証実験であることも強く意識しています。この辺りも安全性を見ながらカイゼンを続けていきます」

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　さらに未知の水素エンジンということで、特別に許可を貰ってテレメトリーシステムを用いて車両状態を監視（安全にかかわる部分のみ）していますが、今回からトヨタのコネクテッド技術を用いたシステムへと変更されています（従来はレース用の市販品を使用）。

　レースではリアルタイムに高精度な情報を大量に求められることから、ここでの取り組みで得られた知見やノウハウはレースだけの話ではなく、今後のサービス開発にも間違いなく活かされると信じています。

　ちなみに現場のエンジニアに今回のシステムについて聞くと、「必要な情報が一目で解るので、以前より格段に使いやすくなっています」と好評でした。

■水素エンジンに対して、小林可夢偉選手の感想は？

　前回以上に大きな進化を遂げた水素カローラの予選タイムは、Aドライバー・井口卓人選手が2分28秒603、Bドライバー・佐々木雅弘選手が2分27秒510を記録し、総合順位は45台中35位。

　このタイムはST-5クラスのトップのマツダ「ロードスター」より3秒以上速く、ST-4クラスのトヨタ「86」の遅いマシンの5秒落ちといった状況です。

　ドライバーによると「クルマが重いのでコーナーが厳しいですが、ストレートではいい勝負ですよ」とポジティブなコメントでした。

　ちなみに今回、この水素エンジンによるモータースポーツ挑戦のいいだしっぺの1人である2021年ル・マン ウイナーの小林可夢偉選手も現場に来ていたので、色々と聞いてみました。

――水素エンジンに対する海外での反応は？

　可夢偉：僕が富士で乗ったことを知っているので、色々な人が興味を持って聞きに来ますよ。欧州はBEVが先行していますが、そのなかには『水素っていいよね』という人も多いです。

――この挑戦は可夢偉さんがいいだしっぺの1人ですが、振り返るとハイブリッドのモータースポーツ参戦も同じような境遇だったと思います。となると、「将来ル・マンで」というような想いはありますか？

　可夢偉：今は「このような可能性がありますよ」という挑戦ですが、水素が普及するようになったらチャンスはあると思います。モータースポーツも何か変わらなければならない時代に来ていると思っていますが、個人的には生き残る道は水素だと思っています。

――その理由はどこにあると思いますか？

　可夢偉：BEVは「お客さんを満足できない」、「ヒトを魅了できない」、「クルマ好きを作れない」と思っています。僕がやってきた以上のモータースポーツになって欲しいですしね。

――豊田社長は「目的はカーボンニュートラル、選択肢は様々」と常に語っています。

　可夢偉：もちろん、BEVがいい国があるのも解ります。でも、水素がいいという国もありますよね。そこに目を向けない現状はアンフェアに見えます。

――やはり、水素エンジンと出会ったことで可夢偉さんのなかでも変わったことがある？

　可夢偉：このクルマに出会って、凄くいいビジョンが見えそうだな……と。

　モータースポーツは世界的に停滞中ですが、新しい技術で競争が生まれ、レースが生まれる。

　これは意味があることだと思っています。僕らのためではなく、次の世代に向けて考えないと。

――今後、水素カローラに乗る機会は？

　可夢偉：あると思いますし、乗ることは難しいことではありません。

　それ以上に『世界にどう伝えていくのか』という部分で、自分のなかで協力したいなと思っています。色々考えていることもあるので、今後お伝えできれば。

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スーパー耐久参戦前のテストの様子

　肝心のレースはどうだったのでしょうか。

　序盤は順調に周回を重ねていましたが、終盤に佐々木雅弘選手の走行中にパワーダウンということで緊急ピットイン。

　ピットでは緊張が走りましたが、エンジン側のトラブルではなく補機類の電気系トラブルで、部品交換をおこなってピットアウト。

　この辺りはクルマが速くなったことで、今まで問題がなかった部分にストレスが生まれたようです。

　毎戦大きく進化しているからこそですが、逆をいうとカイゼンの余地はまだまだあるということです。

　その後は順調に走行を続け、5時間で90周を走ってゴール（参考：総合1位のアストンマーティンは137周、ST4クラス1位の86は119周、ST5クラス1位のロードスターは113周）。

　レース後、佐藤プレジデントに今回の総括を聞いてみました。

「想定していた出力／タイムだったと思いますが、温度変化はガソリン車よりも感度が高いかもしれませんね。

　GRカンパニーとルーキーレーシングがタッグを組むことによる強みは、『レーシングドライバーがクルマを仕上げるステップ』だと思っています。

　レーシングチームはクルマ全体でまとめていくのに対して、メーカーはやはり機能軸で動きがち。

　クルマ全体を俯瞰して見て機敏に開発という部分では得る物が多いです。

　そして、もうひとつはモータースポーツの環境は『納期』が決まってしまうのでスピード感。我々も次に向けて動き始めます」。

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　後日、モリゾウこと豊田章男社長に会った際に水素エンジンとマシンの進化スピードについて聞くと、このように答えてくれました。

「1戦毎のマシンの進化は、昔のトヨタだったら1年から2年は掛かっていたと思います。そもそも『参戦する？しない？』で何年も検討して『やっぱり出ません』だったでしょうね。できないからやる、それが挑戦です。これが今のトヨタなのです」
　
　次戦は11月13-14日に岡山国際サーキットで開催されます。今シーズンの最終戦となりますが、「ガソリン車を超える」というエンジンの進化はもちろんですが、「つかう」、「つくる」、「はこぶ」に続く水素社会実現のためのテーマは何になるのでしょうか。