パワーテクノロジー

ほとんどの全電動 eVTOL プロトタイプは、飛行時間を 30 分に制限するバッテリーに依存

しています。偶然にも、これは現在、米国連邦航空局 (FAA) が民間の固定翼航空機に義務

付けている有視界飛行規則 (VFR) の昼光燃料備蓄量と同じ量です。予備は夜間に最大 45

分増加し、昼間の VFR ヘリコプターに必要な予備は 20 分です。

「バッテリーでできることには限界があります」と、エアバス アメリカの研究および技術

担当副社長であるアマンダ シンプソンは認めています。「そこにある [UAM プロトタイプ]

車両の範囲は約 30 マイルです。[2 人乗りのエアバス Vahana テクノロジー デモンストレ

ーター eVTOL の] サイズの車両で 30 分から 1 時間以上を達成しようとすることは、今日

非常に困難です。100% 電気自動車を実現するためには、バッテリー技術をさらに進歩させ

る必要があります。」

重すぎて充電が遅い

主な問題は、重量と充電時間です。第 1 世代の日産リーフ自動車用のリチウム イオン バッ

テリー パックの重量は 648 ポンド（294ｋｇ）で、2 人乗りのヴァハナに 30 マイルの電

力を供給するのに必要なバッテリーよりも約 50 ポンド（23ｋｇ）多くなります。eVTOL

航空機が 4 ～ 9 人の乗客を運ぶことができるようにするには、はるかに大きなバッテリー

パック、より重い車両、および潜在的に長い充電時間が必要になります。

Tesla と Uber Air で働いた経験があり、現在は Panasonic のバッテリー技術担当副社長で

あるバッテリー専門家の Celina Mikolajczak 氏によると、フライト間の短い充電を使用して

バッテリー容量を最適化するバッテリー管理は、問題の一部を解決する可能性があります。

しかし、それにはリスクが伴います、と彼女は 2019 年の Uber Elevate サミットで述べま

した。「急速充電は、適切に行わないとバッテリーパックを劣化させる可能性のあるものの

1 つです」と彼女は説明しました。通常、これはバッテリー容量が 50% を下回らないよう

にすることを意味します。

Uber Elevate の高度なプログラムの設計責任者である John Badalamenti 氏は、日中の複

数回の充電が UAM でどのように機能するかを説明しました。「バッテリー管理がすべてです。

1 日をフル充電で開始し、60% まで放電してから、30% まで充電します」と彼は述べました。

「そのノコギリモデルを午前中ずっと続け、午後には 100% まで充電し、ノコギリモデルを

繰り返し、一晩で 100% まで充電します。」

理論的には、「スイート スポット」内で継続的に動作および充電されるバッテリーは 10 ～

12か月も持続し、電気自動車のスーパーチャージャーは 20 分以内にバッテリーの容量を

50% 充電できます。それにもかかわらず、Mikolajczak は、eVTOL を商業的に実行可能な

UAM アプリケーションにするために必要なバッテリー技術はまだ発明されていないという

意見です。

水素燃料電池

バッテリーを超えて

水素燃料電池は、EnergyOr や Skycorp などの企業によって小型ドローンに採用され、

ある程度の成功を収めています。これらの企業は、リチウムイオン電力よりも 2 倍から

4 倍耐久性が向上すると報告しています。しかし、燃料電池で eVTOL 航空機に電力を

供給することは、現在の全国的な航空配電システムの欠如が問題となってくるでしょう。

米国では現在、自動車用燃料電池ユーザー向けの約 50 か所のネットワークを持ってい

るのはカリフォルニア州だけですが、日本では今後 8 年間で 2,000 か所を建設する予定

です。

ただし、新しいバッテリー技術はいずれも市場に投入できる状態にないため、Airbus や

Bell などの実際の航空機製造経験を持つ OEM は、第 1 世代の eVTOL 航空機向けのハ

イブリッド/分散型電源ソリューションを検討するよう求められています。通常、このよう

な構成では、化石燃料を燃料とする内燃エンジン (ピストンとタービン) を発電機として

使用して、何らかの形式のバッテリー バックアップで電気駆動モーターに電力を供給しま

す。航空機エンジン メーカーの Continental、General Electric、Honeywell、Pratt &

Whitney、Rolls-Royce、および Safran はすべて、ハイブリッド/分散型電源システムに

取り組んでいます。

ハイブリッドも簡単ではない

ハイブリッド無人航空機 (UAV) は、ライドシェアの巨人 Uber などによって想定されて

いる UAM モデルには明らかに適合しません。計画されている Uber Air モデルは、

eVTOL の離着陸に対応するために、駐車場などの既存の屋上および高架構造の使用に

依存しています。

化石燃料車は、化石燃料の貯蔵や燃料補給の必要性などのさまざまな要因により、既存

の空港やヘリポートで使用されない限り、推定インフラストラクチャ コストに大幅に追

加される可能性があります。このインフラストラクチャの複雑な要件は、全米防火協会

規格 418 や国際民間航空機関の Heliport Emergency Response に関する第 6 章規則

などの文書に記載されています。屋上構造に必要な設備には、安全ネット、スタンドパイ

プ、燃料水分離タンクが含まれますが、ベスト プラクティスには、消火発泡システムの

追加が含まれます。これらの追加費用は相当なものです。

ハイブリッド eVTOL は、バッテリーのみで駆動するモデルよりも多くのノイズを生成す

る可能性があり、これは、特にニューヨークやロサンゼルスなどのヘリコプターのノイズ

に敏感な市場で、一般の受け入れの問題とあからさまな政治的反対を招く可能性があります。

これらの理由から、統合された UAM システムの一部としての eVTOL 航空機の主な支持者

は、ハイブリッド技術に消極的です。ただし、バッテリー技術が向上するまでは、ハイブリ

ッドが、規制を満たしながらミッションの範囲と期間の要件を満たす唯一の実行可能なソリ

ューションになる可能性があります。

 水素燃料の動き

垂直飛行の推進に取り組んでいる世界有数の非営利団体である垂直飛行協会 (VFS) は、

マルチモーダル水素空港に関する画期的なホワイトペーパー（白書）を発行しました。

VFS H2-Aero ホワイトペーパーの目標は、最初は地上車両の燃料補給ステーションで、

その後複数の輸送モードを提供する空港ベースのハブに拡張する、空港向けの再現可能

な水素ハブを提案することです。

航空機の排出量は、米国の輸送による温室効果ガス排出量の約 10%、全体の 3% に相当

します。2050 年までに、民間航空機の排出量は、世界の総 CO2 排出量の 22% 以上にま

で増加する可能性があると予想されています。航空機の平均寿命は 30 年であるため、化石

燃料とそのパワートレインをできるだけ早く交換する必要性が高まっています。この差し迫

った現実を緩和するために、VFS H2-Aero チームの使命は、カーボンフリー水素を燃料と

するゼロエミッション推進 (燃料電池など) を使用して航空の脱炭素化を支援することです。 

持続可能な航空燃料 (SAF) は、従来の航空機燃料に取って代わる「ドロップイン燃料」と

して確立され始めていますが、航空で正味ゼロ炭素排出を達成するには水素が必要であるこ

とを示す多くの要因があります。H2-Aero チームは、SAF の後継として、カーボンフリー

の水素で航空を脱炭素化することを目標に 2022 年に結成されました。

「SAF は航空機の炭素排出量を削減するための主要な手段として最前線に立っていますが、

水素は水の使用量を5 分の 1、3分の 1 に抑えるなど、多くの利点をもたらします。化石燃

料の代替への移行を大幅に加速しながら、大規模なコスト（航空燃料よりも少ない）削減に

なります。航空における水素への移行を促進するには、空港でマルチモーダル エコシステム

を作成することが有利です。H2-Aero のホワイトペーパーでは、地上車両ステーションを

「アンカー」または開始点として使用することを提案しています。これは、後に空港全体に

サービスを提供する水素ハブに成長します」と、H2-Aero チームの議長であり、

ZEV Station の CEO である Jesse Schneider は述べています。「このホワイトペーパーは、

輸送タイプごとの水素貯蔵の完全な概要と、H2-Hub を段階的に適切にサイズ設定するのに

役立つ標準のステータスを最初に示しています。H2-Aero は、燃料供給と航空機技術の検証

を支援する官民パートナーシップの形で、水素空港のデモンストレーションの枠組みも構築

します。」

「VFS は 2022 年 1 月に、燃料電池が航空機の実現可能性に近づいているため、空港で水素

に関するホワイトペーパーを作成する必要があることを認識しました。そこで、商用化のニー

ズに対応するために H2-Aero チームを結成しました」と、VFS エグゼクティブ ディレクター

のマイク ハーシュバーグは述べています。「航空における水素への移行を加速するのに役立つ

可能性がある H2-Aero チームからのこのホワイトペーパーを公開できることを嬉しく思います。」

VFS は、2022 年 3 月に北米で最初の水素航空に関する会議を開催しました。 

第 2 回年次 H2-Aero シンポジウムは、2023 年 3 月 28 ～ 30 日にカリフォルニア州ロング

ビーチで開催されます。最初の会議と同様に、2023 年のシンポジウムでは、水素航空および

燃料電池コミュニティの有力者による最新の最先端の開発に関する 2 日間の画期的なプレゼン

テーションが行われます。燃料電池航空機技術、デモンストレーション、空港向け水素ハブに

関するプレゼンテーションが 3 月 28 ～ 29 日に開催されます。

さらに、新しい SAE International AE-5CH 水素空港タスクグループを開始するために、

3 月 29 日に午後の会議が行われます。さらに、3 月 30 日木曜日の朝には、ロング ビーチの

ツアー ポートがあり、頑丈な水素燃料供給施設を見ることができます。

まとめ

電動航空機やeVTOL航空機の電源には、従来どおりのリチウムイオンバッテリーが主流

ですが、問題は持続時間です。30分という短い時間でしか飛行できないとなると、長距離

飛行にはどうしてもハイブリッドエンジンが必要です。そのハイブリッドエンジンには

化石燃料ではなく水素燃料が最適だというレポートです。水素ステーションを構築するに

は日本の水素技術が活躍すると思います。日本は電気自動車（EV）では、欧米に後れを

とりましたが、トヨタなどの水素エンジン技術を利用して挽回を図りたいものです。

それでは今日はこの辺で・・・

またお会いできる日を楽しみにしています。