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バッテリーエレクトリック＆水素燃料電池電車 2023-2043年Battery Electric & Hydrogen Fuel Cell Trains 2023-2043 今日の鉄道網は、その大部分が電気式架線やライブレールシステムに「つながれた」電気列車で構成されています。しかし、1マイルあたりのインフラコストが高いこと、地理的に離れた場所にあること、トンネルや... もっと見る
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サマリー
今日の鉄道網は、その大部分が電気式架線やライブレールシステムに「つながれた」電気列車で構成されています。しかし、1マイルあたりのインフラコストが高いこと、地理的に離れた場所にあること、トンネルや橋の建設が現実的でないことなどから、どこでも実現できるわけではありません。このような線路の延長では、鉄道会社や運行会社は現在、ディーゼル燃料に頼っています。ディーゼル燃料の使用はどの市場でも永遠に続くわけではなく、複数の鉄道OEMや運行会社は、今こそゼロエミッション鉄道技術に移行する時だと考えています。
実際、IDTechExのレポートによると、鉄道OEMが高いディーゼル燃料コストを削減し、パリ協定や欧州の「Fit for 55」といった幅広い気候目標に従おうとする中、無索式電気鉄道の需要は今後数年で急速に増加すると見られています。リチウムイオン電池技術の急速な進歩により、業界は勢いを増しており、現在では狭い車両スペースで数メガワット時（MWh）のレベルに達するシステムが可能になっています。現在、最大14.5MWhのシステムが、バッテリー電気（BEV）機関車やBELと呼ばれる大型列車に搭載されています。将来的には、鉄道が必要とする膨大なエネルギーにより、すべての電気自動車市場で最大級のトラクションバッテリーが導入されることになり、1編成あたり20MWhを超える可能性があります。予測期間中、バッテリーのエネルギー密度と充電技術の向上が見込まれますが、それでも、長距離走行が必要なため、環境に優しい水素燃料電池にいくつかの機会が生まれると思われます。
本レポートでは、IDTechExが、ディーゼル車の使用量が減少し、エネルギー貯蔵技術が急速に進歩する中で、バッテリー電気（BEV）および燃料電池（FC）列車に出現するグローバルな機会を評価しています。20年間の詳細な予測には、機関車、マルチプルユニット、シャンタートレインの列車納入、バッテリー需要（GWh）、燃料電池需要（MW）、市場価値（10億ドル）が含まれています。また、各ソリューションの長期的な実現可能性を評価するため、鉄道用バッテリー、燃料電池、グリーン水素のコストの推移を、複数の企業へのインタビューに基づく一次調査から探っています。
電気鉄道 機関車、シャッター、マルチユニット
初期の鉄道電化は、旅客営業に使用される列車であるマルチプルユニット（MU）が主導することになる。BEVのMUは、現在地方線や都市間路線で運行されているディーゼルMUを置き換えるために開発されています。初期の配備は、路線長が100km程度までのものに集中しており、現在の商用車と同等のバッテリーシステムが必要です。
長期的には、電化は機関車によって進められ、本線用機関車（「機関車」）とスイッチャーとも呼ばれるシャンター用機関車（「シャンター」）の採用時期が報告書に示されています。シャンターは、ヤードや駅構内で様々な車両を移動させるために使用されるレイリーヤード車両です。この分野は航続距離を必要としないため、機会充電の可能性が高い。その結果、LTOから典型的なG/NMCベースのリチウムイオン電池まで、より幅広いエネルギー貯蔵の可能性があり、レポートではその分析を行っています。
幹線機関車は、米国、欧州、中国などの主要な電化地域によって異なりますが、主に商業・産業用の貨物列車です。機関車はマルチプルユニットよりも対応可能な市場が大きく、大型で高価な車両であり、しばしば長距離走行が要求されるため、メガワット時のバッテリーシステムが必要となります。機関車は、大型バッテリーのサプライチェーンにとって最大の機会であり、バッテリー需要は本レポートで評価されています。
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出典：IDTechEx
鉄道用リチウムイオン電池システム、燃料電池システム、グリーン水素
鉄道で検討されているゼロエミッション技術の最前線はバッテリー電気自動車であり、バッテリーエネルギー密度と充電技術の改善は予測期間中に増加すると予想されます。本レポートでは、IDTechExが、NMC、NCA、LFP、LTO、固体、リチウム金属を比較しながら、さまざまなバッテリー化学オプションと鉄道への適合性を評価しています。IDTechExは、8社以上のヘビーデューティーパックサプライヤーからの一次調査を共有し、リーダーを特定します。また、本レポートをご購入いただくと、IDTechExポータルの一次調査インタビューへのアクセスも可能です。
鉄道は、運行が非常に予測可能であるため、独自の利点があります。エネルギー再生と経路効率の最適化は、エネルギー（燃料）ニーズの削減に大きな役割を果たし、ディーゼル業界では何十年にもわたって重視されてきた。このため、燃費が主要な原動力となるBEV列車の採用のための基礎が築かれています。先進的なエネルギー管理システム（EMS）は、列車（機関車の数／電力）、線路の長さ、列車の荷重、地形、信号や速度制限などを正確に把握し、燃費を最適化することができます。
大型EVアプリケーション用の燃料電池サプライヤーは数多く存在するが、鉄道市場を特にターゲットとしている企業は少数であり、IDTechExは、機会があればほとんどの企業がこの分野に軸足を移すことができると予想している（このもう一つの典型例は船舶市場である）。ほとんどの企業がPEMFCを製造しており、少数がSOFCを製造し、主に定置用または船舶用市場を対象としている。最終的には、本レポートで検討されているグリーン水素の高コストが長期的な課題として残り、グレー水素は炭素排出量が多いため、使用が承認されないと思われます。
主な特徴：
目次
Summary
この調査レポートでは、IDTechExが、ディーゼル車の使用量が減少し、エネルギー貯蔵技術が急速に進歩する中で、バッテリー電気（BEV）および燃料電池（FC）列車に出現するグローバルな機会を評価しています。
主な掲載内容（目次より抜粋）
Report Summary
Rail networks today already largely consist of electric trains 'tethered' to electric overhead and live rail systems. However, this is not feasible everywhere due to the high infrastructure cost/mile, remote geographic locations, and the practicality of building through tunnels and bridges. For these stretches of track, rail OEMs and operators currently rely on diesel fuel - which is their number two cost. Use of diesel cannot continue forever in any market, and multiple rail OEMs and operators believe the time is now to transition towards zero emission rail technologies.
Indeed, the IDTechEx report shows demand for untethered electric trains will increase rapidly over the coming years as rail OEMs seek to reduce high diesel costs and follow broad climate goals such as the Paris Agreement and 'Fit for 55' in Europe. Industry momentum has been building through the rapid advancement of Li-ion battery technology, with systems now capable of reaching the multi mega-watt hour (MWh) level in confined carriage spaces. Systems up to ~14.5MWh are being installed today in the largest trains, known as battery electric (BEV) locomotives, or BELs. In the future, the vast energy requirements of rail will eventually lead to some of the largest traction battery deployments across all electric vehicle markets - potentially beyond 20MWh per train. Improvements in battery energy density and charging technology is expected to increase over the forecast period, but even then, the longest-range requirements will create some opportunities for green hydrogen fuel cells.
In this report, IDTechEx assesses the global opportunities emerging for battery-electric (BEV) and fuel cell (FC) trains as diesel use declines and energy storage technologies advance rapidly. Granular 20-year forecasts include train deliveries, battery demand (GWh), fuel cell demand (MW) and market value ($ billion) across locomotives, multiple units, and shunter trains. The cost evolution of railroad batteries, fuel cells and green hydrogen is also explored to assess the long-term feasibility of each solution, drawing from primary research across multiple company interviews.
Electric trains: Locomotives, shunters & multiple units
Initial rail electrification will be led by multiple units (MU), which are trains used for passenger operations. BEV MUs are being developed to replace the diesel MUs currently operating between regional and intercity lines. Initial deployments have focused on route lengths of up to around 100km, which requires battery systems comparable to commercial road vehicles today.
In the longer term, electrification will be led by locomotives, with adoption timelines provided in the report for mainline locomotives ('locomotives') and shunter locomotives ('shunters'), also known as switchers. Shunters are railyard vehicles used for moving various cars around yards or stations. This sector does not require range and has greater potential for opportunity charging. As a result, there is a wider range of energy storage possibilities, from LTO to typical G/NMC based Li-ion batteries, with analysis in the report.
Mainline locomotives are largely commercial & industrial freight trains, although this varies between key electrification regions such as the US, Europe, and China. Locomotives have a larger addressable market than multiple units, and since they are larger and more expensive vehicles, often with long range requirements, they require mega-watt hour battery systems. Locomotives represent the greatest opportunity for the heavy-duty battery supply chain, with battery demand assessed in the report.
Source: IDTechEx
Rail Li-ion battery systems, fuel cell systems, and green hydrogen
Battery-electric vehicles are at the forefront of the zero-emission technology being considered in rail, and improvements in battery energy density and charging technology is expected to increase over the forecast period. In the report, IDTechEx evaluates different battery chemistry options and their suitability for trains, comparing NMC, NCA, LFP, LTO, solid-state and lithium metal. IDTechEx shares primary research from over eight heavy-duty pack suppliers with leaders identified. Access to primary research interviews on the IDTechEx portal are also provided with the purchase of this report.
Rail has unique advantages because operations are highly predictable. Energy regeneration and route efficiency optimisation plays a large role in reducing energy (fuel) needs and has been a focus of the diesel industry for decades. This has laid the groundwork for BEV train adoption, where fuel economy will be the primary driver. An advanced energy management system (EMS) will have exact knowledge of the train (the number of locomotives/power), the track length, the train's load, the terrain, the signal and speed limits and more to optimize for fuel efficiency.
While there are many fuel cell suppliers for heavy duty EV applications, a small number are specifically targeting the rail market, although IDTechEx expects most can pivot to the sector as the opportunity emerges (another prime example of this is the marine market). Most companies make PEMFC with a small number making SOFC mostly targeted at stationary or marine markets. Ultimately, the high cost of green hydrogen, explored in the report, will remain a long-term challenge, while grey hydrogen will not be approved for use due to high carbon emissions.
Key aspects:
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2024/07/01 10:26 162.23 円 174.76 円 207.97 円 |
