(1/34) 燃料電池(FC)フォークリフトの 取組みについて ※FC = Fuel Cell 2014年 3月 26日 株式会社豊田自動織機 目次 １．フォークリフト用燃料電池（FC）システム ２．海外（北米・欧州）の動向 ３．豊田自動織機の取組みと北九州実証実験 ４．今後の取り組み (2/34) １．フォークリフト用燃料電池（FC）システム フォークリフト・産業車両の種類 Class１ カウンタ Class2 リーチ (3/34) ※分類は、ITAの規格に基づく Class3 ローリフト Class6 タガー 電 動 水平搬送 Class4 Class5 エ ン ジ ン ※ITA：Industrial Truck Association（米国産業車両協会） １．フォークリフト用燃料電池（FC）システム (4/34) トヨタL&F 販売状況 1 ’12年フォークリフト 全世界シェア ※1 2 地域別シェア ※1 当社シェア 18.6％ 当社 183千台 シェア 19.5％ 当社シェア 32.5％ 欧州市場 311千台 北米市場 189千台 世界市場 942千台 3 ’12年フォークリフト 国内シェア ※2 その他 （日本除く） 375千台 国内市場 69千台 当社シェア 44.3％ ※1：フォークリフト工場出荷（WITS/クラスⅠ-Ⅴ） ※2：日本産業車両協会調べ、クラスⅠ･Ⅱ･Ⅳ･Ⅴ＋ウォーキー Copyright(c) 2012 TOYOTA INDUSTRIES CORPORATION. All rights reserved. 当社シェア 8.6％ １．フォークリフト用燃料電池（FC）システム (5/34) １）フォークリフト市場 ②2020年世界市場（予測） ①2012年世界市場 欧州 34% 米国 日本 中国 16% 7% 25% 16% 2012年度比 1.5倍 地域別構成比（全世界94万台） 22% 36% 81% ClassⅣ,Ⅴ 19% 42 % ClassⅠ 10% 欧州 30% ALOMA 10% エンジン車 46.5% 13% 5% 中国 28% ALOMA 19% 27% 29 % 85% 59% エンジン車 44.7% 10% 19% ClassⅡ 66% 12% 21% 33% 27 % 13% 8% 9% 43% 33% 25 % 10% 12% 18% 電動車（全体） 3 6% 6% 53.5% % 電動車(先進国) ７０％ 日本 地域別構成比（全世界136万台） 59% 50% ClassⅢ 米国 17% 2012年度比 15ﾎﾟｲﾝﾄUP 31% 7% 22% 電動車（先進国) ８５％ 6% 電動車（全体）2% 6% 6% 55.3% ・フォークリフﾄ市場は、新興国のエンジン車を中心に増加（１．５倍） ・先進国では、電動車比率がさらに増加（７０％⇒８５％） １．フォークリフト用燃料電池（FC）システム 電動フォークリフトの電気駆動システム ・エンジン車と比較して - 稼動時ゼロエミッション - 低騒音、低振動 - ランニングコスト（電気代）が安い ・稼動エリアが限定されているため、 充電インフラ設備の設置が比較的容易 車両： 2.5ﾄﾝ積み 電動ﾌｫｰｸﾘﾌﾄ「ｼﾞｪﾈｵB」 油圧 ポンプ 【課題】 ・充電に時間がかかる（６～８時間） 高稼働ユーザーは、 バッテリー交換方式、急速充電方式で対応 油圧タンク 荷役 モータ モータドライバ 走行 モータ 電動フォークリフト普及の理由 モータドライバ 鉛バッテリ ⇒交換用バッテリ、充電設備が必要 現状の電動フォークリフトにおいては、充電に課題がある (6/34) １．フォークリフト用燃料電池（FC）システム (7/34) FCとは FCスタック 水素 空気（酸素） FCセル 空気（酸素） 水素 セパレータ (-) 水素 (+) 空気、水 水素極（陰極） 電解質膜 酸素極（陽極） 【化学反応式】 + 水素極（陰極） ： H2 → 2H + 2e + 酸素極（陽極） ： 1/2O2 + 2H + 2e → H2O スタックはセルの集合体 電気はセル毎につくられる セパレータ ※ＪＨＦＣホームページより引用 水素と空気中の酸素を化学反応させて電気をつくり、水のみを排出 １．フォークリフト用燃料電池（FC）システム (8/34) FCフォークリフト 置き換え ＦＣユニット 鉛バッテリ 体積：0.4m3 重量：約１,000kg 体積 ：0.4m3 FC重量：約500kg 水素ﾀﾝｸ ※フォークリフトは、 既存の電動車両を使用可能 ｳｪｲﾄ ・鉛バッテリと重量を合わせるため 隙間に500kgのウェイトを追加 FCスタックで発電した電気を動力源とし荷役・走行するフォークリフト １．フォークリフト用燃料電池（FC）システム （9/34) FCフォークリフトの特長 １）環境性 ・稼動時ゼロエミッション ・Well to Wheel※ CO2排出量低減 ２）作業効率向上 ・水素充填 約3分 ・鉛バッテリ同等(8時間)の 連続稼動が可能 ３）省スペース ・スペアバッテリ ・バッテリ置き場 ・充電装置 不要 FCフォークリフト ※ Well to Wheel排出量 ： 燃料原料採掘段階から走行段階までの総排出量 １．フォークリフト用燃料電池（FC）システム ・鉛バッテリ交換 (10～15分) ・バッテリ液補水 (15分／週2回) 非稼動時間の低減 作業（8h） 連続稼動のケース ・・・ 作業（8h） 鉛バッテリ充電 (6～8h) 電源：鉛バッテリ 作業（8h） 電源：FC (10/34) 作業（8h） 水素 充填 (3～5分) ・・・ 時間 バッテリ交換、メンテによる非稼働時間が低減 １．フォークリフト用燃料電池（FC）システム (11/34) ※ １工場あたり数十台 フォークリフト所有の場合 省スペース 充電器 充電 6～8h スペアバッテリ 水素ディスペンサ 鉛バッテリ交換・充電システム※ 水素供給設備 写真はイメージ 例： 米Sysco社 Houston工場内水素設備 (FCフォークリフト98台稼動) スペアバッテリ、充電スペースが不要 目次 １．フォークリフト用燃料電池（FC）システム ２．海外（北米・欧州）の動向 ３．豊田自動織機の取組みと北九州実証実験 ４．今後の取り組み (12/34) ２．海外（北米）の動向 (13/34) フォークリフト用ＦＣシステムの位置付け Portable Device (1W -3kw) 出典）Argonne研究所 Jim Miller 一部変更 <用途> パソコン、軍事用 Forklifts (2kW -12kw) Space Applications １９６５年 Gemini ５号 Stationary Power (5kW -1Mw) <用途> 非常用ﾊﾞｯｸｱｯﾌﾟ電源等 Fuel Cell Vehicles (35kW -100kw) フォークリフトをFC初期市場有望アプリケーションと位置付け ２．海外（北米）の動向 (14/34) FCユニットメーカ 北米のFCフォークリフト導入状況 Plug Power社(シェア89%) FCフォークリフト導入台数の推移 Oorja社（シェア10%） ※デモ用機台(約250台)除外 その他 [Hydrogenics Nuvera]（シェア1%） 4,377 台 累計 4,000 導 入 3,000 台 数 2,000 1,000 2013.9ﾃﾞｰﾀ 運輸 10% 製造業 16% 食品 飲料 68％ 6% 3,266 2,455 単年 1,364 1091 811 1,111 719 645 401 95 297 234 2009 2010 2011 2012 2013 184 200 161 40 75 105 56 導入が 進む背景 254 （１）政府助成金、税還付(30%) （２）食品・飲料ユーザーから普及 （３）大規模・長時間稼動ユーザーの 電動フォークリフトからの置き換え 25 170 50 50 140 136 275 95 96 20 10 61 102 75 200 203 195 60 40 161 43 25 102 110 14 65 32 65 35 出典)Fuel Cell-Powered Forklifts in North America : www.fuelcells.org 米国政府の支援を背景に市場導入が加速 累計約4,000台以上 ２．海外（北米）の動向 (15/34) スタックメーカ Plug Power社製 ユニットの商流 スタック供給 ＦＣシステムインテグレータ 10kW 7kW 3kW 販売・サービス ユーザー Class１ カウンタ Class2 リーチ Class3 ローリフト ２．海外（北米）の動向 FCフォークリフト導入事例: BMW社 （米国サウスカロライナ州） (16/34) 15,000ガロン (57kL) Linde社 屋外： 蓄圧器と液体水素貯蔵容器 牽引車・ フォークリフト (FCユニット： Plug Power社製) 計２７５台 BMW組立工場 屋内： ６ヶ所の水素ディスペンサ 出典）Plug Power社ホームページ ２．海外（欧州）の動向 (17/34) FCフォークリフト合弁会社：HyPulsion 会社名 ： HyPulsion （ジョイントベンチャー） 出資会社 ： Plug Power (フォークリフト用FCユニットメーカ) axane (AIR LIQUIDE 子会社、固体高分子型FCシステム開発) 設立 ： 2012年3月～ 目的 ： 欧州でのフォークリフト用FCユニット開発・製造・販売 コメント ： 欧州市場は北米市場より大 2015年 1,500台/年、 2020年 5,000台/年 FCユニット メーカ ジョイントベンチャー ガスメーカ 欧州での商用化に向け、合弁会社設立（2012年3月） 目次 １．フォークリフト用燃料電池（FC）システム ２．海外（北米・欧州）の動向 ３．豊田自動織機の取組みと北九州実証実験 ４．今後の取り組み (18/34) (19/34) ３．豊田自動織機の取組みと北九州実証実験 現在 04 05 06 07 08 09 10 11 13 14 実証実験 実用可能性検証 豊田 自動 織機 12 FC自動車のセルを使用し FCシステムを開発 フォークリフトへの 適用可能性を検証 ＦＣフォークリフト_初代 (2005.10～) 以降 15 実用化 システム効率、 耐久性を向上し 北九州実証実験に参画 2代目 (2012.12～) 自動車のFCセル技術を応用しFCフォークリフトを開発 (20/34) ３．豊田自動織機の取組みと北九州実証実験 北九州市八幡東田地区 (八幡製鉄所跡地) ２）北九州ｽﾏｰﾄｺﾐｭﾆﾃｨ創造事業 2012年12月～2014年3月 ２台 （北九州市） 新日鐵住金殿 戸畑工場より 豊田合成殿 北九州工場 水素ﾊﾟｲﾌﾟﾗｲﾝ （新日鐵住金） １）北九州水素タウン（福岡県） 2010年12月～2015年3月 各１台 水素ｽﾃｰｼｮﾝ ﾅﾌｺ殿 (ﾎｰﾑｾﾝﾀｰ) 水素ﾊﾟｲﾌﾟﾗｲﾝ (新設) ２つの実証試験が北九州で実施 博物館 100kW-FC 1台 水素ハウス 1kW-FC 10台 (21/34) ３．豊田自動織機の取組みと北九州実証実験 北九州スマートコミュニティ創造事業 FEMS ※1 FEMS = Factory Energy Management System ※2 CEMS = Community Energy Management System トヨタ自動車、豊田合成、豊田自動織機 北九州スマートコミュニティ創造事業に参画 FEMS※1による工場全体の省エネ ・ CO2削減 ・ 電力ピークカットに取り組む 実施項目： ①CEMS※2との連携 ②生産管理システムとの連携 ③エネルギー機器の導入 FCフォークリフトの導入 【CEMS】 【FEMS】 ・デマンドレスポンス ・CEMSとの連携 ・デマンド制御 ・計測・表示 ・照明・空調制御 ・発電・蓄電制御 ・生産管理システムとの連携 操作表示端末 電力計測 生産管理システム 太陽光発電 （系統連系） 蓄電池制御 （系統連系） 燃料流量計測 水流量計測 照明制御 空調制御 設備情報 FCフォークリフト スマートグリッド対応 (22/34) ３．豊田自動織機の取組みと北九州実証実験 水素充填スタンド ※2013/11/3 BS-TBS 豊田合成殿 北九州工場内に水素充填設備を設置 水素充填設備（正面視） 水素圧縮機 （14.7→40MPa） 水素充填設備（背面視） ①配送用水素容器 (14.7MPa) 将来の低コスト水素インフラ検証 ②水素蓄圧器 (40MPa) (23/34) ３．豊田自動織機の取組みと北九州実証実験 クラウドを利用した遠隔モニターシステム 遠隔モニター クラウドサーバー GPSサテライト 解析ソフト インターネット データ送信器 ・位置情報 ・FCシステム動作・管理データ ・メンテナンス情報 ・作業・稼動情報 ほか FCフォークリフト タブレットPCモニター フォークリフト稼働情報およびＦＣシステム情報を開発にフィードバック (24/34) ３．豊田自動織機の取組みと北九州実証実験 北九州実証実験 水素充填作業 水素ステーション ①水素充填作業以外の作業 ・水素漏チェック ・充填ガン脱着 ・充填設備操作 ・生成水排水 ［今回］ 移動 充填前作業 （0.5min） ①（1min） 水素充填 （3min） 充填後作業 ①（0.5min） 移動 （0.5min） 水素充填作業 (5～6分) 実証車稼動範囲 ［将来］ 水素充填 100m （3min） 水素充填作業 (3～4分) 作業時間短縮 ・移動距離の短縮 （屋内水素充填の可能性） ・充填以外の作業の軽減 時間 水素充填は3分以内達成、その他の作業時間短縮が課題 ３．豊田自動織機の取組みと北九州実証実験 ユーザーの声 具 体 的 な 声 ◇今までのバッテリーフォークリフトと全く同じように使え、 違和感はない。 ◇バッテリ車の場合、電池残量がなくなると、バッテリの交換作業が 必要だが、水素充填作業が約３分で可能になり、 非稼働時間（ダウンタイム）が低減でき、 非常にうれしい。 ◆水素充填が、屋内（工場内）で 可能になるとよい。 ◆生成水が、活用できるとよい。 (25/34) 目次 １．フォークリフト用燃料電池（FC）システム ２．海外（北米・欧州）の動向 ３．豊田自動織機の取組みと北九州実証実験 ４．今後の取り組み (26/34） ４．今後の取り組み (27/34) 関西国際空港（KIX）スマート愛ランド構想「水素グリッドプロジェクト」 出典）KIX水素ｸﾞﾘｯﾄﾞ委員会 関西国際空港の貨物施設へのFC産業用車両の積極的な導入を進める （将来的に関空の全構内車両について、完全FC化を目指す計画） （28/34) ４．今後の取り組み 技術課題 耐久性向上 ＦＣフォークリフトの状況 (ＦＣ自動車との違い) ・１日の稼働時間が長い ・１日のｷｰON、OFF回数が多い 今後の取組み ・非稼働時を含む FCｾﾙの電位変動抑制 ⇒起動時のFCｾﾙの電位変動に よる化学劣化が大きい 低温（氷点下） 始動 ・低温からの暖気 ・暖気制御の開発 ・発電で発生する水を路面に直接 ・貯水ﾀﾝｸ方式以外の 排出せず、ﾀﾝｸで貯水、ﾎｰｽで排出 ⇒ﾀﾝｸおよび排水ﾎｰｽが凍結し 排出方法の検討 ・凍結部溶解方法の検討 排水不可 コスト低減 ・自動車に比べ将来の導入台数小 ⇒量産効果が得られにくくｺｽﾄ高 ・ｼｽﾃﾑ簡素化 ・FC自動車との部品共通化 と部品見直し (29/34) ４．今後の取り組み 水素タンク 構造による使用比較(35MPa) 型式 区分 特徴（概略図） 全部金属容器 Type 2 Type 3 Type 4 国内 北米 欧州 コスト 重量 × ○ × 安い 重い × 鋼製ﾗｲﾅｰ ： ○ SUS合金ﾗｲﾅｰ： ○ ｱﾙﾐ合金ﾗｲﾅｰ： ○ (SUS, ｱﾙﾐは継目 有り可) 鋼製ﾗｲﾅｰ ： ○ SUS合金ﾗｲﾅｰ： ○ ｱﾙﾐ合金ﾗｲﾅｰ： ○ (継目無しのみ) ○ ○ 鋼（主にCr-Mo鋼）のみで作製 Type 1 金属ﾗｲﾅｰ・ ﾌｰﾌﾟ巻き容器 ※ﾅﾝﾊﾞｰ無車両での比較 鋼製もしくは非鉄金属ﾗｲﾅｰの胴 部周方向のみをガラス繊維強化 ﾌﾟﾗｽﾁｯｸで強化 金属ﾗｲﾅｰ・ 全周巻き容器 鋼製もしくは非鉄金属ﾗｲﾅｰの全 周を炭素繊維/ｶﾞﾗｽ繊維強化ﾌﾟﾗ ｽﾁｯｸで強化 非金属ﾗｲﾅｰ・ 全周巻き容器 非金属（主に高密度ﾎﾟﾘｴﾁﾚﾝ） ﾗｲﾅｰの全周を炭素繊維/ｶﾞﾗｽ 繊維強化ﾌﾟﾗｽﾁｯｸで強化 鋼製ﾗｲﾅｰ ：× SUS合金ﾗｲﾅｰ ： ○ ｱﾙﾐ合金ﾗｲﾅｰ ： ○ (継目無しのみ) ○ ※豊田自動織機 調べ ・現行、Type3とType4のみ、自動車（フォークリフト含む）向けの水素タンクとして使用可 フォークリフトには、複合容器よりも 全部金属製容器の方が、搭載適性が高く、安価 ガラス繊維強化プラスチック 炭素繊維強化プラスチック 金属ライナー 図：Type3タンク断面構造 (30/34) ４．今後の取り組み 産業車両用FCシステム普及のため規制緩和が必要な項目 １）水素タンク使用材 内容 今後の取組み ・ｸﾛﾑﾓﾘﾌﾞﾃﾞﾝ鋼の認可 水素ﾀﾝｸ 材料の一部 (ﾗｲﾅｰのみ) もしくは 全部を鋼製化 （安価で重い） ・規制緩和等の取組みを通じて、 鋼製ﾗｲﾅｰ、もしくは全部鋼製 ﾀﾝｸの使用許可を目指す (2014年度～) ２）水素ディスペンサの屋内設置 ・屋内水素ﾃﾞｨｽﾍﾟﾝｻ設置基準の緩和 ﾃﾞｨｽﾍﾟﾝｻ ・特区を活用し、設置基準を作成 (2015年度～) ・火気制限距離（現状8m）の縮小 ・水素ガスの滞留防止措置の緩和 ４．今後の取り組み (31/34) ご協力、お願いしたいこと 早期の水素社会の実現とFC産業車両の普及開始に向けた取り組みの推進 １）関係法令等に関して ・規制緩和等での支援策の検討 ①低コスト化に向けた「水素タンクの使用材の拡大」 ②水素供給の利便性向上のための「水素ディスペンサの屋内設置」 ２）導入に関して ・普及初期のFC産業車両の導入・運営に向けた支援策の検討 （例：米国のFCフォークリフト、日本の家庭用FCシステム） ３）水素インフラおよび水素価格に関して ・水素インフラ、水素価格低減へ向けた支援策の検討 ４）水素の利用拡大に向けた技術開発の推進 ・ＦＣ産業車両および充填設備の技術開発へ支援策の検討 (32/34) ４．今後の取り組み 水素社会実現に向け ユーザ 享受 フィードバック 水素ﾒｰｶ・ 水素ｲﾝﾌﾗﾒｰ ｶ FCﾒｰｶ・ 機台ﾒｰｶ 課題 ＦＣﾕﾆｯﾄ 水素（H2） 水素ｲﾝﾌﾗ コスト低減 ○ ○ ○ 信頼性 性能 ○ ― ○ 行政 ・規制緩和 ・導入支援 など 自治体等 ・設置普及 支援など (33/34) ４．今後の取り組み 構内物流から広がる水素社会のイメージ 港 空港 水素スタンド 水素 水素 都市内・ 都市間物流 FCﾌｫｰｸﾘﾌﾄ FC大型AGV 水素スタンド FCﾌｫｰｸﾘﾌﾄ FCﾄｰｲﾝｸﾞ 工場 非常用 電源 等 構内物流 FC AGV FCﾌｫｰｸﾘﾌﾄ 水素 水素スタンド FC牽引車 FC自動車 各サイト内外をつなぐ水素利用による物流 ⇒水素社会を実現 (34/34) ご清聴ありがとうございました
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