カイゼンされた「水素カローラ」で2回目の耐久レース参戦！ トヨタが見せた底力とは

■水素の地産地消にもこだわるトヨタの挑戦に密着

　2021年5月22日から23日にかけて富士スピードウェイ（静岡県）でおこなわれた「富士24時間耐久」では水素エンジンを搭載した「カローラ」（以下、水素カローラ）が見事に走り切りました。
　
　筆者（山本シンヤ）はこのレースに密着取材をおこなっていましたが、後日、同レースに参戦していたドライバーである、筆者の友人と話をする機会がありました。

　彼はスーパー耐久に参戦しているドライバーで、富士24時間耐久レースでは水素カローラとタイム的に近いST5クラスでトップ争いをしているときに、コース上で何度か遭遇したといいます。

「山本さん、水素エンジンでの挑戦は凄いと思うし、社長の言葉を借りると『意志ある行動』だと思ったけど、肝心のクルマは……ね。直線はそこそこ速いけど、ブレーキングやコーナーはフラフラで大変そうだったよ」

　この水素カローラ、2020年11月に豊田章男社長が「レースに出る」と宣言してから異例のハイペースで製作された車両です。

　いくつかトラブルがあったとはいえ、初挑戦で24時間を走り切ったことから「水素エンジンは来年（2022年）くらいに出るらしい」と勘違いしている人もいますが、それは大きな間違いです。

　トヨタが細々と水素エンジンの研究をおこなってきたとはいえ、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンのように「手の内化」できているかというと未知な部分ばかりです。まだまだ課題は山積みです。

　そんな水素カローラは2021年7月31日から8月1日に2回目の挑戦をおこないました。そのステージは大分県のオートポリスで、5時間の耐久レースとなります。

　24時間の戦いから2か月、水素カローラはどのような進化を遂げたのでしょうか。

　豊田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。

　水素カローラの挑戦は、水素を「使う」ための選択肢を広げるための取り組みのひとつですが、今回はそれに加えて水素を「作る」ための選択肢を広げるということに挑戦しています。

　じつは、九州は再生可能エネルギー比率が高いうえに水素の研究が盛んな地域です。そこで水素カローラの燃料として、トヨタ自動車九州から「太陽光発電」による電気で製造された水素、大林組から「地熱発電」による電気で製造した水素が供給されます。ズバリ、水素の地産地消です。

　ただ、今回は使う量に対して50％の供給量（トヨタ自動車九州：約20％、大林組：約30％）ということで、残りの50％は福島県波江町のFH2Rで製造される水素も使っているそうです。

　トヨタ自動車九州が「工場のカーボンニュートラル化の一環」というのは何となく理解できるのですが、総合建設会社の大林組がなぜ水素なのか。そんな疑問に対して大林組の蓮輪賢治社長はこう語っています。

「大林組はこれまでさまざまな再生可能エネルギーの利用を拡大する取り組みをおこなっています。そのひとつとして地熱発電をやってみようと思ったのですが、一番の課題は『発電した電気をどう運ぶのか？』ということでした。

　普通なら送電線を用いるのですが、発電可能な場所が山間部のため送電網が不十分なことや、系統連系の脆弱さもありキャリアとして配ることができません。『それなら水素に変えてやってみよう』ということでスタートしたのが、『地熱発電を活用したグリーン水素を複数の需要先に供給するまでの一連のプロセスの実証』です。

　これまでトヨタ自動車九州の協力で水素ステーションなどに供給していましたが、今回トヨタ自動車からのお声掛けで水素エンジンの燃料として使ってもらうことになりました。

　我々にとっては光栄なことでモチベーションも上がっていますので、これまで以上に取り組んでいきたいと考えています」

　地熱発電に関して、日本はアメリカ、インドネシアに次いで世界3位のポテンシャルエネルギーを持っており、以前から注目されていたものの、広く定着することがありませんでした。

　その理由は、新規参入を拒む電力業界の体質、原子力発電／火力発電に対して国の開発支援が消極的、適地のほとんどが国立・国定公園内で建設が困難など、“見えない力”も大きいと聞きます。

　その一方で、空き地や斜面にズラッと並ぶ太陽光パネルを目にする機会が増えています。CO2を吸収する森林をわざわざ切り倒して設置し、それが原因で起きる土砂崩れ、さらに太陽光パネルの大半が中国の石炭火力発電所のエネルギーを用いて生産されている事実もありますが、何事も「海外がそうだから」と右に習えて進めるのではなく、その国にあったやり方を選ぶことが大事だと考えます。

　それは奇しくも自動車業界における「EV論争」と良く似ています。まだハッキリとした正解が見えない時期に手段をひとつに絞り、ほかのやり方を封じてしまう考え方には賛成できません。

　そもそも「敵は炭素で、内燃機関ではない」ということを忘れてはいけません。さらにいうと、現時点ではEV、FCV、水素エンジンはどれも完璧な物はなく、進化の途中にあります。

　だからこそ、選択肢を狭めるのではなく広げることが進化に繋がると思っています。

　今回、大分県九重町にある大林組の「地熱発電およびグリーン水素製造実証プラント」の見学をしましたが、「本当にこんな場所に？」とポツンと一軒家のような場所に施設があります。

　ここでは地熱の蒸気でフロンを沸騰させタービンを回す「バイナリー発電」によって作られた電気を用いて水を電気分解し水素を生成しています。

　なぜ、電気のまま使わず水素にするのでしょうか。

　そもそも電気は貯めておくことができないエネルギーです。蓄電池（バッテリー）は化学反応を使って電子のやり取りをおこなうことで、電気エネルギーを化学エネルギーに変えて貯めています。

　必要なときに電気に変換して使うという意味では、原理は違いますが、蓄電池も水素も同じ。さらに電気は送電がなければ移動させることはできませんが、水素ならば簡単に移動が可能です。

　とくに地熱発電は山間部に多いことから配電の問題は切実であり、水素のほうがよりメリットがあります。

　意外だったのは、厳重に作られた配管・タンクを採用するクルマに対してプラントの配管は簡易的だったことです。

　多くの人は「水素は爆発しやすく危険」というイメージを持っているでしょう。もちろん着火性が高いのは事実ですが、拡散も速いのです。

　そのため、仮にボンベから漏れてもすぐに薄まるので、想像よりも扱いはシビアではありません。

　しかし、クルマに搭載する際には衝突時の安全性、長く使ったときの耐久性などが求められるので、より厳重な設計になっているのです。

■水素カローラがさらに進化!? 2か月でどう変わった？

　2回目の耐久レース参戦となる水素カローラですが、マシンとしてはどのように進化したのでしょうか。

　富士24時間耐久を戦った佐々木雅弘選手・井口卓人選手・松井孝充選手の3人に、「24時間を走った後、どのようなフィードバックをしたのか？」と聞いてみまたところ、揃って「前を追っていくにはパワーが足りない」「シャシもレーシングカーというよりも市販車＋αの状態」、「乗り辛さがなかったかというとウソになる」など、厳しいコメントが出てきました。

　GRカンパニー・佐藤恒治プレジデントは、「正直にお話しすると、前回は『24時間に間に合わせること』に必死だったこと、そして『走り切る』というミッションに対して慎重になり過ぎた部分あったのも事実です。

　しかし、24時間走ったことでわかったことやカイゼン項目が明確になったので、この2か月を使って進化させました」と語っています。

　パワートレインは約15％のトルクアップと発表されていますが、実際にどのようなことがおこなわれたのか、GRカンパニー・佐藤恒治プレジデント、GRパワートレイン推進部の山崎大地部長に加えて、現場のエンジニア数人に聞いたリアルな話をQ&Aにしてまとめてみました。

――「異常燃焼を抑えつつ、性能を向上」と発表されましたが、具体的にどのようにしたのでしょうか？

　エンジニア：基本的には“ハード”ではなく“制御”の見直しです。前回は24時間を走り切りたいという想いがあったので、マージン、とくに異常燃焼に対するリスクヘッジを踏まえた仕様でした。

　レース後に改めて水素の燃焼を見てみると、要所が少し見えてきた所があるのでそれを制御に活かしています。

――前回の24時間に対して、今回は5時間と短いレースです。性能アップはマージンを削って実現しているのでしょうか？

　エンジニア：寿命を削ったのではなく、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です。

　基本に立ち返って、空気がどのように入って、水素と混じって燃えているのかを見て、カイゼンしたうえでの性能アップです。あくまでもレースに勝つことではなく、実用化がゴールですので。

――つまり、出力アップは燃焼の解析がより進んだことによるものですか？

　エンジニア：そうです。サーキットだと過渡領域の応答が重要ですので、全開時の出力よりもパーシャル領域でトルクがスッと出るような特性になっています。

　簡単にいうと、「良い燃焼環境を早めに作る」です。そのためには「空気を入れやすくする」が重要となりますが、それを制御でカイゼンしています。

　24時間のときは読み切れていない部分とやり切れていない部分があったので、それらも反映しています。

――空気を入れやすくという意味では、ターボの過給圧を上げているのでしょうか？

　エンジニア：じつは過給はあまり変えていません。出力が上がっているのは「上手に燃えている」証拠です。リーン燃焼の面白さは「吹けばパワー」、「押さえれば燃費」が両立できることです。

　そのためには噴射制御をより綿密にする必要がありますが、その燃焼コントロールが難しいです。つまり、奥行きがあるけどいうことを聞かないという、異常燃焼や熱マネージメントの難しさを痛感します

――ちなみに24時間では水素エンジンの課題である異常燃焼に関しては「想定通りだった」と聞きましたが、その辺りは性能が上がっても大丈夫なものでしょうか？

　エンジニア：いたちごっこです。現状で問題がなくても、パワーやトルクを上げると問題が出るということの繰り返しです。じつはフリー走行時のトラブルもそれが原因でした。

――エンジン交換はそれが理由ですか？

　エンジニア：水素の噴射系で色々と試していたのですが、やり過ぎたりやり過ぎなかったりと。エンジンが心配なので用心のために交換をしました。

　ベンチテストでは順調かなと思っていたのですが、やはり現場では想定しないことが起きます。ただ、それにより水素の燃焼がわかりつつあるのも事実です。

――ドライバーからのフィードバックはどうですか？

　エンジニア：非常に大きいです。ベンチテストと人間の感覚の違いを痛感します。「これでいいだろう」と思ったことがダメなことも多いので、毎回勉強になっています。

　ただ、水素の燃焼の速さから来る応答性の良さに関しては、高く評価してもらっています。

――出力を上げると燃費の影響も出てくると思いますが、その辺りのバランスはどうでしょう？

　エンジニア：サーキットではなかなかポテンシャルが見えにくいですが、今回の進化で過渡領域のリーン燃焼が良くなっているので、モード走行をするとわかりやすいかなと思います。

――水素は拡散性の高さ、燃焼速度の速さが特徴ですが、それをシッカリ制御することさえできれば、リーン燃焼はガソリンエンジンよりもやりやすいと聞いています。

　エンジニア：異常燃焼が起きる熱源に当たらないように水素を噴射するコントロールができれば、拡散性を上げて着火性の良さを活かして高速燃焼させることができるので、さらにリーンすることも可能です。

――リーン燃焼はNOx（窒素酸化物）の問題も出てきますが、その辺りはどのようにクリアさせるのでしょうか？

　エンジニア：じつはλ（空燃比）が2.5を超えると、今まであれだけ悩んでいたNOxに悩まされなくなるんです。ガソリン／ディーゼルは長年の開発で見えている物が多いですが、水素エンジンは未知の領域ばかり、それを見つけるのが面白いです。

――今回、水素の充填時間もカイゼンされていると聞いています。24時間は約5分だったのに対して今回は約3分と約40％のカイゼンとなっています。この辺りに関してはどうですか？

　エンジニア：気体を高圧で充填するとき、スピードは圧力と温度の関係で決まります。いまのルールだと80℃までと決まっているので、それに適応してやっています。

　FIAと一緒にルールづくりをしていますが、「レース時は全開加速が多く燃料温度は低いので、いまより流速を上げても上限は超えない」というデータが前回取れており、今回は見直しをおこなっています。

　さらに24時間のときは水素充填時にリアドアを開閉する動作が必要でしたが、今回は窓に小窓を装着するなど、実際の充填速度以外の工程もTPS（トヨタ生産方式）を用いてトータルで短縮しています。

――とはいえ、課題もまだまだあると思います。そのひとつが航続距離だと思います。

　エンジニア：現在は安全性・信頼性の観点からMIRAI用を使っていますが、そこに関してブレイクスルーも必要だと認識しています。もう少し効率的に水素を搭載するには、液化にも挑戦していく必要はあるでしょう。

――「仲間作り」という意味では、他社に水素エンジンのお誘いはしないんですか。

　エンジニア：もちろん、ノウハウをプロテクトするつもりはなくオープンにするつもりですが、正直、まだ我々も手の内化できているわけではないので、無責任なことはできません。もう少し自信が持てるようになるまでは自分たちでやっていこうと思っています。

――水素エンジンの進化と合わせて、シャシ側の進化はどうでしょうか？

　エンジニア：正直、24時間のときは間に合わせることで精いっぱいだったため、ドライバーには苦労をかけてしまったのも事実です。

　今回のカイゼンとしては「軽量化」です。データを取るための検査機器を軽量な物へ置き換えたり見直しすることにより車体を5kgから6kgの軽量化をおこないました。

　とくにフロントを軽くするためにサスペンションメンバーの見直しで約5kg、ほかは細かい部分の積み重ねですが、合計で40kg軽くなっています。

　また、サスペンションアームの改良やロールセンターの見直し、さらにはドライビング改良の改良（ドライビングポジションやミラーの見やすさ）など細かい部分にも手を入れることで、ドライバーが乗りやすいクルマにセットアップできるようになったと思っています。

■モリゾウ選手をはじめとした各ドライバーの水素カローラへの評価は？

　これらの進化は数字としてシッカリと表れています。富士24時間ではST5クラスのマツダ「ロードスター」とタイムが拮抗していましたが、今回の水素カローラの予選ベストタイムは「2分9秒992」。

　これはST5クラストップのロードスター（456号車）の2分12秒217に大きく差をつけるだけでなく、その上のST4クラスに迫るタイムです。

　予選後に各ドライバーに話を聞いてみました。

　モリゾウ選手に記者会見で、「うちのチームは水素だけでなくドライバーも地産地消」といわれた、福岡県出身の井口卓人選手は次のように話します。

「エンジンは高回転域の伸びよりもトルク感やアクセルを踏んだときのツキの良さを感じます。オートポリスは上り区間が多くアクセルコントロールが求めるコースなので、いい方向に来ていると思います。

　シャシ側はまだ重さを感じますが、クルマの動きはレーシングカーになってきていると思います。九州の人も水素に期待しており、九州が地元の自分がこのマシンに乗って走れるのは光栄です」

　続いて、記者会見の場で「タイムがモリゾウ選手と同じで…」と自虐ネタで笑いを取った松井孝允選手。

「パワーよりもトルクが上がっていることが嬉しいです。オートポリスでいうと、ヘアピンは前の仕様だとすぐにアクセル全開にできましたが、今の仕様はアクセルコントロールが必要なくらいの差です。

　シャシ側の進化も大きく、前の仕様は跳ねる印象で乗り辛さがありましたが、今の仕様はしなやかで縁石に乗っても優しいフットワークで、乗りやすいセットです。フリー走行ではモリゾウ選手と同タイムで焦りましたが、何とか頑張りました（笑）」

　さらに開発ドライバーも務め、記者会見ではモリゾウ選手に「抜くシーンを見せてくれるでしょう」といわれた佐々木雅弘選手。

「一番変わったのはパワーですね。まだまだ上を狙えるでしょうが、現状でも速さはハッキリ体感できるし、タイムにも表れています。

　シャシも前回の仕様はある意味ツルシに近い状態で、煮詰める余地はたくさんありましたが、今の仕様は進化の過程ではあるものの、着実にレーシングカーに近い状態に来ています。

　パワー、コーナリング、軽量化など、まだまだ速くなる要素はたくさんありますので、今後にも期待してほしいです。『水素エンジンはパワーがないの？』と思っている人もいるようですが、心配はいりません」

　そして、最後は記者会見の席で松井選手に「モリゾウ選手とのタイム差も少なく……僕と同タイム」といわれ、まんざらでもなさそうな表情をしていたモリゾウ選手。

「予選までドライでモリゾウの技能も上がり、3人のドライバーがモリゾウに合わせてコントロールしやすく、無理しないで曲がって止まれるクルマに仕上げてくれたので、予選はかなり良いレベルで走ることができました。

　決勝は雨なのが残念ですが、得意の4WDなのでクルマと語り合いながら安全に楽しんでいきたいと思います」

■航続距離に課題は残るも、水素カローラは5時間耐久を無事完走

　2021年8月1日おこなわれた決勝は、前日までと打って変わって「雨」。11時にスタートするも、オートポリス特有の「雨がやむと、霧が出る」という天候で、セーフティカーが2度導入されるも赤旗で約1時間の中断。

　その後、再開されると天候は急速に回復し、「スタート時は何だったのか？」と思うくらいのピーカンの晴天になりました。

　目まぐるしく変わるコンディションのなか、水素カローラはトラブルに見舞われることなく順調に走行を重ね、チェッカーを受けました。

　ちなみに水素カローラの周回数は85周でしたが、参考までにST5クラスの優勝マシンの周回数は97周。水素の充填回数の多さを踏まえると、なかなか健闘しているといえます。

　今後、航続距離の問題がクリアになっていけば、決勝でもいい「戦い」ができそうな気がしました。

　ちなみに後日、このレースに参戦していた友人に「水素カローラ、どうでした？」と聞いてみると、「水素カローラ、わずか2か月の間にずいぶん速くなっていましたね。メーカーの底力と本気を感じました」と返事がきました。一緒に走っているからこそ、その差がより理解できたのでしょう。

　このように2か月の短い期間ながら大きな進化を遂げた水素カローラ、筆者はこの取り組みを取材していて、開発をおこなう「GRカンパニー」の立ち位置がより明確になったように感じています。

　GRが2017年にブランドを立ち上げたとき、「トヨタのスポーツブランド」であると同時に「トヨタの変革を担う存在」と公言していました。

　トヨタのスポーツブランドという部分に関しては、「GRスープラ」「GRヤリス」「GR86」が証明していますが、トヨタの変革を担う存在という部分に関しては、「モータースポーツを起点にしたもっといいクルマづくり」とはいうものの、クルマ好きはともかく一般の人にはわかりづらかったと思っています。

　しかし、水素エンジンのプロジェクトが、それを明確にしたような気がします。

　つまり、GRとは豊田社長の「常に挑戦者であれ！」、「自分の限界を、自分で決めるな！」という想いを、「先行部隊として果敢に『挑戦』し、成功か失敗かを『現地現物』で試してフィードバックする存在」なんだろうなと。

　もちろん、カンパニーなので収益確保も大事ですが、それよりも今は環境づくりに注力しているそうです。そこで生まれた「変化」こそがGRの「成果」なのです。

　ただ、その一方で、これまで好評だった「スポーツコンバージョンモデル」が手薄になってしまっているのは気になる所です。

　モータースポーツ／スポーツカーをサスティナブルな物にするためには、裾野はもっと大事にすべきだと筆者は考えています。

この水素カローラは、次の鈴鹿、そして最終戦の岡山にも参戦する準備をおこなっているといいます。

　性能アップはもちろんですが、水素社会の実現に向けてどのような「引出し」が用意されているのか今から楽しみです。

Comments

現時点ではEV、FCV、水素エンジンはどれも完璧な物はなく、進化の途中にあります。
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でも欧米先進諸国、特にＥＵの白ブタどもなんかだと「至高は電気自動車ブヒー！ガソリン車はホロコーストするブヒー！」ゆってんですけどねw

文章長いなぁ。

挑戦するのは良い事だけど、開発は全て自腹でしてよ。
水素関係にどれだけ国の金使ってるのか？
本気なら水素ステーションの建設費用は全てやってね。