CO2を排出しないV8エンジン。このV8エンジンは、CO2を排出しないアンモニアを燃料とする。CO2を排出しないV8エンジン？夢物語のように聞こえるが、フラウンホーファーIMM研究所がこれを開発した。これにより、従来の6.6リッターV8エンジンをアンモニアで駆動することが可能になる。テスト用のピックアップトラックはすでに走行中だ！

フラウンホーファー微細技術・マイクロシステム研究所＝IMM（Fraunhofer Institute for Microtechnology and Microsystems）が、自動車業界の夢を実現させた。マインツ（ラインラント＝プファルツ州の州都）にある同研究所は、米国のスタートアップ企業と共同で、CO2を排出しないV8エンジンを開発した。このエンジンは、化石燃料であるガソリンの代わりに、窒素を主成分とするアンモニアのみを燃料としている。

このエンジンは、ノースカロライナ州の委託元である「First Ammonia Motors（FAM）」のコンセプトに基づいている。同スタートアップ企業は、近い将来、これを代替車両用動力源として市場に投入する予定だ。

アンモニアエンジンは、数十年前にすでに製造されていた。化石燃料の代わりに、窒素と水素からなる炭素を含まない分子を動力源として利用する原理は、19世紀から知られていた。しかし、長らくその実用化は燃料の生産に阻まれてきた。経済的に製造することができなかったためである。

CO2排出ゼロのアンモニアエンジン

今日、この原理が再び注目されているのは、このようなエンジンが、気候に悪影響を与えるCO2を排出することなく動力伝達を可能にするためだ。しかし、アンモニアは高価なエネルギー源である。なぜなら、まず水から水素を生成し、空気から窒素を分離する必要があるからだ。これには多大なエネルギーを要する。だが、そのエネルギーは再生可能かつ、何よりも化石燃料を使わずに生産することが可能だ。将来的には、太陽光や風力発電による電解を通じて、「グリーン」な水素が生成されるようになるかもしれない。これは、E-Fuels（電子燃料）の計画と同様の仕組みである。

しかし、アンモニアは依然として非常に高価であるため、アンモニアエンジンはこれまで、バッテリー駆動の電動モーターや電気自動車が利用できない場所 - 例えば電力供給のない僻地、船舶の推進力、あるいは長距離の重量物輸送など - でのみ経済的と見なされてきた。

クラッカーが水素添加剤を生成

IMMは、この駆動システムにおける最後の課題を解決した。アンモニアは着火点が高いため、これまではディーゼルやメタノールなどの化石燃料を常に混合する必要があった。FAMが委託したこの駆動システムは、点火の問題を次のように解決している。エンジンに搭載された「クラッカー」により、搭載されたアンモニアの一部が分子成分に分解される。「クラッカー」は、分解に必要なエネルギーをエンジンの排熱から得ている。

始動時には、エンジンが必要な作動温度に達するまで電気エネルギーが使用される。分解過程で生成された水素は回収され、添加剤として使用される。排気ガスとして発生するのは水蒸気と窒素のみだ。同社によれば、試験用に改造されたガソリンエンジンは、それ以外には変更を加える必要がなかったとのことだ。

歴史的なシボレー ピックアップトラックへの搭載

FAM社は、IMMが開発したクラッカー装置を、シボレーの歴史的な6.6リッターV8エンジンに搭載した。伝説的な「シルバラード」の前身である「シボレーCシリーズ（1993年製）」のクラシック ピックアップトラックは、最初のテスト走行を何の問題もなく成功裏に完了した。

「給油にかかる時間は、ガソリン車とほぼ同じ程度です」とFAMは述べた。同社は、米国におけるアンモニアの価格がまもなくガソリンと同水準になると予測しており、そうなれば自動車用駆動装置として、アンモニアエンジンを開発する価値が出てくるとしている。

アンモニアのエネルギー密度はガソリンより約50％低い。そのため、約2倍の容量のタンクが必要となる。

結論：
アメリカは有利だ：CO2を排出しない燃料のみで稼働する初のエンジンの発注元によれば、アンモニア自動車の運用がまもなく経済的に可能になる見込みだという。いずれにせよ、（フラウンホーファーの科学者たちのおかげで）この技術的な飛躍は喜ばしいことだ。近い将来、内燃機関のすべての用途を電動化することはできないため、この代替駆動システムがその穴を埋めてくれることになるだろう。

Text: Roland Wildberg
Photo: First Ammonia Motors