燃料電池(FC)フォークリフトの 取組みについて

2014年 3月 26日

株式会社豊田自動織機

※FC = Fuel Cell

(1/34)

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

(2/34)

電動

エンジン

Class１ カウンタ Class2 リーチ Class3 ローリフト Class6 タガー

Class4 Class5

水平搬送

フォークリフト・産業車両の種類

※ITA：Industrial Truck Association（米国産業車両協会）

※分類は、ITAの規格に基づく

１．フォークリフト用燃料電池（FC）システム (3/34)

世界市場

942千台

’12年フォークリフト

全世界シェア

1

当社 183千台 シェア 19.5％

地域別シェア 2

欧州市場 311千台

当社シェア 18.6％

その他 （日本除く） 375千台

当社シェア 8.6％

北米市場 189千台

当社シェア 32.5％

Copyright(c) 2012 TOYOTA INDUSTRIES CORPORATION. All rights reserved.

国内市場 69千台

当社シェア 44.3％

’12年フォークリフト

国内シェア

3

※2：日本産業車両協会調べ、クラスⅠ･Ⅱ･Ⅳ･Ⅴ＋ウォーキー

※2

※1：フォークリフト工場出荷（WITS/クラスⅠ-Ⅴ）

※1

※1

１．フォークリフト用燃料電池（FC）システム

トヨタL&F 販売状況

(4/34)

22%

19%

10%

50%

36%

19%

12%

33%

59%

13%

9%

81%

3

%

42

%

27

%

25

%

②2020年世界市場（予測）

地域別構成比（全世界94万台）

欧州 34%

米国 16% 7%

中国 25%

①2012年世界市場

ALOMA

16%

日本 欧州 30%

米国 17% 5%

中国 28%

ALOMA

19%

日本

地域別構成比（全世界136万台）

10%

13%

10%

66%

27%

21%

8%

43%

59%

12%

7%

22%

85%

29

%

33%

エンジン車 44.7%

ClassⅣ,Ⅴ

ClassⅡ

ClassⅢ

ClassⅠ

電動車(先進国) ７０％

電動車（先進国) ８５％

2012年度比

15ﾎﾟｲﾝﾄUP 電動車（全体）

55.3%

エンジン車 46.5%

電動車（全体） 53.5%

１）フォークリフト市場

・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％）

2012年度比 1.5倍

10%

6% 6%

18%

6%

6%

2%

6%

31%

１．フォークリフト用燃料電池（FC）システム (5/34)

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

電動フォークリフトの電気駆動システム

【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

⇒交換用バッテリ、充電設備が必要

電動フォークリフト普及の理由

・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」

１．フォークリフト用燃料電池（FC）システム

鉛バッテリ モータドライバ

走行 モータ

油圧 ポンプ 油圧タンク

モータドライバ

荷役 モータ

(6/34)

セパレータ

水素極（陰極）

酸素極（陽極）

電解質膜

セパレータ

水素

空気（酸素）

スタックはセルの集合体

電気はセル毎につくられる

FCセル

FCスタック

【化学反応式】

水素極（陰極） ： H2 → 2H+ + 2e

-

酸素極（陽極） ： 1/2O2 + 2H+ + 2e

- → H2O

※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

空気（酸素） 水素

空気、水 水素 (-) (+)

FCとは

１．フォークリフト用燃料電池（FC）システム (7/34)

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

FCフォークリフト

ＦＣユニット 鉛バッテリ

※フォークリフトは、

既存の電動車両を使用可能

・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

体積：0.4m3

重量：約１,000kg

１．フォークリフト用燃料電池（FC）システム

置き換え

ｳｪｲﾄ

体積 ：0.4m3

FC重量：約500kg

水素ﾀﾝｸ

(8/34)

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

※ 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

不要

FCフォークリフトの特長

FC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)

作業（8h）

作業（8h）

作業（8h）

作業（8h）

鉛バッテリ充電 (6～8h)

・鉛バッテリ交換 (10～15分)

・バッテリ液補水 (15分／週2回)

・・・

・・・ 水素 充填

(3～5分)

連続稼動のケース

電源：FC

電源：鉛バッテリ

時間

バッテリ交換、メンテによる非稼働時間が低減

非稼動時間の低減

１．フォークリフト用燃料電池（FC）システム (10/34)

水素供給設備 鉛バッテリ交換・充電システム※

充電器

スペアバッテリ

水素ディスペンサ

例： 米Sysco社 Houston工場内水素設備 (FCフォークリフト98台稼動)

※ １工場あたり数十台 フォークリフト所有の場合

スペアバッテリ、充電スペースが不要

写真はイメージ

充電 6～8h

省スペース

１．フォークリフト用燃料電池（FC）システム (11/34)

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

(12/34)

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

Fuel Cell Vehicles (35kW -100kw)

Stationary Power

(5kW -1Mw)

Forklifts (2kW -12kw)

Portable Device

(1W -3kw)

Space Applications

出典）Argonne研究所 Jim Miller 一部変更

①ポータブルの需要はあまり大きくなく、パソコン用もあると思いますが、 多くは軍事用（背中に電子機器を背負った時に、背負える重さのバッテリでは稼働時間が短いことが問題。

②液体燃料を使ったポータブル燃料電池の方が軽く出来る）

③定置用については、現在米国では非常電源用として、 政府が補助金を出して推進しています。

<用途> パソコン、軍事用

<用途> 非常用ﾊﾞｯｸｱｯﾌﾟ電源等

１９６５年 Gemini ５号

２．海外（北米）の動向

フォークリフト用ＦＣシステムの位置付け

(13/34)

40 200 203

234

161

184 200

195

95

50

40

161

105

65

75 56

170

61

297

35 96

50 25

254

20

140 136 95 10

275

43 25 60

102 110

65 32 14

102 75

北米のFCフォークリフト導入状況

（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

導入が 進む背景

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

出典)Fuel Cell-Powered Forklifts in North America : www.fuelcells.org

2013 2009 2010

719

導入台数

2011 2012

1,000

2,000

3,000

4,000

2,455

1,364

累計

単年

811

台

4,377

FCフォークリフト導入台数の推移

1,111 1091

3,266

※デモ用機台(約250台)除外

401 645

2013.9ﾃﾞｰﾀ

Plug Power社(シェア89%)

Oorja社（シェア10%）

その他 [Hydrogenics Nuvera]（シェア1%）

FCユニットメーカ

飲料 6%

製造業 16%

運輸 10%

食品 68％

２．海外（北米）の動向 (14/34)

10kW 7kW 3kW

ＦＣシステムインテグレータ

販売・サービス

スタック供給

Plug Power社製 ユニットの商流

スタックメーカ

Class１ カウンタ Class2 リーチ Class3 ローリフト

ユーザー

２．海外（北米）の動向 (15/34)

BMW組立工場

屋内： ６ヶ所の水素ディスペンサ

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

15,000ガロン (57kL) Linde社

出典）Plug Power社ホームページ

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）

２．海外（北米）の動向 (16/34)

FCユニット メーカ ジョイントベンチャー

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

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）

FCフォークリフト合弁会社：HyPulsion

①フランス大使館がＰＲに来ていることから、国を挙げて取組を支援している

②特に、フランス・グルノーブル地方は、研究学園都市的な取組を行い、エネルギー関係の海外企業誘致に積極的

③（推測）ﾌﾗﾝｽ原子力依存度80％、電力需要により原発は稼働を大きく変えられないため、夜間の電力で水素作って貯蔵しようとしているのではないか

２．海外（欧州）の動向 (17/34)

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

(18/34)

04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 以降

豊田 自動 織機

現在

自動車のFCセル技術を応用しFCフォークリフトを開発

ＦＣフォークリフト_初代 (2005.10～)

2代目 (2012.12～)

実用化 実用可能性検証 実証実験

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

システム効率、 耐久性を向上し

北九州実証実験に参画

３．豊田自動織機の取組みと北九州実証実験 (19/34)

２つの実証試験が北九州で実施

水素ﾊﾟｲﾌﾟﾗｲﾝ (新設)

博物館 100kW-FC 1台

水素ﾊﾟｲﾌﾟﾗｲﾝ （新日鐵住金）

水素ハウス 1kW-FC 10台

ﾅﾌｺ殿 (ﾎｰﾑｾﾝﾀｰ)

水素ｽﾃｰｼｮﾝ

豊田合成殿 北九州工場

北九州市八幡東田地区 (八幡製鉄所跡地)

2012年12月～2014年3月 ２台

2010年12月～2015年3月 各１台

新日鐵住金殿 戸畑工場より

２）北九州ｽﾏｰﾄｺﾐｭﾆﾃｨ創造事業

１）北九州水素タウン（福岡県）

（北九州市）

３．豊田自動織機の取組みと北九州実証実験 (20/34)

【CEMS】 ・デマンドレスポンス

【FEMS】 ・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

燃料流量計測

水流量計測

照明制御

空調制御

設備情報

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）

※1 FEMS = Factory Energy Management System ※2 CEMS = Community Energy Management System

FCフォークリフト スマートグリッド対応

北九州スマートコミュニティ創造事業 FEMS

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

３．豊田自動織機の取組みと北九州実証実験 (21/34)

①配送用水素容器 (14.7MPa)

②水素蓄圧器 (40MPa)

水素圧縮機 （14.7→40MPa）

水素充填設備（正面視） 水素充填設備（背面視）

豊田合成殿 北九州工場内に水素充填設備を設置

水素充填スタンド

将来の低コスト水素インフラ検証

３．豊田自動織機の取組みと北九州実証実験

※2013/11/3 BS-TBS

(22/34)

クラウドサーバー

遠隔モニター

タブレットPCモニター

インターネット

・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

GPSサテライト

データ送信器

解析ソフト

クラウドを利用した遠隔モニターシステム

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

３．豊田自動織機の取組みと北九州実証実験 (23/34)

水素ステーション

北九州実証実験 水素充填作業 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

実証車稼動範囲

100m

水素充填は3分以内達成、その他の作業時間短縮が課題

移動 （0.5min）

時間

充填前作業 ①（1min）

充填後作業 ①（0.5min）

水素充填 （3min）

移動 （0.5min）

水素充填 （3min）

水素充填作業 (3～4分)

作業時間短縮

水素充填作業 (5～6分)

・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

［今回］

［将来］

３．豊田自動織機の取組みと北九州実証実験 (24/34)

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。

３．豊田自動織機の取組みと北九州実証実験 (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

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」

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）

出典）KIX水素ｸﾞﾘｯﾄﾞ委員会

(27/34)

技術課題 ＦＣフォークリフトの状況 (ＦＣ自動車との違い)

今後の取組み

耐久性向上 ・１日の稼働時間が長い

・１日のｷｰON、OFF回数が多い

⇒起動時のFCｾﾙの電位変動に

よる化学劣化が大きい

・非稼働時を含む

FCｾﾙの電位変動抑制

低温（氷点下）

始動

・低温からの暖気

・発電で発生する水を路面に直接

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

排水不可

・暖気制御の開発

・貯水ﾀﾝｸ方式以外の

排出方法の検討

・凍結部溶解方法の検討

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

４．今後の取り組み （28/34)

型式区分 特徴（概略図） 国内 北米 欧州 コスト 重量

Type1

全部金属容器 鋼（主にCr-Mo鋼）のみで作製

× ○ × 安い 重い

Type2

金属ﾗｲﾅｰ・ ﾌｰﾌﾟ巻き容器

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

× 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) Type

3

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

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)

Type

4

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

○ ○ ○

図：Type3タンク断面構造

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

水素タンク 構造による使用比較(35MPa)

・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

※ﾅﾝﾊﾞｰ無車両での比較

４．今後の取り組み

※豊田自動織機 調べ

(29/34)

内容 今後の取組み

・ｸﾛﾑﾓﾘﾌﾞﾃﾞﾝ鋼の認可 ・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～)

１）水素タンク使用材

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

・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

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）

ﾃﾞｨｽﾍﾟﾝｻ

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

４．今後の取り組み (30/34)

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

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

・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）

４．今後の取り組み

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

(31/34)

４．今後の取り組み

ＦＣﾕﾆｯﾄ 水素（H2） 水素ｲﾝﾌﾗ

コスト低減 ○ ○ ○ 信頼性

性能 ○ ― ○

水素ﾒｰｶ・ 水素ｲﾝﾌﾗﾒｰ

ｶ

FCﾒｰｶ・ 機台ﾒｰｶ

水素社会実現に向け ユーザ

課題

享受 フィードバック

行政 ・規制緩和 ・導入支援 など

自治体等 ・設置普及 支援など

(32/34)

空港

FCﾄｰｲﾝｸﾞ

水素スタンド

FCﾌｫｰｸﾘﾌﾄ

構内物流

工場

FCﾌｫｰｸﾘﾌﾄ 水素スタンド

FC大型AGV

港

FCﾌｫｰｸﾘﾌﾄ

水素スタンド

FC牽引車

都市内・ 都市間物流

FC自動車

水素

水素

FC AGV

水素

構内物流から広がる水素社会のイメージ

非常用 電源 等

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

４．今後の取り組み (33/34)

ご清聴ありがとうございました

(34/34)