プトラジャヤ市における燃料電池バスとバッテリー電気バスを用いた公共交通電化のライフサイクル外部性と削減コスト

よりクリーンな市内バスとその重要性

市内バスは派手に見えるものではありませんが、都市生活の主力として働いています。混雑した通りで一日中稼働するため、バスの動力源は大気質、気候汚染、公的予算に大きな影響を与えます。本研究はマレーシアのプトラジャヤのような都市にとって重大な問いを単純に提起します：将来のバス車隊はバッテリー式で運行すべきか、それとも水素燃料電池式であるべきか？工場からスクラップまでの環境影響と長期コストを追跡することで、著者らはどちらの選択が各リンギ当たりより多くの気候利益をもたらすかを示します。

クリーンなバスへの二つの異なる道

本研究は、大容量の車載バッテリーに電力を蓄えるバッテリー電気バスと、車載の高圧タンクに搭載した水素から発電する燃料電池電気バスを比較します。どちらも市街地の排気ガスを解消しますが、隠れたフットプリントは異なります。燃料電池バスでは排出やコストが水素の全チェーンに移転します：天然ガス由来の水素製造、太陽光やバイオマス由来の生産、トラックでの輸送、給油所での圧縮など。バッテリー式バスでは主に充電に使われる電力と、重いリチウムイオン電池パックの製造・交換による影響が問題となります。

ゆりかごから墓場まで影響を追う

公平に比較するため、著者らはバスの製造、中国からマレーシアへの輸送、プトラジャヤの7路線での15年間の運行、廃棄時のリサイクルを含むライフサイクル手法を採用しています。エネルギー使用量の推定には概算平均に頼らず、GPSに基づく実際の速度プロファイルを用いた走行パターンのシミュレーションを行います。燃料電池に関しては、マレーシアで利用可能または実現可能な複数の水素源を検証しています：従来の天然ガス改質、同プロセスのカーボンキャプチャ併用、太陽光による水分解、パーム廃棄物のガス化、そしてデポでバイオメタンを水素と固形炭素に転換する新興手法などです。

汚染に関する数値が示すもの

ほぼすべての環境指標で、バッテリー式バスが最良の成績を示します。マレーシアの現在の化石燃料依存の電力網を前提とした全ライフで見ると、バッテリー式は100キロメートル当たり約58キログラムの二酸化炭素を排出し、最も良好な燃料電池ケースでも約121キログラムと大きく上回ります。燃料電池バスは太陽光やパーム残渣から水素を作る場合にやや有利に見えることもありますが、バイオマスガス化由来の微粒子や金属集約的な太陽光関連ハードウェアといった追加の負担を抱えます。さまざまな損害を概算の金銭価値に換算すると、バッテリー式バスは一台の運用寿命にわたる外部費用が約83万米ドルと最も低く、すべての燃料電池オプションはこれを上回ります。

費用面の数値が示すもの

本研究は運行事業者が実際に15年間で支払うであろうすべて、すなわち車両本体、充電・給油設備、電力や水素の費用、電池や燃料電池スタックの交換を合算しています。バッテリー式バスは明確に安価に上がり、プトラジャヤ車隊全体の総所有コストは約890万米ドル、バス1台あたり100キロメートル当たりおよそ53米ドルとなります。最も有利な燃料電池ケースであるデポでのバイオメタン由来水素生産でも総費用は約2160万ドルと大きく、これは主に水素の生産と供給が高コストであるためです。ディーゼルバスと比較して回避される気候汚染量でコストを割ると、バッテリー式は二酸化炭素1キログラム当たり約0.39米ドルで削減できるのに対し、燃料電池オプションは単位当たりの便益コストが数倍になります。

将来の市内交通への示唆

プトラジャヤおよび類似するマレーシアの都市における現状条件では、結論は明快です：バッテリー電気バスは燃料電池バスよりも少ない費用でより大きな気候および環境上の利益をもたらします。これは水素バスが無用であるという意味ではありません。より長距離の路線や国内の水素産業の立ち上げ支援などで将来的に役割を果たす可能性はあります。しかし、市内交通を実際にクリーンにし、限られた気候資金を最大限活用するための現実的な第一歩としては、計画担当者はバッテリー式バスに焦点を当てつつ、水素供給チェーンの改善を進めて燃料電池バスが将来より競争力を持てるようにすべきだと本研究は示唆しています。

引用: Chong, J.W., Hanafiah, M.M. Life cycle externalities and abatement costs of public transport electrification using fuel cell and battery electric buses in Putrajaya city. Sci Rep 16, 15312 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46665-w

キーワード: バッテリー電気バス, 水素燃料電池バス, 公共交通, ライフサイクルアセスメント, 温室効果ガス排出量