電気自動車は現代性の象徴であり、SFの世界から飛び出してきたような発明と思われがちです。しかし、電気で車を走らせるという発想は、自動車の歴史そのものと同じくらい古いことをご存じでしょうか。そして電気自動車が市場を失ったのは、燃料業界の陰謀だったのでしょうか。
電動モーターの誕生
1821年、イギリスの物理学者マイケル・ファラデーは実験の最中、通電したケーブルが磁石の周りを回転する様子を観察しました。これが電動モーターの最初のモデルです。その後、多くの科学者がこの概念をもとに、より実用的なモーターの開発に取り組みました。
車両を電気で駆動するというアイデアは非常に早い段階で登場していました。
1834年にはアメリカのトマス・ダベンポートが電池で走る小型模型車を製作しています。イギリスではロバート・デビッドソンやジョージ・リトルが同様の研究を進めていました。
自室の実験室で働くマイケル・ファラデー(ハリエット・ムーア画)。
しかし当時の電池は性能が低いうえ充電ができないため、これらの構想を実用化することは不可能でした。状況が変わったのは1859年、フランスの物理学者ガストン・プランテが鉛蓄電池を発明してからのことです。
蒸気・内燃機関・電気、三つ巴の時代
1881年、フランス人のG・トルヴェがシーメンス製モーターを搭載した簡素な三輪電気自動車を製作しました。重量は160kg、最高速度は12km/hです。翌1882年にはイギリスのウィリアム・エアトンとジョン・ペリーが類似の車両を発表し、約40kmの走行距離と最高14km/hの速度を実現しました。
1890年代にはすでに電気自動車を製造する企業が現れており、その姿は当時の基準では軽装の馬車に似たものでした。
時速100kmの壁を最初に破った自動車「ラ・ジャメ・コンタント」。電動モーターで駆動していた(画像:Public domain)。
初期の電気自動車は、自動車史に数々の速度記録を残したことでも知られています。1898年にはシャルル・ジャントーが製作した車両が時速63kmを突破。翌1899年にはカミーユ・ジュナッツィが操縦する「ラ・ジャメ・コンタント(La Jamais Contente)」が時速100kmの壁を破った世界初の自動車となりました。
19世紀末から20世紀初頭にかけて、自動車に最適な動力源はまだ決まっていませんでした。メーカーは蒸気、内燃機関、電気の3方式を並行して採用していたのです。
この時代の蒸気自動車はヴィクトリア朝の先祖とは見違えるほど進化しており、現代の素人が一見しただけでは内燃機関車との区別が難しいほどでした。ボイラーは石炭ではなく液体燃料で焚かれます。最大の欠点は駆動装置の重量が大きく、取り扱いが面倒なことでした。ボイラーの水が適正な圧力で蒸気になるまで、車は走り出せません。
初期の内燃機関車の扱いにくさも劣らず深刻でした。エンジンの始動には重いクランクハンドルを力任せに回す必要があり、体力が求められるうえ怪我の危険も伴いました。騒音や排気ガスの悪臭への不満も寄せられていました。その他の危険も恐れられていたのです。スタニスワフ・ジミグロツキ技師は1901年にこう記しています。「さらに言えば、これらの車が内に秘める爆発の危険は、なおさら評価を下げるものである」
素晴らしい発明?
電動モーターはこうした欠点の多くを持たないだけでなく、独自の利点も備えていました。はるかに静かに作動し、排気ガスを一切出しません。短時間の停止の間はエネルギーを消費しません。これは、アイドリングを維持するために燃料を供給し続けなければならない内燃機関とは対照的です。
駆動系の構造も単純で、重量や寸法は競合方式よりはるかに小さく済みました。これは実際には構造が簡単で、故障率が低く、整備もしやすい電気自動車につながりました。また電動モーターは発電機としても機能するため、ブレーキ時や下り坂で電池を充電する仕組み(回生ブレーキ)を組み込むことも可能でした。
デトロイト・エレクトリック社の1916年型電気自動車(写真:Asterion、CC BY-SA 3.0)。
電気自動車最大の強みは何といっても使いやすさでした。電池を充電すればほぼすぐに走り出せ、採用されていた駆動方式の特性上変速機が不要でした。そのため一部のメーカーは、電気自動車を「女性のために作られた車」として宣伝することさえあったのです。
終わりの始まり
しかしこれほどの利点を揃えても、電気自動車が市場支配をめぐる競争に勝つには十分ではありませんでした。電気駆動の利点は、当時利用できた電源の欠点によって相殺されてしまったのです。電池パックは重く、車両全体の重量の25%に達することもありました。しかも同じ質量の燃料タンクと比べ、はるかに少ないエネルギーしか蓄えられません。
電動モーターの高い効率をもってしてもこの差は埋められず、航続距離の短さにつながりました。さらに20世紀初頭、電力インフラは大都市に限られていたため、電気自動車が能力を発揮できる場は地方にはなかったのです。
キャデラック・モデル30(1912年)。電動スターターを搭載した世界初の内燃機関車(写真:Iwao、CC BY 2.0)。
一方、内燃機関の最大の欠点は次第に解消されていきました。1911年、チャールズ・ケタリングが電動スターター(セルモーター)を設計し、翌1912年にはキャデラックの量産車に搭載されました。
重くて危険なクランクハンドルは過去のものとなり、内燃機関車も電気自動車と同じくらい手軽に始動できるようになりました。そして路上の自動車が増えるにつれ、エンジンの騒音や排気ガスの臭いは日常の風景となり、社会に受け入れられていったのです。
1920年代までに、電気自動車は内燃機関車との競争に敗れました。ただし電気駆動そのものは、面倒な電池を使わず架線から直接電力を得られる分野――鉄道や公共交通機関(路面電車・トロリーバス)――で広く普及していきました。
電気自動車は燃料危機のたびに再注目されてきました。1970年代に生産されたシティカーは、テスラ・ロードスターの時代まで最も人気のあるアメリカ製電気自動車でした(写真:Klaus Nahr、CC BY-SA 2.0)。
第二次世界大戦後も電気自動車の構想は折に触れて復活しましたが、大きな成功には至りませんでした。特に関心を集めたのは燃料危機の際で、政情不安が原油供給の途絶を脅かし、世界市場の価格を不安定にさせた時期のことです。
不死鳥のように蘇る
電気自動車の概念が本格的に復活したのは1990年代です。環境汚染の危険性に対する市民の意識の高まりと、大気中への二酸化炭素排出削減を目指す政策がその背景にありました。
1996年、ゼネラルモーターズ(GM)は電気自動車EV1を投入しました。1,000台以上がアメリカの道路を走り、あらかじめ選ばれた顧客の手に渡りました。ただし購入は認められず、会社の方針によりリース限定でした。
EV1の生産は1999年に打ち切られ、その後3年で全車がメーカーに回収されました。大多数はスクラップにされ、数十台が技術博物館や大学に寄贈されました。ユーザーの間で評判の良かったEV1だけに、メーカーの決定は陰謀論の波を呼び起こしました。石油ロビーの圧力によってプロジェクトが終わらされたのだ、という説です。
電気自動車は過酷な条件下でも優れた性能を発揮します(写真:Dave Scott、NASA、パブリックドメイン)。
2006年には、ドキュメンタリー映画『誰が電気自動車を殺したのか?(Who Killed the Electric Car?)』がこの見方を後押ししました。制作陣は元EV1ユーザーへのインタビューをもとに、メーカーの説明に反してこの技術には市場での成功を支えるだけの公衆の関心が存在したことを証明しようとしたのです。今私たちが目にする電気自動車への熱狂は、彼らの主張が正しかったことの証左かもしれません。
現在の電気自動車のルネサンスは、イーロン・マスク率いるテスラ・モーターズのような企業の活動によるところが大きいと言えます。現代の設計は最新の技術成果を活用しています。
重い鉛蓄電池に代わり、軽量で大容量のリチウムイオン電池が使われるようになりました。それはスマートフォンやタブレット、そして人気が高まる「ドローン」を支えているのと同じ技術です。今回こそ電気自動車が、およそ100年前に失った支持を取り戻すことができるのかどうか――時間が答えを示してくれるでしょう。
インスピレーション
本記事は、アシュリー・ヴァンス著『イーロン・マスク 未来をつくる男 PayPal、テスラ、スペースXを生み出した起業家』(2016年)に着想を得ています。
参考文献
- Andrzej Kajetan Wróblewski, History of Physics. From the earliest times to the present day, PWN, Warsaw 2009.
- Maja Duda, Andrzej Krawczyk, Great researchers of electromagnetism, Institute of Science and Research ZTUREK, Warsaw 2003.
- Andrzej Zieliński, Passenger cars. History of development, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warsaw 2009.
- Michael H. Westbrook, The electric car. Development and future of battery, hybrid and fuel-cell cars, Institution of Electrical Engineers, London 2005.
- Stanisław Żmigrodzki, About electric cars, Technical Journal, Lviv, July 25, 1901.