過去数十年にわたり、「未来の自動車」という約束は実現されず、解決するはずだった問題は深刻化するばかりでした。ガソリン1ガロンあたりの平均価格は1980年代初頭以来、最も高くなっています。中東情勢はかつてないほど不安定な様相を呈しています。気候変動懐疑論者でさえ、私たちが大気中に排出する炭素が壊滅的な結果をもたらす可能性があることを認め始めています。こうした状況に対し、自動車メーカーは平均燃費が1ガロンあたり21マイル（約34.4km）の自動車で対応してきました。これはモデルTよりも約4マイル（約4km）悪い数値です。
しかし、皆さんが耳にする水素経済よりも早く希望が訪れています。いくつかの中小企業が、ガソリン1ガロンで100マイル（約160キロメートル）走行できると謳う、新しいエンジン技術と先進的な自動車設計を開発しています。提案は、軽量化や空力性能の向上といったシンプルなものから、ジェットエンジンの技術を少し取り入れようという驚くべきものまで多岐にわたります。
再利用可能な民間宇宙船を開発するための1,000万ドル規模のコンペティションで宇宙観光産業の火付け役となったXプライズ財団が、今後数ヶ月以内に、燃費1ガロン（約1.6L/ガロン）を初めて達成し、販売台数も未定の自動車コンペティションを発表すると、競争はさらに白熱するはずだ。賞金は本稿執筆時点では未定だが、Xプライズの関係者は適切なインセンティブとして2,500万ドル前後を検討している。彼らは、この賞金が人々に車の外観や機能について根本的に考え直すきっかけとなることを期待している。「パラダイムシフトが必要です」と、自動車部門Xプライズのエグゼクティブディレクター、マーク・グッドスタイン氏は語る。「自動車に対する人々の考え方を変える必要があります。」
以下は、私たちが相談した自動車業界関係者が自動車の燃費基準を引き上げ、Xプライズの巨額の賞金を獲得する可能性があると考える 3 つの技術です。
より小さく、より良く、より安く
超長距離走行を実現する最も明白な方法は、高速道路での燃費向上の最大の敵である重量と風圧を大幅に削減することです。これは学生のエンジニアリングコンテストでよく見られる手法で、自転車の車輪を載せた涙滴型の超小型車両が、1ガロンあたり数百マイルという燃費を定期的に達成しています。しかし、これらの車両はすべて高価な試作品です。課題は、軽量で空力特性に優れ、信頼性が高く、衝突安全性に優れ、そして何よりも量産コストを抑えた車両を開発することです。
スティーブ・ファムブロは、独自の工夫でこの解決策を編み出したのかもしれない。カリフォルニア州カールスバッドの自宅ガレージで設計した彼のアプテラは、三輪の弾丸型2人乗りで、空気抵抗を最小限に抑え、重量はわずか850ポンド（トヨタ・プリウスの重量は2,890ポンド）だ。彼はレースから着想を得たカーボン複合材フレームを採用することで重量を削減し、衝突時の衝撃吸収性を高めている。
ファムブロ氏の会社、アクセラレーテッド・コンポジッツは複数のベンチャーキャピタリストから注目を集めており、彼は2年以内にアプテラを市場に投入したいと考えている。「これまではすべて、製造可能性を念頭に置いて取り組んできました」と彼は語る。安価な金型や自動化された製造プロセスなど、革新的な複合材製造技術を用いることで、ファムブロ氏は車両1台あたりのコストを2万ドル以下に抑えることができると述べている。さらに、ディーゼル燃料のハイブリッドエンジンと組み合わせれば、アプテラの燃費は300 mpg（約147.6km/L）を超える可能性がある。
1ガロンあたり100マイルの車の開発競争について詳しくは、 PopSciポッドキャストの第13話をお聴きください。iTunesまたはRSSで購読するか、MP3ファイルをダウンロードしてください。
バッテリーなしのハイブリッド
ハイブリッド・ドライブトレインは、高燃費化運動における大きな成功例です。プリウスのような車は、ブレーキ時に熱として失われるエネルギーを回収し、それをバッテリーに蓄えて再利用することで、業界平均の最大2倍の燃費を実現しています。しかし、今日の最も効率的なハイブリッド車でさえ、そのエネルギーを回収して再利用できるのはわずか30%に過ぎません。
環境保護庁（EPA）先端技術部門が開発中の抜本的な解決策の一つは、重いバッテリーを完全に廃止することです。EPAは、バッテリーではなく油圧システムを用いてブレーキエネルギーを蓄える改良型ハイブリッド車を開発しました。ブレーキを踏むと、車輪がポンプを駆動し、安価で不活性な窒素ガスを圧縮します。再び加速すると、圧縮された窒素ガスがポンプを逆回転させて車両を駆動します（下図参照）。
今月UPSのトラック2台で試験を開始し、来年にはさらに1台で試験を開始する予定の油圧ハイブリッドシステムは、ブレーキエネルギーの少なくとも70%を車輪に還元することを約束しており、燃費は60～70%向上し、排出量は40%削減される見込みだ。おそらくだからこそ、先進技術部門のディレクターであり、油圧ハイブリッドの開発者の一人であるチャールズ・グレイ氏は、その可能性に興奮を抑えきれないのだろう。「これは自動車史上最大の革命になるだろう」と彼は断言する。「組立ラインよりも大きな革命だ」
もちろん、それはまだ分かりませんが、油圧ハイブリッドは従来のハイブリッドよりも小型で安価です。「私は大柄ではありませんが、500馬力の油圧ポンプモーターを片手で持てます」とグレイ氏は言います。この技術はトランスミッション（エンジンは油圧システムに圧力をかけるだけで、油圧モーターが車輪を駆動する）やその他の部品を必要としないため、小型車にほぼ追加コストなしで搭載できます。フォード、米陸軍などがこの技術を研究していますが、常にストップアンドゴーを繰り返す車両を保有するUPSが、今のところ唯一の顧客です。
1ガロンあたり100マイルの車の開発競争について詳しくは、 PopSciポッドキャストの第13話をお聴きください。iTunesまたはRSSで購読するか、MP3ファイルをダウンロードしてください。
**ジェットエンジンのインスピレーション
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100 mpg（約100マイル/ガロン）を目指す競争において、もう一つの有力候補がStarRotorです。これはテキサスA&M大学でエアコンとして誕生しました。化学工学教授のマーク・ホルツアップル氏と同僚のアンドリュー・ラブローカー氏は、エアコン用のより高性能なコンプレッサーの開発に取り組んでいた際に、StarRotorエンジンの基本構造となるアイデアを思いつきました。自動車エンジンとの関連性に気づいた途端、「エアコンのことはすぐに忘れてしまいました」とラブローカー氏は言います。その後、彼らはStarRotorという会社を設立し、この技術を商業化しました。
スターローターは、ジェットエンジンと同じ熱力学的プロセスを利用して、通常は排気によって失われる熱の一部を回収します。これはピストンエンジンの設計では不可能なことです。排気熱は、燃料が投入される前にエンジンに流入する空気を温めます（下図参照）。この高温の空気はより強力な燃焼につながり、スターローターは従来のエンジンよりも多くのエネルギーを一定量の燃料から抽出できます。
ラブローカー氏は、コンプレッサーのプロトタイプから得たデータに基づき、スターローターはエンジンの運転速度や出力に関わらず、燃料に含まれる化学エネルギーの45～65%を機械エネルギーに変換できると考えています。対照的に、一般的なガソリンエンジンは、全開時のピーク効率が約30%で、通常の運転条件下でははるかに低い効率で動作します。「2倍は当然のことです」とラブローカー氏はスターローターの潜在能力について語ります。「最終的には燃費を3倍にできると考えています。」
しかし、二倍、三倍重要なのは、イノベーターたちが石油問題の解決策を開発していることであり、その解決策は、最初の水素自動車が販売される前に、大きな影響を及ぼす可能性がある。
ビリー・ベイカーは自動車産業について書いていないときは、ジャグリングのサブカルチャーに関する本を執筆しています。
1ガロンあたり100マイルの車の開発競争について詳しくは、 PopSciポッドキャストの第13話をお聴きください。iTunesまたはRSSで購読するか、MP3ファイルをダウンロードしてください。
