「電車」を電池で走らせる、架線があるのになぜ？：スマートグリッド

JR九州はリチウムイオン二次電池を搭載した電車を開発する。電池だけで30km走行できる電車だ。だが、そもそも電車は架線から電力をとって走るもの。なぜ電池が必要なのだろうか。

[畑陽一郎，＠IT MONOist]

蓄電池電車

　九州旅客鉄道（JR九州）は、2012年3月21日、大容量高電圧のリチウムイオン二次電池を搭載した「蓄電池電車」を試作すると発表した。1充電当たり約30km走行できるという。交流電化方式の蓄電池電車として、国内初の試みだという^＊1）。

＊1） 直流電化方式で蓄電池を採用した事例は、AB10形蓄電池電気機関車（1927年製造）など、複数ある。

　電車は架線からパンタグラフで電力を得て走るのが通常の姿だ。なぜわざわざ電池を搭載して走るのだろうか。非電化区間のディーゼルカーと入れ替えて使うためだ。交流電化区間では図1のように走行する。パンタグラフから電力を得、停車中に電池に充電する。

図1　交流電化区間での走行パターン　走行時には電池は使わない。出典：JR九州

　交流電化区間と非電化区間がつながっている場合は、そのまま非電化区間に進むことができる（図2）。走行時は電池から電力を得、減速時には運動エネルギーを回生して電力を電池に戻す。

図2　非電化区間での走行パターン　電池のみで走行する。出典：JR九州

どの電車を改造するのか

　JR九州は、鉄道総合技術研究所と連携して、2012年4月から蓄電池電車の設計を開始し、2013年に福岡県内で走行試験を実施、経済性や耐久性、安全性、環境性能を確認する。「次世代の車両として非電化区間に広く普及させたいと考えており、走行試験の結果を見て計画を進める」（JR九州）。

　改造の対象となるのは「817系」、近郊型の交流電車だ（図3）。817系の床下にリチウムイオン二次電池を取り付ける。電化区間では本来の仕様である最高速度時速120kmで走行し、非電化区間では時速80km程度を見込む。2両編成で走行試験を進める。

図3　「817系」の外観　二次電池（容量90kWh、入出力電圧1000V以上）を床下に新たに取り付ける。電力変換装置やスイッチは既設のものを改造して使う。完成後の重量は1両当たり約70トンである。出典：JR九州

電化しなくても電車が走るメリットとは

　東京都や神奈川県、大阪府など完全に電化されている地域とは異なり、九州では利用者が少ない区間を中心に、非電化区間や、電化区間と非電化区間が混在する路線が多数残っている。特に問題となるのが、非電化区間と電化区間が混在している路線だ。

　蓄電池電車を活用すれば、区間が混在している路線であっても、直通運転が可能になる。この他、JR九州では加速力の向上（時間の短縮）やメンテナンス効率化、給油設備の削減、沿線イメージの向上などさまざまなメリットを挙げている。排出ガスも出ない。

　金銭的なメリットも大きい。エネルギーコストがまず下がる。軽油から電力に置き換えることで、エネルギー消費量は原油換算で2割削減できる見込みだ。さらにメンテナンスに手間が掛かる機械部品がディーゼルカーよりも減るため、燃料コストと検査コストを合わせた運行コストは半減するという。