完璧なEVタイヤ開発への競争

1845年、電気で爆薬を爆発させるシステムの発明と詰め替え可能な万年筆の発明の間に、スコットランドの技術者で起業家のロバート・トムソンが世界初の空気入りタイヤの特許を取得しました。空気入りタイヤは当時は驚異的でしたが、今では日常的なアイテムとなり、それ以来徐々に進化を続けています。

電気自動車の時代を迎えた今、タイヤはこれまで以上に注目を集めています。乗員の安全は依然として最優先事項ですが、適切なタイヤは電気自動車の効率、ひいては航続距離に大きな影響を与える可能性があります。しかし一方で、タイヤは騒音や大気汚染の原因にもなります。

従来の世界のタイヤ市場規模は2,000億ドルをはるかに超え、世界中で年間25億本のタイヤが販売されていることから、メーカー各社は純粋な内燃機関車の終焉を覚悟し、環境性能、性能、効率性の理想的なバランスを実現し、完璧なEVタイヤを生み出すための競争に臨んでいます。誰が勝利しても、大きな利益を手にすることになるだろう。

転がり抵抗か耐久性か？

これまでのところ、航続距離の最適化が最大の関心事でした。ミシュランによると、良質なタイヤと悪質なタイヤの効率差は最大7%にも及ぶことがあります。良質なタイヤは転がり抵抗を低減するため、車は停止するまでの惰性走行距離が長くなります。つまり、同じ距離を走行するのに必要なエネルギーが少なくなります。効率が7%向上すれば、EVの航続距離はそれだけ伸びます。つまり、質の悪いタイヤで300マイル走行できたEVが、良質なタイヤなら321マイル走行できるということです。

「転がり抵抗に影響を与えるタイヤ部品はいくつかあります」と、電気モータースポーツシリーズ「エクストリームE」との提携を通じてEVタイヤ設計を研究してきたコンチネンタル社の主任技術開発エンジニア、トーマス・ワンカ氏は語る。「ゴムコンパウンドやトレッドなどがその例です。」

メーカーは、性能、トラクション、耐久性を向上させるため、ナノカーボンやナノシリカなどのナノ材料をタイヤに使用する実験を行っています。また、グアユールゴムやタンポポゴムなどのバイオベースの代替化合物の研究も行われています。

トレッドの深さを浅くすることで転がり抵抗を減らすことはできますが、同時にタイヤの寿命が短くなり、騒音も増加します。しかし、コンチネンタルは解決策を持っていると考えています。「燃費を犠牲にすることなく、転がり抵抗と騒音を同時に低減できる特殊なソフトゴムコンパウンドを開発しました」とワンカ氏は言います。

「タイヤ業界では、効率性のような指標を向上させるには、耐久性やウェットグリップといった別の指標を犠牲にしなければならないとよく主張されます」と、EV向けの最適化に注力するスタートアップタイヤ企業EnsoのCEO、グンラウガー・エルレンソン氏は語る。「しかし、高級タイヤと低価格タイヤの性能差は歴然としており、タイヤを全体的に改善する技術が既に存在していることを証明しています。EVへの移行により、効率性、耐久性、そしてタイヤの大気汚染の改善がこれまで以上に重要になっています。」

微粒子の問題

交通機関の環境への影響に対する懸念が高まるにつれ、汚染問題も注目を集めています。電気自動車は排気ガスを排出しませんが、だからといって排出ガスが全くないわけではありません。電気自動車の重量増加によってブレーキダストが増加するという説は誤解ですが（電気自動車ではブレーキは通常、摩擦ではなく回生ブレーキによって行われます）、タイヤの摩耗による微粒子は別の問題です。ミシュランの調査によると、電気自動車のタイヤの摩耗は、同等の内燃機関車と比較して平均20%多いとのことです。

このデータは、EVを貶める理由を探している人々にすぐに利用され、電気自動車はディーゼル車よりも環境に悪影響を与える可能性があると主張しました。ミシュランは、EVのタイヤ摩耗が20%増加するという数値は、EVの重量増加、モータートルクの増加、そして回生による惰性走行の減少に起因すると主張しています。しかし、メーカーはタイヤの寿命を延ばすことで、タイヤに堆積する粒子の影響を抑制したいと考えています。

タイヤの耐久性はブランドによって大きく異なり、使用中に失われるゴムの量にも影響します。ミシュランによると、クロスクライメート2タイヤ4本セットは2万キロ走行中に1.5キログラムのゴムが失われますが、業界平均は3.5キログラム、最悪なブランドでは8キログラムにもなるそうです。ミシュランは、これはクロスクライメート2タイヤの「自己適応技術」によるもので、路面温度に合わせて調整するように設計されています。同社はまた、より弾力性のあるコンパウンドを開発し、トレッドパターン自体がタイヤの接地面全体に圧力を分散させることで摩耗を軽減しています。

しかし、タイヤから排出される粒子による汚染と内燃機関の排気ガスによる汚染を直接比較するのは困難です。1.5キログラムのゴム粒子は依然としてひどいように聞こえますが、粒子の大きさには大きな違いがあります。公衆衛生上の主な原因はNOxであり、これは「PM2.5」（直径2.5ミクロン）と呼ばれるより小さな粒子状物質を引き起こします。タイヤの場合、PM10（直径10ミクロン）未満の粒子状物質はわずか1%、PM2.5以下の粒子状物質は0.2%です。都市部におけるPM2.5による汚染の大部分は、依然として自動車の排気ガス由来のNOxによるものです。

残念ながら、タイヤ粒子の健康への影響に関する研究は乏しい。数少ない包括的な研究の一つは、10年以上前の2012年に完了した。「当時は、それが最優先事項だとは決めていませんでした」と、ミシュランのシニアバイスプレジデント、ゲイリー・ガスリー氏は語る。「むしろ、水中の粒子の運命と分解の仕組みを理解することが最優先事項だったのです。」

「持続可能な開発のための世界経済人会議（WBSCD）のタイヤ産業プロジェクト（TIP）が後援する研究では、タイヤおよび道路摩耗粒子（TRWP）は人体への健康リスクをもたらさないことが示されています」とワンカ氏は述べています。「吸入試験では、TRWPが空気曝露によって人体にリスクをもたらす可能性は低いことが示唆されています。」

「タイヤの汚染とNOx排出量は異なります」とエルレンソン氏は言います。「NOxは燃料燃焼によって発生するガス状の副産物ですが、タイヤの粒子状物質は薪ストーブの粉塵のような固体の汚染物質です。しかし、排気管から排出されるNOxやCO2とは異なり_、現在、タイヤの汚染を具体的に制限する世界的な規制は存在しません。」

生分解性タイヤが解決策となるか？

生分解性タイヤは、タイヤによる大気汚染の潜在的な解決策のように見えます。しかし、このアイデアにはいくつかの矛盾点があります。「タイヤは安全性に大きく関わっています」とワンカ氏は言います。「タイヤは車両と道路が接触する唯一の部分です。そのため、使用段階の最後までタイヤの劣化が起こらないことが非常に重要です。」多くのタイヤの寿命は5年以上になる可能性があります。

「タイヤ業界では天然ゴムなどのバイオベース素材の活用が進んでいますが、タイヤ自体、そしてそれらが生み出す汚染物質はまだ生分解性ではありません」とエルレンソン氏は言います。「車内で生分解するタイヤは耐久性の面ではあまり良くありません。しかし、走行中に剥がれ落ちるタイヤ粒子が環境中で生分解され、大気、陸地、そして海洋への蓄積を防ぐことができれば、有益となるでしょう。」

「私たちは現在、バックエンドではなくフロントエンドに重点を置いています」とガスリー氏は語る。これは、製造工程でより多くのリサイクル材を使用し、ある程度の循環性を目指すことを意味する。「私たちが望むのは、寿命が尽きたタイヤを回収して新しいタイヤを作ることです。花壇にそのまま放置するよりも、地球にとってより良いからです。そうすれば、そもそもタイヤを作るために地球から原材料を採取する必要がなくなります。」

ミシュランは確かに生分解性タイヤ素材の開発に取り組んでおり、これは業界全体に利益をもたらす可能性があります。しかし、もし成功しても、このようなイノベーションが他のメーカーに提供される可能性は低いでしょう。「知的財産の共有は、ミシュランの文化の一部とは言えません」とガスリー氏は言います。「より広い観点から言えば、私たちが目指しているのは規制遵守です。例えば、TRWPが環境中でどのように生分解するかを理解することなどです。地球に良いと思えるものであり、競争が激しくない場合は、共有します。」

より良いEVタイヤはより良いタイヤ

充電ネットワークが未だ不十分な状況下で、高価なバッテリーで可能な限り長距離走行する必要があるため、タイヤ効率への注目は電気自動車に集中しています。しかし、そのメリットは電気自動車だけに限りません。

「従来のタイヤと電気自動車専用のタイヤの間には、基本的に違いはありません」とワンカ氏は言います。「特定の車種やクラスには、特定のタイヤ要件があるというだけです。」耐用年数、転がり抵抗、転がり騒音の改善は、特に電気自動車にとってメリットがあります。「しかし、駆動方式に関わらず、すべての車両が技術進歩の恩恵を受けています。」

「良いタイヤは、車種を問わず優れた性能を発揮するべきです」とエルレンソン氏は言います。「タイヤ業界はますます自社製品を『EV対応』と謳って売り出そうとしていますが、現実には、消費者が自分の車に最適なタイヤについて十分な情報に基づいた判断を下せるよう、十分な規制や消費者の意識が浸透していません。EVがタイヤに特有の要求を課すことは承知しています。しかし、既に存在する優れた技術が、すべてのタイヤ、特に売上全体の90%を占めるアフターマーケットにおいて、普遍的に導入されているわけではありません。」

タイヤメーカーは常に耐久性の向上に努めており、これはあらゆる車種にメリットをもたらす可能性があります。「コンチネンタルは、新型AllSeasonContact 2により、従来品と比較して燃費を16%向上させ、同時に転がり抵抗を低減することに成功しました」とワンカ氏は主張します。

メーカー間のタイヤ改良競争は非常に熾烈で、各チームが異なるブランドを使用するモーターレースでは、レース後に各メーカーがコースをくまなく調査し、ゴム片を探します。そして、それらを研究所に持ち帰って分析し、他社の複合材料の秘密を探ろうとします。

しかし、タイヤの持続可能性に関する大きな問題の一部は、タイヤ自体ではなく、消費者の悪い習慣に起因しています。ミシュランのガスリー氏によると、多くのドライバーは法的に義務付けられるよりもずっと前にタイヤを取り外しています。主な懸念は、法定のトレッド溝の深さに近いタイヤが、濡れた路面での制動距離の延長など、安全への影響にあります。その結果、驚くべきことに、トレッド溝の深さが3mmに達する前にタイヤの50%が取り外され、ましてや法定の1.6mmに達する前には、毎年4億本のタイヤが早期に廃棄されていることになります。

「イノベーションによって、タイヤの効率、耐久性、静粛性はすでに向上しています」とエルレンソン氏は言います。「より良いタイヤを作る技術は既に存在していますが、業界に導入のインセンティブがないため、広く普及していません。」安全性を除けば、これまでの規制はタイヤの効率、寿命、騒音まで及んでいないため、これらの側面を重視しているのは高級メーカーや専門メーカーだけです。安価なブランドは、むしろ価値を重視しています。

今後数年間でEVが主流の車種になるかどうかはさておき、より優れたタイヤの開発に注力することは、あらゆる車種にメリットをもたらす可能性があります。「タイヤの寿命を延ばすことができれば、内燃機関車に装着してもさらに長持ちするはずです」とガスリー氏は言います。