配達用ドローンは、トラックより「効率が悪い」かもしれない──米研究所の調査で見えてきた課題

配達用ドローンの大群が反乱を起こして、われわれの住む街のいたるところに荷物を落としていくというジョークは、現実化するとしてもまだまだ先のことだ。アマゾンは、都市部に建設するハチの巣のような形状をしたドローン指令センターの特許を2015年に出願しているが、不安を感じるようなものではない。

グーグルも独自の計画を進めているが、少なくとも当面はブリトーや薬の配達程度に留まるという。つまり、これがジョークだとすると、その導火線は非常に長いということだ。

ドローン配達システムの難しい物流管理方法についてはさておき、ひょっとするとドローンの群れが街に押し寄せるのを楽しみにしている人もいるだろう。大きな問題は、これが実際に従来の配達用トラックと比べて、物事を処理するのに優れた、より効率的な方法なのか、ということだ。

実在するシステムがない状況では答えにくい質問だが、『Nature Communications』に2月13日付けで発表された論文では、配達用ドローンのエネルギー効率に関するモデリングを試みており、その結果を従来の配達用トラックと比較している。基本的には、これまで考えようともしなかった多くの要素によって。結果は変わるようだ。しかし、これらの要素は配達自動化の実現が近づくにつれて、企業や当局が十分に検討しなければならなくなるものでもある。

まず、同じ国でも地域が変われば、太陽光のような再生可能エネルギーの利用度が異なる。つまり、ドローンを充電する際に放出される二酸化炭素の量は。どこに住んでいるかによって異なるのだ。従ってこの分析では、両極端のケースでの放出の影響を比較した。環境問題の意識が非常に高く、二酸化炭素の排出が少ないカリフォルニア州と、意識が非常に低く排出量の多いミズーリ州だ。

論文の主たる執筆者であり、ローレンス・リヴァモア国立研究所の環境科学者であるジョシュ・ストラロフは、「結果は地域によって異なることがわかりました」と述べる。「ドローンによって、温室効果ガスの放出やエネルギー消費を減らせる可能性はありますが、展開する方法に注意する必要があります」

ドローンは意外と非効率？

カリフォルニア州では、小型ドローンが倉庫の外で飛行する場合、配達した荷物ひとつあたり約430gの二酸化炭素が放出される。これに対して配達用のディーゼルトラックの場合は915gだ。

一方、二酸化炭素排出量の多いミズーリ州では、小型ドローンの放出量が約850gで、配達用トラックは1,100g。つまり、カリフォルニア州では放出を53パーセント減らせるが、ミズーリ州で減らせるのは23パーセントになる。

さらに、放出量に影響を与える可能性があるのは場所だけではない。ドローンのサイズも関係している。研究チームは、2種類のドローンでモデリングを行った。0.5kgまでの荷物を運ぶことができる小型のクアッドコプターと、それよりも大型で8.1kgまで運ぶことができるオクトコプター（プロペラを8個搭載している）だ。現実の世界で速度と風の条件を変えてテストが行われ、そのデータがモデルに組み込まれた。

「大型のドローンでは、カリフォルニア州でディーゼルトラックと比べて9パーセント改善されましたが、ミズーリ州では50パーセント悪化しました」とストラロフは述べる。

ただしこのモデルは、現実世界に配達用ドローンを導入したときとは異なる、いくつかの想定が入っている。まず、シミュレーションで使われたドローンは、カラスが飛ぶときのような最短ルートを飛行している。

「現実の世界では、どのような規制が行われるかに応じて、ドローンが従わなければならないルートが指定される可能性があります」とストラロフは言う。「つまり、ルートが長くなるため、ドローンをさらに長く飛行させたり、ひとつのエリアでサーヴィスを行うために倉庫を増やしたりする必要が生じます」

その違いは重要だ。現在のバッテリー技術では、ひとつの荷物を1カ所に運ぶドローンが1機で飛行できるのは、3kmよりも少し長い程度に過ぎない。この制限範囲に対応するために、ドローンに荷物を積み込んだり、ドローンを充電したりできる倉庫が建設されるだろうと研究チームは推測している。比較的小さなサンフランシスコ市だけであれば4カ所で済むが、より大きなベイエリア全体となると、必要な数は100カ所を超える。

しかし、ドローンに対応するための倉庫を増やすにつれ、それらの電源や冷暖房に使用するエネルギーも増え、エネルギー上のメリットは相殺されてしまう（そもそも研究チームは、運送トラックが、例えば4カ所の倉庫から集めるのか、1カ所から集めるのかの差を考慮していない）。

この問題を解決する方法のひとつは、既存の施設の目的を変更してドローンの基地として利用することだろう。例えば高級自然食品スーパー「ホールフーズマーケット」の親会社となった［日本語版記事］アマゾンなら、サンフランシスコのような街にすでに点在する店舗の屋上から、ドローンを使って食品を配達できるはずだ。

正しい進め方を考える必要性

それでも、面倒な事態が起きないような都会向けのシナリオを想定するのは難しい。いずれにしても、トラックは1台で数百個の荷物を運ぶことができる。「配達用のヴァンやトラックを1台見かけるたびに、空に数百機のドローンが飛んでいることを想像してみてください」と、論文の共同執筆者であり、カーネギー・メロン大学で都市環境工学を研究するコスタ・サマラス准教授は述べる。「騒音という問題があり、見栄えの問題があり、安全性の問題があり、プライヴァシーの問題があります」

さらに、複数の異なるドローンのネットワークが互いに干渉しないようにする方法も問題だ。アマゾンは独自のドローン群を所有するだろうし、グーグルや食料品チェーンもさらに別のドローンを所有する。自分だけの空であれば多数のドローンの集団を移動させるのは簡単だが、ほかのドローン集団と衝突することなく同じ空を飛行するには幸運が必要だ。

ほかのあらゆる自動化と同様に、配達用ドローンは、これらの企業の利益に貢献するかもしれない。だが、その進め方については正しい方法と誤った方法がある。

「各企業が興味をもっていることは極めて明らかです」とサマラス准教授は述べる。「大事なのは、大量のドローンが空で荷物を運ぶようになる前の現在、政策担当者たちが全体の利益をもたらすような結論を導き出せる方法を理解することです」

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TEXT BY MATT SIMON

TRANSLATION BY MAYUMI HIRAI/GALILEO