√Ｋのブログ一覧

原発事故の影響は広範囲に及び、いよいよ原発中心の社会はアカンぞという論調が強まっている。

ただし、原発に頼らない方法はそうあるわけではない。
最も有効なのが、太陽光発電の普及と火力発電の高効率化だろう。

まず火力発電についてだが、実は最新の火力ってけっこうCO2排出量少ない。
送電端なら1kWhあたり400g以下のCO2しか出さないプラントも多いのだ。
ただし、旧式の石油火力は700g以上出すし、石炭だと1000g程度出してしまう。
現在の火力発電の平均だと700g/kWh程度である。
旧式の火力発電所を順次LNGコンバインドサイクル（現状で最も効率が良好な火力発電方式）に転換するだけで火力が出す分のCO2は概ね4割減になってしまう。
LNGコンバインドサイクルであれば効率がいいため、燃料コストが上昇しても電気料金が大幅に上昇することはない。
総発電量に占める火力の割合は約６割であるから、ざっくばらんにいって25％CO2が減る計算である。
これだけでも、総発電量の３割を占める原発（原発を運用するときに発生するCO2は30g/kWh程度）がまるまるなくなったとしてもCO2はほとんど増えない。

ただし、CO2が増えないだけじゃいけない。削減しなくてはならないのだ。
すると太陽光が必要になってくる。

日本の住宅のすべてに太陽光パネルを貼ったらどれくらいの電力が得られるだろうか？
日本の住宅数は5759万戸（H20統計）である。
そして、屋根の平均の面積を30m^2とする。
1m^2あたりの年間発電量は市販中の多結晶タイプのパネルで130～170kW/m^2であるので、間を取って150kW/m^2とする。

日本の住宅の屋根すべてに貼ったとすると、
5796万戸×30m^2×150kWh＝2608億kWhとなる。

日本の総発電量はここ数年の実績だと11000億kWh程度であるから、総発電量の24％は賄える計算になる。
ざっくばらんにいって1/4は賄える。
すべての家の屋根に設置することは難しいが、メガソーラーや耕作放棄地などへの設置を考えればそれ以上もありえる数字である。

今の電源構成をざっくばらんに分類すると火力60％、原子力30％、水力・地熱・バイオマス他10％といった状況。
これが、将来的に火力60％、太陽光25％、水力・地熱・バイオマス・風力他15％になったとすると、1kWhあたりのCO2は260g程度になる（超単純計算です！）。
現在の1kWhあたりのCO2は440g程度であるため、本当にその構成にできたら、電気由来のCO2は4割も減ってしまうのである。運用を工夫すれば半減するかもしれない。

太陽光は不安定だから難しいという不安があるが、実は電力を消費するのって昼間。
工場やオフィス、商業施設が営業しているから消費電力が増えるのだ。
その間は日照が太陽光で賄えるからまず問題ない。
上に書いた構成の場合、火力と水力だけで賄いきれなくなるのはおおむね９時から２０時の間。
計画停電の実施時間を見ても、原発なしだとその時間が厳しいことがよくわかるだろう。
さらに太陽光だと雨の日が厳しい。
火力発電のキャパを上げ、雨の日は仕方なくCO2無視で発電するという方法もあるが、合理的でないので蓄電するべきだ。

蓄電には電気自動車用の使用済み電池を転用すべき。
日本の自動車保有台数は約8000万台。
保有台数の約３割が電気自動車になったとして、それらに搭載されたバッテリーが10年位して容量低下したとする。
そして、そいつを定置用に転用する。
日産では１０年で７割の容量を想定しているので、15kWh程度が使用可能だ。
20年経っても10kWhの能力は持つと思う。
仮に、EVの使用済み電池の15kWhの容量が使えるとしよう。
蓄電能力は3億6000万kWhになる。

日本の年間総発電量を３６５日・２４時間で割ると、１時間当たり１億2500万kWhの電力消費量があると考えられる。
太陽光パネルでは雨や曇りの場合、晴天の場合の2～3割程度まで発電量が低下するようだ。
不安定な自然エネルギー（太陽光・風力）の割合が３割であるとしたら、雨などにより、その2割の能力しか発揮できないと仮定して、１時間当たり3000万kWhの貯蔵能力があればよい。

すると、EV用の使用済み電池だけで12時間も耐え凌げるのである。
需要が切迫するのは一瞬であるので、それだけで２日は持つはずだ。
悪天候が数日続いても夜は電力需要が発電能力を下回るので夜間に充電しておけばよい。


以上書いたことは数字遊びであるので、つっこみどころ満載なのはよく分かっている（笑）

太陽光パネルにしても、２５％賄うには今の単価でいくと８０兆円の投資が必要である。
しかし、工業製品というのは１０倍作ると半額、１００倍作るとさらに半額の1/4の値段になるになるという性質がある。
パソコンや液晶テレビの価格推移を見ればそのことは説明するまでもないだろう。
実際は２０～３０兆円で済むのではないだろうか。

んなお金どこから出てくるんだよ！という疑問があるかもしれないが、現在、太陽光発電は補助金や倍額買取制度がない場合、１５～２０年ほどで元が取れる計算になる。
それが、もし半額になったら最短８年程度で元がとれてしまうし、1/4の価格なら４年で元が取れてしまう。
設置しない理由がないだろう。
皆がそのことに気づけば何も原発に頼らない社会はつくれるのだ。

用事あって、東京へ行ってきました。

ふと、スーパーの中を見たら、ニュースの通り、ミネラルウォーター買いだめしてる輩が多数！
うーん。
アンケート調査によると、日本国民の約半数は原発に肯定的な意見だったのだ。現状維持派も含めると7割にも達する。
ちなみに私は小学生の時から大反対派であるが・・・

それだけ原発が大好きで、選挙でも原発を推進するような政党や首長を選んできたのも、残念ながら国民である。

東京の水道水まで汚染されてはじめて原発の危険性に気づいたのだろう。
ミネラルウォーター買いだめしてる人たちは自業自得だと感じる。
間接的に原発を推進してきた人多数なのだから・・・

原発反対に寝返りを打つ人が増えると思うが、単に反対しても建設的ではない。
計画停電や節電実施を経験して、電気が豊富にない生活も意外といいものだと思える人も多いのではなかろうか。
ただし、今は経済活動が停滞してしまっているので、なにがなんでもエネルギーを確保しなくてはいけない状況。
CO2云々とは言っていられない。

しかし、化石燃料枯渇の問題からもまた逃げられないのだ。
温暖化しても問題ないと唱える学者みたいなのも居るが、それが事実だとしても、化石燃料は有限で、20年後には需要が供給を上回ってしまうとも言われる。
昔から化石燃料は40年でなくなると言われ続けて居るが、探索技術と掘削技術の進歩で掘れる油田が増えたのだ。
しかし、ついに掘れなくなる日は近いと考えていい。

残念ながら解決策は太陽電池と蓄電池しかない。
他の技術は弊害が多すぎるのだ。

よく、太陽光は数パーセントの電力需要しか賄えないから到底実用にならない、という意見がある。
しかし、今が1パーセントならば、30倍に設置容量を増やせば30パーセントにもなり得るのである。当たり前の話ですけど。
日本の家の屋根を見ても太陽光パネルついてる家など超珍しい。これが全部パネルで埋まったら、日本の総発電量の2割以上は賄えてしまう。
パネルの変換効率も年々上がっているのでもっと賄えるかもしれない。

まだ高いという意見はもっともだが、中国、韓国製のパネルだと日本製の半額程度になる。液晶パネルの構図と全く一緒ですな。
結局、日本製のパネルも韓国製の価格と勝負しなくてはならなくなる。
だからどんどん安くなっていくと考えていい。
新たな原発を建設する費用を捻出するくらいなら太陽光に投資した方が100％いい。

タイトルの通り、日本を始めとした先進国では全電力消費の6割が電気モーターによる消費だと言われています。

電気系を専攻した方ならよくわかってらっしゃるかと。
自動車産業にしても材料の精錬から組み立てまで数多くのモーターにより行われている。。
家庭を見ても、エアコンや冷蔵庫、洗濯機をはじめ、最近では給湯もモーターで行っている(エコキュート)。

電力消費の増大はモーターの数に比例すると言っても過言ではない。

日本は先進国の中では、生活水準の割りに電力消費が少ないと言われるが、パワエレ技術に長けていたので早い段階でモーターのインバーター制御化が行われたことによる。

鉄道オタクなら電動車両が90年にもなるとVVVF化されてきたことを知ってると思う。
エアコンもほとんどがインバーターエアコンと呼ばれるもの。
冷蔵庫も安価なものを除けばインバーター方式だ。

これ、なにが画期的か？
知ってる人には釈迦に説法ですが、可変速、可変トルク運転が容易なことです。
従来のモーターは基本的にONかOFFかだった。
エアコンだったら、寒い時はフルパワーで暖かい空気を供給し、設定温度になったら、運転を停止するといった具合。
海外のホテルとかでこういうエアコンを見かけた方も多いと思う。
しかし、インバータなら中間の制御ができる。「ほんのり暖かい空気を出す」といった器用なことをやってのけるのだ。
また、工夫次第で電源が入る時の突入電流を抑えることができる。

モーターの種類も誘導機から同期機になり、同期機も磁石がフェライトから希土類になり、IPM構造のリラクタンストルク併用型のものになりつつある。
電気自動車やハイブリッド車のモーターと同じような構造になってきているとみればいい。

今回の電力不足や原発増設の難しさを考えると、やはり、電力消費を抑えていくしかないと思う。
将来的には太陽光の電力を蓄電池に貯めて、などということになると思うが、短期的には省エネを極めるしかない。
電気の大部分はモーターにより消費されているのだから、モーターの高効率化が非常に重要。
よく言われるのが、全機器のモーター効率が1パーセント上がると原発1基不要になるというものです。
仮に10パーセント上がると10基いらなくなる。
これから電気自動車などが増えてくるとさらにモーターの効率は重要になる。
効率のいいモーターを作る技術は日本の独壇場だったりする。
特に重要なのが鉄心材料。これでモーターの効率は決まるといっていい。
日本は鉄心材料の技術が特に高い。だからハイブリッド車なども比較的早くから作れたのだろう。

エアコンなど買い換える時は多少高くても徹底的に省電力のものを選んだ方が良い。
古いエアコンなど使っていたら、超省エネタイプでなくても、現代的な性能を持つものに買い換えるだけで消費電力半減したりするから、けっこう大きい。
大切にものを使うことは重要だが、電気喰うものに関しては、思い切って買い換えた方が得策だと思う。

巨大地震の被害には驚くばかりです！
私が今いる場所も緊急地震速報が5発くらい鳴ったが、揺れを感じたのは1回だけ。
だんだん、「またかよ！」という気分になっちゃうから怖い。
いつ巨大なのきてもおかしくないので、しばらくは不要な外出は控えてます。

原発の件は事がだんだん大きくなってきた。
現場で作業されてる方は寝る間もなく被ばくの危険まで犯してやってるので応援したい。

しかし、2号機の燃料棒全露出はかなりマズイ。一歩間違えばTMIと同じ状況になる。
冷却水注入できないと困るので、蒸気を直接排出することになる模様。


原発で集中的に発電する方法に頼り過ぎることは危険だということが露骨に示されました。さらに原発を増やそうなどと言って機運が盛り上がっていた事は非常に恐ろしい事。

じゃあどうやって日本のエネルギー政策を進めていくかということを考える時期がきた。
世界的にも原発建設は凍結や遅れが伴うようになると思う。

太陽光で賄うという話も盛んになると思うが、原発1基ぶんの電気を太陽光で起こそうとした場合、20万軒の一般家庭にソーラーパネルを張る必要がある。
どれだけの面積かというと、3km×3kmの正方形の土地をイメージすれば良い。
それをすごい面積と考える人と、意外と少ないと思う人に分かれると思いますが。
現在のパネルコストだと3000億円かかる。
1kWhあたり15円としたら年間で150億円に相当する電力を発電するので、メンテナンス含めると償却期間は25年程度だと考えられる。
少なくともコストが1/5にならないと到底原発の代替えにはならないだろう。
逆にいえばコストが1/5になったら、原発を代替えする能力はあると言える。

そんなこんなで、世界有数の地震大国でありながらエネルギー自給率が低い我が国の国民として全員がエネルギー問題について考え、世界に発信していくべきだと思います。


被災された方々にお見舞い申し上げると共に、亡くなられた方々のご冥福をお祈り申し上げます。

電気自動車で走るとき特に怖いのは言うまでもなく高速道路。
迂闊にも電欠してしまったら追突されて大事故にもつながりかねない。
十分に充電して、余裕を持った距離を走ればいい話ではあるが、少しでも不安を和らげるために事前に計算する方法を考えてみた。

高速道路は基本的に定速で走るので巡航速度が同じであればドライバーによる消費電力の変化が少ない。
市街地では回生ブレーキの使い方やどいろいろとコツがあるのでドライバーによって簡単に20％くらい差が出てしまうし、時間帯によって状況があまりに違いすぎるので事前に予測することは難しい。

一定速で平地を走るときの消費電力は四則演算で計算できる。
空気抵抗と転がり抵抗が求まれば大体の消費電力はわかる。
問題となるのは勾配を含んだ場合だ。正確な勾配データがないと宛てにならない。
任意の地点間の勾配を算出できる方法はないかとネットで探していたら「ルートラボ」としうサイトがあり、簡単に勾配を出せる！
こりゃ便利だ！
例えば中央道の高井戸から小淵沢までの勾配を出そうとしたら２回クリックで出せる。
しかも、エクスポート機能があるのでテーブルとして表計算ソフトなどにも取り込める。

そこで、エクセルで勾配を考慮した消費電力量計算シートを作成してみた。
ルートラボでエクスポートしたデータを貼り付けるだけで簡単に消費電力量を出せるようにした。

勾配を考慮するのはとても簡単で高校で習う三角関数で計算できます。
問題となるのがモーターやインバーター、伝達機構（減速機やシャフト、ベアリング）などの損失データ。
まあ、車両効率が80％であると仮定して計算してもいいですけど・・・

私は伝達機構の損失はテスラロードスターの情報を参考に求めた。
トルクと回転数によって伝達効率変わるが、おおむね88～94％であるので、90％くらいだと仮定すればいいだろう。
インバーターの効率はそれほど変化しないので96％くらいを見ておけばいい。
モーターの損失は効率マップか鉄損値・銅損値が分かれば大丈夫だが、そんなデータなかなかない（笑）
ハリアーハイブリッドのモーターの効率から係数を算出した。

参考までに、勾配がキツイ高速道路である中央道の高井戸→小淵沢間を計算してみた。
下り線と上り線（片道147.5km）の電費を計算してみた。
走行速度は100km/hとした。車両はリーフとアイミーブ。

　　　　　　　　　　　　リーフ　　 アイミーブ
高井戸→小淵沢　5.58km/kWh 5.83km/kWh
小淵沢→高井戸 7.70km/kWh 7.42km/kWh

下り線は登りなのでやはり電費が落ち込む。アイミーブだと90kmも走れない。リーフでギリギリ120kmくらいか？
リーフのほうが重い（ドライバーが乗ったら1600kg近くになる）ので上り坂が多いと電費に響く。
上り線は下り坂が多いのでリーフで160km走れる。アイミーブでも110kmを超えてくる。

リーフの場合、小淵沢で満充電で出発し、90km/hくらいまでスピード落とせばバッテリー残量残したまま東京まで帰れるかもしれません。
リーフのほうが下りで電費がいいのは意外ではあるが、理由は簡単でリーフのほうが空力がいいためです。往復の平均でもリーフがわずかにいい。
下り坂ばかりだと重量を回生エネルギーに出来ますし。
注意しなきゃいけないのは、重い車は下り坂中心の場合と上り坂中心の場合との航続距離のギャップが大きい点だ。
だから、「高速道路なら電費はこれくらいだ」、という考えは危険なのだ。
予想よりも遠くへいけることもあるし、あれよあれよという間に電池なくなることもある。

・・・とこんな感じで、高速道路であれば事前に電費を出したりどこまでいけるか確かめられます。
私が作ったのはエクセルで使いにくいので、もっと使いやすい形で誰かソフトつくってくれないだろうか？
これからＥＶ乗る人が増えるときっと売れると思う。
そういえば、勾配を考慮した航続距離計算を行うナビが開発中だとか？