豊葦原中津谷のニニギ

食糧自給率の向上を目指して! (2100年の日本へワープ)

カテゴリ:地球温暖化 > 交通機関


世界は、FCVではなく、EVへ向かっています。ZEVでもなく、EV一辺倒です。
2014年には、フォーミュラeが始まっています。
更には、EVラリーやEV耐久レースも開催されています。


日本は、脱炭素社会への変革で、大きく出遅れている上、モーダルシフトの面でも、ローカル線の廃線のように、完全に方向性を失っています。
唯一、自動車分野だけが、何とか世界の潮流についていっているのが、現状でしょう。
これに、他の業界が追随することが望まれます。

でも、もっと重要なのは、メディアを含む一般人が、エネルギの地球温暖化対策の最終形をイメージできるようになることです。


さて、エネルギの地球温暖化対策は、一般に『電動化』と『再生可能エネルギ』の組み合わせが思い浮かぶでしょう。
ですが、再生可能エネルギは、出力の制御ができないため、電力系統を安定的に運用できません。
この問題を解決できないため、再エネ発電の買取量に制限が課せられています。

問題の解決は、電力会社に押し付ける風潮がありますが、これでは解決はできません。
「科学技術は発展するので、将来的には解決する」と言う人もいます。これは、「原発事故も、科学技術が発展する未来には、問題なくなる」と置き換えたなら、いかに無責任な考え方なのか、理解できるでしょう。
そもそも、科学技術は、人間が発展させるものであって、時間経過で勝手に発展するものではありません。

再生可能エネルギの変動を吸収し、電力の安定供給を可能にするための手段として、次のようなアイデアがあります。(一部、実用化しているものもある)


(1)揚水発電

水の位置エネルギで、電力を蓄えます。
しかし、国内で建設できる所は少なく、新規に蓄電量を増やすことは難しいでしょう。


(2)二次電池(蓄電池)

化学エネルギに変換して、電力を蓄えます。
リチウムイオン電池の場合、最大で約250kWh/tの重量エネルギ密度です。
(容器や制御装置は含まない)
日本の年間発電量は、1兆kWhを超えます。1日平均で、300億kWhです。
1日分の電力を蓄えるには、1億tを超える二次電池が必要になります。
夏場の太陽光で発電した電力を、冬場に使用することも考えられるので、ロスを無視するとしても、数十億tの二次電池が必要になりそうです。
これは、現実的ではありません。


(3)水素

水素の化学エネルギで、電力を蓄えます。
水素は、約4万kWh/tのエネルギ重量密度です。
二次電池(Li+電池で計算)との比較で、エネルギ重量密度は100倍以上です。
また、電池ではないので、単純なタンク(冷凍機能は必要)に保管できます。
そのため、実質的なエネルギ密度は、200倍以上になるでしょう。
更には、リチウム等の貴重な資源も、基本的に使いません。
ただし、効率が低く、水の電気分解に使用した電力の内、最終的に水素燃料電池で取り出せる割合は、23〜52%程度です。これに、水素を液体で維持するための冷凍機にも、大量の電力を消費します。


ここまで、3種類のエネルギを蓄える方法を考えました。
エネルギ備蓄で現実的な選択肢は、水素です。
もちろん、問題は山積みです。
二次電池で同等の電力を保存しようとすると、エネルギ密度が桁外れに足りません。
再生可能エネルギで全電力を賄うことを考えると、1年を通じた発電量と蓄電量の管理が必要になります。
そのため、前述のように、莫大な量の電力を蓄えておがなければなりません。


こういった課題を理解すれば、なぜJRが水素ハイブリッド電車を作るのか、その目的が見えてくると思います。
発電の脱炭素化を電力会社に押し付けるのではなく、広い視野で考えるようにしたいものです。



地方鉄道の半数以上が、廃線検討水準を越えていることが指摘されました。


廃線を選択することは、簡単です。
しかし、存続するとなると、ハードルが高くなります。

現状では、旅客のみの運用を前提に、維持費の負担について議論されています。
旅客のみを前提としているため、旅客収入を、維持費支出が大きく上回り、維持が難しくなっています。この支出超過分をどうするのかが、問題になっています。

この前提条件下では、極端な地方移住が起きない限り、いずれ廃線になるでしょう。
前提条件を外す工夫が、これからは求められます。


今年、DMV(Dual Mode Vehicle)が走り始めました。
DMVは、軌陸車の一種で、旅客を乗せたまま、一般の道路も鉄道も走れる車両です。
現状では旅客のみですが、中型や大型貨物をDMV化することも考えて良いと思います。
また、車両の改造が不要なピギーバック方式でも良いと思います。
ただ、鉄路を使うだけでは、大した意味がありません。
そこで、数台を連結して走らせるのです。
そうすれば、運転手を減らすことができます。

もちろん、問題はあります。
DMVの駆動は、鉄輪ではなく、タイヤで駆動しているようです。
DMVのベースとなっているバスの駆動力は、小さくはありません。少なくとも、25%勾配くらいは登れるようです。これは、通常の鉄道には存在しない250‰です。
JR最大勾配は、飯田線の40‰ですから、駆動力自体は余裕です。
ですが、DMVでは、後ろにも鉄輪を出すので、タイヤの設置圧が下がります。貨物まで牽引できるのか、怪しいところです。

DMV型のバスで貨物を引っ張るのではなく、貨物は貨物でピギーバックで走行させるのなら、比較的簡単に運用できるはずです。
テストケースとして、横積みのピギーバックを検討しても、面白いと思います。
つまり、貨車の横から小型トラックを乗せるのです。
車両限界に余裕を持つため、全長2.6m程度の小型トラックを、軽自動車をベースに開発するのです。
横から搭載するなら、前後の車両を気にすることはありません。積み下ろしは、1分と掛からないでしょう。通常の停車時間で、ホームに下ろすのです。(ホームは改修が必要)
将来的には、自動運転で宅配することも視野に入れて、小型ピギーバックの研究・開発をするのも、一案でしょう。

自動宅配の開発は、飛行ドローンで盛んに行われています。
雪深い地域では、これも一案ですが、エネルギ効率の観点では、問題があります。特に、重量物(と言っても10kg超)の運搬は、ロスも騒音も大きくなります。
10kgのお米は、アウトでしょう。
また、1品1機ですから、更に効率を低下させます。
飛行ドローンほど華やかではありませんが、実用性の面では、地上走行ドローンの方が期待できそうです。


メディアは、華やかさを求めますから、こんな地味な研究・開発には興味を示しません。
現政権は、地上走行ドローンが移動式ミサイル発射台なら、興味を持つかもしれません。
どちらにせよ、あてになりそうにありませんね。

地方自治体や沿線の方々が、色々とアイデアを出し合わないと、政府や鉄道会社だけに任せていると、遠からず廃止になると覚悟した方が良いでしょう。



前述のピギーバックを含むモーダルシフトは、温暖化対策の一案になります。
以前にも書いたように、温室効果ガスの排出量をゼロにするために、必要なエネルギを半減させることも重要です。
鉄道のエネルギ効率は非常に高く、貨物輸送では、トラックの1/6以下とも言われています。
 中・長距離輸送を鉄道や船舶に移行させることは、必要なエネルギが少なくなるので、再エネ等への代替が楽になります。

それを考えると、早計な廃線は、政策の愚かさを示します。
広い視野、長期の展望で、政策が進められることを願っています。
 


エンブラエル社が、いずれもプロペラ推進のローエミッション機、及びゼロエミッション機の開発プロジェクトを立ち上げました。


ローエミッション機
・ENERGIA HYBRID
  定員   9名
  航続距離 500nm(約926km)
  双発(リアエンジン)
  低翼単葉
  燃料(A-1 又は SAF)
  タービン+モーター
  就航目標 2030年

・ENERGIA H2 GAS TURBIN
  定員   35〜50名
  航続距離 350〜500nm(約648〜926km)
  双発(リアエンジン)
  低翼単葉
  燃料(水素とジェット燃料)
  タービン
  就航目標 2040年

ゼロエミッション機
・ENERGIA ELECTRIC
  定員   9名
  航続距離 200nm(約370km)
  単発(垂直尾翼に搭載)
  高翼単葉
  燃料(二次電池)
  モーター
  就航目標 2035年

・ENERGIA H2 FUEL CELL
  定員   19名
  航続距離 200nm(約370km)
  双発(リアエンジン)
  低翼単葉
  燃料(水素燃料電池)
  モーター
  就航目標 2035年
  

色々な方向からの挑戦であり、意欲的なプロジェクトです。

いずれの機体も、リアエンジン方式となっています。
リアエンジン方式を採用した理由として、着陸装置の脚の長さがあると思われます。
プロペラ推進なので、ジェットエンジン推進より径が大きくなります。そのため、主翼に取り付けると、プロペラ下端の地上高を確保するために、脚の長さが必要になります。
対策として、主翼を高翼にするか、主翼上面の高い位置に置く方法が考えられます。

主翼を高翼単葉とすると、主翼から脚を伸ばすと、脚が長くなってしまいます。
胴体にバルジを設けてギアウェルとすると、バルジが空気抵抗となってしまいます。
いずれも、本末転倒の対策です。
主翼上面の高い位置にエンジンを置く方法は、致命的な欠点のない対策ですが、重量増や空気抵抗増はあります。
もちろん、リアエンジン方式でも、ジェットエンジンとは異なり、中心軸を胴体から離す必要があるので、エンジンの支持材が長くなり、重量増が懸念されます。
ただ、主翼に取り付けた場合、プロペラ後流による左旋等が起こりますが、リアエンジンであれば、その傾向はほぼなくなります。

※左旋:プロペラ後流は、 正面から見て反時計回りです。
    そのため、エンジンナセルの左側面は、主翼上面への流れを強めますが、右側面は打ち消し合います。
    そのため、エンジンナセルの左側面は、右側面より強い負圧になります。 
    負圧が起きる場所は、機体の重心より前にあるので、左へ旋回しようとします。
    高翼であれば、 重心より高い位置にエンジンナセルがあるので、左旋に加えて左傾も起こります。


意欲的なプロジェクトですが、旧MRJの開発よりも考えられている気もします。

当ブログでは、旧MRJの開発の問題点を3年前に指摘していました。

旧MRJの開発では、安易なエンジン変更が行われ、それに合わせて無理な設計変更を行ったため、最終的には開発断念に至っています。
この設計変更は、有り得ないほど場当たり的でした。おそらく、現実も現場も理解しないトップが、帳尻合わせを行ったのでしょう。
それが現れているのが、座席数です。
3年前の指摘でも、座席数は50〜60席程度の胴体径と書きましたが、その後に調べたところ、やはり開発当初は「30〜50席、または60席」としていたようです。
それが、標準の70型でも76席とし、基本構想が大きく崩れています。

旧MRJの開発プロジェクトでは、胴体は小型機、エンジンは大型機と、どんな機体を作りたかったのか、全く見えてこないのです。
旧MRJのプロジェクトを指導した人物は、何を作るのか、考えていなかったようです。
昨年、旧MRJの開発は、凍結されました。
それを受けて、当ブログでは、開発再開後の目指すべき機体をまとめています。


旧MRJの開発と比較すれば、伊牟田がどんな機体を作りたいのか、その違いが見えてくると思います。
ど素人の伊牟田が考えたことですから、現実を理解できていないとは思いますが、旧MRJの開発は、その伊牟田よりもレベルが低く見えてきます。


閑話休題
エンブラエル社のENERGIAシリーズに戻りましょう。
ENERGIAシリーズは、非常に意欲的ですし、最短では10年足らずで実用化を目指している点でも、期待しています。

一方で、疑問を感じる部分もあります。
主翼の後退角です。

ENERGIA ELECTRICが、ほぼ直線翼、ENERGIA HYBRIDが、浅い後退角であるのに対し、ENERGIA H2 FUEL CELLとENERGIA GAS TURBINの後退角は深めです。(想像図より)

後退角の目的は、高速で飛行する際の翼からの衝撃波発生速度を高めることにあります。
プロペラ機では、プロップファンを除けば、それほど高速化はできません。それは、プロペラの翼端が音速を超えてしまいやすいからです。音速を超えれば、効率が急減しますし、衝撃波による騒音も発生します。
プロップファンならば、衝撃波を発生する速度が高まりますが、それでもジェット機よりもやや低い速度に止まります。
後退角は、構造面で重量が増加する、翼端後流が強くなり抵抗が増える等の欠点があります。なので、プロップファンであっても、一般的なジェット機よりも後退角を浅くするのが、常識的な設計です。
しかも、ENERGIAシリーズは、航続距離がかなり短めです。空気の薄い高空まで上昇して巡航速度を上げることは、不可能でしょう。
そもそも、航続距離が短いので、元々の所要時間が短いのです。巡航速度を上げても、所要時間は精々数分の差にしかならず、他の要因による遅れに隠れてしまいます。
高速化が難しく、かつ航続距離が短い機体では、後傾角はほとんど必要ないはずです。
このあたりは、どんな思想があるのか、聞いてみたいところです。


さて、先程のリンクでも触れているように、ゼロエミッション機の燃料や推進装置は、いくつかの選択肢があります。
エンブラエル社のENERGIAシリーズは、それらを一通り試そうとしているようにも思えます。そう考えると、全てが出揃う2040年が楽しみです。
でも、見方を変えると、2040年でもゼロエミッション化の草創期でしかないのです。
ゼロエミッション化へは、極めて厳しい道が続くのです。

日本政府は、「やれ!」と号令を掛ければ、明日には完成すると思っているのでしょう。
だから、理系の学生の減少に危機感がなく、平気で研究開発費を削り続けるのです。
正に、「化石賞」に相応しい政治です。(いずれ化石賞さえも貰えなくなりそう)
対象的に、削った額の何倍もの予算を、軍備拡大に投げ入れるのですから、馬鹿です。
基礎体力(基礎研究)が無く、それ故に基礎練習(理系学生)が不足して技を習得できていないのに、プロ選手(欧米や中国)に挑んでいくようなものです。
軍備に力を入れるのは、野球で言えばバットにお金を掛けるようなものです。ですが、どんなに良いバットを使っても、基礎が無ければ、プロの投球は打ち返せません。
それを理解しなければ、日本の未来は暗いでしょう。


エンブラエル社は、ブラジルの企業です。
エンブラエル社は、三菱や背後の日本政府より、開発能力が高いようです。
おそらく、国としての日本も、ブラジルにも抜かれつつあるのでしょう。
日本国民という財産を食い潰しながら、日本は衰退を加速しています。

一日も早く、この流れを止める政治家の出現が待たれます。
1人でも現れれば、それに続く人材が一気に現れるはずです。
戦国時代、あるいは幕末、日本は、多くの英傑が現れ、国を変えていきました。
私は、そんな時代の到来を期待しています。


東京都は、2030年までに域内で販売される自動車を電動化する目標を、発表しています。同時に、50%を電気自動車にする目標を設定しました。
電気自動車(EV)には、燃料電池車(FCV)を含まれるようです。

純ガソリン車、ハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車のCO2 排出量を、大雑把に計算してみましょう。

計算に使うのは、以下の車とします。
車体の大きさ、重量、駆動方式等、燃費に影響しそうな要目をなるべく近付けました。

・純ガソリン   マツダ3   1360kg 15.6km/l
・ディーゼル   マツダ3   1410kg 19.8km/l
・ハイブリッド  プリウス   1370kg 30.8km/l
・電気自動車   リーフ    1450kg 114Wh/km

※標準的なグレードで比較しています。個々の数値は当該グレードの値です。

※今回は、水素の大半は、副産物が利用されているためか、水素の製造時の二酸化炭素排出量の
 データを見つけられませんでした。そのため、燃料電池車は比較していません。


概算ですが、走行1km当たりの二酸化炭素排出量は、以下のようになります。

・ガソリン車   150g/km
・ディーゼル車  130g/km
・ハイブリッド車  75g/km
・電気自動車    55g/km


電気自動車でも、大量のCO2 を出していることがわかります。
発電の約8割が、化石燃料を使用する火力発電のためです。

これを解決しなければ、下手をすると温室効果ガスの排出量を増やし兼ねません。
また、製造から廃棄までのライフサイクルでも、温室効果ガスを大量に排出しています。
例えば、主要材料である鉄は、大量のコークス(石炭の一種)を燃やします。当然、大量の二酸化炭素を排出します。
電気自動車では、電池に使うリチウムも、精製や輸送で二酸化炭素を排出します。
更には、自動車には、様々なプラスチック製品が使われていますが、これらは石油から作られており、焼却処分をすれば、大量に二酸化炭素を排出します。

このように、ライフサイクルの中で、大量の二酸化炭素を排出するので、カーボン・ニュートラルを実現するためには、ライフサイクル全体にメスを入れる必要があります。



そこで、一般的な温室効果ガス排出税とは別に、自動車税に二酸化炭素排出分を追加課税をします。
こちらは、原料輸入、製造から廃棄、最終処分に至るまで、全工程の温室効果ガス排出量に見合う課税をします。
ただし、電気自動車や燃料電池車の普及を目指すため、当面は減免し、2050年までに段階的に100%課税まで減免措置を解除していきます。
順調にカーボン・ニュートラルが進めば、自動車税は増えず、むしろ下がります。

このような手段を取るのは、自動車業界の資本や技術が、電力業界や石油材料業界にも流れるようにするためです。
もう一つの目的は、自動車製造に拘らず、人と物の移動の全般に関わってほしいのです。
人や物を運ぶ全ての業界で、自動車業界が培ってきた高い技術を活かしたいところです。


カーボン・ニュートラルは、温暖化対策において、当面の目標として有益です。
ただ、カーボン・ニュートラルは、中間目標であって、最終目標ではありません。
カーボン・ニュートラルは、アルコール燃料を含むバイオ燃料が、大きな比重を占めることになります。
下手をすると、裕福な人は、貧しい人の食糧を奪って自動車に喰わせることなりかねません。個人だけでなく、国家でも同じことが起きる可能性がある高いのです。
これを防ぐには、バイオ燃料に依存しないことと、食糧自給率の向上が必要不可欠です。

日本政府の中核は、この発想が極めて貧弱です。(野党も同じなのが辛い)
菅義偉氏が打ち出したカーボン・ニュートラルは、どこまで考えていたのか、寂しい気持ちになりました。

自民党総裁が決まりましたが、どの程度の視野の広さがあるのか、見てみたいと思います。 


外航船(国を跨いで航行する船)の燃費についての格付けが、国際海事機関(IMO)の6月会議で関連条約の改正によって導入されることが、決まる予定です。
船舶の新造は、中国が4割、韓国が3割、日本が2割で、この3国だけで世界の9割を超える船舶が建造されています。
今回の条約改正は、この3国やドイツ等を含む19ヶ国が共同したものです。
施行は、2023年からとなります。


燃費の悪い船舶から燃費の良い船舶への更新を促し、2008年との比較で、CO2排出量を2030年までに40%、2050年には半減させることを目指しています。
燃費の格付けは、A〜Eの5段階に区切られます。E評価は直ちに、3回連続でD評価となった場合も、所有者は政府に改善案を提出しなければなりません。

関係者は、日本が有利になると期待していますが、正直なところ、疑問があります。
日本が有利になると見る根拠ですが、対策または更新が必要となるDとEの割合(各国建造分に占める割合)は、日本製は17%しかないのに対して、中国製は33%、韓国製は36%だからです。
この数字は、新造に繋がるものですが、どの国で建造するのかは、別問題です。同じ国で建造するのなら、更新対象の船舶が少ない日本は、不利になります。
また、日本の低燃費技術が高いかと言うと、そうでもなさそうです。
最高格付けのAの割合は、日本製は27%、中国製は17%、韓国製は16%です。
これが1%や2%なら、低燃費船の建造技術を習得できていないと見ることもできます。ですが、これだけの割合で建造できているなら、技術面での日本の優位性はないと見るべきでしょう。

別の面でも、この格付けは疑問を感じます。
Aランクは、既に実現できている技術レベルにすぎず、30年以内に求められる水準には遠く及びません。むしろ、「充分な努力をしている」との言い訳のためと思われます。
実際、以前に紹介したような省エネ船は、その多くが日本ではなく欧米で開発されています。過去には、日本でも硬式帆船が実現的に建造されたことはありますが、全体としては、日本は出遅れているとも言えます。
数日前に発表された水素で動く船(想像図から全没型水中翼船。動力は燃料電池)も、スイスが設計し、日本で運用するのだそうです。 これも、海外の技術(燃料電池はトヨタが6年前に解放した特許を使うのかも)です。
今回の格付けで日本が有利になると考えるには、要素が不足しているように思います。

この格付けは、6月の会議で承認されても、遠からず再改定されるかもしれません。
私なら、前述の改正案のA、BをCランク、CをDランク、D、EをEランクとした上で、新たにS、A、Bランクを設けます。
Bランクは、今回のAランクの半分程度します。
Aランクは、カーボンニュートラルを達成した船舶とします。
Sランクは、建造から廃船処分までの全工程でカーボンニュートラルを達成した船舶とします。

人類が目指さなければならないのは、地球上での人類の全ての活動で、カーボンニュートラルとすることです。
つまり、私が提案するランクで、最高ランクのSランクが最終目標となります。
IPCCは、「2050年にはCO2の排出をゼロにする必要がある」としています。それを踏まえると、今回の条約改正は、その意欲に疑問を持ちます。

うっかりしていると、日本の造船業界は消滅する可能性があることを、関係者は理解しておくべきでしょう。その上で、バイオ燃料等の研究費を増額し、近未来の日本を作っていかなければなりません。

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