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新たに電気を生み出す際にもっとも効率のよい方法は何かを考察してみた。家庭で役立つ電力情報がこのサイトには詰まっています。
Ｉ〇〇キロワット時×六〇分／時／五分＝二石○キロワットの電力を送電するのと同じである。
平均的な家庭用電力がＩキロワットであるから、コー○○軒分の家にむけた送電に匹敵する。
家庭で充電しようとすればブレーカーが飛んでしまう。
安全な充電装置が簡単なことではないことがわかる。
したがって充電時間を考えると、電気自動車は難しい点がある。
さらに、発電所での効率は四〇％程度であるから発電所から、送電損失と充放電損失を含めて車輪までの総合的な効率を考えると、電気自動車は都市内の一定地域を限定的に走行する以外には賢い選択ではないことがわかる。
ハイブリッドカーはどうであろうか。
すでに述べたように、ハイブリッドカーはガソリンエンジンと電気モータを組み合わせて、既存のガソリン自動車の二倍の効率になっている。
ブレーキ・エネルギーの回収技術が有効であることも証明した。
このハイブリッドカーが大量に普及すれば、自動車用エネルギー消費が半分に減少する可能性があるわけだ。
このクルマの構造は既存の内燃機関のトランスミッションを変えればよいので、短期間に実現できる利点がある。
実際に、トヨタはハイブリッドカーの機種をすでに三種類に増大している。
水素インフラを建設する必要もない。
したがって、ハイブリッドカーは燃料電池車のもっとも強力なライバルである。
今からハイブリッドカーで効率を二倍にするか、一〇年から二〇年後に、燃料電池車で効率｝を二・五倍から三倍にするかという問題なのだろうか。
しかし、実際にはどちらを選択するかという問題ではない。
今できることはハイブリッドカーを積極的に支援して、これを増やすことである。
これにより化石燃料消費を節減し、二酸化炭素の排出を大きく減少できる。
水素インフラが整うまでにはＩ〇年から二〇年はかかるのだから、段階的に燃料電池車に交代してゆけばよい。
燃料電池車にもブレーキ・予不ルギーの回収装置がついて、ハイブリッドカーで培った技術が生きてくるからだ。
すでに述べたように天然ガス自動車は内燃機関であるから、その効率はガソリンエンジンと同程度である。
大気汚染が小さく二酸化炭素の排出も少ない。
この天然ガス自動車は燃料電池車に競合するだろうか。
私は競合ではなくて、燃料電池車の普及促進につながると考えている。
ただし、これには天然ガスの車上改質装置を小型で即応性の高いものにするという条件が必要になる。
天然ガス充填ステーションが多数建設されれば、初期段階では、天然ガス車上改質燃料電池車が使えるからだ。
天然ガスを充填したタンクを積んで、車上で天然ガスを改質して水素をつくり、燃料電池車を走らせるのである。
同じ気体なのだから、地上で水素に改質したほうがいいのは当然である。
しかし、同じ天然ガスの量の場合、改質効率七〇％としても燃料電池車ならば発電効率が高いので、総合効率は二倍にできる。
ということは、同じ天然ガス量で燃料電池車にすれば二倍の距離を走行できることになる。
そうなれば、現状の二五メガできることになる。
このことはスカルのタンクで燃料電池車が五〇〇キロメートル近く走行水素タンクの圧力を七〇メガパスカルなどと高くしないで済むことを意味している。
同じガスの扱いであり、天然ガスから水素への移行をスムーズに進められる可能性がある。
したがって天然ガス自動車の普及促進をしておけば、燃料電池車に転換することが容易になってくる。
必要になる天然ガス設備の建設も、燃料電池車を射程にいれて計画できる可能性がある。
水素はどこからくるか将来的には、水素は自然エネルギーとくに太陽電池や風力発電から水の電気分解により得られる。
しかし現実的な問題として、今すぐに水素を供給するにはどうするのか。
それにはいくつかの方法が提案されている。
現実的な水素生舷の方法としては、水の電解と化石燃料の分解が実用化されている。
化石燃料の分解には、水性ガス法、水蒸気改質法、部分酸化法がある。
米国では、すでに水素供給産業が存在する。
その顧客はＮＡＳＡ（航空宇宙局）である。
宇宙ロケットには液体水素と液体酸素が利用される。
この水素を供給するわけである。
またカナダには水素を供給する企業があり、安い電力を利用して水を電気分解して水素を製造している。
化石燃料から水素を作る方法が知られている。
現在主流をなしている「水蒸気改質法」は、メタンやナフサなどの軽質炭化水素と水蒸気を加熱して反応させ、水素と一酸化炭素にする。
「部分酸化法」は、重質油の不完全燃焼により得たガスに酸素を供給し、原料の一部を燃焼させて、反応に必要な熱を発生させる方法である。
原料としてタール、重油なども広く利用できる特徴がある。
水蒸気改質と部分酸化を組み合わせて反応熱のバランスをとり、効率化を高くするのが「自己熱改質法」と呼ばれる技術である。
「水性ガス法」は、一〇〇〇度以上に加熱したコークスまたは石炭と水蒸気を反応させ、水素と一酸化炭素に分解する方法である。
当面、もっとも大量に供給できそうなのは水蒸気改質法で、天然ガスから水素をつくることである。
天然ガスはメタンガスなど炭素と水素の化合物であり、これを高温にして水と反応させると改質反応が生じ、メタンは水素と一酸化炭素に分解される。
この改質ガスをシフト反応により、一酸化炭素に水を加えて二酸化炭素と水素にする。
この反応では、二酸化炭素だけでなく一酸化炭素が生じるので、これを、ＰＳＡ（圧力スイング吸着）装置などにより分離する。
一酸化炭素は、微量であっても、燃料電池の白金触媒に接触すると触媒能力を低下させること（被毒という）が知られている。
このため、一酸化炭素をできる限り除去する工夫が必要だ。
すでに水素は産業で使用されている。
一九九九年の日本の水素需要は一六三億立方メートルであり、主として石油精製にＩ〇九億立方メートル、アンモニア合成に三五億立方メートルが利用されている。
しかし、外部へ販売されるのがＩ・五億立方メートルとわずかである。
石油化学工場では、水素を発生するさまざまな反応を利用している。
そのひとつは、食塩の電気分解により苛性ソーダを生皮するときに副生物として得られる副生水素である。
他にも、各種の反応を利用して水素をつくることが行なわれている。
石油の分解では、粘度の高い成分に水素を添加してガソリンなどの軽量の燃料を製造する。
重油よりもガソリンにした方が高く売れるので、需要があればできる限り水素を利用する。
しかし、これらの水素に余剰が生じることもあるし、水素生前装置に余裕があれば、外部へ水素を供給する可能性がある。
鉄鋼業も水素供給源になる。
鉄鋼業ではコークス炉から水素が生産されるので、発電所の燃料に販売している。
水素は体積あたりのエネルギーが都市ガスよりも小さいので、周辺にこれを利用する工場がなければ経済的な価値は低いと考えられている。
燃料電池車一台が一年間に１０００ノルマル立方メートルの水素を利用するとして、現在の年間水素需要一六三億ノルマル立方メートルをすべて利用すると、二八三〇万台の燃料電池車に供給できる規模である。
実際には、その分だけ水素の代わりになる別のエネルギーを供給しなければならないので、これは計算上の話だが、かなりの水素をすでに利用していることがわかる。
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