清水和夫メールマガジン～自動車大航海時代～
2012年4月25日 第33号
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ShimizuKazuo.com／Startyourengines.jp
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東京大学トークショー２０１０ 第２回
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４月から２０１０年に行われた東大でのトークショーの様子をお届けしています。前回は電気自動車（ＥＶ）が内燃機関車よりも先に実用化されていたという話で終わりました。さあ、今回はどのような話題になるのでしょうか？
清水 そこに石油というものが出てきました。それを燃やして爆発させて、熱エネルギーで機械的な力に変換するエンジンが登場してから一気に普及しましたね。何がすぐれてたのかというと、パワー（トルク）と航続距離でした。これは電気駆動と内燃エンジンの効率を示しています。エンジンは１００％のエネルギーを注入したときに、いきなり効率が２１％に落ちます。ほとんどは排熱で捨てられるわけですが、その次にオルタネーターで１％のエネルギーが取られます。クラッチは当然熱を持ちますから、そこでもエネルギーロスが発生します。最終的にタイヤで使える力が２０％前後になってしまいます。
加納舞（工学部３年） 大分低いですね。
清水 低いです。プリウスやディーゼルでは効率は多少よくなっていますが、一番わかりやすいのは、エンジンというのは温かい。だから燃やして、熱になって、捨てられている。ラジエーターを使うということは、そこでエネルギーを捨てていることに他ならないわけですね。ところが電気のほうは、充電してバッテリーからインバーターを介して、モーターで出力を取ってもまだ６６％残っているわけです。これはアウディ社の試算ですが、最終的には６５％前後の効率があるということです。２０対６５ですから効率では電気モーターにかないません。燃料電池が注目されたときに、効率が４０％程度までいけるというので、世界中の自動車メーカーが水素燃料電池に目を向けたわけですが、エンジンではこの効率に限界があったわけです。では何故１００年前に鉛バッテリーのＥＶからエンジンを搭載するガソリン車が普及したのか。この論点はしっかりと理解しておきたいと思います。ガソリン車などが使う液体燃料はエネルギー密度が高いのです。リチウムはニッケル水素よりもエネルギー密度が高いと言われていますが、まだとても低いのです。１ｋｇのガソリンと６０ｋｇのリチウムイオンのバッテリーが同じぐらいのエネルギー密度です。
飯塚修平（工学部３年） 車に載せて走らせることを考えると、圧倒的にガソリンのほうが効率が優れているのですね。
清水 水素（ｈｙｄｒｏｇｅｎ）と書いてありますが、実は水素のエネルギー密度は液体のガソリンよりも高いのです。水素の原子は小さくて、周期表の最初に出てきます。だからなかなか１カ所にためられないのですが、重量あたりに換算するとものすごくたくさんのエネルギーを持っています。ですから水素燃料電池車が注目されているのは電気駆動による効率とエネルギー密度の高さなのです。この両方が優秀なのです。
飯塚 これから水素に移っていけば、ガソリンと同じ質量でも長い距離を走ることができるようになっていくということですか？
清水 そうですね。ただ、水素は気体状態でためるのが難しいのですが、世界標準は７００気圧に加圧した高圧水素です。気体エネルギーは、日本ではメタンガスなどを都市ガスで使っていますが、気体ガスを自動車で使うのはあまり慣れていません。５００ｋｍ（東京－京都の距離）を走っていけといったら、プリウスでは約２０リッターの燃料で楽に行けます。タンクを入れても重量が２０ｋｇぐらいです。ところがリチウムだと約８００ｋｇのバッテリーを背負っていかなければいけない。ですから、エネルギー密度が小さいがゆえに、電気自動車の弱点は遠くまで行けないことです。しかし効率は１６対６２ぐらい
の関係で優れている。つまりそれぞれの技術には得手不得手があります。これをお互いに、いいところをうまくシナジーで補完する考え方がハイブリッドですが、今までのクルマにできなかったことができるようになるというのは、現在の正しい認識です。
飯塚 それぞれのエネルギーにいいところも悪いところもあって、それを組み合わせてお互いに補い合っていくのがハイブリッドの今後だということですね。
清水 もう一つの視点は、化石燃料の代表であるガソリンや軽油はエンジンで燃やしていました。しかし、化石燃料はいつまであるかわからないという枯渇の問題がクローズアップしてきました。二つ目の視点はＣＯ２が温室効果ガスの原因の一つならば、それをどうやって押さえ込むかのか。その一つの答えとして、化石燃料から離脱していくような新しいエネルギーシフトの可能性が論じられているわけです。実はクルマの世界はいろいろなチャレンジが始まっています。電気自動車以外ではバイオマスですね。そのポテンシャルはとても大きいと思います。いま、ブラジルに行くとほとんどのクルマがエンジンにエタノールを使って走っています。
飯塚 トウモロコシか何かですか。
清水 少し前までは食べ物からバイオ燃料を作っていましたが、さすがに食糧の問題を抱えている新興国の人たちもいるので、なるべく食べられないものから作ろうという流れに変わってきています。ブラジルではほとんどの車がエタノールですが、少し前までＥ８５といってガソリンを１５％ぐらい残していたのですが、今はＥ１００が主力になりそうです。つまり、ガソリンは要らなくなるのです。少し前まではエタノールだけではと低い温度のときにはエンジンがかかりにくかったのです。ですからブラジルで販売されるホンダ・シビックは０．７リットルだけガソリンタンクを持っています。温度が低くなったら自動的に０．７リットルのガソリンを噴いて、エンジンを始動していたのです。地球は一つですが、地域が変わるとその国々で使われているエネルギーは全く違います。ブラジルは南米大陸の約３分の２の土地を持っていますが、そのまま南下してアルゼンチンに入った瞬間、ほとんどの車が天然ガス自動車になってしまいます。エタノールではなく、その国のエネルギー政策で天然ガスやバイオマスあ選択されているのです。昔、イギリスとフォークランド紛争で戦争をしましたが、そのときに石油輸入制裁を受けました。そうすると石油が入ってこないから、アルゼンチンでは天然ガスで走る車にシフトしていったのです。南アフリカも実はアパルトヘイトのときに石油制裁を受けてガソリンが輸入制限されたので自国で採れる天然ガスから人工的な液体燃料をつくるフィッシャー・トロプッシュ法で作られる合成燃料が利用されていました。ですから国が変わると使うエネルギーは全く変わってしまいます。インドでは、「ＣＮＧ」とタクシーと三輪車の車体に書いてありますが、デリーの市内の公共タクシーは天然ガスです。天然ガスでエンジンを燃やしているので、非常に排ガスがクリーンで、大気環境がよくなってきました。
加納 結構いろいろな車がエコなのですね。
ＥＶ以外にもエコのやりかたにはさまざまな選択肢があるとわかりました。
次回は身近にあるエコについて考えてみたいと思います。
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