2013年5月27日月曜日

【清水和夫メールマガジン】第33号 アーカイブス 2012.4.25

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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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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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【DST#036】アルファ・ロメオ・ジュリエッタ・クアドリフォリオ・ヴェルデ vs シトロエンDS4スポーツシック(加減速篇) / ALFAROMEO Giulietta Quadrifoglio Verde vs CITROEN DS4 Sport Chic(5分44秒)
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【DST#036】アルファ・ロメオ・ジュリエッタ・クアドリフォリオ・ヴェルデ vs シトロエンDS4スポーツシック(ハイスピードライディング篇) / ALFAROMEO Giulietta Quadrifoglio Verde vs CITROEN DS4 Sport Chic
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【DST#035】BMW328iモダン vs メルセデス・ベンツC250アバンギャルド(ハイスピードライディング篇) / BMW 328i Modern vs MERCEDES-BENZ C250 Avantgarde(4分56秒)
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【DST#035】BMW328iモダン vs メルセデス・ベンツC250アバンギャルド(ダブルレーンチェンジ篇) / BMW 328i Modern vs MERCEDES-BENZ C250 Avantgarde(3分7秒)
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【DST#035】BMW328iモダン vs メルセデス・ベンツC250アバンギャルド(旋回ブレーキ篇) / BMW 328i Modern vs MERCEDES-BENZ C250 Avantgarde(5分52秒)
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ジャガー最速のスポーツカーXKR-S サーキット試乗 / JAGUAR XKR-S(6分36秒)
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【世界のモーターショー】ジュネーブショー2012リポート1 / The 82nd Geneva International Motor Show 2012 (9分45秒)
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【世界のモーターショー】ジュネーブショー2012リポート2 / The 82nd Geneva International Motor Show 2012 (5分25秒)
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【世界のモーターショー】ジュネーブショー2012リポート3 / The 82nd Geneva International Motor Show 2012 (6分5秒)
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【世界のモーターショー】ジュネーブショー2012リポート4 / The 82nd Geneva International Motor Show 2012 (7分14秒)
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2013年5月11日土曜日

【清水和夫メールマガジン】第32号 アーカイブス 2012.4.10

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清水和夫メールマガジン~自動車大航海時代~
2012年4月10日 第32号
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東京大学トークショー 第1回

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 今回から数回にわけて2011年1月13日に東京大学で開催された「エコカーがもたらす新しいライフスタイル」と題して行われたトークショーの様子をお伝えしたいと思います。自動車がこれからの社会において新たなライフスタイルを牽引していくというテーマを掲げて、まずは自動車普及の歴史から始まりました。

飯塚修平(工学部3年) 僕は茨城のつくばから通っていて、地元ではクルマがないと大変不便ですので、大学1年のときに免許を取りました。実は家ではホンダのインサイトというハイブリッドカーに乗っているので、エコカーの関係のお話を聞けることで、今日はとても楽しみにしてまいりました。よろしくお願いします。

加納舞(工学部3年) はじめまして。私は飯塚君と同じ工学部システム創成学科3年の加納舞と申します。家では家族もあまり車に関心がありませんでしたが、エコカーなどが出てきたのでそろそろ買いかえようかなと思っています。今日はエコカーに詳しくなって帰りたいと思います。よろしくお願いします。

清水 よろしくお願いします。

飯塚 (スクリーン上の)写真に古そうな車が載っていますね。

清水 クルマの歴史はざっくり言うと100年です。厳密にいえば、考案したのは1886年のゴットリープ・ダイムラーとカール・ベンツなので約125年経ちますが、本格的に普及したのはヘンリー・フォードがつくったT型フォードでしょう。これがベルトコンベア方式で、世界で初めて量産され、価格が下がったことで普通の人たちも買えるようになりました。普及が始まったのは、このT型フォードからです。

飯塚 それは生産体制が変わって安くなったのでしょうか?

清水 そうですね。一品主義から大量生産が価格を下げたわけです。クルマはもともとヨーロッパから生まれたのですが、貴族社会の中ではどうしても貴族の人たちの乗り物として発展しました。ですからメリカの大衆車に対して欧州では高級車がクルマの出発点だったと思います。駅馬車が大陸移動の主な手段だったアメリカではガソリンスタンドも道路もありませんでしたが、T型フォードの普及と並んで、高速道路(サンフランシスコからニューヨーク間のフリーウエイ)やガソリンスタンドも普及させたのです。その後、クルマと道路と燃料という三つを同時に普及させたアメリカは自動車大国へと突き進むのです。

飯塚 アメリカ政府やクルマが大好きな人たちが動いたのでしょうか?

清水 当時、政府はもっと小さかったので、たぶん政府ではなかったでしょう。もともとは移民の人たちがアメリカに渡ってきたわけですが、馬車からクルマへと向かわせたのは、フロンティア精神だったのではないでしょうか。クルマがなかったのでクルマ好きもいなかったと思います。ヘンリー・フォードが最初にクルマをつくったときの名言は「これで仕事をしない乗り物にご飯を食べさせなくて済む」だそうです。

飯塚 仕事をしなくてもいいクルマですか。

清水 馬車の時代は仕事をしなくても(馬に)ご飯を食べさせなければいけなかった。クルマは走るときにだけ燃料を供給すればいいということです。

飯塚 走るときだけご飯を食べるということですね。

清水 それではヨーロッパではどの自動車から本格的に普及したのでしょうか。欧州は多様性のある国家の集合体なので簡単には説明にしくいのですが、ドイツを例に挙げれば、ポルシェ博士が作ったドイツの国民車(フォルクスワーゲン)であるビートルがきっかけだったと思います。皮肉にもヒットラーはポルシェ博士の自動車技術に対する才能を見出していました。日本では本格普及した国民車は戦後・昭和30年頃のスズキ自動車のスズライトだったわけです。

飯塚 なるほど。

清水 ハイブリッドではトヨタのプリウスが先行していて、EV(電気自動車)は三菱のアイ・ミーブや日産のリーフが有名です。しかし歴史を見ると、ガソリン車が発明されて実用化するまでの20~30年間、つまり20世紀初頭はEVの時代がありました。もちろん、鉛バッテリーでしたけどね。

飯塚 EVの時代があったのですね。

清水 もともとEVはガソリン車よりも先に実用化されていました。鉛バッテリーで100年ぐらい前から走っていたのです。「馬車→蒸気機関→EV→ガソリン車」という発展が正しい歴史認識です。もしガソリン車が進化できなかったら、もっとEVの時代が続いたかもしれませんね。

飯塚 当時のEVは効率がそれほどよくなかったのですか?

清水 効率よりも航続距離が、丸一日充電しても1~2時間しか走れなかったと思います。

 次回は電気駆動と内燃機関の効率の違いについて討論を行います。

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