効エネルギー日記

エネルギーの効率的利用を中心に、自分の考えを述べる。

■米の大干ばつが深刻化

米南西部が「メガドラウト」(Mega Drought)と呼ばれる長く続く大規模な干ばつに見舞われており、2大貯水池の水位が記録的水準に低下している。政府は7州の水と電力の供給を守るため、前例のない対応を余儀なくされている。すでに深刻な水不足に悩まされている何百万人もの米国民が、今度は停電の可能性に直面している。水力発電の電力供給が逼迫するなか、熱波でエネルギー需要が高まるためだ。米電力規制当局は5月、干ばつで水力発電の供給が抑制されていることを一因に、国内の広い範囲で停電が発生する恐れがあると警鐘を鳴らした。米政府の気候科学者は、国の半分以上が干ばつ状態にあると指摘している。別の研究によると、南西部の州を襲う干ばつは人間活動の影響で深刻化し、この地域に過去1200年で最悪の被害をもたらすとみられている。

これは報道記事の抜粋だが、人間活動の影響で深刻化しているとする人間活動でもっとも影響を与えているのは何だろうか。気候保護団体、ウエスタン・リソース・アドボケイツのプログラムディレクター、バート・ミラー氏の推計によると、コロラド川の水に依存する米国民は1400万人にのぼる一方、川の水を灌漑(かんがい)に利用する農地は約500万エーカー(約2万平方キロメートル)に及ぶ。「私たちが歩んでいるのは危うい道だと、ますます多くの人が理解し始めている」という。広範な地域で水力発電がフル稼働できなくなっているようだ。人間活動の影響で重要なのは、化石燃料の利用だと思うが、化石燃料の生産量の多い、そして消費量も多いアメリカで、これが回り回って降水量を大きく減少させている。自業自得とも言えるものだ。コロラド川流域のネバダ州、アリゾナ州カリフォルニア州はいずれも、水の消費量を制限する取り組みを強化している。ネバダ州最大の都市ラスベガスでは、水やりが必要な芝生の量を減らすため、ゴルフ場の面積を規制するなどの制限が導入されている。アリゾナ州の一部の農家も、灌漑に利用できる水の量が制限されている。

日本は逆に降水量が急増する可能性がある。洪水や山崩れなどが最近よく発生しているが、アメリカの現状を見ると、一時的なものではないように思える。地球規模の減少に伴うものだから、手の打ちようがない。今からでは気候変動抑制は出来ないのかも知れない。

 

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■商用ビルの冷房に使用する熱貯蔵システム

ヒートポンプエアコンで冷房するときには、室内の熱を外気に逃がすシステムで室内の空気を冷やしている。ということは、ビルの周辺の気温が上昇することになり、ビルが多いところでは、冷房をもっとも必要とするときに、外へ熱を放散させようとしても気温が高いために効率よく熱を放散できず、余計な電力を消費して熱放出システムを駆動させなくてはならず、非常に非効率な冷房となってしまう。これへの対応として、大容量の熱貯蔵タンクを利用する方式があるようだ。

水は空気より比熱が高いから、同じ容量であれば空気よりかなり多い熱を蓄えることが出来る。冷房時の廃熱を大きな水タンクに排出しても、水の温度はそれほど早くは上がらない。温水になれば、ビルの温水需要があるから、そちらで使って貰えば、外部から温度が相対的に低い水道水を入れるから、貯蔵タンクの温度は下がることになり、冷房効率は上がる。

商用ビルの冷房需要は夜間には小さくなるから、その間にタンクの熱を外部に放散させてやる。夜の気温は低いから、朝までに温度がかなり下がる。翌朝に冷房装置が稼働すると、水温が低くなった水タンクにヒートポンプの廃熱を吸収させれば効率は高くなる。タンクの水の夜間冷却に、電力消費が少なくなるように工夫すれば、全体の空調効率は大きくなる。

この理屈を利用した空調用熱貯蔵システムが実用化されているようだ。

 

単行本 3,850円

 

 

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■太陽光発電の設置義務化

東京都は、戸建て住宅を含む都内の新築建物に、太陽光パネル設置を義務付ける方針を固めたと報じられている。有識者らで構成する都環境審議会が24日、義務化を求める中間答申をまとめた。都はパブリックコメント(意見公募)などを経て、年度内にも関連条例を改正する。

中間答申によると、設置義務は建築主ではなく、住宅メーカーなど施工者側に課す。建て売りか注文住宅かを問わず、大規模マンションなども義務化の対象とする。取り組みが不十分な事業者には、指導や勧告、事業者名の公表などペナルティーも検討する。

最初記事のタイトルを見たときには、建築主への義務づけだと思った。カリフォルニア州の一部でもそれが実施されているからだ。施工業者から見れば全体の建物コストが上がるから迷惑な条例になるだろう。

零細の工務店などに配慮し、義務化の対象は、年間の施工や供給実績が延べ床面積2万平方メートル以上の事業者に限る。また、建築主がパネル設置を拒否するケースも想定し、義務として施工者側に課すのは年間に手がける総戸数の85%以上を目安とする。この方式だと、大手事業者でも義務逃れに走る業者も出るだろう。新築住宅への太陽光パネルの設置義務化は政府も検討したが、住宅価格が高騰して購入できない人が出てくるなどの懸念から実現に至っていない。

新築よりも既築の屋根面積の方が多いのだから、既築建物の屋根にパネルを設置する方向の誘導策が出来ないだろうか。取り付け済みの建物との釣り合いが難しいかも知れないが、双方に魅力となる方式を考え出して欲しい。屋根のスペースが貴重な電源になることは確かなのだから、再エネ増強には有効な物件だ。知恵を絞る時期に来ている。東京都の動きがそのきっかけとなれば良いが。

自宅は瓦屋根だから、太陽光パネルを載せると風情がなくなるから、優遇策があっても取付のつもりはない。そのような住宅も多いだろうから、住宅は流れに任せ、ビルなどへの設置の義務づけから始める方が望ましい。

 

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■海洋温度差発電

海の表面と深層で海水の温度が大きく変わる点を利用して発電する海洋温度差発電は、原理的にはヒートポンプだから、実用化はコストと設置場所の問題だと思っていた。商船三井が「海洋温度差発電」の実用化に乗り出すとのことだ。2025年ごろに出力1000キロワット規模の発電所の稼働を目指していて、既存設備を活用することで発電コストを洋上風力より安くするようだ。多くの場所に展開できればエネルギー源の多様化につながる。

商船三井は4月、沖縄県が持つ設備の運営を始める。温かい海水で代替フロンを蒸発させタービンを回す。蒸気を冷たい海水で冷やして再利用する仕組みだ。運営を踏まえ1000キロワット規模の発電所を造る。建設費用は数十億円規模となる見込み。沖縄では県が久米島に小規模設備を設置し、13年から実証試験した経緯がある。

新エネルギー・産業技術総合開発機構NEDO)は同方式による潜在的な発電能力が年470億キロワット時に上ると試算する。国内発電量の約5%に当たる。大規模な実用化は国内で初めて。海外でも実用化はまだ進んでいないはずだ。実用化が進めは標準化もできるから、発展途上国への輸出もできると期待される。

海洋温度差発電はコストが課題だった。今回は養殖業向けなどの取水管を活用することで発電コストを1キロワット時あたり20円程度に抑える計画だ。経済産業省の試算によると30年時点の洋上風力や石油火力よりも安い水準となる。悪天候でも発電量が変動しない点を生かし、安定電源として利用する。海水の表面と深層の温度差の利用は、海に囲まれている日本に最適だし、洋上風力と結合させれば、洋上風力の出力変動を抑制することが出来るだろう。

 

 

単行本 3,080円

 

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■バイオマス燃料「ソルガム」

出光興産などが火力発電の燃料向けにイネ科の植物「ソルガム」の栽培に乗り出していると報じられている。限られた敷地で大量に収穫できる点が特長だそうだが、バイオマス発電大手のイーレックスは2021年からベトナムで試験的に栽培している。環境負荷が小さく、低コストで安定調達できる。

出光はオーストラリア北東部にある石炭鉱山の遊休地でソルガムの栽培を始めた。0.25ヘクタールの敷地に東京大学が開発した17品種を植え、収量や発熱量を検証する。出光は高さ3~8メートルに成長する品種を育て、1ヘクタールあたり200~300トンの収穫を見込む。26年にも豪州で商業生産を始める計画。ソルガムはアフリカ原産の植物で「コーリャン」や「モロコシ」とも呼ぶ。家畜のエサに使う品種もある。乾燥に強い一年草で生育が早く、年3~4回収穫できる。温暖で日射量の多い豪州は栽培に向く。木質ペレットではないバイオマス燃料になる。

イーレックスベトナムソルガム栽培からバイオマス発電まで一貫して手がける体制構築を進めている。35年までにベトナムバイオマス発電所を20基以上新設する計画だ。発電所周辺の圃場から稲わらやサトウキビの搾りかすを調達しており、ソルガムの活用も模索する。

出光の場合、これを石炭火力に混焼するようだが、世界的な方向としては石炭火力をできる限り早く使用を停止することになっているが、日本だけ石炭火力を温存するのに加担することになる。それが望ましいことかどうか。イーレックスバイオマス発電だからこの問題はなさそうだ。

 

単行本 2,640円

 

 

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■大気中の炭酸ガスを回収

米国政府が、本当に効果があるのかという環境対応策に、大きな予算を付けることになったようだ。エネルギー省によると、35億ドル(約4兆5千億円)を拠出して、大気中の炭酸ガスを吸収する装置を開発するというものだ。

環境科学者の見解では、人類は既に許容域を越える炭酸ガスを放出している。だから、個々のエネルギー危機からの排出抑制だけでは追いつかないので、放出されてしまった炭酸ガスを吸収固定するという巨大なプロジェクトになる。ここ数か月で放出された炭酸ガス排出量を世界レベルで見ると、過去最大になっているという見解もある。これまでの排出抑制努力が地球温暖化を抑制するには不十分なのだから、空気中から放出されたものを回収せざるを得ないようだ。

既に、巨大なファンを回して大気を取り入れ、その中の炭酸ガスを吸着させて地下深くに埋設する、あるいは、合成燃料の原料にする、ソフトドリンク用やコンクリートにする事業が開始されているらしい。この事業が今後さらに大規模なものになることが期待されているということだ。この炭酸ガス回収・固定・埋設はCarbon Capture and Storage (CCS)と言われている。

だが、この炭酸ガス吸着装置を駆動させる電力をまかなうだけの再生可能エネルギー原子力発電がなければ、この装置の電源となる発電設備から炭酸ガスが排出されることになる。これはこの事業者もよく理解しているはずだから、再エネ規模の拡充にも努力するだろう。しかし、夢物語になる可能性もある。蟷螂の斧でしかないのかもしれない。装置の規模が報道されていないから、具体的な規模が示されれば、米国政府の決断に賛同して参画する国も出てくるだろう。

 

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500MLx24本 1822円

 

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■米国の風力発電

米国のエネルギー省が発表した調査報告によると、近い将来米国の電力の5割を風力発電で賄うようになるということだ。さらに、他の発電方式と対抗できるコストで発電するとしている。現時点で風力発電の規模は1.1GWであるのに対し、将来は1,400GWになるというのだから、米国のどこに行っても風力発電の翼が回転しているのを見るようになるといっても良いだろう。それには陸上だけでなく洋上風力も含めての話になる。

風がよく吹くのはアメリカ大陸の中西部と中部地域だが、風力を制御することは出来ないために、厳密な気候予測技術と、系統の安定化に向けた何らかの形の蓄電容量の増強が必要になる。さらには、需要の制御(デマンド・レスポンス)によって風力発電の出力変動を抑制する技術と政策を構築しなければ、これに太陽光発電も加わるから、送電系統の擾乱を防ぐのが非常に難しくなる。再エネのリソースは大量に設置されるのに対応した蓄電と需要制御が組みあわされなければ、発電量がオーバーフローして停電するということにもなりかねない。

この報告が想定しているのは、風力発電を配電系統、ないしは、電気メーターより需要側(Behind the meter)に設置することだ。ということは、風力発電の制御を小さな地域単位で行うことになる。言い換えれば、無数のマイクログリッドが風力発電を制御するシステムを普及させるということだ。現在の補助政策をそのまま延長して適用できるようにすれば、農業や大工場などの需要側に設置される風力発電のコストが、他の方式の発電と対抗できるものになるとしている。

米国北東部とカリフォルニア州は、必ずしも風力発電に適した地域とは言えないが、場所を選んで風の豊富な地域で需要サイドに設置し、高めの売電ができるようにすれば、この地域の風力利用も拡大することはできるようだ。

日本でもこのような将来見通しを示して欲しいと思う。

 

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