・・・20倍(注・ただし廃炉・賠償コストなどを含むと大きく下がって10分の1以下になるのではないかと思われます。呪文のように唱えていても怨敵退散とはならないので、リアルにどうしたらいいのかを考えています。農業ブログだか、エネルギーブログだかわからなくなりましたがお許しを(笑)。脱原発の代替エネルギーを考える前に、そもそも大量の電気が送電の途中で失われてしまっています。「2006年における日本の総発電量は1兆1611億kW時である。送電の距離によってロスの大きさも異なるが、日本全体では発電量の5%程度が送電時に失われているといわれる。送電ロスは約580億kW時と計算できる。100万kWの原子力発電所の発電量はフル稼働と考えて87億6000万kW時であり、580億kW時はその6.6倍である。原発の稼働率も考えると、送電ロスは10基分に近い。欄外資料1参照)原発10基分とはおだやかでないですね。私はただちに廃炉とすべき原発を24基+活断層上にある原発と考えていますので、その半分弱の10基を送電ロスを解決するだけで停止に追い込めます。(欄外資料2参照)この送電ロスの特効薬とでもいうべき技術が超伝導です。この新展開が福島第1原発事故直後の2011年6月に発表されたのはまるで天の助けのようです。超伝導現象の原理自体は思いのほか古いもので100年ほど前に既に発見されています。金属を絶対0(0K)度付近まで冷やすと電気抵抗がゼロになる現象です。抵抗がゼロになるのですからまさに夢の送電線材料です。これがなかなか実用化にならなかったのは、液体ヘリウムや液体水素で極低温を保持しなければならなかったからです。現実には長距離に渡る電線を液体ヘリウムで冷却し続けるのは技術的に困難でした。これが一挙に実用段階になったのは1986年に高温超伝導が発見されたからです。これは冷却と逆の高温の100K付近で超伝導現象が起きることが立証されたからです。するとセラミックと液体窒素で用が足りるということになり、一挙に実用化のめどが立ちました。今回の日本の超伝導電線はイットリウム系材料を用いて、管に数本の芯線を通し、管内に液体窒素を流すことで芯線を冷却する方式をとっています。電線として実用化するには、超伝導の臨界温度が高いだけでは不十分で、臨界電流や臨界電圧が大きくなければいけないそうです。この点、日本の基幹系送電線の電圧は世界最大の275kVなので電圧、電流ともに送電基幹系に耐えることが可能です。「フランスのネクサンスによる138kVが最高電圧だったが、古河電工は記録を大幅に更新した。最大電流も3000A(アンペア)であり、新しい超電導線を使えば、1回線で最高150万kWの電力(最新式の原発2基分相当)を送れる」としています。(同上)この超伝導送電ケーブルは、再生可能エネルギーの最大の欠点である間欠性を補う広域スマートグリッドなどに応用できる技術に成長することが期待されています。「自然エネルギーを利用していく上でも超電導技術に対する期待は大きい。太陽光発電を考えると、夜や曇りの日には発電できないし、電池に当たる日差しがかげれば瞬時に発電量は低下する。風力にしてもいつも強い風が吹いているわけではなく変動する。この変動を吸収して安定した電力を得るには、もちろん電池などを使う手もあるが、広域にネットワークを組み地域による変動を全体として平均化するという方法が考えられる。ただでさえ効率の悪い自然エネルギーである。送電ロスがあったのでは広域のネットワークもロスが目立つようになる。広域ネットワークによる安定化を考えると超電導は欠かせない。」(同上)送電線以外にも、モーターなどへの応用も試験されており、実用化は時間の問題だと思われます。コスト的には、この古川電工以外の超伝導ケーブルのメーカーである住友電工と昭和電線が既に米国で実験に供しています。それによれば「2006年に米国ニューヨーク州で行われた商用送電網の実験にもケーブルを提供した実績がある。現状では超電導線の生産コストは銅電線の2倍程度だが、今後の量産で30%ほどコストを引き下げることができるとしている。」(同上)古川電工のコスト試算は分かりませんが、住友電工と昭和電線に近い数字になるのではないかと思われます。いずれにせよ、それによって得られる送電ロスの損失分を考えれば十分にペイするのではないでしょうか。政府はこのような新しいエネルギー技術に思い切った投資をすべきです。「古河電気工業が世界最高電圧である275kV(27万5000ボルト)に耐えられる超電導線を開発した」という記事を掲載したのは、2011年6月21日の日経新聞朝刊である。記事によれば、これまではフランスのネクサンスによる138kVが最高電圧だったが、古河電工は記録を大幅に更新した。最大電流も3000A(アンペア)であり、新しい超電導線を使えば、1回線で最高150万kWの電力(最新式の原発2基分相当)を送れるという。(NEDO)の委託による研究成果で、研究費は3年間で2億9000万円であった。送電ロスを大幅に減らせる超電導は金属を絶対0度(0K)付近まで冷やすと電気抵抗がゼロになる現象で、約100年前に発見された。1986年になってセラミックスの超電導現象が発見され、87年には世界中で高温超電導ブームが起こった。高温かといえば、それまでの金属超電導材料は液体ヘリウムや液体水素の極低温まで冷やさないと電気抵抗が0にならなかったが、セラミックスは液体窒素で間に合う100K付近で超電導になるという特色があったからだ。このブームで様々なセラミックス超電導材料が見つかった。その代表格がイットリウム、バリウム、銅、酸素からなるイットリウム系材料と、ビスマス、ストロンチウム、カルシウム、銅、酸素からなるビスマス系材料である。冒頭の古河電工が採用したのはイットリウム系の材料である。超電導には、電気抵抗が0になる温度(臨界温度)、超電導状態が破壊される電圧(臨界電圧)、超電導が破れる電流(臨界電流)、同じく磁場(臨界磁場)といった概念がある。電線として実用するには、臨界温度が高いだけでは不十分で、臨界電流や臨界電圧が十分に大きい必要がある。日本における一般の基幹系送電線の電圧は275kVであり、古河電工の成果は電圧、電流ともに基幹系に使用できる性能と考えられる。超電導の電気抵抗が0とはいえ、超電導線に交流を流せば、発生する磁場との関係で多少のエネルギー損失がある。その損失についても、1mあたり0.12Wとこれまでの世界記録(0.23W)を半減した。超電導線を手がけるの主力は電線メーカーである。ホールディングスの2社で、筆者が調べた範囲ではフジクラの記事はない。送電用の新たな超電導線を開発し、東電の旭変電所(横浜市)で実証試験を行うと報じた。開発した超電導線はビスマス系の材料を使っており、直径15cmの管に3本の心線を通し、管内に液体窒素を流すことで心線を冷却する。ケーブル自体は住友電工が製造し、冷却システムは前川製作所が担当する。長さが30mのケーブルを試作し住友電工の試験場で通電試験を終えている。2010年度中に250mの実証試験用ケーブルを製作し、旭変電所の66kV送電設備に取り付け、2011年11月から1年程度をかけて性能を確かめるという。冒頭の古河電工に関する記事は、世界の超電導線メーカーの開発状況を表にまとめており、それによれば住友電工のケーブルの送電能力は66kV、5000Aで57万kWとなっている。政策も重点的に支援さらに2010年11月25日の日経新聞朝刊は、住友電工と昭和電線ホールディングスがそれぞれ、2011年から超電導線の量産を開始すると伝えた。年間1000kmまで上げるという。同社は中国向けに40km分のケーブルを納入しているし、2006年に米国ニューヨーク州で行われた商用送電網の実験にもケーブルを提供した実績がある。現状では超電導線の生産コストは銅電線の2倍程度だが、今後の量産で30%ほどコストを引き下げることができるとしている。昭和電線は相模原事業所内に量産設備を稼働させ、高出力モーター用のイットリウム系超電導線を製造するという。昭和電線の投資額は約10億円だという。2011年6月2日の日経新聞朝刊は、電力の安定供給に向けた産業構造審議会の企業向け支援策について報じた。ならんで、「超電導技術を応用して送電時の電力損失を現行の10%程度まで引き下げる技術」が支援の候補として挙がっている。政府のお墨付きを待つまでもなく、超電導は省エネルギーを進める上で大きな期待を背負う技術である。2006年における日本の総発電量は1兆1611億kW時である。送電の距離によってロスの大きさも異なるが、日本全体では発電量の5%程度が送電時に失われているといわれる。送電ロスは約580億kW時と計算できる。100万kWの原子力発電所の発電量はフル稼働と考えて87億6000万kW時であり、580億kW時はその6.6倍である。原発の稼働率も考えると、送電ロスは10基分に近い。送電網に超電導を導入する意味は極めて大きい。超電導線を送電施設だけでなく、モーターや発電機に応用すれば、無駄な発熱を極めて低く抑えることができ効率は大いに向上するだろう。今後普及すると見られる電気自動車のモーターなどを超電導化すれば効果も大きい。多少古い話になるが2009年6月6日の日経新聞夕刊は、IHIが住友電工と協力して超電導を利用した舶用モーターを開発したと報じた。記事によれば普通のディーゼルエンジンに比較し、燃料消費もCO2排出量も25%削減できるそうだ。自然エネルギーを利用していく上でも超電導技術に対する期待は大きい。太陽光発電を考えると、夜や曇りの日には発電できないし、電池に当たる日差しがかげれば瞬時に発電量は低下する。風力にしてもいつも強い風が吹いているわけではなく変動する。この変動を吸収して安定した電力を得るには、もちろん電池などを使う手もあるが、広域にネットワークを組み地域による変動を全体として平均化するという方法が考えられる。ただでさえ効率の悪い自然エネルギーである。送電ロスがあったのでは広域のネットワークもロスが目立つようになる。広域ネットワークによる安定化を考えると超電導は欠かせない。1986年に始まった高温超電導の開発だが、ここにきてようやく本格的な応用の時代に入ろうとしている。福島原発の事故による電力不足や原子力発電に対する人々の不安が日本の電力システムに大きな影響を与えることは間違いない。そんなときに、超電導技術が花を開こうとしている状況は、明るい話題の一つになるはずである。現時点で30年から40年以上稼働している原発は以下です。・・・15基・・・1これら15基は政府基準に沿って即時廃炉とすべきです。福島第1原発と同型の欠陥機であるmarkI型は以下です。・・・11基・・・21+2=26基(ただし重複2基で24基)これで日本の原発の約半分は現時点で既に稼働停止となります。エネルギー源で賢く「節電」しようこず様からこのようなコメントを頂戴しております。ありがとうございました。「(前略)私が今一番大事と思うのは、使わないという選択。IH、食洗機、電気ポット、ドライヤー、掃除機etc熱エネルギーに、動力エネルギーに係る電気ってすごく無駄に思えてなりません。」このこず様に対して、あるコメントには「原発がそれでやめられる」というようなものもありました。私はこず様の意見にはちょっと違うものを持っています。お気持ちはよく分かるし、私自身、すべての電灯をLEDに交換したり、電熱関係の家電はかなり前から使っていません。今は電気炊飯器の保温すら使用していないほどです。この「電気を愛おしく思う」という感情は、私が15年前に太陽光発電を取り入れた時からでした。あれ以来、我が家には「電気の無駄遣いはドロボーの始まり」という標語があるほどです。(笑)しかし、それも3.11では無力でした。実に4日間電気なしの生活を味わいました。暗いのは平気ですか、特に参ったのは水です。電気がなければ、水も汲めません。うちは井戸だからです。モーターが動かなければ、水一滴でないのです。私たち人間はともかく、家畜が死んでしまいます。風呂の水を使い、近所の風呂水まで分けてもらい、もうテがなくなって川で水汲みをするはめに。バケツを持っての急斜面の上り下り、腰に効きましたね(笑)。大停電に続いて待っていたのは、あの節電の長い「暗くて暑い夏」でした。これを今年もやってしまい、とうとう2年目の「長い夏」となりました。消費サイドの節電には先が見えている、と。現代文明は高度に工業化され、都市部への人口集中がなされています。農業すらその例外ではありません。農業は今や機械化が行き届いています。世界人口約70億人のうち半分の51%は都市に居住し、先進国ではその比率が高まり日78%が都市生活をしているといいます。エネルギー問題は、とかく「原発稼働か、脱原発か」というひとつの判断軸で語られがちですが、この世界人口の半分が都市に生活していて、エネルギーの一方的消費者であるという厳然たる事実から始めなければ空論ではないでしょうか。都市に食料や水を供給するには自動車や鉄道が必要ですし、そのための交通、通信インフラも必要です。健康な都市生活を営むためには、上下水道がなければなりません。大量に排出されるゴミの処理施設も動かさなければなりません。都市生活を支えているのは、私たち農業部門です。農業は毎日膨大な野菜、肉、魚を都市に送り届けています。これには、先に述べた道路インフラが必須ですし、生産自体にも大量の化石燃料を用いています。ハウス栽培は重油を焚きッ放しですし、水をくみ上げたり、田畑に水をやる水利・灌漑にはたくさんの燃料が必要です。第一、田畑を人力で起こす農家は皆無でしょう。トラクターや収穫のためのコンバイン、選別作業の器械などには大量のエネルギーが必要です。私自身は使いませんが、化学農薬や化学肥料はそもそも石油化学の副産物です。現代世界の工業化と都市への集中という二大条件を支えている基盤は、ほかならぬエネルギーなのです。「電気」という命綱を切られれば、一瞬にしてその場で停止し、そしてたちまち腐り始めます。それが好むと好まざるとに関わらず、エネルギー依存、いやエネルギー中毒患者となってしまった現代文明の姿なのです。これはいい悪いの価値判断ではありません。これは3.11以降、ゆっくりと転換していくことでしょう。こず様のおっしゃるようにエネルギー低消費型生活、あるいは自らもエネルギーの一部を「耕作」していくライフスタイルも生まれてきつつあります。製造部門も、消費部門よりいっそう困難でしょうが徐々に低負荷、低エネ消費型に向かいつつあります。時間はかなりかかると思いますが。残念ですが、これらの需要サイドの節電によるエネルギー消費低減には自ずと限界があります。需要サイドよりも、エネルギー供給サイドのほうがエネルギーロスが多いからです。総発電量の5%もの送電ロスが出て、それだけで実に1年間約4587億~580億kWkの損失となるとのことです。100万kW級大規模原発の実に6基分~10基分にあたります。これを直流超伝導送電網に替えていけば巨大な「節電」となります。送電ロスと超伝導送電網については明日記事で詳述します。関連記事http://arinkurin.cocolog-nifty.com/blog/2012/09/post-bcef.htmlまたもうひとつ見逃されやすい要因は、エネルギー源の発電コストです。これを下げるだけで、投入したエネルギーのロスは激減していきます。それを知るにはエネルギー源ごとの産出/投入比率(EROEI)が評価方法として世界的に使われています。これは産出されるエネルギー量を、そのために投入されるエネルギー量で割って求められます。この比率が高いほどエネルギーロスが少なく、低コストで価値が高いということになります。誤解されそうなのであらかじめお断りしますが、これは太陽光発電でよく言われる転換効率のことではありません。転換効率は太陽光の発電効率にすぎず、産出/投入比率は、機器の製造コスト、輸送・設置コスト、排出・環境負荷まで含んでいる概念です。これを提唱しているマサチューセッツ工科大学(MIT)のピーター・チルツァキアン教授はこう述べています。「エネルギー源の価値を決定するすべての要因の中で、最も重要なのはそのエネルギー源が獲得するのに必要なエネルギー量と、そのエネルギー源が持っていくエネルギー量との比率、すなわち産出/供給比率である。・・・20倍(注・ただし廃炉・賠償コストなどを含むと大きく下がって10分の1以下になるのではないかと思われます。石井彰氏による)この数値は、石井氏が断っているようにあくまでも推定値であり、どこに立場を置くかで偏りがでます。大きな目安になります。石油や天然ガスの倍率が高いのは、自噴するからです。掘ってしまえば、あとは自分の内圧で湧き出してくるからです。石油は政情不安な中東に強く依存しつつもエネルギー界のチャンピオンの位置はなかなか揺らぎません。この比率をみれば、1のエネルギーを産出ために、再生可能エネルギーは石油の5倍から10倍のエネルギーを投入せねばならないことがわかります。私は、今後のエネルギー問題はこの産出効率とコストを視野にいれなければ空論だろうと思います。消費者にプレッシャーをかけて、節電漬けにするのが良策だとは思えません。エネルギー源を選択することなのではないでしょうか。電力網の不安定が企業に重い負担を強いています再生可能エネルギーは大規模に全国的エネルギー源に組み込むと多くの問題を起こしてしまいます。それは再生エネルギーが間欠エネルギーだからです。その本質的性格を無視して一挙に大規模化すると、電力網に多くのひずみが生じてしまいます。そのひとつが瞬間停電です。瞬間だからいいという人は製造現場の現実を知らない人です。今のすべてコンピータ管理になっている製造工程では、ミリ秒単位の停電で、工程が損傷を受けてしまいます。製品すべてがダメになるケースもドイツではありました。家庭用PCですら、瞬間停電したら今していた仕事が瞬時で消えた経験をお持ちでしょう。あれを数百倍したようなものです。その原因は、再生可能エネルギーが、昨日の発電量グラフの4番目のように慌ただしく変化する場合、バックアップ電源とのリレーがうまくいかずミリ秒(千分の1秒)単位の停電を引き起こしてしまうからです。ドイツの「シュピーゲル」誌はこう述べています。ドイツ「シュピーゲル」誌によれば、ドイツではメルケル首相の脱原発路線により、昨年から7基の原子炉を止めて以来、送電網が不安定な状態が続いています。この3年間で、電圧や周波数の変動、瞬間停電などが30%ほど増加しました。安定した電力供給の質が低下したために製造業は混乱しています。企業の大部分は緊急用蓄電池や発動機を準備しており、その費用も多額に昇ります。その緊急対策をとっても、ミリ秒といった瞬間停電は避けられず、コンピュータ制御の機械が工程の途中で停止したために製品をオシャカにすることもたびたび起こっています。ドイツからは既に企業の海外逃避が始まっており、この状況が改善されないとこの傾向には歯止めがかからない状況です。ドイツ商工会議所のアンケートでは、60%の企業が瞬間停電や電圧変動などを恐れていると回答し、電力供給の不安定さからドイツ国外へ工場移転した企業がすでに9%、さらに移転計画中が6%ほどあるということです。瞬間停電など、放射能禍と較べたらという暴論があるようですが、違います。脱原発をしたいのなら、このような具体的問題をひとつひとつあらかじめ検討して、解決案を作っておく必要があります。再生可能エネルギーを増加させるとドイツのように産業全体ののベースが揺らぐということです。再生可能エネルギーは小規模なスマート・コミュニティの中で、あらかじめバックアップ電源を決めて、どのような組み合わせがいいのか、どんな電源連携があるのかを実験してから、徐々にそのようなスマートコミュニティを増やして、互いに連結させていくようにするのが無理がないのではないでしょうか。以下、私の超訳的抄訳ですがお読みください。