読書ノート

誤解だらけのエネルギー問題 / エジソンとフォードを超えろ (浜松照秀)

2006年に出た『誤解だらけのエネルギー問題』は、 横書きで図解の多い技術解説書だ。 ざっと読んで、著者の言うことは大筋でもっともだと思ったが、 他の人の主張を「誤解」だと批判している議論が必ずしもよくわからなかった。 2009年秋に出た『エジソンとフォードを超えろ』は、 縦書きの論説あるいは講義録のような本で、 科学技術的内容は前の本ほど詳しくないが、何を批判しているのかは明確だ。 両方の本の主張は同じであり、 『エジソンとフォードを超えろ』が概論、 『誤解だらけのエネルギー問題』が少し専門的な解説と考えてよさそうだ。

この下の読書ノートが直接参照しているのは 『エジソンとフォードを超えろ』のほうだ。

現代の人間社会はエネルギー資源を必要としていながら 化石燃料ピークや二酸化炭素排出削減という難題をかかえている。 しかし、エネルギー技術開発に関する日本政府の政策や研究者のとりくみが その要請にこたえるものになっていない、と著者は心配する。 それは技術専門家が各専門技術の視野で考えた課題がかかげられているからだ。 エネルギー資源問題への対応策を計画するには、 人間が最終的にどのような効用を求めるのまでを視野に入れた 俯瞰的な態度が必要なのだ。

俯瞰的態度のうちには、それぞれの効用の必要性を見なおすことも、 それぞれを得る工程としてエネルギー資源節約型のものを選ぶことも含まれる。 しかし本書の議論の大部分は、エネルギー資源供給のしくみを 一次資源から最終需要者までを視野に入れて評価することにしぼられている。

著者が批判する正面の対象は、燃料電池によって、需要者に近いところで 電気と熱を同時に生産する(co-generation)という構想だ。 著者の主張は、電力を集中的に生産し、電力として届け、 末端で熱が必要ならば電力によるヒートポンプを使うべきだというものだ。

Co-generation推進論を批判する著者の理屈の第1は、 エネルギー資源の利用率として、 熱力学第1法則だけを考え電力も熱もいっしょに数えて評価するのが、 不適切だということだ。 単なるエネルギーならば、環境にはいくらでもある。 ここで必要になるのは熱力学第2法則的な評価なのだ。 そこで著者は「動力と電力は同等だが、熱はそれとは異質なエネルギーだ」と言いきっている。 エントロピーなどの熱力学用語を持ち出すよりもむしろこう言ったほうがよいのかもしれない。 (なお、本書のやや詳しい議論ではエクセルギーの概念を使っているところもある。) 著者に言わせれば、評価すべき効率は、 エネルギーのどれだけの割合を利用できたかではなく、 どれだけを動力あるいは電力として取り出せたかだ。 この観点では、大規模な発電所で使われるガスタービンなどの技術の水準が高く、 燃料電池や自家発電はそれに負ける。 そして、日常的な熱の需要には、 外が(モンゴルの冬のように寒ければ別だが)日本のような気候ならば 電力を確保したうえでヒートポンプによったほうが、廃熱利用よりもよい(そうだ)。 発電効率を高めてさらに廃熱も利用できるならばそれにこしたことはないが、 廃熱が使えるから発電効率は低くてよいというのは本末転倒だ。

著者の理屈の第2は、 小規模分散よりも大規模ネットワークのほうが効率よく 需要にこたえられるということだ。

著者は、これから再生可能エネルギーが重要になること、 その利用には分散型システムが適切かもしれないことは認める。 しかし、 まだとうぶん、人間社会を支えるエネルギー資源は、 化石燃料や原子力などの、まとまった量が得られるものだろうとする。

そうすると問題は、エネルギーを電力の形で配るのか、 燃料の形で配るのかという比較になる。 家庭やオフィスに配る燃料は、汚染源にならないものという制約がつくから、 あらかじめ精製しておかなければならない (その必要がないのは現在都市ガスに使われている天然ガスだけだろう)。 燃料電池の発電効率を発電所よりも高くできたとしても、 精製工程や輸送工程も含めたエネルギー資源供給全体の効率で勝つのは簡単なことではない。

とくに燃料として水素を配るという構想には無理がある。 水素は天然に存在する燃料ではない。 中間媒体としても、扱いやすい物質ではない。 炭素を含まないからよいという議論は、 二酸化炭素を隔離貯留するのでない限り、情緒的意味しかない。

また、電力ネットワークは、 需要と供給を即時に適合させなければならないシステムだ。 需要の変動の原因がばらばらであれば、 需要者をたくさん集めるほど変動が平滑化されるので、 大規模なネットワークのほうが効率のよい運用ができる (瞬間供給量の最大値割る平均値が小さくてすむ)。

わたしは(専門的に検討したわけではないが)、著者の主張の大部分に賛成する。 しかし、大規模集中型ではなく一種の分散型をめざすべきだと思う。 それは、原子力の利用拡大に期待するべきではなく、 早く更新可能エネルギーに重点を移す必要があると思うからだ。 太陽光、風力、ダムによらない水力は、 供給量の変動が避けられないし、ほしいときに供給されるとは限らない。 それを活用するには、 エネルギーを貯蔵して需要に応じて取り出すことが、 もっとたやすくできる必要がある。 今の蓄電池の延長のほかに、 燃料電池技術も、化学エネルギーによる蓄電技術ととらえて 改良に力を入れるべきだ(その場合の媒体は水素ではないはずだが)。 エネルギーをその場でたくわえることができさえすれば、 需要を大規模に束ねることによって平滑化する必要はなくなるはずだ。 むしろ、束ねるとトラブルが広く波及する不都合のほうがふえるのではないか。 更新可能エネルギーによる発電能力と需要とがほぼ見合った地域や組織ごとに ほぼ独立な電力ネットワークをもつ形がよいと思う。 そのネットワーク間の融通および緊急に化石燃料起源のエネルギーに頼る際に、 電力網によるのと燃料輸送によるのとどちらがよいかは自明ではなく、 これからよく考える必要があると思う。

なお、著者はもと電力中央研究所の指導的研究者で、 石炭をガス化して発電するIGCCや温排水対策などの研究業績があるそうだが、 本書でも話題になっているのは「エコキュート」の開発の中心になったことだ。 わたしは、これがヒートポンプによってお湯をわかす技術だということは知っていたし、 循環する熱媒体はフロンではないだろうとは思っていたが、 それが二酸化炭素を超臨界状態(液体と気体の区別がない状態)で使うものだということは、本書で初めて知った。 著者は学生時代に谷下市松教授(わたしも本の著者としては名前を見たことがある)のもとで二酸化炭素の臨界状態を扱っていた。 それだからこだわったわけではないが、材料に経験があることは助けになったそうだ。


2009-11-08; 更新 2009-11-16
増田 耕一 (MASUDA Kooiti)
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