a. は、皆の覚悟ができれば容易なこと。でも、先ほどの学生が言うのが誰もの本音であって、なかなかクーラーや冷蔵庫を捨てることはできない。どう転んだってほとんど誰も実現する気がない。1997年暮れ、京都で開催された 温暖化防止国際会議(COP3) で議論できたのは結局炭酸ガス排出量の基準が 1990年で、そのときの何パーセント減らすかということで各先進国がせめぎ合っただけなのです。50年前に戻ることなど、誰も考えていない。でも、今までの議論で、1990年の10%や20%減らしたところで、賢い皆さんならとんだ茶番劇だということがわかるでしょう。日本政府は、このことを議論するのに、炭酸ガス排出についての専門分野である燃焼に関わる学者の集まりである 燃焼学会 に意見をほとんど聞かないで目標を設定した(当時の会長の話)ということもここで述べておきましょう。本当にどうすべきかを考えているのなら、専門家を交えた議論が絶対に必要でしょうに。実際は、燃焼屋ではなくエネルギー政策を専門とする学者に検討を依頼したそうです。それで、その学者は一心にどこまで日本は受け入れられるか検討を進めたそうですが、アメリカが7%を受け入れるという思いもよらない行動に出たため、日本のそれまでの議論は無意味となり、その学者グループの検討も利用されることなく、全く政治レベルで 6%減が決まったとのこと(その検討を依頼された学者の弁)です。ここでもやはり株式会社日本の論理、政治的配慮が優先したのでしょう。(皮肉にあるいは謙虚に考えれば、日本の燃焼研究家、エネルギー政策学者の実力が評価されていないことの証かもしれませんが。ともかく、技術ではなく政治、経済が主で工学が従であることは明らかです、日本ばかりか多くの先進国でも)

　 b. は、待つのであってどうこうすることはできないですね。それに、核保有国の暴走より怖いことも場合によってはあり得る (だからもちろん、私はこの解決法を待望して掲げているのではありませんよ)。本来、 a. は「贅沢を捨てる気がない」だけで「贅沢を捨てることができない」ということではありません。とくに日本人は「皆で渡れば怖くない」精神構造なので、「皆が一律に不便になるのなら文句を言わない」と想像できます。今までの経済発展の原動力は「先進国=西欧が贅沢しているのだから、私達も贅沢がしてみたい」ということだと思います。「誰も味わっていない最高の贅沢を率先して味わいたい」とは、日本人は思わないと私は信じています(日本人は誰かがやると、それに着いて行こうとすると言われていますね、オリジナリティーに欠けると)。このままではいずれ破綻するのだから、たとえば政治家が厳しい法律を決めてしまい、皆一律にそれに従えば日本だけでもそれはできることですね。でも政治家は絶対にそんなことはしないでしょう。政治家生命を失うのを恐れて。学者が言えば国民が従うかというと、一層何の拘束力・強制力も無いのだから誰も従わないでしょう。前述の スウェーデン と較べると、かなり寒い文化国ですね、日本は。そういうわけで、偉大な思想家が現れ、「幸福とは贅沢することではない」というあたりまえのことを誰もが納得できる形で説法することができれば可能かもしれないと私は思うのです。これは、私の恩師の志水昭史先生が持論のように言っておられたことでもあります。これはしかし、誰かの努力でできるというものではありません。この点についての「教え」が正しくても、他面では間違った教えをする思想家が現れても困りますし(最近は妙な思想や宗教が多数ありますからね)。いずれしかし、このまま進んで行けばそういう思想家が表れる可能性があると思います。偉大な思想家は、環境によってそれにふさわしいタイミングで必然的に生まれてきたという見方も有ります。今現れなくても、いずれ深刻な事態になれば世情に合わせた説を唱える人が受け入れられることになりうると思います。でもこれだけ情報が溢れている時代に、「そんな馬鹿なことがおこらなければ事は改善されないのか？」と私も思いたいですよ、本当のところは。
　そこで e. です。この情報化社会にありうるのはマスメディアによる世論の操作です。操作というと聞こえは悪いのですが、やはり大衆が知らないことは積極的に知らせる責務、そしてそちらに行くべきだけど多くが躊躇しているとき(日本人はとくに、上述のように皆が渡れば怖くないという性質があり、皆がそう思っているかどうか不安なときにマスメディアがその意見は絶対多数の意見なんだと知らせることで、納得して行動に移す性質の民なので)、その起爆剤の役割を担うのがマスメディアだとするなら、それも一つの解決策かもしれないですね(たとえば NHK BS が 2000年秋に地球温暖化をテーマとして放送を企画し、放送しました)。しかし、たとえば第一次、二次石油ショックの頃、エネルギー無駄遣いをやめようと叫んだ放送界は深夜放送を自粛したものの、現在は放送番組は一層増えている(火力、原子力発電所は、たとえ夜皆が活動を止めても効率的には得にならない、使ってくれた方が効率的だと言う言い分も有ることは知っていますが、それとて効率という言葉の綾ということも理解していなくてはなりません)、新聞・雑誌は'90年前後、日本が熱帯雨林を伐採し尽くすという記事を大々的に取り上げてきたものの、新聞広告は今も溢れているなど(事情は理解できるものの)、言うことと行動は伴わないから説得力を失い、せっかくの訴えもインパクトに欠けます。ましてや、根本に迫るほど、また世界的に即効的な影響力は今のところマスメディアといえども「無い」と言えますね。温暖化もじわりと利いてくるのだから、世論もじわりと利いてくればという観点に立って、焦らず地道に側面攻撃を期待すると言ったところでしょう。

　いやいや c. があるから、偉大な思想家なんぞ現れる事態には陥らない、マスメディアも、停滞気味の新エネルギーを推奨する方向になれば、という人もいるに違いありません。太陽エネルギー利用システム、風力利用システム、波力・潮力利用システムなど、多彩にあるではないか、と。
　そこでちょっと、それらの代替エネルギーとしての可能性をデータとして見てみましょう。

注) この表 は、NEDO のフィールドテストなどをもとにしています。 ただし、波力発電は最新のデータが無いので著者の推定値です。

注) この表 は、左のグラフの原子力から水力までを 2000年に通産省資源エネルギー庁が見直したもの。おそらく新エネルギーも下がっているのでデータを見つけ次第、更新します。

　6章をごらんいただければ明らかになりますが、新エネルギー利用技術は早急には開発できないものだし、ともかく対象とするエネルギーが燃焼や原子力と較べると薄い(大きな設備の割に得られるエネルギーは少ない)、それだけに設備の量は圧倒的に多く必要となるため普及にも時間がかかるのが苦しいのです。表は、通産省(左は'98年に NEDO が行ったもの、右は原子力発電所の最長寿命を30年から条件によって60年まで延ばしたのを契機に資源エネルギー庁が見直したもので、高レベル放射性廃棄物処理費などを含む)の示しているエネルギー価格です(二つの表の大きな違いは、それぞれの設備の減価償却で、火力と原子力が左は16年で償却としていたものを 40年としたこと)。だからといって、何もしないというのでは進歩がありません。産業革命が興ったように、あるとき急激なブレークスルーがおこるかもしれないのです。通産省の NEDO(New Energy and Industrial Technology Development Organization=新エネルギー・産業技術総合開発機構)は、現在も新エネルギー・省エネルギーの開発および導入普及事業を主たる事業としてとらえて予算を組んでいます(ニューサンシャイン計画の一環、平成8年度分806億円,平成9年度は450億円程度?)。先の表にある、太陽電池を例に取ると、先のコストの表では他のコストの二桁高額となっていますが、現在太陽電池は、90万円/kW程度ですから、その発電を一年(日射などを考え、一日 4時間)1500時間、これを20年使うとすれば30円/kWhとなります。これだと燃料費の数倍まで下がることになります。まだまだ通常のエネルギーが安いと言えそうです。逆に、通常エネルギーに炭素税がかかったり、埋蔵量が減って高騰したりするころには十分競争できる価格になっていると思われます。そういうことをふまえて通産省が予算を組んでいると考えれば納得できないわけではないですが、先の表を見ていると、ものにならない夢物語に予算を使っているのか、ということになります。この章の目的ではないものの、誤解を避けるためにあえて述べるのですが、残念ながら従来燃料の価格が高騰しようが、新エネルギー価格が下がろうが、それで事足れりにならないことをご承知下さい。それは、新エネルギーの密度が薄すぎて、今のままの生活を保障するには新エネルギーと言われるものを総動員しても21〜22世紀中は、全く不足するということです。21〜22世紀中と敢えて断ったのは、22世紀末になるころにはおそらく人間の数が減って自然エネルギーとバランスするだろうという、根拠は無い漠然とした私の予測(期待)があるからです。21世紀中には 100億の民になるのは必至の情勢であり(世界人口のピークは 2150年頃という予測もあります)、それが21世紀あるいは 22世紀中頃までに 20〜30億人以下に減少するには、戦争か疫病など納得できない形でしか起こりえません。自然減少を待つとしたら 22世紀末が最も早い場合で、下手したら 23世紀を越えるでしょう。逆に言えば、もし 22世紀末までには20億程度にもどるとするなら、化石燃料も核燃料も、燃料としてはそれまで持ちこたえるために必要なだけだということになります。なお、上記の表の中には核融合や核分裂の新しい方法である高速増殖炉(文部省の管轄?)などに関する研究事業が含まれていません。通産省がらみの政府予算が主に原子力に配分されていますが数千億円に上り、各電力会社の研究開発費も含めたら膨大な予算になります。また核融合については科学技術庁のデータをご覧いただけばおわかりと思いますが、毎年ほぼ300億円程度配分されてきています。これらは、原子力白書 、 科学技術白書"をご覧になってもよくわかります。この予算を見るにつけ、新エネルギー開発に携わる研究者は、それだけの予算が新エネルギーにつぎ込まれれば、もっと早くものにできた、と嘆くのです(とは言え私は、それだけ予算をつけたからと言って新エネルギーが原発の代替になるほど進化するとはとても思えないのですが)。

　これらを合計すると、国民一人当たり平成８年度 1000円、平成9年度で400円程度をこの事業に使ったことになります。皆さんがこれを安いと思うか高いと思うかわかりませんが、それらの新しい予算に基づく研究でも、当然のことながら救世主となるものが約束されているわけでは有りません。下手をすると、つまり結果だけをみれば「悪あがき」と取れるものもあるでしょう。最近、さる銀行再建のために 数兆円が公的資金から拠出されました。一銀行のために、です。これを考えると上述の悪名高い(?)原子力関係予算を含めエネルギー技術開発予算の貧弱ぶりがわかりますね。そうなのです。他国はわかりませんが、日本の技術開発への資金は経済不安を抑えるだけのための資金と比べて圧倒的に貧弱なのです。エネルギー技術開発は、人類の長い将来に関わること、経済問題は一時のこと、ということなのにです。

結局現段階では、 d. 以外に選択の余地は無いのです。

　このエネルギーと炭酸ガスによる地球温暖化問題について、もう少し詳しく見てみたい人は、( 2030年が危ない!! を参照してみて下さい。あなたの考えを生かした将来像を具体的にグラフで試すこともできます。是非、覗いて見られることを勧めます。なお、そのページは、現在中部大学教授隅田先生−'96年岐阜大学を定年退官−が作成されたものです)

　私たち産業革命以降の人類は、今まで述べてきた残り少ない貴重な資源を動力や電気に変換して利用しているのですが、化石燃料から得られたエネルギ−のすべてを動力や電気として利用できると思っている人もいるかもしれませんね。損失もあるから、そうはできないということは知っていましょうが、残念なことに損失が無くても、そうはできないということを皆さんに理解していただきたいと思います。「熱エネルギーを機械エネルギー、さらには電気エネルギーに100% 変換できるエンジンは存在しない」という事実です。100% どころか 現在最も良い場合で 50% を少しうわまわる程度なのです。
　最近話題の燃料電池は、熱機関のように燃焼温度という制約を受けません。かなり専門的な話になりますが、この燃焼温度の影響とは「熱力学第二法則」から導かれることです。ときどき、燃料電池の燃料→電気変換は第二法則の制約を受けないという表現が見られますが、これは間違いです。もともと燃料が持っている自由エネルギーをいかに電気エネルギーに変換できるか、ということで、自由エネルギーは第二法則から計算される値です。それ以上には電気に変換できませんから、当然第二法則の制約を受けています。熱機関は燃料を燃焼させて熱機関にそのエネルギーを渡すときに、この自由エネルギーの持つ相当部分を無駄なエネルギーにしてしまうのです。だから燃焼温度の制約を受けるわけです。
　その燃料電池も、燃料の自由エネルギーをそのまま100%電気に変換できるわけではありません。燃料の持つ発熱量と自由エネルギーはほとんど同じですから、簡単に発熱量として考えると、諸々の損失を考慮すれば結果として変換効率は 60%程度になります。自動車用に考えられている PEM は、40%程度と考えられますから、内燃機関の変換効率が非常に悪いわけではありません。いずれにしても、発熱量を100%電気に変換できないどころか数十パーセントのロスが発生することを理解下さい。

1)発電所

　表に示すように発電になるとほとんどの発電所で、40% 程度の変換効率です(しかし上述のように、どういう温度で熱を熱機関に渡したかという点で、同じスティームタービンを使うにしても、原子力発電所は火力発電所ほど高い温度にはできないので30%台、地熱発電所になるともっと低く20%台になり、廃棄物発電では10%台になるものも相当あります)。6章で示しますが、コンバインドサイクルの採用が進められていますが、後付(既設の蒸気タービン発電所を改造する場合)では、その熱効率を2-3%アップさせられます。新規コンバインドサイクルの場合は、50%超が得られ、今後技術の粋を結集して 60%に迫るものを目指して開発が進められています。
　いずれにしても熱→電変換効率は100%より相当低いのですが、さらに送電効率(発電所を出てから長い距離の電線を伝わり、変電所を通り電柱上のトランスを過ぎて家庭に来るまでの間の損失が馬鹿にならない)を考えると一割程度減少して 40%なら35〜33%あたりまで落ちてしまいます。このロスを減らすために、高電圧化が進められ、それまで25万ボルト、50万ボルトであったものを100万ボルトにしてきています。これは中学校で習ったオームの法則から理解していただけますね、同じ電力を送るのに、電圧が高ければ流す電流は少なくて済み、電線での発熱量は電流² x 抵抗で、同じ電線なら抵抗は同じ、したがって電流が少なければその二乗でロスは減るわけです。10%損失だったものなら25万V→50万Vでは2.5%となり、25万V→100万Vなら1.25%となり、ほぼ一桁損失を下げることができるわけです。100万�`�hの発電所の一日の稼ぎは2億円、一年では700億円にもなるから、5%でもこの損失は圧倒的に経営を左右するわけです。電圧を上げるのと同様に電線を太くしても、抵抗は減りますから直径で倍にすれば電圧を倍にしたのと同じ効果が得られます。ここでの改善余地はこれ以上、あまり無いのも事実で、進めるとするなら超電導です。現在は常温超電導体が無いので、ある程度冷却を必要とします。その冷却と損失との損得を考えると、今そういう動きが無いところを見ると、今のままの方が良いという判断でしょう。設備投資が恐らく巨額になります。
　蒸気タービン発電所で、化石燃料にしろウラン燃料にしろ、燃料を燃すとどの程度電気の利用ができるか見てみましょう。例えば、あなたの家で100Ｗ電球のスイッチを入れたとします。そうすると、まず発電所では300W分の化石燃料やウラン燃料を燃します。そのうち約180Ｗ分の熱を電気に変えることができずに捨ててしまう(海水の温度が上がるので、漁場であったところは条件が変わってしまいます)ことになります。この理由を知りたい方はここをクリックしてみてください。家庭でお湯を沸かすのに、その1.8倍のお湯を沸かすことができるエネルギーを海に捨てなくてはならないのが現実なのです。300W分の燃料で300W分の電気を発生させることができれば、今の生活を保障しながらさらに中国とインドの国民全てに相当する人々の贅沢を許容できるのですが、どう頑張っても今の技術ではもちろんのこと、よほど革命的な材料ができない限り、今後も期待できないのです。このようにして、電気に変換できた120Wの電気と燃料として投入した 300W のエネルギーの比を熱効率と言いますが、これを40%から50%にすることは技術的にはできるようになってきました(上の表のコンバインドサイクル化)。ただし、新規に設計した発電所ではできても、稼働中の発電所でそれを達成することができないので、全ての発電効率が50%を越えるのはまだまだ先の話です。
　さらに発電所から家庭に来るまでの電線や変電所を通ってくるうちに、 20W程度が失われ(上述のように電線の電気抵抗をゼロにすることができれば、損は出ないのですが、結局空気を加熱することで失われる) て行くのです。要するに、現状では熱機関が燃料から得たエネルギ−のうち、利用できるのはわずか 3 分の 1 にしか満たないということです。

　日本全体で消費するエネルギーのうち、発電に使われているのは 半分弱です。このように、時間はかかるけれど、徐々に熱効率を上げてゆくことで、今より25% ぐらいはセーブできるようになると期待できます。燃料電池など新しい考え方は、別ページ で解説します。

産業別エネルギー利用割合 形　態 割合 目　的 割合 発　電 41% 産業用 34% 運輸用 17% 非発電 59% 民生用 18% 損失分 32%	2) 輸送機関 　左の表をご覧下さい。全体のエネルギーのうち、輸送機関で使われているのは17%程度。この場合、エンジンの熱効率は最も良い条件で表からわかるようにディーゼルエンジンで50%に迫るものがあり、ガソリンエンジンでは35% 程度有ることになっています。しかし、実際にたとえば陸上で走っている場合は10%台に下がります。とくにガソリンエンジンはもともとの効率がディーゼルエンジンより悪いうえに、部分負荷と言ってアクセルをいっぱい踏んでいないときは効率が悪くなります。これを解決しようと、専門的になりますが「筒内噴射方式」、「ミラーサイクルエンジン」あるいは「ハイブリッドカー」などが開発されてきています。ハイブリッド(ガソリンエンジンを最も良い条件で動かし、発電機を動かし、蓄電した電気エネルギーでモータを回す、形式によっては、モータの力が不足する条件ではガソリンエンジンが助ける。)タイプではエンジンの熱効率を常に30%程度を維持しつつ、実はこのときは燃焼状態も良好なので排気も清浄にできるので注目を集めているのです。「ハイブリッドカー」ではさらにブレーキ時にせっかくの車の運動エネルギーが通常は摩擦熱で失われてしまうのを避け、動力用モータを発電機として働かせることで回収して一層燃費を良くしています。このように発電機を使って蓄電池に蓄えることをしないで、車の運動エネルギーを積載したフライホイールの回転エネルギーに変えようという研究も長く続けられています。 　車などはほとんど水平移動なのだから、摩擦が無ければ移動にエネルギーは不要なはずですね。航空機も高度を上げますが、この位置エネルギーを回収する方法が有り、採用できれば燃費が大幅に減るのですが、これれは現状(速度を必要とすることが一番のボトルネック)ではほとんど無理でしょうね(降りるときにヘリコプターのローターお化けのようなものを出して、回転させてモーターを回し、発電して蓄えるなどが単純には考えられますが、みなさん挑戦してみてはいかがでしょうか？)。 　なお、皆さんができる省エネ運転技術については、 第7章 で紹介しますので、ご覧下さいと言いたいのですが、一部完成している段階です。コンピューターシミュレーターになっていて、みなさんにもダウンロードして体験していただく準備中です。2001年中にテスト判が公開できることを狙っています。公開する場合は若井研トップページに、見出しを作りますのでご期待下さい。

3) 民生用

　前項で炭酸ガスの話がでましたが、これを回収できれば、地球温暖化問題は一気にクリアーできます。石炭が有る限り、相当長く燃料の枯渇の心配はなくなります。ところがそう簡単な話ではないのです。このような研究の一端は、たとえば日経サイエンスに 2000年時点のものが紹介されています。
　ここで、種々の案を列挙しましょう。

1. 植物に吸収させる(炭酸同化作用)
2. 燃焼ガス中の炭酸ガスを化学的に吸収させ、あとで取り出して棄てる
3. 同上を物理的に吸収させて上記同様の処理を行う
4. 機械的に圧縮してハイドレート化することで燃焼ガスから分離し、棄てる

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執筆・編集責任者：若井和憲
ページ管理担当者：高橋周平
協力：吉木大司

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