電気の時代がやってくる 国防編2

以前、アメリカ陸軍の電動化について投稿しましたが
引き続き今回はアメリカ空軍の話しをしましょう。
もはや話は”電動”ではなくなる気もしますが。

結局のところ
バッテリーを使うと大きく重くなって
機動性の面で致命的で
液体燃料のもつエネルギー密度は凄いよね
ということでした。

これは航空機だとより顕著になります。
空を飛ぶものが重いとどうにもなりませんから。
空軍ならなおさらでしょう。

アメリカ空軍の研究を受託しているtwelveという企業が
空気と水と再生可能エネルギーから
E-Jetと呼ぶジェット燃料を作る研究をしているそうです。
それは2020年からスタートしていて
実際に燃料を生成すること自体は成功して
今年の夏に米空軍でのテストをクリアして
今年の12月で第1フェーズを終えるとのこと。

何か魔法のようなことを言っているようですが
理屈としては筋は通っています。

液体燃料は、ハイドロカーボン(HC)とも呼ばれてます。
水素(H)と炭素(C)からできてるんですね。

ちなみに
この図でガソリンの構造を示していますが
アルコールよりガソリンが「C」の繋がりが長いように
ガソリンより灯油が
灯油より軽油が
より長い構造を持っていて
長い方が、よりエネルギー密度が高いのです。
ちなみに、ジェット燃料のエネルギー密度は灯油と同等です。

大気には炭素が含まれています。
二酸化炭素という形で。
その割合は1%にも満たないのですが
大気中のCO2を削減するという意味では理想的ですね。
水素は水(H2O)から得られます。

なので、大気からCを
水からHを取り出して
合体させればHCのできあがり。
言うほど簡単なではないでしょうけどね。
もちろんこれを燃やしてもカーボンフリーです。

twelve社のサイトには、二酸化炭素と水から
一酸化炭素と水素を生成してE-Jetを作るとあります。
これを再生可能エネルギーでやると。
さらに、新たな汚染物質は出ないし
トレードオフ(恐らく環境面での)も無いとのこと。

でも、恐らくこのプロセスには
膨大な電力が必要なのではないでしょうか。
もしそうだとすると
その電気をどこから調達するかが問題になるでしょう。

太陽光パネルや風力は向いていないでしょうね。
システムの規模が大きかったり
設置に時間が掛かったり
目立つやり方はダメでしょう。
何せ国防向けシステムなので。

となるとやはり
陸軍が検討している
移動式の小型原子力発電機
これが有望なのかなという気がします。

この技術が将来的に民間に落ちてくる可能性はあるでしょう。
twelve社のサイトを見る限り
民間への技術の適用を
視野に入れているのは明白です。
このような方法で炭化水素を作れるとなると
プラスチックの原料にも
化石燃料を要しないということになります。
構成する主要元素は液体燃料と同じくHとCですから。

でもやはり
ネックになってくるのは
このプロセスに要するエネルギーですよね。

液体燃料を作るのに化石燃料を使っていたら本末転倒でしょうし。
いわゆる再生可能エネルギー-を使うにしても
そのシステムを構成するエネルギー量に対して
生み出されるエネルギーの比率も重要です。
もちろん、生成される燃料のコストも重要。

もし、この技術が化石燃料の代替となるのであれば
多種多様な既存の技術や製品が継続できるので
こういう方向性もありだと思うのですが
どうなることやらお楽しみ。

これがうまくいって
各国で似たようなことが始まると
面白いことになると思います。
追記:いや、でもやっぱりエネルギー収支上成立しない気が…。
身も蓋もないけど。

確か日本でも
藻から燃料を作る研究をしてますよね。
あれ、どうなったのでしょうか。

環境を巡る問題の本質は

地球温暖化を理由にCO2排出の問題があったり
化石燃料の埋蔵量の問題があったりしますが

結局のところ問題の本質は
石油という液体燃料の存在なのでしょうね。

石油って
採掘に要するエネルギーに対して
採れるエネルギー量がムチャクチャ大きいのです。

石油のもつ体積当たりの(重量当たりも同様)
エネルギー量(この場合はカロリー)
が大きいということです。

簡単に言うと
容易に
でっかいエネルギーが手に入る
ということで
とてもお得で便利な
高性能燃料だということです。

石油ほどではないにせよ
天然ガスや石炭なども同様です。

これらの化石燃料は
地球上の有機物が堆積してできた
と言われています。
つまり、動植物の死骸ですね。
(他の説もあるようですが)

とすると
その大元は太陽です。
太陽光が無いと動植物は育ちませんから。

で、その高性能燃料の恩恵で
超速で生活が便利で快適になってきた
と言っても過言ではないでしょう。

もちろん化石燃料が全ての根源ではないでしょうが
かなりの部分が化石燃料の恩恵によるものでしょう。

しかし、物事は良い側面ばかりを持つわけはなく
必ずダークサイドがあります。
それがCO2の問題ですね。
地球環境に影響を与えるほどに深刻化するぞ
と。
加えて、埋蔵量も無くなってしまうぞ
と。

というわけで
このやり方は持続できませんよ
ということになってきました。

石油が本格的に使われるようになってから
たかだか150年くらいなのに
地球の環境に影響を及ぼすほどの威力です。

太陽の恵みを受けて生成されたエネルギーを使って
太陽光による温暖化に苦しむことになるなんて
皮肉ですね。

そんなこんなで
持続可能なエネルギーを…
という話になってきます。

「電気使えば良いじゃん!」

我が国の場合
その電気のほとんどは
他国から購入した化石燃料を
バンバン燃やして作ってます。
なので、我が国の電気自動車は
化石燃料で動いているということになります。

「太陽光とか風力があるじゃん!」

太陽光は日が出ていないと発電しないので
晴れた日中に発電した分を貯めておく必要があります。

まず、太陽光パネルを設置するとなると
国中が太陽光パネルだらけになります。
関東平野くらいの広さが必要になる
という試算もありますね。

それに
電気を貯めておく電池
これに掛かるコストはもちろん
作るためのエネルギーもどうするんだ?と。

まぁ、風力もしかりです。
日本は常に風が吹いている場所はそんなに無いですし
こちらも色々問題があります。

やっぱり液体燃料のもつ
高エネルギー密度は捨てがたい
ということで
色々な手法で燃料を作る研究もされているようです。

ですが
地中から取り出すような労力で
大量には得られないでしょうし
それに要するエネルギーも問題です。
これ、うまくいったら良いですが。
既存のものが利用できて
無駄が最小限に抑えられるかもしれません。

というわけで
化石燃料の制限が入ると
電気に変えりゃぁ良いという単純な話ではなく
我々人類が使えるエネルギーの総量が制限される
ということになるのではないかと思います。

もちろんそれは
現状の生活の質と量を維持しようとした場合です。

これからは
色々と大きく変わるでしょう。

その変化に対して
どのように対応していくのかが
試されます。
全世界というスケールで。

と、ここまで話してきましたが
悲観的な気持ちになりましたか?

私は
「まぁ、何とかなるんじゃないの?」
と思ってます。
楽観的に考えないと
物事うまく進まないと思ってますので。

何とかするのは
次世代のエンジニア達なんですけどね。

みんな頑張れ!

良い未来を作るために
燃えるエンジニアの卵になっておこう!
今のうちに化石燃料を使って。
(これ、悪意があるわけではなく
そうせざるを得ないと言うことですので
あしからず)

やりたいことを早くやろう

ホンダが
2040年にはEVとFCEVを100%
にするそうですね。

これを聞いた時
マジかよ
と思いました。
皆さんも思ったでしょう?

皆さん、今後のEV化について色々考えているでしょうね。
自動車好きの人なら特に。

EV化にすれば色んな問題が一挙に解決!
というわけにはいきません。
それは大きい会社なら重々承知していることでしょう。

分かりやすいところで言うと
電池のエネルギー密度が液体燃料に比べて圧倒的に低い
これによるデメリットは
車が大きく重くなったり
あるいは走行距離が短くなったり。
あとは価格が高いとか。
電池を作るにもかなりエネルギー必要ですしね。

世界的にEV化をする
なんて話を聞くと
アフリカとかの中国の次の巨大マーケットはどうするつもりなの?
なんて疑問が湧いたりしたのです。
値段高くて買えないんじゃないの?
とか
インフラなどが環境にマッチしないんじゃないの?
とか。

でも、事の本質が
石油の生産量となると
こりゃ参っちゃうぞ
という話になります。
車だけの話ではありません。

以下は私が簡単に浅~く調べた結果なので
真に受けなくても結構なのですが

既存の油田からの生産量は
今も結構な勢いで減っているようです。

それに対して
シェールオイルを採掘しているものの
コイツはコストが高いし、生産量も増やせないでしょう。

さらに
新しい油田
特に採掘が容易な場所にある油田は
最近は見つかっていないようです。

つまり
単純に今後利用できるエネルギー量が大幅に減る
ということになります。
石油って、エネルギー密度の面で見ると非常に優秀ですから
これに変わるものはそうそうありません。
こうなってくると自動車だけの話ではありません。

ヨーロッパでは、フランスの原発
北欧の氷河による水力発電などがあり
獲得できる電力としては優位なのかもしれませんが
それだけではどうにもならんでしょう。

日用品をはじめ色々な製品の生産はもちろんですが
食料の生産だって石油のエネルギーに相当頼っている。

ということは
世界的にエネルギー不足によって
あらゆるものの縮小が始まるかもしれません。
もちろん人口も。
食料なければ生きられませんから。
人口爆発どころか
人口爆縮するかもしれません。
それは発展途上国からか。

だとすると
未来のアフリカのマーケットは存在し得ない?
自動車に乗れるのは先進国だけ?

とすると
全部お値段の高いEVにしちゃっても良いのかもしれません。

もちろんバッテリー作るための膨大なエネルギーなどは
問題として残りますが
それは将来の技術発展の課題として先送りせざるを得ないでしょう。
石油無くなっちゃうのですから。

と、評論家みたいに色々書いてみましたが
所詮は素人の推測にすぎません。

では、何でこんなことを書いたかというと
この推測がどの程度の精度を持つかは分かりませんが
どうも根本的な部分が大きな変化をする可能性はあるわけで
学生達にはそういう環境でも
やり甲斐を持って頑張って欲しいわけです。

未来には何が起きるか分かりません。
そういう時の身の処し方は
日頃チャレンジしていないと身に付きませんし
それができていれば悲惨なパニック状態にならずに
むしろ楽しめるかもしれません。

その準備にどれだけ時間を掛けられるかは分かりませんが
できるうちに色々とチャレンジして欲しい。

2040年であれば
その10年以上前には
すでに色々と変化が始まっているはず。
今の大学生なら
エンジニアとしては
ちょうど脂が乗った良い時期です。

そのための下地を作っておくなら今しかない!
やるべきことをやるのは今だ!

今、何かしら頑張っていることは
将来きっと役立つはずです。
本気でガンガン行きましょう!