発電と電気自動車の関係を教えてください

質問

発電の方法や燃焼効率と、エコカーとの関連を
教えてください。または、これらの関係を数値
データで示したわかりやすい解説のサイトなどが
あれば、教えてください。

よくよく考えてみると電気自動車が
エコカーといえるかどうかというのは、発電の効率など
によって変わってしまうような気がします。

電気自動車などは電気を用いて
走るわけですが、例えば火力発電の場合は
石油を燃やして電気をつくるわけですから、
ガソリンを燃やして走るより効率が
悪くなるような気がしてしまいます。

（電気自動車になれば、車の内部構造が単純に
なると言われていますが、電気自動車がエコカー
足りうるのは、その辺りのことも関係するの
でしょうか。）

また、仮に滅茶苦茶に効率のいいガソリン車が
あれば、場合によっては電気自動車よりも
CO2排出が少なくなり、燃費もよくなる
場合もありえますよね。

さらに、発電自体における火力発電の割合や
火力発電の効率によっても、議論は変わってくる
ように思えてしまいます。

ここから、ガソリン車と電気自動車が
それぞれどれくらいの効率で動き、発電が
どれくらいの比率・火力発電の効率で行われれば、
電気自動車がエコカーになるのかが、知りたいです。

お願いします。

回答No.10

maaiika · ベストアンサー

＞No8のデータをもっと様々な発電方法との関連で論じた資料があれば最高ですが。

種々の発電方法での比較は、インターネットで各国の種々の発電の原単位を調べて、以前の回答の計算方法で行えばすみます。発電のCO2原単位は国によって異なっていますから気を付けてください。地球温暖化の重要なデータですから、多くの国で出しています。
また、発電は昼間と夜間でCO2の発生量が異なりますから、この点も注意してください。これは時間帯によって、発電ミックスが変わってくるからです。(深夜はCO2を出さない原子力と水力などの割合が増えます。）

さまざまなエネルギー源の自動車の比較した資料ならば、下記のリンクのベンツのプログラムを使ってみてください。これが現時点では、直感的で一番わかりやすい資料でしょう。CO2換算、ジュール換算の両方が、種々のエネルギー源で比較できます。今考えられる自動車のエネルギー源はほとんど入っています。

このプログラムの使い方は、リンクを開いた後に右側のアイコン　＞Start　OPTIRESOURCE　をクリックしてください。使い方は、絵を見て、燃料を選択れば、比較のグラフが出てきます。

http://www.daimler.com/dccom/0-5-920736-1-932626-1-0-0-925197-0-0-135-876574-0-0-0-0-0-0-0.html

お礼

ありがとうございます。

すごいサイトですね。最近のドイツはすごく環境への
意識が強いという印象がありましたが、このサイトは
ダイムラーのサイトはすばらしいです。

こんなすばらしいサイトを紹介して下さったmaaiikさんに
は心から感謝いたします。

http://www.daimler.com/dccom/0-5-920736-1-932626-1-0-0-925197-0-0-1...​
にて、標準的と思われる事例と、ちょっと極端な事例を
検索したところ、以下のようになりました。

普通の４サイクルエンジンを、ガソリンで動かす。
Oil, Oil drilling ship gasoline refineing land, Gasolin, Otto Engine Convertional PISI
Fuel Consumption 6.7 (5.9)　エネルギー消費
Greenhouse Gas Emissions 164 (140)　温室効果ガス
＊カッコ内は車単体

100%太陽光発電の電気自動車！！さすがに環境によいです。
Sun, Electricity generation grid, Electricity, Ni-MH Battery
Fuel Consumption 4.3 (4.3)
Greenhouse Gas Emissions 0 (0)

（たぶん100%）石炭による火力発電の電気自動車！
こうした極端な事例では、ガソリン車よりだめ。
Coal, Electricity generation (steam turbine) grid, Electricity, Ni-MH Battery
Fuel Consumption 11.3 (4.3)
Greenhouse Gas Emissions 374 (0)

電気自動車の開発に加えて、発電などの方法も
考える必要があるということのようです。

非常にためになるサイトの紹介を、どうもありがとう
ございます。

補足

下記は電気自動車の中でも効率の悪いもの
だったようです。

リチウムイオン電池の電気自動車の場合には、
石炭による発電の場合は、

エネルギー消費が5.4(2.1)
温室効果ガスの排出が181(0)

になります。

またEUの標準の発電と思われる
EU-Mix for Electlicityにすると、
リチウムイオン電池の場合には、
環境によいですが、Ni-MH の場合には、
普通のガソリン車よりもだめなようです。

Ni-MH
12.5(4.3)
181(0)

リチウムイオン
6(2.1)
87(0)

回答No.9

maaiika

データは出しましたが、本質的な問題を考えるべきですね。

我々に与えられた選択は、燃費をこつこつ改善することがいいのか、エネルギー源を変えるべきなのかです。

燃費改善では中国、インドのモータリゼーションには追いつきません。
ミラーサイクル、ディーゼルにしても、内燃機関の熱力学的限界があります。
GMの言うようなリッター１００ｋｍを乗用車で実現するには、電気自動車以外に手がありますか？

お礼

回答およびデータをどうも有難う
ございます。

No7とNo8のデータを拝見して、かなりすっきり
しました。

No8のデータをもっと様々な発電方法との関連で
論じた資料があれば最高ですが、他の方の
提示してくださったデータと合わせると、
非常に参考になります。

どうも有難うございます。

回答No.8

maaiika

ジュール換算のデータを示します。私はジュール換算は意味がないといっていますが、質問者の答えには合っていると思います。

清水浩先生が昔計算された、有名なデータです。いろいろなところで引用されています。　10ページを参照してください。

http://www.rcast.u-tokyo.ac.jp/ja/rcast/openhouse/2009/lecture/pdf/090529_shimizu.pdf

電気自動車が３５％、ガソリン車が８．６％になっています。

回答No.7

maaiika

エネルギー効率の比較はジュール換算とCO2換算がありますが、環境を考えた場合、CO2換算で比較するのが一般的です。
CO2で比較すると以下のようになります。

発電の原単位(送電ロスを含む）は 340g/kwh

http://www.meti.go.jp/committee/downloadfiles/g40517b23j.pdf

電気自動車の消費電力は 125wh/km(三菱iMIEV)

http://www.mitsubishi-motors.co.jp/publish/mmc/pressrelease/news/detail1940.html

したがって、電気自動車iMIEVのCO2の発生量は0.34X125=42.5g/kmとなる。

一方ガソリン車のCO2発生量は 121-128g/km (三菱i)

http://www.mlit.go.jp/jidosha/jidosha_mn10_000001.html

したがって電気自動車のCO2発生量はガソリン車の1/3となる。

iMIEVで計算していますが。この値は電気自動車としてはあまりいい値ではありません。通常は1/4程度になります。

回答No.6

Massy57

ご質問はエネルギー効率ということであれば、各位のご回答がありますが、一般的に現状の内燃機関よりも発電→送電→蓄電→モータのほうが良いというのが定説になっているはずです。現状の数字には疎いのですが、20年ぐらい前の数字で、当時最新鋭の火力発電所の発電効率が40%ぐらい、それに対し、内燃機関の熱効率が20％ぐらいだったとのうろ覚えの記憶があります。もちろん最新の状況とは異なっていると思います。火力発電所は環境対策等々から効率低下が、内燃機関（ガソリンエンジンですよね）はハイブリッドシステムによって飛躍的に効率が向上していると思います。もちろん電気自動車もハイブリッドカーと同様のエネルギー効率向上策がつかえますが（ハイブリッドカーは要は制動時のエネルギーを回収して、駆動に使用するわけですから、究極の省エネ手段といえます）。
あとバイオエタノールに関するご質問が追加されているようです。
バイオエタノールと熱効率はなんの関係もなく、単にCO2排出量と関係があるだけです。バイオエタノールは原理的にCO2排出量はゼロですので、内燃機関の燃料に使用すれば（要はバイオガソリンですね）自動車によるCO2排出量は激減させることが可能です。火力発電所の燃料に用いれば、発電にともなうCO2排出も原理的にはゼロにできるため、原子力発電と地球温暖化という点では同じ事になります（太陽電池や風力発電と同じ事）。

お礼

回答をどうも有難うございます。

バイオエタノールにつきましては、maaiikaさんの回答で、
再生可能エネルギーの話題が出たので、それに合わせて
追加しました。

最初の質問との関連で言いますと、

>一般的に現状の内燃機関よりも
>発電→送電→蓄電→モータのほうが良いというのが
>定説になっているはずです。

この辺りの定説を、すっきり分かるように数値などを用いて
解説している資料などがあれば最高です。

回答No.5

maaiika

今全発電量のうち、石油による発電は10％ぐらいです。

http://www.fepc.or.jp/present/jigyou/japan/sw_index_02/index.html

お礼

情報を有難うございます。

議論を単純化しすぎたみたいですね。
火力発電については、石炭などの
より環境への負荷の高い物質も石油より
多く使われていて、厳密に
話そうとすると議論は複雑でしょうね。

そもそもの質問のコアになる部分は、

>電気自動車などは電気を用いて
>走るわけですが、例えば火力発電の場合は
>石油を燃やして電気をつくるわけですから、
>ガソリンを燃やして走るより効率が
>悪くなるような気がしてしまいます。

という部分で、この辺りをすっきり
させたいということですね。

回答No.4

maaiika

電気自動車の最大の長所は2次エネルギーを使うことです。

ガソリン車は、石油しか燃料がありません。どんなに節約しても、中国とインドでモータリゼーションが日本並みになったら石油は枯渇します。このとき、世界が紛争、経済的にどうなるかは想像を絶します。世界平和のために石油を使わないエネルギー源が求められているのです。

電気はいろいろなものから作ることができるのです。オイルショック以降日本の発電の石油依存性はほとんどありません。ブラジルでは電気のほとんどが水力で作られています。地熱発電の国もあります。風力発電ももっと普及するかも知れません。少なくともドイツでは普及しています。

CO2の発生量は日本のケースでガソリン車の4分の１、ブラジル、カナダ、スイスではほとんどゼロです。

また、車としてのエネルギー効率は電気自動車は９０％程度、ガソリン車は20から30％程度です。

ガソリン車が発明されてから100年経ちました。これと同時に石油産業も大きくなりました。これからは再生可能エネルギーと電気自動車の時代です。

お礼

回答をどうも有難うございます。

>車としてのエネルギー効率は電気自動車は９０％程度

ということは、info22さんの火力発電の効率50%と
合わせると、送電の際のロスなどを無視すると、
0.5×0.9で45%ということになるでしょうか。

>ガソリン車は、石油しか燃料がありません。
・・・
>これからは再生可能エネルギー

この観点からすると、
一時期評判の悪くなったバイオエタノールを改良していく
ことと、電気自動車とどちらがよさそうでしょうか。

極力新しい産業を生み出して、経済を発展させるという
立場から、電気自動車を支持する考えもあるでしょうが、
話が複雑になりすぎる感じがしますね。

回答No.3

info22

電気自動車の問題
・価格が高い
・ガソリンスタンドのような充電施設が整備されていない
・一回の充電時間が長いこと、一回の充電で走行できる距離がガソリン車の数分の１
・電気自動車の充電可能なバッテリーの体積が大きいことやバッテリーの寿命があり本格普及で廃棄による環境問題が発生すること
・充電する電気の供給源の電気の発電の問題：原子力による発電：燃料のウランはほとんど全量輸入で外国依存度が高く問題がある。発電効率30％程度で発電の2倍の発生熱を20時間海水に放熱して海水温を7度上昇させて、磯枯れ（海の砂漠化）や漁業に大きなダメージを与えている（日本周辺海域の漁獲量の大半が失われ、漁場の北への移動の原因となっている）。海水温上昇で海水中のCO2が大気中に放出され地球温暖化に働く。核燃料サイクルが完成しておらず、計画の再処理能力が原発使用済み燃料の総量以下となっているため、半減期の長い強レベル放射性廃棄物の地中埋設が必須で放射能汚染の環境への影響が大きい。低レベル放射性廃棄物は環境への垂れ流しや浅い土中への埋め立ての問題がある。昔、日本が南太平洋の4000mの深海に強レベル放射性廃棄物の投棄に行ったが沿岸諸国の猛烈な反発にあって持ち帰ったことがあり、再処理も英国やフランスに委託したが再処理前、再処理後の燃料が核ジャックされる（原爆が沢山作れる）恐れもあって、再処理を青森県の六箇所村で地上処理をすることになったが現在まだ再処理工場は稼動していない状況と再処理能力を超える強レベル放射性物質が毎年発生し続けており海洋投棄と異なりわずか地下300mのところに埋め立てていく（半減期数万年～数億年）計画であるが、候補地のめども立っていない状況。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8E%9F%E5%AD%90%E5%8A%9B%E7%99%BA%E9%9B%BB
火力発電：熱効率約50％であるが24時間、発電量とほぼ同じ熱エネルギーを海水中に放熱している。この点は原子力と同じ海水温上昇させ表面海水温温暖化の影響が起こっている。強レベル放射性廃棄物は発生しないがCO2やSO2やNO2など大気汚染物質発生の問題がある。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%81%AB%E5%8A%9B%E7%99%BA%E9%9B%BB#.E9.95.B7.E6.89.80.E3.81.A8.E7.9F.AD.E6.89.80
現在有望なエコな発電方式は家庭用の小規模なバイオマス発電、太陽熱発電（パネル作成でエネルギーを使う）、地熱発電（CO2排出なし、エネルギー源コストなし）、メタハイドレードによる発電（石油や天然ガスによる発電よりずっとCO2排出量が少ない）などがエコ発電として有望。しかし大企業が儲からないので政府が積極的に開発に踏み切らない。特に米国やオーストラリア、インドネシア、フィリッピン、メキシコ、アイスランドが地熱発電に熱心に取り組んでいたり、実用している（エネルギー資源がない国や火山国に向いている）。
なので、電気自動車単体だけ考えればエコですが、地球環境全体からすると問題が多いですね。

やはり、現実的には、ハイブリッドカー程度が総合的に見ていいのかも知れません。

お礼

回答を有難うございます。

nouriderさんの回答と合わせると、非常に参考になる
内容です。火力発電ですと、効率は大体50%で、送電とかの
際のロスがなければ、電気自動車はガソリン車よりは
効率がよくなりそうですね。

実用的な超伝導物質でも見つかれば、確実に電気自動車は効率が
よくなりそうですが、現状ではどうでしょうか。

また、ハイブリットカーについては、先のdebukuroさんの
充電についてのお話は、ハイブリットカーについても
かなり適用できそうですし、これが
現実的というのは、結構うなずけます。

一般的に、「ハイブリットカー＝過渡的」と言われますが、
現在の発電・送電技術の実情を見ると、一概に「過渡的」
とも言えないということでしょうかね。

回答No.2

debukuro

電気自動車の燃費がいい理由
内燃機関の燃料消費は速度に比例します
速く走るほど多くの燃料を消費します

電気自動車は速く走るほど消費電力は減るのです
理由はモーターは発電機でもあり速く回るほど多くの電力を発生させるからです

ですから燃料を使って発電しその電力を動力にしたほうが経済的なのです
ある鉄道での実測
起動時の電流２２０アンペア
全速時の電流２１アンペア
電源電圧は同じなので速いほうが消費電力は少ないことが分かるでしょう
さらに電気自動車だと電力回生ブレーキといって電池に充電することで減速することが出来るのです
下り坂でも坂道を利用して充電できます

お礼

回答を有難うございます。

確かに走る際の発電というのもポイントかもしれませんね。
ガソリン車では一般に、速度というかエンジンの回転数が
上がるほど燃費が悪くなる、と思われます。これが
電気自動車の場合はだいぶ異なるということですね。

どんな運転方法が電気自動車にとっては効率がよくて、
日本の道路事情からすると、そのような運転方法が
どれくらい可能なのかとかも、分析されるべきですかね。

仮に電気自動車にとって最も効率の悪い走り方を
した場合には、ガソリン車と比較してどうなるのか
とか、そうした走り方は現在の道路事情ではどの程度
見られるのかの分析があれば、見てみたいですね。

回答No.1

nourider

火力発電所は廃熱の回収をして利用するなど、近年はかなり熱効率がよくなっています、また電気自動車の電力としてもっぱら期待されているのは深夜に余る原子力発電所の電力です。これも熱効率はいいですし、発電時にCo2を排出しません。
日本では政治的事情や技術的事情で、原子力発電所の出力調整運転ができないので、運転し始めたら何十日もタービンを回しっぱなしになるのです。
だから当然深夜の発電量が過剰になり、その使い道に困って揚水発電に使ったりエコキュートやエコアイスなどを普及させたがっているのです。火力発電所は深夜はあまり動いていません。電気自動車も、この深夜の余剰電力を割安で買ってもらうために普及が考えられています。

また、ガソリンエンジンはガソリンの持つ熱エネルギーの２０～３０パーセントくらいしか動力として取り出せませんので、他は熱として捨てています、ディーゼルエンジンで３０～４０％です、だからディーゼルの方が燃費がいいわけで、欧州でディーゼルが普及しているのもこのためです。

ほとんどの乗り物（飛行機も含め）の中でガソリン乗用車が最もエネルギー効率が悪いと言われています。いくらジェット機の燃費が悪いように思っても自動車に５００人も乗せられないでしょ？

また、クルマの動力としてエンジンを利用する場合、必ずトランスミッション（変速機）やクラッチを装備しないといけません。これはエンジンというものが０回転から出力を得る事が出来ず、ある程度回転しているエンジンからしか出力を取り出せないからです。モーターの場合は０回転からでも出力が得られますのでエンジンの始動にモーターが使われますよね、だからホイールの中にモーターを入れて（インホイールモーター）直接タイヤとつなぐ事が出来るので、従来のエンジンやトランスミッッション、クラッチが要らなくなり、モーターの回転を制御する回路と電池だけになります。なので、今までのエンジン車とは全く違ったデザインが可能になるわけです。

お礼

回答を有難うございます。

ちょっと見落としていたポイントを指摘してくださり、
有難うございます。

>夜の発電量が過剰になり、その使い道に困って

単純な発電などの効率だけでなく、深夜の
余剰電力の利用というポイントもありましたね。

>ガソリンの持つ熱エネルギーの２０～３０パーセント
>くらいしか動力として取り出せませんので、他は熱として
>捨てています、ディーゼルエンジンで３０～４０％

直観的には、燃料を直接燃やして動くよりも、
「燃料を電気に変換してから送電して充電して
動く」方が効率がいかにも効率が悪そうに見えるわけ
ですが、ガソリン車は特に効率が悪いという
ポイントもありますね。

ここで一番の問題ですが、
例えば電気自動車の場合は、仮に火力発電で全て
発電したとしましたら、燃料の何パーセントくらいを
動力として取り出せるでしょうか？