発電方法と蓄電についてのあれこれ
-
- いいね！0
皆川悠希／♌🎪👯♀️🔥
@yukiminagawa
電気は何故、貯めておく事ができないのか！ この話の鍵となるのが、最近いろいろと有名な例のキュゥべえの言葉だったりする。
2011-04-16 21:04:19
皆川悠希／♌🎪👯♀️🔥
@yukiminagawa
キュゥべえ「まどか、君はエントロピーという言葉を知ってるかい？ 簡単に例えると、焚き火で得られる熱エネルギーは、木を育てる労力と釣り合わないってことさ。エネルギーは形を変換するごとにロスが生じる。宇宙全体のエネルギーは、目減りしてゆく一方なんだ」
2011-04-16 21:04:31
皆川悠希／♌🎪👯♀️🔥
@yukiminagawa
そう、電気を貯めておけない理由……それは変換ごとにかかる無駄と、設備コストが大きすぎて「割に合わない」からなんだ。
2011-04-16 21:07:28
皆川悠希／♌🎪👯♀️🔥
@yukiminagawa
電気を最初に生み出したのは、乾電池の元になったボルタ電池などの科学的に電気を発生させる「一次電池」と呼ばれるもの。化学反応から電気を得るので電気を生み出す方法としては効率の良い部類に入る。ただ電圧が低かったり、大電流を取り出せないなどの欠点がある。もちろん電気も貯められない。
2011-04-16 21:09:00
皆川悠希／♌🎪👯♀️🔥
@yukiminagawa
電気を貯められる電池は「二次電池」、いわゆる充電池と呼ばれるものだ。一次電池が一方向に進む化学変化だったのに対し、二次電池では化学反応から電気を得るだけではなく、再び電気を注ぎ込む事で化学反応を元に戻してリセットすることができる。
2011-04-16 21:11:45
皆川悠希／♌🎪👯♀️🔥
@yukiminagawa
それじゃ、充電池をいっぱい並べれば電気が貯められる……かと言うと、そう簡単にはいかなかったりする。はい、みなさんの手元には携帯電話があると思います。機会があったら、しばらく使った後の携帯電話や充電中の携帯電話の電池に触れて見てください。とっても熱くなっていると思います。
2011-04-16 21:13:52
皆川悠希／♌🎪👯♀️🔥
@yukiminagawa
なんで充電池が熱くなっているのか？ 携帯電話に使われているリチウムイオンバッテリーは大変強力で、大きなエネルギーを蓄えております。このエネルギーを化学反応によって発生させる時、放電した充電池の化学物質を反応前の状態に戻す時。莫大なエネルギーの変換が行われております。
2011-04-16 21:16:11
皆川悠希／♌🎪👯♀️🔥
@yukiminagawa
ここで先ほどのQBの言葉、「エネルギーは形を変換するごとにロスが生じる」が関係してくるわけです。つまり化学反応に伴い、充電池は反応熱を大量に放出してエネルギーのロスを生じさせているわけですね。携帯の充電池はサイズが小さいのでこの、熱くなる程度で済んでいるわけですね。
2011-04-16 21:18:46
皆川悠希／♌🎪👯♀️🔥
@yukiminagawa
それじゃ、発電所１つ分のエネルギーを貯める充電池を作っちゃったらどうなるのか？ 化学反応のエネルギーは規模に応じて等分に増加しますので、充電池から発せられる熱量も等分に増加します。すっごい熱くなりますし、熱くなることによって電池も劣化します。
2011-04-16 21:20:58
皆川悠希／♌🎪👯♀️🔥
@yukiminagawa
しかも、同じリチウムイオン電池だったとしたら熱くなりすぎて爆発してしまう事もあるわけです。エネルギーが無駄すぎますね。充電池を使って貯めようってのは、UPSなど非常時の設備としては有効性がありますが。長期にわたって使用できるような、発電所の代用としては無駄が多すぎるわけです。
2011-04-16 21:23:50
皆川悠希／♌🎪👯♀️🔥
@yukiminagawa
さて……それじゃ、化学物質以外の方法でエネルギーを変換して貯められないものだろうか？ それが水力発電所！ 落ちてくる水のエネルギーで発電ができるのなら、逆に水を電気を使って高い位置に戻して置けば貯められるって寸法です。化学物質の代わりに、高さの位置エネルギーを貯めるのです。
2011-04-16 21:26:15
皆川悠希／♌🎪👯♀️🔥
@yukiminagawa
それじゃ、充電池の代わりに水力発電所を沢山作れば電気は貯められる！ だけど、やっぱり世の中そんなに甘くない。位置エネルギーによる発電は貯められる量という点で割に合わない。日本最大のダムで発電できる電気は、原子力どころか最新の火力発電所にも劣る量しか出し入れできません。
2011-04-16 21:29:31
皆川悠希／♌🎪👯♀️🔥
@yukiminagawa
やっぱり充電池と同様に、急に必要になったときに補助してもらえる程度にしか使えないのが水力発電所。ただ運動エネルギーからの変換ってのは変換効率的には悪くない。効率的に運動エネルギーを発生できれば、最も効率よく発電を行うことができるのは事実です。
2011-04-16 21:33:59
皆川悠希／♌🎪👯♀️🔥
@yukiminagawa
で……結局の所、人間が発電機を回すための運動エネルギー源として未だに使い続けているのは由緒正しい蒸気機関。石油や石炭を燃やして水を熱して水蒸気を作り、タービンを回す方がよっぽど効率が良かったりする。
2011-04-16 21:37:58
皆川悠希／♌🎪👯♀️🔥
@yukiminagawa
燃料を使って作った電気を別の形に変換して、更に元の電気に戻すなんて手間をかけず。最初から燃料を熱に変えて、そこから電気を作った方が変換が行われる回数が少ない。つまり変換ごとに発生するエネルギーのロスも少ないというわけです。だから電気は貯められない。貯めるとロスが大きいから。
2011-04-16 21:39:39
皆川悠希／♌🎪👯♀️🔥
@yukiminagawa
変換回数を増やして、そのたびにロスを発生させるくらいなら必要に応じて作った方が、かかるコストが低いというわけです。電気は「貯められない」のではなく、貯めようとすると「無駄が増える」というのが真相ですね。
2011-04-16 21:42:38
皆川悠希／♌🎪👯♀️🔥
@yukiminagawa
キュゥべえが語った「熱力学の法則に縛られないエネルギー」ってのは、人類にとって喉から手が出るほど欲しい夢の技術なんですよねー。人の精神力からエネルギーを取り出せれば、人類にも「ちょっとくらい人権無視してもいいや」……と思うようになる時代が来るかも知れませんね。
2011-04-16 21:45:51
皆川悠希／♌🎪👯♀️🔥
@yukiminagawa
@emesh ガスで直接回転力を、更に廃熱で蒸気発生ってのは素晴らしい事ですよね。二箇所もエネルギーを変換できるところがあるんですから。
2011-04-16 21:47:31
皆川悠希／♌🎪👯♀️🔥
@yukiminagawa
@emesh 運動エネルギーは偉大です。結局の所、人類は内燃機関＋蒸気機関という世界から全く進歩できてないのですよね……。SF的なブラックホール発電ですら、基本は運動エネルギーだったりとかｗ
2011-04-16 21:51:23
皆川悠希／♌🎪👯♀️🔥
@yukiminagawa
RT @ichiro_sakaki: @fortune_tw 技術っていえば、都市の地面に埋め込む震動発電装置とか、より高効率の太陽電池とかも開発されつつあるようですしね。一つ一つは小さい発電でも、国家スケールでやれば色々出来そう。そこまで行くのは法整備や産業のインフラも含め大変でしょうけど。
2011-04-17 09:00:51
皆川悠希／♌🎪👯♀️🔥
@yukiminagawa
さてさて、小さな発電機を集めて電力を得ようって考え方。実際の所、現時点ではあまり良い手だとは思っていません。集めたら大きくなるような気がしますが、近い場所での移動ならともかく今の電力体系では集める時点でのロスが多すぎるのです。
2011-04-17 09:03:29