核分裂と核融合 ◆核分裂 例） n+U->X+Y+n （中性子） +n +Energy ◆核融合 例） D ＋ D->T+p+Energy, D+D-> 3 He+n+Energy ここに、 H=p( 陽子 ) D=p+n T=p+n+n 3 He=p+p+n.

Presentation on theme: "核分裂と核融合 ◆核分裂 例） n+U->X+Y+n （中性子） +n +Energy ◆核融合 例） D ＋ D->T+p+Energy, D+D-> 3 He+n+Energy ここに、 H=p( 陽子 ) D=p+n T=p+n+n 3 He=p+p+n."— Presentation transcript:

1 核分裂と核融合 ◆核分裂 例） n+U->X+Y+n （中性子） +n +Energy ◆核融合 例） D ＋ D->T+p+Energy, D+D-> 3 He+n+Energy ここに、 H=p( 陽子 ) D=p+n T=p+n+n 3 He=p+p+n

2

3 原爆と水爆 原爆 1. ウラン原爆 広島の原爆 2. プルトニウム原爆 長崎の原爆 水爆 核融合が起こるためには、高温、高圧の環 境が必要。密封状態で原爆を爆発させて作 る。

4 水素爆弾 primary が原爆 Secondary が核融合を 行う領域

5 将来の日本のエネルギー

6 水素社会 2015 年に Toyota から FCV （ Fuel Cell Vehicle ： 燃料電池自動車）が発売された トヨタが FCV 特許を一般公開⇒世界が一気 に水素社会へ向かうだろう 燃料電池は、車のみならず家庭やマン ション、地域などでも利用されるように なる 二酸化炭素問題や、 PM ２．５問題の解消 に寄与するだろう

7 電気分解と燃料電池の仕組み

8 燃料電池

9 水酸化ナトリウム水溶液に電流を流す実験

10

11

12 水の電気分解と燃料電池は逆反応

13 燃料電池自動車 MIRAI

14 2015 年トヨタが FCV 販売開始

15 ハイブリッド車、電気自動車、 FCV ハイブリッドカーは、ガソリンを燃料と して動くが、坂などで発電した電力を利 用して、電気モータでも動く FCV のトヨタが 2015 年に発売 航続距離は約 700km 。また、水素充填は 3 分程度とガソリン車並みの短時間で満充 填可能です。両方とも電気自動車を上回 る

16 FCV の仕組み

17 ５つのメリット 1 ．有害な排出ガスがゼロ、または少ない 走行時に発生するのは水蒸気のみ 2 ．エネルギー効率が高い ガソリン内燃機関自動車のエネルギー効率（ 15 ～ 20% ）と比較して、 2 倍程度（ 30% 以上） 3 ．多様な燃料・エネルギーが利用可能 天然ガスやエタノールなど、石油以外の多様な 燃料が利用可能 4 ．騒音が少ない 5 ．充電が不要

18 トヨタ mirai

19 性能と減税 メーカー希望小売価格 7,236,000 （消費税込み） 一充填走行距離（参考値）約 650km 維持費： 10 円 / ｋｍくらいで、ガソリン自動車 とほぼ同じ。

20 ガソリン車と水素自動車の維持 費 ★ガソリン車の場合 ガソリン価格 110 円 /L 燃費 10km/L とすると、 11 円 /km ★水素自動車の場合 ・水素価格 1000 円 / ㎏ ・燃費 100km/kg とすると、 10 円 /km

21 水素社会へのインフラ整備

22 水素を如何にして得るか？ 水素から電気を取り出す際には二酸化炭 素は出さない しかし、水素燃料の製造はおもに天然ガ スから分離する方法で得るが、水素燃料 の製造工程で多量の温室効果ガスを排出 する 水を電気分解して水素を発生させること も可能 しかし、電力を直接電気自動車に使用す るより効率が悪い

23 電気は貯めることができない 電気を貯めることはできない。電気を貯 めるには電池に貯めるぐらいで、電池が なければ、作った電気はすぐに使用する しかない。 たとえば、原子力発電所では一定量の電 気を 24 時間発電する。昼は消費されるが、 夜は消費されないので余る。ダムの水を 高いところにあげて、昼間落下させて発 電している。揚水発電という。これも一 種の電池と考えることもできる。

24 ガソリンから水素へ ガソリン供給場所は給油所（ガソリンス タンド） 水素ステーションの建設が必要

25 水素ステーションを併設した コンビニエンスストア (7/11)

26 メガソーラで余った電力をどうす るか 九州では、メガソーラの申請が多く、九 州の電力需要を超えてしまった メガソーラは昼間発電するが、夜は発電 できない。電気は貯められないので、 ソーラーだけだと、夜に電気は使用でき ない メガソーラの余剰電力を用いて電気分解 で水素を作り、その水素で水素ガスター ビンを利用して夜間発電すればよい。つ まり水素が、電池の役割をする

27 100 ％水素で発電するガスタービン 水素を燃焼して発電するガスタービンの開発が 進んでいる。水素と他の燃料を混焼する技術は 確立してきたが、今後期待されるのは化石燃料 を用いず、 100 ％水素で発電できる水素専焼ガ スタービンの開発だ。工場内で得られる副生水 素などを活用した経済的な発電が期待できる。 一方、実用化に向けた課題の 1 つとして残るの が、燃焼時に環境へ影響を及ぼす窒素酸化物 （ NOx ）が発生する点だ。これを抑えられる燃 焼技術が必要になる。この問題を解消する、水 素で動くガスタービンの開発が進んでいる。

28 昭和電工、水素を近隣ビルに供給 川崎市で工場から 環境負荷の低い燃料電池の本格活用には、 水素の安定的な調達が欠かせない。昭和 電工は工場で得られる水素に着目し、新 たな収益源に育てる。 川崎市の工場でアンモニアを生産する工 程で出る水素を活用する。

29 水素の常温での液化 天然ガスはガスのままだとかさばるので運搬 できない。そのため液化天然ガスという液体 に変えて運搬する。 では水素を液化するには何度まで冷やせばよ いか？ （答） -253 度 常温では水素を液化できない。そのため、水 素を含む別の物質に変えて、液化の可能性を 探ってきた。 千代田化工建設はトルエンに水素を添加し、 取り出す技術を確立し、実証実験プラントで 商業ベースの運転が可能なことを示した。

30 太陽光で水素生産 ２０２０年・実証実験開始 人工光合成とは、太陽エネルギーを利用して水 から水素と酸素を作り、さらに水素と二酸化炭 素から有機化合物を作る技術のこと。 オレフィン CnH2n (n ≧ 2)

31 変換効率の高さ 太陽光エネルギーが１００あるとすると、 １．５の一酸化炭素に変換できる。この １．５％という変換効率が世界最高水準 藻類の変換効率は一般の植物よりも高い が、 クロレラが養殖された環境で２％ 藻類のスピルリナが０．５％ イネ科のスイッチグラスが０．２％

32 自然エネルギー社会の実現

33 発電方式別の二酸化炭素排出量

34 各種電源のコスト比較

35 前頁は本当か？ 原子力のコス ト 放射性廃棄物処理費用（ほぼ永遠に管 理） 事故補償費（故郷を奪ったコスト） 揚水発電（原子力発電は出力の調整がで きない。そのため夜間電力は無駄になる ので、夜間電力で水を汲み上げ行う発電 のこと） これらを加えると原子力は限りなく高いは ずだが、これらを入れない計算が前頁のグ ラフ

36 経産省の見解によると

37

38 太陽光発電の発展

39 FIT FIT とは何か FIT=feed in tariff （固定価格買取制度）、 tariff= 固定価格 歴史 1990 ドイツが採用 2112/7/1 日本で開始 ☆価格 42 円 /kWh ☆期間 20 年間

40 買い取り価格の変遷 太陽光 10kW 以上 10kW 未満 10kW 未満 （ダブル 発電） 調達価格 40 円 + 税 42 円 34 円 調達期間 20 年間 10 年間 平成 2 ４年度の価格表 平成 2 ７年度の価格表 太陽光 10kW 未満 余剰買取ダブル発電・余剰買取 出力制御 対応機器 設置義務 なし 出力制御 対応機器 設置義務 あり ※ 出力制御 対応機器 設置義務 なし 出力制御対応機器 設置義務あり ※ 調達価格 33 円 35 円 27 円 29 円 調達期間 10 年間

41 太陽光 10kW 以上 平成 27 年 4/1 ～ 6/30 （利潤配慮期間） 調達価格 29 円 + 税 調達期間 20 年間

42 調達価格の低下 10 ｋ W 以上の太陽光発電の買い取り価格は 、 H ２４に 40 円＋税であったのに対して、 H ２７には 29 円＋税と大幅に低下した。（税 とは消費税のこと） これにより業者の参入は厳しくなってきて いる。

43 メガソーラ 太陽光発電は、これまでは各家庭での発 電が主であった FIT の導入により、大企業が大規模発電 （メガソーラー）を開始している megasolar とは何か メガ（ M ） kW の太陽光発電をする施設の こと 10^6W=10^3kW

44 鹿児島七ツ島メガソーラー発電 所 国内最大となる 70MW=7000kW 原子力発電所（ 100 万 kW ）と比較 10^6/(7x10^ ３ )=1000/7=142

45

46

47 メガソーラー大牟田発電所 敷地面積 約８万平方メートル（ヤフー ドームとほぼ同じ広さ） 出力 3,000kW

48 熊本県葦北郡芦北町の例 面積 24.8 万 m^ ２ =0.248km^2 出力 21.5MW=21,500kW このクラスが 50 箇所にあれば、原子炉１基 分に相当

49

50 世界の太陽光発電量２０１４

51 太陽光発電 原子力発電一基の発電量 100 万 kW= 10 9 W=1GW 前頁からわかるように 2014 年には ドイツ 37GW 中国 28GW 日本 24GW 原発 28 基分相当

52 自然エネルギーだけで賄う社会 太陽光の弱点は、夜や雨の日に発電できないこと。 したがって、安価な蓄電池の開発が必須 2050 年には太陽光発電量が 2 億 5 千万 kW （原子炉 250 基分）との予測もある。 太陽光のほか 風力 → 洋上発電 地熱発電 を利用で自然エネルギーでエネルギーを賄うこと も可能だろう