一昨日のブログで「発電と輸送(車)で無駄になるエネルギーが多い」と書いたが、少し考えてみました。アメリカの発電はしばらく前に書いた様に(右に再掲)「石炭火力発電」が約50%で、あと「天然ガス火力発電」が20%、「原子力発電」が19%と続きます。
今の火力発電や原子力発電の方式を考えると、まず一度燃料を燃やして「熱」にして、その熱で水を蒸気にして、それでタービンを廻して発電するというプロセスですが、このプロセスに「無駄」が多いのでしょうね。で、このエネルギーの「無駄」は、ほとんどみんな「熱」になって消えていってしまっている。なんで熱になって消えるのか?熱は立派なエネルギーでは無いか?そして折角暖まった熱(蒸気)を冷やして水に戻す為にさらに膨大な冷却水が必要となりエネルギーを浪費する(水が暖まって熱エネルギーが上昇するがそのエネルギーは無駄になる)。
車も、エンジン内で燃料が空気と混ざり合ってそこにスパークが飛んで爆発が起きてシリンダーを動かしてそのシリンダーの運動が各種のギアとかを通じてタイヤを回転させる。
爆発時のエネルギーの半分以上が熱になって逃げていき、ラジエターで無理矢理冷やす。エネルギーの無駄です。
そうなると、(1)無駄な熱が発生しないようなエネルギー変換機関は無いのか、または(2)エネルギー変換過程で熱が発生したとしてもそれを無駄にせずに回収できないのか、ということになるのでしょう。
例えば、位置のエネルギーが運動エネルギーになる(物が落下する)時も何かしらの熱が発生します。まあ、これは空気抵抗のある地球上の話しであり、宇宙空間ではそもそも熱は発生しないのでしょうが(違っていたら教えて下さい)。
変な例ですが、人間が自転車をこぐ時も人間が(更には摩擦でギアやチェーンや車輪が)熱を帯びます。
火力発電の元となる「燃焼」というのは基本的に酸化反応です。すなわち、燃料(炭化水素)が酸素と反応し、二酸化炭素と水へと変化する酸化反応が起きるわけですが、反応時に発生するエネルギーが大量な為、発光と発熱を伴うと化学の時間に習いました。
また、摂取した食物が体内でエネルギーに変わるのも酸化反応であり、この酸化反応のために必要な酸素を体内に取り込み、生成物である二酸化炭素を放出し、その過程で熱がでる。
反対に、熱が出なければ発電に利用出来ない。そうでもないかな?必要なのは、燃料(石炭や天然ガス)が、運動エネルギに変わりジェネレーターを廻せば良いのだから、熱を経由する必要は無い。又は酸化反応に頼らず直接運動エネルギーを発生してジェネレーターを廻す方法があれば良い。
(なにやらよく分からなくなって来たので、「続く」とします。)