脱炭素の切り札

上の画像は疏水沿いの桜の枝です。ご覧の通り、蕾も膨らみ、開花の時期をひたすら待っています。後10日も経てば、疏水沿いの桜も見事に咲いてくれることでしょう。

脱炭素の切り札は?

菅さんが脱炭素を打ち出してから、脱炭素の切り札という怪しげな話がいくつも出回り始めました。3.11の教訓は何だったのか? 教訓を学ばない日本のお偉い方々には、ほとほとあきれます。エネルギーを少しは勉強しろ!!  この有様ではコロナからも何も学ばないでしょう。

嘘の切り札

原発という嘘

脱炭素の切り札は原発であると、原発再展開論が出てきているようです。3.11のとき日本原子力学会は確か自己批判をしたと思いますが。原子力村の住民より、産業界に困ったちゃんが多いのか? それとも学者達の自己批判は嘘だったのか?
原発は何故日本で導入されたか? 簡単です。化石燃料の有限性を考えたとき、化石燃料に変わるエネルギー源が必要であると、誰でも解る話がまずあったからです。化石燃料の有限性が見えたとき、それに変わるエネルギー源として、核エネルギーを考えるのは、ある意味自然です。
しかしそれには前提があります。核エネルギーの基本的な巨大さから、完全な制御を続けなければいけないという前提が。それが見事に崩れたのが原発事故でした。原発はやめなければならないと、通常の人ならそう考えるでしょう。事実日本エネルギー学会が主催した事故直後のシンポジウム(エネルギー関係者以外の人達が多くのパネラーでした)では、皆恐ろしそうに脱原発の方向を探していました。
今回脱炭素の方針の後、原発論議に話が進むのは、原発事故からの教訓を全く学んでないことを意味します。日本のお偉い人達は、皆学習能力がないのですね。つくずくそう思います。国民がしっかりしなければ。今回のコロナ禍でも一年以上立つのに何も学んでいないような人達がテレビでも散見されますね。
話を原発に戻します。まず簡単な処から始めましょう。原発事故前、原発は役に立っていたのでしょうか? 脱炭素を担えるほど、つまり化石燃料を使わないで良いほど、日本のエネルギー消費に貢献していたのでしょうか?
答えはノーです。日本のエネルギー消費(最終エネルギー消費)のうち、原発が供給する電力の貢献度は、原発事故前でもわずか7%だったのです。脱炭素を原発で行おうとすれば、単純計算で十五倍の原発を稼働させなくてはなりません。日本各地の海岸に原発が立ち並ぶ。さぞ原発事故が頻発するでしょうね。そしてそれだけ原発が各地に出来れば、核燃料の有限性が半世紀で表れるでしょう。とても持続的なエネルギー源とは言えないのが核燃料です。

カーボンリサイクルという嘘

カーボンリサイクルという、まるでタイムマシンみたいな、物理学的に見てあり得ない話が、まことしやかに通用しています。菅さん自身がこれを言っています。まぁこの人にあまり長期に居座って貰いたくないですね。
タイムマシンはSF上の乗り物であり、あくまで小説で楽しむものです。相対性理論に触発された想像上の創造物で、実際にあり得ません。もしタイムマシン開発に政府が多額の資金を充てると言って、それを利用して開発研究を行う組織があれば、それは詐欺となります。
カーボンリサイクルも、それに準じた嘘になりかねない危険性を持っています。世界の富豪達は、この研究に金を出すと言っているそうです。富豪達が金を出すのは、まあ自由でしょう。彼らが楽しめれば良いのですから。イーロン・マスクやビル・ゲイツなどがこれにはまっているとか。
カーボンリサイクルの一つとして、近場で聞いた話を例としてあげましょう。大阪ガスがCO2(二酸化炭素)からCH4(メタンガス)を作る研究を進めると言っていました。勝手にやれば!! でも政府からの補助金、つまり税金を使うのであれば、断固反対しましょう。これはほとんどまやかしだからです。
CO2からCH4は化学反応を利用して作れるのは間違いないでしょう。しかしそのとき外部からエネルギーを与えなければなりません。要は外部から与えるエネルギー(の一部)を、作られたCH4は蓄えるだけです。カーボンリサイクルと言うより、エネルギー貯蔵法の一つと考えるべきです。
エネルギー貯蔵法で一番大事なのは効率です。あるエネルギーを蓄えたとき、どれだけのエネルギーをその貯蔵法でまた取り出せるのか?CO2からCH4を作るとき、かなりのエネルギーが必要でしょう。エネルギー保存則から、取り出せるエネルギーはもちろん、それを超すことはありませんが、それどころか半分も取り出せないのでは? それなのに何故CH4を作るの? 簡単ですね。ガス屋さんが提供しているガスがCH4です。要はガス屋さんが自分が売るガスを製造する方法を探す研究なのです。これは自分で研究費を出すべきです。こんなのに研究費を税金から出すのには反対しましょう。

脱炭素の意味ーエネルギー問題の解決

オイルショック以来の大問題

脱炭素の真の切り札は何でしょうか? これは20世紀後半からの課題に真に答えることです。オイルショックの時、世界の人々はこの問題を突きつけられました。石油がなくなったらどうしよう。オイルショックはこの問題を突きつけたのです。さらには石油が代表する化石燃料を使えない時代が、そのうちやってくる。そうなったときの対策を考えておかねば。

日本の安易な選択

このとき日本は安易な思考法を取りました。
実は1950年代まで、日本は石炭に頼っていました。そしてその石炭はほとんどが国産でした。それを高度成長期、石油に置き換えたのです。これは単に石炭を石油に置き換えただけではありません。エネルギー自給を止め、エネルギーは輸入するものという考えに切り替えたのです。そしてオイルショックの時の日本の解決法は次のような物でした。エネルギーは輸入するもの。石油がなくなっても別のものを輸入すれば良いだろう。輸入病の始まりです。
輸入病は真に必要な物は輸入すれば良いという風潮を作り上げました。ちょっと脱線しますが、今回のコロナ禍でも不思議に思いませんか? 何故ワクチンを日本で作れないの? こう思った人は多いのでは? アメリカ、イギリス、ドイツ、それにロシアや中国もワクチンを作るか、または共同製作で関与しているのに。
ワクチンはエネルギーと同じように輸入すれば良いと、まさか考えたわけじゃないでしょうが、テレビに何人もの専門家が出てきながら、ワクチン学の専門家からの発言はほとんどない状態です。もう少しメディアもワクチンの研究家の意見なども取り入れたら良いのに。ワクチン研究家がいないはずはありませんから。

エネルギー問題の解決

オイルショックは、エネルギー問題を全人類に突きつけたのです。問題は非常に単純です。おまえ達人類は、産業革命以来ガンガン化石燃料を使い始め、社会を変えてきた。確かに社会は変わった。おまえ達人類は偉大な進歩を遂げたと思うかも知れない。しかし化石燃料は有限だから、いつかは不足するようになる。そのときおまえ達人類はどうするのだ?
要はエネルギー問題を提起したのです。
人類はとりあえず問題を先延ばしにしました。先に述べたように、まだ急成長中の日本は(今から半世紀前です。そのころ日本が近い将来一時的にせよ第二の経済大国になるなど誰も思っていませんでした)、アメリカに追いつくためにはエネルギーを輸入すれば良いのだと問題をすり替えただけでした。それが未だに日本では、エネルギー関係者皆が思っていることですが。
世界でも人類は問題をとりあえず先送りにします。石油を中東だけに頼っているからいけないのだ。世界的な安定網を作ろう。こう言って作られたのがIEAです。
そして先送りすれば解決手段になるだろうと考えたのが核エネルギーです。とりあえず原発を普及させよう。そして次世代のエネルギー源として核融合を期待しよう。切り札を核融合に求めました。
物理学者なら、特に原子核物理学者なら解りますが、唯一理論的に可能な次世代エネルギーは核融合炉だけなのです。そしてその当時は怪しげなエネルギー関係者は基本的には存在しませんでしたから、次世代のエネルギーの可能性が核以外にあるとは、誰も思っていなかったでしょう。

核融合炉の困難さ

しかし核融合反応には、基本的な問題がありました。それは燃焼の温度です。
通常の燃料が燃えるとき、発火点以上に温度を上げます。発火点以上になれば、発熱反応が自動的に進行し、エネルギーを放出します。例えばCH4を燃すと、言い換えれば酸化させると、CO2とH2Oに変わりエネルギーを放出します。この温度は数百度で済みます。絶対温度でみても数百度です。そのときCH4一分子とH2O二分子が反応し、CO2一分子とH2O二分子が生成されますが、同時に決まったエネルギーを放出します。高校の化学で習うとおりです。
核反応も基本的には同じです。発火点を超えると発熱反応は自動的に進行します。要するに燃料を集めておいて火をつけるわけです。そして核反応の単位当たりの発熱量は化学反応の10万倍くらいです。莫大なエネルギーが出るわけですね。
しかしこの10万倍程度が問題です。反応が進行するために与えるエネルギーも10万倍程度になります。それは発火点の温度も10万倍程度になることを意味します。化学反応では発火点の温度は絶対温度で数百度(数百K)でした。核反応では数千万度であることを意味します。石油の発火点が300℃程度で済むとして、5000万℃程度の温度が必要だということです。
このような温度に耐える材料はありません。当然化学反応の領域はとっくに越えていますから、すべての材料があっという間に解けてしまいます。そこで物質ではなく磁場で燃料を、閉じ込めようという筋書きでした。しかしこのアイデアは半世紀以上立っても実現のめどすら立っていません。このシナリオだけに頼る事は危険すぎます。

次世代エネルギーという切り札はない

さて核エネルギーが次世代エネルギーではないとすれば、次世代エネルギーは何があるのでしょうか? 唯一の次世代エネルギーは、自然エネルギーだけです。それは物理学を主な専門として、大学院修士レベルを終了した人なら、少し考えれば解ります。何故なら、そのレベルまで物理学を修得すれば、エネルギー保存則が常識になっているからです。
何故修士レベルと言わなければならないのでしょうか? それは専門の壁によります。エネルギーを基本から考えるエネルギー学あるいはエネルギー論という学問がない、つまりそのような専門家がいないし、したがってそれを教える大学の「学科」がないからです。
しかしエネルギーの基本は実に単純です。エネルギー保存則とエントロピー増大則がそれです。特にエネルギー保存則は簡単です。そして物理学のすべての分野でエネルギー保存則が重要な役割を果たします。したがって修士レベルまで物理学を学べば、エネルギー保存則の考え方は、必ず身についてくるのです。しかしその人の専門はエネルギー学ではありません。
エネルギー学はエネルギー保存則を基にエネルギーに関する諸問題を考える学です。そしてエネルギー保存則は、物理学のすべての分野を通して成り立ちます。つまりエネルギー学は物理学すべての分野を見通せるわけです。
そのエネルギー学の基本は、次世代エネルギーは自然エネルギーしかないという簡単な、だけど多くの人の期待に反することを認めることにあります

太陽エネルギーの流れ

地球上の森羅万象は、すべてエネルギーを持っています。これが自然エネルギーです。そして自然エネルギーは太陽エネルギーが変化したものです。

自然エネルギーは、太陽のエネルギーが変化した物である

自然エネルギーは太陽エネルギーが変化したものです。
地球に降り注ぐ太陽エネルギーは実に莫大なものになります。その莫大なエネルギーが、森羅万象のエネルギーに変わります。そして地球上を駆け巡り、最後は熱エネルギーとして、宇宙空間に放出されます。放出される熱エネルギーの量は、降り注ぐエネルギーの量と同じです。地球上での諸現象は、すべてエネルギーを伴いますが、そのエネルギーは太陽エネルギーが変化したもので有り、変化するエネルギーは、最後は熱エネルギーになって宇宙空間に流れていくのです。このプロセスで、上に述べたエネルギー保存則とエントロピー増大則が成り立っているのです。
地球に降り注ぐ太陽エネルギーの大きさはいかほどなのでしょうか?それは簡単に計算できます。
地球軌道上に1平米の面積を持つ板を、太陽光線が垂直に当たるよう置いたとします。これは人工衛星で実際実行できます。毎秒ほぼ一定の量で、太陽エネルギーは降り注ぎます。何故なら宇宙空間はほとんど何も無い真空ですから、太陽からの光線を遮る物が無いからです。観測によると、この値は1.37kWとなります。
太陽から見て、地球はほぼ円形に見えます。その円周は4万kmです。円周が解れば小学校の知識で円の面積が解ります。この面積を平米で表し、先ほどの太陽定数を掛ければ、その値が地球に降り注ぐ太陽エネルギーの量です。計算を実行すれば、175兆kW。
地球に降り注ぐ太陽エネルギーの量は175兆kW、地球は毎秒175兆kJのエネルギーを太陽から貰っているのです。
それでは人類はどれだけの化石燃料からのエネルギーを消費しているのでしょうか? 年間の化石燃料を使ったエネルギー消費は、IEAが公表するデータから解ります。それを毎秒単位に直してやりますと、156億kWという値になります。これは2018年のデータから計算した値です。またその内訳は石油が38.8%、石炭が33.2%、天然ガスが28.0%です。
つまり地球は太陽から毎秒175兆kJのエネルギーを貰いますが、人類は化石燃料を消費して毎秒156億kJのエネルギーを消費しています。太陽エネルギーが少なすぎると言えば、天罰が当たるでしょう。天照大神がお怒りになりますよ。

脱炭素社会の意味

現代社会は炭素社会です。化石燃料を大量消費して社会を成り立たせているからです。極めて人工的な現代社会を支えるために、大量の化石燃料を消費しています。そして快適な社会を目指したはずが、環境に悪い、また格差が拡大した、非常に気持ち悪さを持った社会になっています。
地球に降り注ぐ太陽エネルギーは、その化石燃料消費の一万倍以上の値になります。自然エネルギーを生かした社会を築くほうが、限りない可能性を持つことは直感的に分るでしょう。莫大な太陽エネルギー、そしてそれが変化した莫大な自然エネルギー。化石エネルギー社会から自然エネルギー社会へと移行しようではないですか。それが脱炭素社会が持つ意味です。脱炭素を制約と考える人がほとんどですが、脱炭素はこれから計り知れない可能性を持つ社会へ向けての、新しい人類の行動を意味するのです。

脱炭素社会の方向性-分散型社会

炭素社会は集中型社会でした。産業革命で始まった炭素社会は、人口集中を生み出し、農村から都市部へと人口の流れが始まりました。それは現代まで続き、日本では東京一極集中が進行しました。そしてその結果、コロナ禍は過度に密である東京圏で、一番酷い感染を生み出しました。
コロナ禍は人口分散が未来志向であることを示唆します。しかしそれ以上に、自然エネルギー社会はその性格故の分散型社会を意味します。何故なら太陽エネルギーは広く地球に、分け隔て無く、しかしその土地にあった形の、自然エネルギーを提供しているのです。その地域特有の性格を持った自然エネルギーが、その土地にあるのです。その土地の性格を生かした自然エネルギーの利用が、その地域を活性化します。集中した大都市では、狭い面積に過度の人口がひしめき合っています。つまり集中できるエネルギーでしか、過密な大都市を支えることは出来ません。脱炭素は必然的に大都会の縮小を要求するのです。

どこでどれだけエネルギーを消費するか?

現代社会あるいは現代日本は、どこで(どういう目的で)どれくらいのエネルギーを消費しているのか、考えることは脱炭素社会に向けて、大変良い指針を与えてくれます。
僕たちは次の五項目で、大量のエネルギー消費を行っています。その五つとは①作る②動く③住む④働く⑤材料の五つです。
それぞれ詳しく説明しましょう。
作るはものづくりです。つまり工場でのエネルギー消費です。日本では2018年にはここで29%のエネルギー消費でした。動くは移動のエネルギーです。現代社会では人も貨物も移動しますが、これにはガソリンや電気などのエネルギーを消費します。同じく日本の2018年では、24.9%の消費でした。
住むはもちろん家庭でのエネルギー消費です。これは15.0%でした。働くは、都市で働く場所でのエネルギー消費、第三次産業でのエネルギー消費になります。これは17.1%でした。材料は資材にするために化石燃料を消費することを意味します。例えばプラスティックなどに使うわけです。これは12.1%でした。
まとめると①作るで29.0%、②動くで24.9%、③住むで15.0%、④働くで17.1%、⑤材料で12.1%が日本での2018年のエネルギー消費でした。この五つで98%を越えますが、残りの2%弱が第一次産業、つまり食料生産で消費されていることになります。

「動く」ためのエネルギー

上記五分野のうち、動くためのエネルギーが、ものづくりの為のエネルギーに次いで多いことが解ります。この分野の考察は非常に重要な意味を持つことが分ります。
①作る③住む④働くでは様々なエネルギーが消費されます。電気、石油製品、ガスなど。皆さんのご家庭でもこれらのエネルギーを消費しているでしょう。
動くためのエネルギーは実に簡単です。ここでは98%が石油製品であり、またほとんどが道路上で消費されています。つまりバスやトラックも含めて、自動車のエネルギー消費が大部分であることになります。
もう少し具体的に見てみます。移動手段別に見てみます。国内の移動手段としては、①道路②鉄道③航空④海上の四種類です。このうち一番多いのはもちろん①の道路上の消費ですが、これは88.2%を占めます。次に多いのが③の航空で3.5%、次いで④の3.1%、一番少ないのは②の鉄道2.4%です。日本ではJRの新幹線、在来線の他に、大都市圏の通勤電車など、鉄道が広く利用されていますが、鉄道はこのデータからも、消費エネルギー的に非常に優れた乗り物であると解ります。

脱炭素の切り札としての鉄道

脱炭素社会は現代社会と異なった社会です。まだ誰もその姿を思い描くことは出来ません。
しかし間違いなく脱炭素には分散型社会が必要です。自然エネルギー自体が分散しているからです。また地域によって性格が違うので、その性格をうまく利用することが、地域経済の長期の繁栄に欠かせません。
そして間違いなく地域の交通手段として、主力となるのは鉄道です。例え電気自動車に切り替えたとしても、今と同じ台数の自動車を走らせようと思えば、莫大なエネルギーが必要です。一方鉄道では、上手に走らせれば、エネルギー消費が非常に少なくて済みます。すでに見たとおり現代社会では、住むためのエネルギーより、動くためのエネルギーが大量に消費されていますが、鉄道をうまく敷設することにより、動くためのエネルギーを押さえ、住むためのエネルギーよりも少なくすることが可能です。そして住むためのエネルギーを自然エネルギーでまかなうことは、すでに射程に入っています。ゼロ・エミッション住宅など、屋根に取付けたソーラーパネルで、その家に必要なエネルギーをまかなうことは射程に入っているわけですから。鉄道をうまく使えば、交通のゼロエミッション都市など、近いうちに次々と現れてくるでしょう。各地域で交通網を上手に工夫し、鉄道を主にそして(電気で走る)自動車を従に、鉄道網ー道路網をうまく作り上げれば良いのです。

まとめ

脱炭素社会の切り札などと、盛んに怪しげな議論がメディアにも流されるようになりました。カーボンリサイクルとか原発とか、怪しげな議論に騙されないようにしましょう。自然エネルギーに支えられる社会を地域で考えて行くことが求められています。そして地域毎に鉄道を主とした交通網を整備すべきです。

えねるぎぃっ亭南駄老でした。

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