概概 論論概概 論論

環境とエネルギー環境とエネルギー 201720171 環境とエネルギー環境とエネルギー 201720171

○内 容

・エネルギ―利用の始まり

・現在のエネルギー利用

・エネルギー利用とその課題(自動車，風力，太陽光，バ

イオマス，リサイクル)イオマス，リサイクル)

・新エネルギ―と再生可能エネルギー

・風力の利活用・風力の利活用

・循環型社会と技術

・省エネルギー・省エネルギー

・環境対応社会（持続可能な社会システム）

2

○成績評価の方法について⇒主に記述式＋ごく基礎的な理論計算式

2

⇒主に記述式＋ごく基礎的な理論計算式

毒性物質DHMO（水酸）

ddiihhydrogenydrogen mmononooxide(xide(酸化二水素酸化二水素))

� 無色・無臭の化学物質である

誤飲すると死に至ることもある物事の評価は視点次第で

� 誤飲すると死に至ることもある

� 固体DHMOに長時間接触すると生体組織は深刻なダメージを受ける

物事の評価は視点次第で大きく変わる

惑わされない目が必要

� 過剰摂取は生体に危険な副作用を引き起こす

� 酸性雨の成分の一つ“水酸”その化学式は．．．．� 酸性雨の成分の一つ

� 金属の腐食・酸化を促進させる

“水酸”その化学式は．．．．

Ｈ２Ｏ� 原子力発電所運転に必須の物質の一つである

� 末期がん患者の悪性腫瘍から確実に検出される3

Ｈ２Ｏ

� 末期がん患者の悪性腫瘍から確実に検出される3

本 論44

ところで「エコ」の意味はところで「エコ」の意味は？？ところで「エコ」の意味はところで「エコ」の意味は？？

οικοσοικοσ（（ｷﾞﾘｼｬ語）ｷﾞﾘｼｬ語）→→ ooecoeco(( ) = ) = →→ ooecoeco((ラテン語ラテン語) = ) = 家家・家族・家族ecology = (ecology = (転転))生態･環境学生態･環境学

エコエコ ＝＝ 私たちを取り巻く全てのもの関わり私たちを取り巻く全てのもの関わり

5

省エネ省エネ＆＆//ororリサイクルリサイクル ≠ ≠ エコエコ

5

本題本題“現代社会”が置かれている状況

66

トリレンマ（三すくみ）

経済発展資源エネルギ不足分配の不公平

自然災害分配の不公平

資源・エネルギ

人類の危機

エネルギ利用

地球環境地球環境思考・技術

のの転換 酸性雨・オゾン層破壊・森林破壊

先史社会とエネルギー88

複合道具の出現新石器時代（8500 BC～3500 BCくらい）新石器時代（8500 BC～3500 BCくらい）

様々な機能の道具開発

↓↓

機能を接続する道具(機能)の考案 (ex. 弓・矢，紡・績，穴あけ)

↓↓

技術知識・経験の蓄積 ⇒加工効率向上の基本

↓

人間の能力限度を超える作業の可能化

18cの英国産業革命でも同じ流れ

先史(原始)時代：石器による生産工程に関する断片的知識の経験習得

⇒技術（technique）↓つまり↓つまり

体系的な知識の獲得 ← 科学(science)ではない

技術獲得と社会構造の変化

人類発生時の基本社会：（原始）母系社会

食物＝採取により獲得

弓矢弓矢の出現＝狩猟が日常の生産部門化

↓↓

野生生物の家畜化 ＋ 原始牧畜の発生

原始農業の発生(4000 BC～3000 BC)

↓↓

父系社会へ転換

生産力の発展による社会構造の変化生産力の発展による社会構造の変化

性・年齢による能力の差異 ＝ 共同体内の自然分業性・年齢による能力の差異 ＝ 共同体内の自然分業

↓

牧畜・農耕・手工業などの社会的分業への転換牧畜・農耕・手工業などの社会的分業への転換

社会的分業と交換の拡大 ⇒ 付加価値の多寡付加価値の多寡

価値の差を蓄積 ＝ 私有財産と階級の発生私有財産と階級の発生価値の差を蓄積 ＝ 私有財産と階級の発生私有財産と階級の発生

社会形態の変化

階級社会＝奴隷制生産様式 ← エネルギー源としての奴隷

確立

オリエント諸国 ５～４BC

ローマ ２BC～４AD

確立 家畜より利便性が高い

石器から金属器への移行完了ローマ ２BC～４AD

征服戦争＝奴隷獲得

石器から金属器への移行完了

農“業”の確立＋

手工業(紡織・陶器等)と商業の発達手工業(紡織・陶器等)と商業の発達

天文・数学（自然科学系分野） 建築・生産 → 力学知識

ある程度まとまった学問的認識

古代エジプト，ギリシア，ローマ，

アラビアの科学・技術

ーー 古代の先進地域古代の先進地域 ーーーー 古代の先進地域古代の先進地域 ーー

古代の技術について古代の技術について古代の技術について古代の技術について

ここではＢＣ3000年くらい ～ ＡＤ1000年くらい

原始 → 古代古代 → 中世 → 近世 → 近代 → 現代原始 → 古代古代 → 中世 → 近世 → 近代 → 現代

○自然エネルギ利用の○自然エネルギ利用の知恵知恵とと工夫工夫

→経験則から製作 (法則や定理はまだない)

○＆○＆ 定理・法則発見の時代定理・法則発見の時代

古代世界の文明と技術古代世界の文明と技術古代世界の文明と技術古代世界の文明と技術

○文明先進地域○文明先進地域

・地中海沿岸（オリエント・ギリシア・ローマ）

・イスラム圏，中南米ほぼ現代とは逆・インド，中国、東南アジア ほぼ現代とは逆

○文明後進地域○文明後進地域

たとえば 北部ヨーロッパ・北米・たとえば 北部ヨーロッパ・北米・

（おまけ日本）

古代文明社会古代文明社会のの発生発生とと安定安定古代文明社会古代文明社会のの発生発生とと安定安定

都市形成 → 分業と支配 ＝ 社会形成と文明の黎明

４０００BC～２０００BC

四大文明四大文明（ナイル，メソポタミア，インダス，黄河)発生

→ 現：エジプト，ギリシア，ペルシャ，中国エリア

１０００BC～２００BC思想(哲学)の提示⇒釈迦，孔子，ソクラテス．．．．

２００BC～２００AD２００BC～２００AD

巨大国家の時代（秦，漢，ローマ帝国）

東アジアの安定＋pax Romana ＝世界の世界の安定安定

→文化,文明の発達要因→文化,文明の発達要因

古代技術の特徴古代技術の特徴古代技術の特徴古代技術の特徴

<大規模土木事業＋巨大建築> ＆ <金属・冶金>

�中国： 黄河治水，灌漑

エジプト： ピラミッド� エジプト： ピラミッド

�中近東： モヘンジョダロ，バビロン

� ギリシア： 建築

� ローマ： 道路，上水道，コロッセオ

機械＋動力＝人間（奴隷）機械＋動力＝人間（奴隷）⇒古代国家の文明維持のためには機械動力としての人間（奴⇒古代国家の文明維持のためには機械動力としての人間（奴隷）の獲得が必須

人間 の出現＝中世（西洋におけるキリスト教の人間労働軽減のための機械の出現＝中世（西洋におけるキリスト教の流布による）以降

中世の産業革命中世の産業革命

動力水車動力水車の広範な普及 → 毛皮加工工業団地,

製鉄コンビナート,大聖堂建築,大型造船開始

○製鉄・造船のための木材の乱伐 ＝ 森林破壊

公害問題の発現

○製鉄・造船のための木材の乱伐 ＝ 森林破壊

○鉱山の乱堀 ＝ 資源枯渇＋自然環境破壊

○石炭燃料の普及 ＝ 大気汚染（英）○石炭燃料の普及 ＝ 大気汚染（英）

○ビール醸造，皮なめし ＝ 河川汚濁（英・仏）

技術革新と産業拡大 → 利潤・資源独占と労働者酷使 ＝ 労働争議の頻発

鋼鉄製ばねを使用したクロスボウの開発 → 教会間戦闘使用禁止(1139年第2次ラテラノ会議)

資源・環境問題・新兵器への社会的対応 中世から継続する社会問題

日常生活への機械導入日常生活への機械導入

ギリシア・ローマ時代： 機械は一般社会に普及していない

動力 ＝ 人間(奴隷)・・・安価で確実

ローマ帝国の滅亡（5c）＋

ヨーロッパへのキリスト教の流布ヨーロッパへのキリスト教の流布

ベネディクト修道会（７C～）

・労働は神にささげる行為

ベネディクト修道会（７C～）

・精神の向上を伴わない単調作業は機械が行うべき

修道院作業場での水力機械の積極的利用⇒民衆への波及

ルネサンス期への過渡期ルネサンス期への過渡期

修道院の影響修道院の影響 ⇒ 厳格な秩序

生活を人為的に「時間」で区切る機械式時計の発達と普及

生活を人為的に「時間」で区切る

↓礼拝・黙想・労働・食事・睡眠

生活を「時間」で区切る習慣の一般民衆への伝播

気候変動による大飢饉発生 ＋ ペスト流行(14c) → 世界人口の1/3死滅

社会不安 → 経済の停滞＋オカルティズムの蔓延(錬金術)

戦争の多発： 大砲の発明(1320年代) → 部品と製品の規格化・標準化戦争の多発： 大砲の発明(1320年代) → 部品と製品の規格化・標準化

複動回転蒸気機関の発明(1784)複動回転蒸気機関の発明(1784)

James Watt ：グラスゴー大学雇数学機械工職人

(1763)教材用のニューコメン大気圧機関修理依頼(1763)

↓

原理の研究原理の研究

↓

連続運転を可能にする改良を発案連続運転を可能にする改良を発案

↓

復水器付単動機関(1769)

万能機関の発明

道具の位置づけの変化

James Watt (1736-1819) 人間の能力を補助人間の能力を補助 ⇒⇒ 機械の一要素機械の一要素

WATTの蒸気機関WATTの蒸気機関

2222

鉄の需要拡大鉄の需要拡大

英国産業革命の開始 = 紡績の機械化↓

機械材質が↓

織物産業の機械化↓

汎用蒸気機関の完成 ＋ 各種機械の開発

木材から金属へ

汎用蒸気機関の完成 ＋ 各種機械の開発

鉄の大量生産法確立確立

Iron BridgeIron Bridge世界初の鉄橋(1779)

木炭製造のための木炭製造のための

A. Derbyの高炉（1707～）

木炭製造のための木炭製造のための森林伐採森林伐採

日本国内のデータ

エネルギー消費の実相

2424

人類史の中における現代人類史の中における現代

狩猟原始時代 狩猟

↓

農耕＋定住 → 村落の形成

原始時代↓

BC4000 必要に農耕＋定住 → 村落の形成

↓

道具の生産

BC4000

↓

必要に基づく生産

道具の生産

↓

大量生産＋大量消費＋大量廃棄１９世紀

大量生産＋大量消費＋大量廃棄

石炭・石油・ガス＝化石燃料

↓↓

資本↓

持続可能な社会の形成へ２１世紀資本主義

QUESTIONQUESTION

日本で一日に消費する石油は一人平均にすると日本で一日に消費する石油は一人平均にすると

何リットルになるか(工業・運輸等すべてを含む)？

１）１） ３リットル３リットル

杉の木１８０本分くらい杉の木１８０本分くらいの吸収量の吸収量

２２）） ６６リットルリットル

３）３） １２リットル１２リットル

26

３）３） １２リットル１２リットル

日本の石油消費日本の石油消費

一人;６ﾘｯﾄﾙ/日⇒日本全体;８億ﾘｯﾄﾙ/日(ｽｰﾊﾟｰﾀﾝｶｰ２隻分)

全長450m

幅70m

30m

全長450m

高さ30m

出典：出光興産HPはやぶさ(10両)＋こまち(7両)＝390m

昭和16(1941)年の戦艦大和

昭和16(1941)年の

７０倍以上260m

７０倍以上260m

枯渇性 VS. 再生可能エネルギー

再生可能エネルギー再生可能エネルギー

太陽・地球物理学的・生物学的なものに由来

⇒⇒人間の利用速度以上で自然界から補充される人間の利用速度以上で自然界から補充される

太陽光、風力、流水、地熱、バイオマスなど太陽光、風力、流水、地熱、バイオマスなど

⇒ 自然の力で反復的に補充されるもの(エネルギーリサイクル)

28

枯渇性エネルギー枯渇性エネルギー

化石燃料やウラン等の地下資源を利用した発電等 28化石燃料やウラン等の地下資源を利用した発電等

⇒ 自然が供給するより人間の利用速度が大きい自然が供給するより人間の利用速度が大きい

QUESTION 2QUESTION 2

○現在地球に埋蔵されている石油を全て絞り出すと富士山を

グイ呑みとすると何杯分か （1兆1886万バレル)グイ呑みとすると何杯分か （1兆1886万バレル)

１）１） １０杯分１０杯分１）１） １０杯分１０杯分

２）２） ５杯分５杯分

半分！半分！

３）３） １杯分以下１杯分以下エネルギー資源 確認可採埋蔵量

石 炭 164年

半分！半分！

29

石 炭 164年

原 油 40.6年

天然ガス 66.7年 29天然ガス 66.7年

ウラン 85年経済産業省データ

エネルギーとエネルギーとその課題その課題１．自１．自 動動 車車１．自１．自 動動 車車

3030

古い歴史を持つ電気自動車

1900年

ローナー社電気自動車(1900) ロコモビル（蒸気自動車：1902)（設計 F. ポルシェ） (スタンレーレーシング：最高速200km/h)

世界シェア： 電気自動車４０％ 蒸気自動車４０％

液体燃料供給の安定化内燃機関の技術発展により衰退

1948年～内燃機関の技術発展により衰退

↓普及普及させるにはさせるには社会社会システムのシステムの

31

たま(ｾﾆｱ)電気自動車(日産プリンス）

(航続距離200km，最高速55km/h)

普及普及させるにはさせるには社会社会システムのシステムの変化変化がが必要必要

内燃機関自動車

ダイムラーローナー

ダイムラーローナー

8時間

10分

普及率

ハイブリッドの普及率が有意↓↓

今までのインフラに一切，手を加えないで済む

http://blog.evsmart.net/electric-vehicles/ev-phev-market-share/

を加えないで済む

課題を歴史から学ぶ

１９００年： 電気自動車のシェア４０％上海のキャパシタトロリーバス

１９０８年： T型フォード発売（電気自動車の半額） ⇒ ガソリン車台頭１９１０年代： エンジンスターター普及 ⇒ 女性運転手増加

ガソリンスタンド等の整備 ⇒ 航続可能距離増加航続可能距離増加

2

0

年

上海のキャパシタトロリーバス

ガソリンスタンド等の整備 ⇒ 航続可能距離増加航続可能距離増加１９２０年頃：１９２０年頃： 電気自動車の製造中止電気自動車の製造中止

１９４５年： 日本政府が電気自動車を推進（ガソリン輸入禁止への対処）1 １９４５年： 日本政府が電気自動車を推進（ガソリン輸入禁止への対処）

１９５０年：朝鮮戦争 ⇒ 鉛の爆発的高騰(バッテリーの高騰)ガソリン輸入解禁 ⇒ 供給の正常化 ⇒ 航続可能距航続可能距離増加離増加

1

0

年

JR烏山線蓄電池電車

ガソリン輸入解禁 ⇒ 供給の正常化 ⇒ 航続可能距航続可能距離増加離増加１９５０年代：１９５０年代： 電気自動車製造中止電気自動車製造中止

２００９年： 三菱i-MiEv発売（軽：本体価格 ２６０～３８０万円）２００９年： 三菱i-MiEv発売（軽：本体価格 ２６０～３８０万円）２０１０年： 日産リーフ発売（普：本体価格 ３３５～４３０万円）

２０××年： 充電設備普及不十分 ⇒ 高燃費ガソリン車＆HV((航続距離増加航続距離増加))

？年

２０××年： 充電設備普及不十分 ⇒ 高燃費ガソリン車＆HV((航続距離増加航続距離増加))

２０２０××××年：年： 電気自動車電気自動車製造中止？製造中止？⇒⇒現在の方向性は大丈夫か？現在の方向性は大丈夫か？

電気自動車開発中止

Yomiuri online

3535

電気自動車性能に関係する資料

○公称航続距離 約160~200km

○平地実距離（日産公式データ2010）

三菱HP

○平地実距離（日産公式データ2010）

・北海道平原60km/hエアコンOFF⇒２２０ｋｍ

日産HP・渋滞10km/hエアコンON⇒７５ｋｍ

85km/h・高速道路85km/h⇒８１ｋｍ

Toyota HP

注：ただし道のup＆downはあまり関係はないようです

3636

普通乗用車なみ・・・普通乗用車なみ・・・

プリウス PHV

６１ｋｍ/Lバッテリーのみの場合

スバル プレオプラス NG

バッテリーのみの場合航続距離24kmhttp://clicccar.com/

スバル プレオプラス NG35.2km/L

プリウス HV32.6km/LToyota HP

37

ホンダ バラード NG28km/L

37

アクア1500cc HV約34km/L

充電スタンドの分布充電スタンドの分布

全国：11000か所

38

全国：11000か所(2016.6)

高速道路上の充電設備高速道路上の充電設備

主なPA,SAへの設置はほぼ完了

39J-SAPA

充電方式 チャデモVS.コンボ

マルチ化による共存の方向へ

Clean tech.

↓

しかし特性はかなり異なるコンボ方式（欧米）

Clean tech.

しかし特性はかなり異なる

急速充電 充電出力 採用企業 実用化

15分満充Ford･GM･VW･

2017年から

日本航空電子

コンボ15分満充電

200ｋWVW･Mercedes･BMW

2017年から全EVで採用

充電器・世

40チャデモ方式(日本)

日本航空電子

チャデモ

30分で80%

50ｋW トヨタ･日産･三菱

充電器・世界1万箇所over

リーフ （LEAF)

41急速充電 / コンセント用

充電料金

42