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こうじえいさか
6 years ago
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1 ( 財 ) 高度技術社会推進協会 (TEPIA )B1 会議室 A IT カーズ ( 株 ) ガソリン混合水素エンジン車記者発表用配布資料水素をエンジンの燃料とする魅力東京都市大学水素エネルギー研究センター准教授山根公高 HERC OF TCU.

2 水素をエンジンの燃料とする魅力記者会見資料 2012 年 9 月 25 日東京都市大学工学部エネルギー化学科兼総合研究所水素エネルギー研究センター准教授博士 ( 工学 ) 山根公高

3 1 Musashi-8(1990) 4 サイクルエンジン筒内高圧噴射火花点火液体水素弟 8 回国際水素エネルギー学会出展

4 2 Musashi-11(2009) 東京都市大学水素シャトルバス 4 サイクルターボエンジン外部混合火花点火日野自動車リエッセ改造車白ナンバー日本で初バス

5 1. 地球環境問題化石燃料を使用すると NOx SO 2 CO CO 2 浮遊粒子状物質等大気汚染の原因物質が発生酸性雨, 地球温暖化森林破壊, 海面上昇, 気候変動食糧危機 2. 化石燃料枯渇問題 3 化石燃料は安い, 液体で使いやすい, 体積エネルギー密度が燃料の中で最も大きい, しかし有限として永く使われてきた HERC OF TCU.

6 各種燃料の燃焼で発生する二酸化炭素 (CO 2 ) 燃料代表化学式低発熱量 CO 2 ガソリン対比 (MJ/kg) (kg/mj) (-) 石炭 C ディーゼル軽油 C 16 H ガソリン C 8 H メタノール CH 3 OH 天然ガス CH 水素 H HERC OF TCU.

7 化石燃料の抱える枯渇問題と環境問題を同時に解決してくれるエネルギー自然エネルギー太陽エネルギー, 地熱, 潮力, バイオマス ( 水力, 太陽光, 太陽熱, 風力, 波力 ) 自然エネルギーは無限にある, かつ偏在しないしかし低エネルギー密度かつ変動する貯蔵が必要 5 電気エネルギーで多量にエネルギーを貯蔵できない無害で無限に製造できる化学エネルギーの水素として貯蔵水素エネルギー HERC OF TCU.

8 水素エネルギーとは 1. 地球環境問題とエネルギー枯渇問題を同時に解決 2. 容易に熱エネルギー及び電気エネルギーとして利用自動車のエンジンでは, 水素エネルギーを熱エネルギーから動力に変換燃料電池を利用して, 水素エネルギーを電気エネルギーに変換都市ガスのように直接燃焼させ熱エネルギーに変換し暖房, 冷房, 料理の熱に利用 3. 太陽エネルギーを使って地球上の無限にある水から製造 4. 水素エネルギーの利用後は水になる 6 HERC OF TCU.

9 自然エネルギーの豊富な国より地球の体積の約 1000 分の 1 全世界エネルギー消費の倍 7 出典 : トコトンやさしい燃料電池の本燃料電池研究会,B&Tブック日刊工業新聞社 ISBN HERC OF HERC MUSASHI OF TCU I. T..

10 H 2 O 循環 H 2 O + CO 2 太陽利用 ( 燃焼 : 酸化 ) エネルギー利用 ( 燃焼 : 酸化 ) H 2 短時間で循環水循環システムエネルギー環境負荷係数水循環系炭素循環系 1 対 350 化石燃料数億年で循環炭素循環システム 8 環境負荷が小さくて短時間に再循環可能 HERC OF TCU.

11 なぜ電気自動車でなくて燃料電池自動車でなくてエンジン自動車なのか電気自動車燃料電池自動車は電気モータで動くエンジン自動車はエンジンで動く電気モータの動力特性よりエンジン動力特性が自動車が要求する特性に合っている 9 HERC OF TCU.

12 出力 (P)= トルク (T) 回転速度 (ω)= トルク (T) 2π 回転数 (n)/ エンジンの長所 150 トルク T (Nm) 出力トルクエンジントルクの 3.3 倍出力 P (kw) トルク T (Nm) 出力余剰馬力トルク出力 P (kw) 回転数 n (rpm) 10 3 回転数 n (rpm) 10 3 (a) 電気モータ特性 (b) エンジン特性 10 モータまたはエンジンの回転数 n とトルク T と出力 P の関係 HERC OF TCU.

13 NO x (ppm) 11 今回のエンジンと同じエンジンで燃料は水素のみのターボ過給運転 Engine Operating Condition: p egasoline n=2000 rpm, MBT, WOT NOx は空気過剰率に大きく影響を受るが過給圧にはその影響は少ない 135kPa 160kPa 10 ppm 200kPa Internal M/F NA External M/F NA 110kPa Air Excess Ratio λ NOx [g/kwh] NO x (ppm) Internal M/F NA External M/F NA 10 ppm 160kPa 135kPa 110kPa 200kPa BMEP p e (MPa) Internal M/F NA External M/F NA 110kPa 200kPa 135kPa 0.06 g/kwh 160kPa BMEP p e (MPa) (a) NOx Emission vs. Air Excess Ratio and BMEP 出力と NOx 排出量 ( エンジン出口 : 排気触媒なし ) HERC OF TCU.

14 Break Thermal Efficiency η e (%) 40 External M/F NA η e =34% Internal M/F NA 110kPa 200kPa 160kPa 135kPa BMEP p e (MPa) Air Excess Ratio λ 4 2 External M/F NA 110kPa 135kPa 200kPa λ=2.45 Internal M/F NA 160kPa BMEP p e (MPa) (b) Brake Thermal Efficiency and Air Excess Ratio vs. BMEP Exhaust Gas Temp. t exh ( ) HERC of TCU External M/F NA kPa ExternalInternal M/F 600 M/F NA NA 160kPa 110kPa 135kPa Internal M/F NA Air Excess Ratio λ Exhaust Gas Temp. t exh ( ) kPa 135kPa 160kPa 200kPa BMEP p e (MPa) (c) Exhaust Gas Temperature vs. Air Excess Ratio and BMEP

15 13 連絡先 : 東京都世田谷区玉堤東京都市大学水素エネルギー研究センター准教授山根公高電話 : 内線 :3509 FAX: [email protected] HERC OF TCU.

1. 現状のステーションの一覧 NO. 水素ステーション名場所充填圧方式 1. 有明水素ステーション東京都江東区有明 1-5-8 35MPa 液体水素オフサイト型 2. 大阪水素ステーション大阪市此花区酉島 5-11-61 35MPa 都市ガスオンサイト型 3.

16 1. 現状のステーションの一覧 NO. 水素ステーション名場所充填圧方式 1. 有明水素ステーション東京都江東区有明 MPa 液体水素オフサイト型 2. 大阪水素ステーション大阪市此花区酉島 MPa 都市ガスオンサイト型 3. 霞ヶ関水素ステーション ( 移動式 ) 東京都千代田区霞ヶ関 MPa, 70MPa 高圧水素オフサイト型 4. 関西空港水素ステーション大阪府泉佐野市泉州空港北 MPa 液体水素オフサイト型 5. 千住水素ステーション東京都荒川区南千住 MPa, 70MPa 都市ガスオンサイト型 6. セントレア水素ステーション愛知県常滑市セントレア MPa, 70MPa 都市ガスオンサイト型 7. 東京杉並水素ステーション東京都杉並区宮前 MPa 高圧水素オフサイト型 8. 成田水素ステーション千葉県成田市成田国際空港内 35MPa 高圧水素オフサイト型第一ターミナル前 9. 羽田水素ステーション東京都大田区京浜島 MPa 都市ガスオンサイト型 10. 横浜旭水素ステーション横浜市旭区上白根町 MPa 70MPa ナフサオンサイト型 11. 横浜大黒水素ステーション横浜市鶴見区大黒町 MPa 70MPa 高圧水素オフサイト型 12. 日光水素ステーション栃木県日光市芹沼 MPa 高圧水素オフサイト型 13. 北九州水素ステーション九州市八幡東区東田 35MPa 水素パイプラインオフサイト型 14. 九州大学水素ステーション福岡県福岡市 35MPa PM 電解オンサイト型 15. 鳥栖水素ステーション佐賀県鳥栖市轟木町 MPa 木質バイオマスオンサイト型 16. 山梨水素ステーション山梨市県昭和町 35MPa 高圧水素オフサイト型 A-1

2. 水素インフラの展開引用 :http://www.noe.jx-group.co.

17 2. 水素インフラの展開引用 : A-2 HERC OF TCU.

18 3. 日本の水素供給余力 ( 夢物語でない ) (1) 日本国内での水素の供給余力余力のある場所その量石油系 47 億 Nm 3 / 年 Ref.1 製鉄系 62 億 Nm 3 / 年 Ref.2 ソーダー工業系 4.8 億 Nm 3 / 年 Ref.3 合計億 Nm 3 / 年 = Nm3/ 年 =( (Nm 3 / 年 ) /22.4(Nm 3 /kmol)) 2 (kg/kmol) = (kg/ 年 ) Ref.1: 新妻拓弥製油所での水素の製造と利用水素エネルギーシステム Vol.33, No.2, p.26-29, 2008 Ref.2:COG を原料とする液体水素製造 : Ref.3:7AB. 水素供給ステーションの開発 Ref.4: (2) 水素の供給余力を 100 万 kw を発電する原子力発電所何基 Ref.4 になるか計算をする 1 年間に水素の供給余力は (kg/ 年 ) ある水素の低発熱量 LHV=120 (MJ/kg) であるので 1 年間の水素の供給余力のエネルギーを E H2 とすると E H2 = (kg/ 年 ) 120 (MJ/kg) = (J/ 年 ) = (kw) E H2 /( (kw/ 基 ))=3.87( 基 ) (3) 今回のガソリン混合水素エンジン車のタンク 1 本には約 2 kg(150km/ 本 ) を充填できるので日本の水素供給余力 (kg/ 年 ) で何本のタンクに充填可能かを計算する可能充填本数 = (kg/ 年 )/2 (kg/ 本 )=5( 億台 / 年 ) となる 1 カ月に 2 本消費すると 1 年で 2100 万台の車に供給できる A-3 HERC OF TCU.

19 4. 水素の価格各国の水素価格価格日本の水素価格目標値 40 円 /Nm 3 ガソリン140 円 /l( 税込 ) 等価エネルギー相当価格 46 円 /Nm 3 税無の場合 28 円 /Nm 3 米国 DOE の水素価格目標値円 /Nm 3 EU 水素価格目標 54 円 /Nm 3 アルゼンチンパタゴニア風力 38 円 /Nm 3 カナダの水力による水素価格 54 円 /Nm 3 A-4

5. 漏らして着火させた場合の水素自動車とガソリン自動車の比較写真 1 - Time: 0 min, 0 sec

勢いが大きくなり始めた A-5 写真 2 - Time 0 min, 3 seconds 燃料に点火開始水素燃料流量 52Nm3/min.

Swain, Fuel Leak Simulation,Proceedings of 2000 DOE H2 Program 写真 4 -

20 5. 漏らして着火させた場合の水素自動車とガソリン自動車の比較写真 1 - Time: 0 min, 0 sec 水素燃料自動車が左ガソリン燃料自動車は右写真 3 - Time: 1 min, 0 sec 水素は勢いが弱まっている, ガソリン車は勢いが大きくなり始めた A-5 写真 2 - Time 0 min, 3 seconds 燃料に点火開始水素燃料流量 52Nm3/min. ガソリン燃料流量 680cc/min. 放出熱量比較では水素がガソリンの 25 倍である引用 :Michael R. Swain, Fuel Leak Simulation,Proceedings of 2000 DOE H2 Program 写真 4 - Time: 1 min, 30 sec 水素の放出はほぼ完了. ガソリン車のほうは最も激しく燃焼している HERC OF MUSASHI I. T. HERC OF TCU.

写真 5 - Time: 2 min, 20 sec 火炎が中に侵入する前写真 7 -

Swain, Fuel Leak Leak Simulation,Proceedings

21 写真 5 - Time: 2 min, 20 sec 火炎が中に侵入する前写真 7 - Time: 2 min, 40 sec 運転席後部のタイヤがはじける前 A-6 写真 6 - Time: 2 min, 20 sec 内部に延焼, トランクの蓋の周囲に火炎が届いた写真 8 - Time: 2 min, 40 sec 運転席後部タイヤがはじけて破片がとんでいる引用 :Michael 引用 :Michael R. Swain, Fuel R. Swain, Fuel Leak Leak Simulation,Proceedings of 2000 DOE of 2000 H2 DOE Program H2 Program HERC OF HERC MUSASHI OF TCU I. T..

北杜市新エネルギービジョン

北杜市新エネルギービジョン概要版平成 18 年 3 月山梨県北杜市 1 新エネルギーとは深刻化する地球温暖化心配される化石燃料の枯渇といった課題への対策として注目されているのが新エネルギーです新エネルギーとは太陽や風森林などの自然のエネルギーなどを活用するもので石油代替エネルギーとして導入が期待されているもののコストなどの制約から普及が十分でないため積極的に促進を図る必要があるもの