交流電池、交流バッテリー

一般に電池、バッテリーと言えば直流ですよね。

でも、家庭や工場、自動車の動力で使うには交流電気の方が使いやすいですね。
交流は直流と違って安価な設備で電圧、電流を好きなように変換できるし、エネルギー伝達ロスも少ないんです。

でも、例えばソーラーパネル等で電気を発電した場合、直流を交流へ変換する時に10％程度の電力を廃熱してしまっています。
ソーラーパネルで発電した直流をバッテリーに貯蓄しても、次の交流への変換を含めると15％以上のロスが発生します。

そこで、エネルギーの貯蓄（電池、バッテリー、位置エネルギー、回転エネルギー等々）時に、直流ではなく、交流で保存できれば例え10％でもロスを少なくでき、また交流電池一本で1ボルトでも100ボルトでも1000ボルトでも好きに使えます。

技術的にはそれほど難しくはありません。
自然界の電気信号は殆どが交流なのですから。

そこで質問です。

交流電池、交流バッテリーの案をお願いします。
但し、「直流バッテリーにインバーターを埋め込む」って言う考えは無しでお願いします。

保存時そのものが交流で保存できるバッテリーの案を出してみてください。
例えば重力波を使ったバッテリーとか、地球の自転エネルギーを使った慣性エネルギーを使うとか、巨大なジャイロを交流発電機に取り付けるとか、「バッテリーや電池は化学変化の応用しかない」と言うこれまでの常識を脳から削除して、新しい構想をお願いします。

良い案が見つかりましたら私が実験してみます。

どんな案でも、想像でも妄想でもいいんです。
非常識であればあるほど、あなたの知能は高いんです。
思いついた事をどんどん書いて下さい。

よろしく。

質問者からの補足コメント

• いや、本当に思い浮かばないの？？？
  マジ？？？
  知能ありますか？？？
  
  だから、空気をタンクに貯めて、出口にモーターとフィンを付けてパルス出力するとか。
  
  水を電気分解して酸素と水素を一緒に貯めといて爆発燃焼させるとか。
  
  私、これ書いてから5種類以上思いついたわよ。
  
  もっと常識から離れて、想像の能力を身に付けましょうね。

    補足日時：2019/11/02 12:29

No.5 ベストアンサー 回答者： joshua01 回答日時： 2019/11/06 21:05

こんにちは。

　なかなかトゲのある対話になっているようでそこに参加するのも勇気がいりますが、ちょっと面白い質問なので加わらせていただきます。
　ポイントは、「変動する系でエネルギーを蓄積する場合のアイディアとして、ひとまず、回転体と振動体をあげてみましょう。一方、交流を上手に使うには周波数が問題で、結局、直流に回帰？・・・」

　まず、家屋のコンセントや家庭内の機器の多くが交流用である以上、交流をそのまま充放電できる蓄電装置があれば・・・と思うのは当然のことですね。
その前提でもご質問の趣旨を明確に定義づけることが結構難しいですが、ひとまず、「交流の電気を出力とし、エネルギーの蓄積そのものに交流起電と直結する物理現象を使うアイディアはないか？」としてみましょう。
そうなれば、基本的には「限られた空間内」で「変動現象を閉じ込める」必要がありますね。
当面の技術での実用可能性は無視してあげてみると概ね次のようになりますかね・・・。
（なお、磁界強度を変動させる（磁石を近づけたり離したりする）と近くの電線に電圧が誘起されるのが発電機の原理で、これを周期的に行うと交流が発生する・・・つまり発電機とはほとんど全てが基本は交流発電機・・・というのはご理解いただきましょう）

○回転体・・・これは一部実用になっていますね。質問者さんもあげておられるように例えば大きな円盤を回転させてエネルギーを保存する装置は既に利用されています（ここに磁石をつけておけば交流電力が取り出せる）。他には、円状のレール内でボールを走らせたり、超伝導コイル内で電荷を走らせるという方法もありましょう。（いわゆる超伝導コイルは標準では直流電流なので交流のためには電荷に偏りを設ける必要がある点は別途）
さらには、二重のリング状にした分子の一部をねじり、そのねじれの連鎖がリング内を回転し続ける微小構造も提案されたことがあったかと。

○振動体・・・振り子・バネ・鏡などで振動・往復運動を使う方法ですね。振り子は一番単純で、他にバネ（弾性体）で振動させたり、向かい合った壁でボールを往復させたり。この壁を鏡にして光（電磁波）を閉じ込める方法もありましょう。
　ちなみに水晶等を弾性体に使った振動による短時間のエネルギー蓄積は「周波数選択フィルタ」として通信に使われており、鏡での光の蓄積は「レーザ」として通信や加工に使われたりしています。（ただし、いずれも何万分の1秒という時間だけの蓄積です）

原理からみると月並みですがいかがでしょうか。

　一方、交流の効用については一般に少々勘違いされる場合があり、それ故に今回のご質問は少々「意地悪な」質問になってしまっている様でもあるので、補足しておきましょう。

　ポイントとしては、「一般の市内電源が交流なのはほとんど遠距離の電力伝送のため。末端で使う上では一般的には直流が好ましく、電力自家発電・自家消費を前提にすると別の意味で直流供給が見直されている。」

　質問者さんは交流について「安価な設備で電圧、電流を好きなように変換できるし、エネルギー伝達ロスも少ない」と言われていますが、これも正しいご認識でしょう。
　ご存じかと思いますが、同じエネルギーを伝達しようとする場合、ある物理法則により「低い電圧で大きな電流で送る」よりも「高い電圧で小さな電流で送る」ほうが小さなロスですみます。
　このため、「発電所と町」は数千V～数万Vで送り、家の中では100v～200v、さらに機器内では数ｖ～20vで使うという頻繁な電圧変換がなされており、これをみるにつけ「トランス」という単純な部品で高効率の電圧変換ができる交流はとても良いですね。
（エジソンとテスラの交直戦争・・・とも呼ばれました）

一方、実は交流の利点はここまで。

　現在、家庭内にある多くの機器は直流を前提としており、特に「半導体」を利用した機器は、単純には「性質の異なる2種類の物質の接合面での現象を利用」しているので電流の流れは一定にする必要があります。
（したがって、多くの機器内では交流をわざわざ直流に戻して使用しており、バッテリ類のほとんどが直流であることは適合性がよかったところですね。）
　さらに、一般的に交流は回転機構との相性も良いとされており、「誘導電動機」（交流モーター）は効率の良いモーターとして過去、広く普及してきました。
　しかし、実は、この高効率はあくまでも「周波数から決まる特定の回転速度」のときだけです。
エアコンや冷蔵庫、洗濯機等、モーターを使う機器で最終的な効率を上げようとすると「刻々と変化する環境で最適な回転速度に変更」する必要があり、そのためには周波数を変更する必要があり、例えば「インバータエアコン」では、50Hz等のコンセントの交流をわざわざ直流に変換し、そこから半導体インバータを使って数十～数百Hzの交流を発生させるような機構になってきています。

ここでもうお気づきですね。
そもそもご質問は、「直流蓄電すると交流に変換するのにロスが生じるのだから、コンセントと同じ交流のままで蓄電・放電できる装置がよいのではないか」との趣旨と思いますが、最近、さらに発想を逆転し、「周波数固定の交流なんぞは機器内では無駄なだけ。多くの機器が直流で動くし、交流がほしいときも直流をもとに好きな周波数の交流を発生させた方がよい」となると・・・

そうですね。まだ製品は少なく将来は不透明ですが、一部では太陽電池や家庭内蓄電池を前提に「直流でも給電を受けられるエアコン」などの検討が始まっています。
https://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/15 …
（私は冷蔵庫や洗濯機などにもこのような商品が増えるといいなあと思っています。うまくすれば単純なバッテリを買うだけで駆動できるでしょう）

　なお、もちろん、「直流は電圧変換が難しい」ことも考慮すべきであり、特に昇圧（電圧を上げる）では今でも交流に分がありますが、降圧（電圧を下げる）ほうは半導体による「スイッチング電源」の発達で、むしろトランスよりもコストも効率も向上してきていることも時代の変化でしょう。（パソコンや携帯電話などの「ACアダプタ」は昔はトランスを内蔵してずしりと重かったのですが、今は本当に小さく軽くなりました。（別の意味ですごく小さなトランスは入っています。））

さてさて、すっかり楽しくなって長くなってしまいましたがいかがでしょうか
お役に立てば幸いです。

すみません。さらに余談です恐縮ですが、回答に当たり私もちょっとつまづいてしまったのでコメントを。
　質問者さんは最終的には「常識から離れたアイディアでもよい」と呼びかけられていますが、前置きでは「交流への変換で10%もロス」を強調されていますので、回答側としてはどうしても「これを乗り越えられるほどの高効率の交流蓄電アイディア」との先入観を持ってしまいますので、「そんなものないよ」という回答が多かったことには寛容になっていただく必要があるかと思います。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

見事な回答、感服致しました。

そうですよね、結果的に半導体部品で必要なのは直流ですが、発生源からそこへ伝送されるまでの間に直流だと抵抗熱に変化してしまうんですよね。
直流でないとエネルギー保存できないと言う概念を覆す意味でこの質問をしました。

実はもうある所では交流バッテリーは実現されているんです。
ただ、民間発表はないかも知れません。
そのバッテリーは周波数はかなり高い物で、キーンと鳴ると昔のintel社員（研究員）仲間が言っていました。
intelの社員が関わっていると言っても、開発国はアメリカではございません。

理論としては詳しくは申せませんが、（別にこんな事でノーベル賞など貰えませんが(笑)）運動を蓄えるのでは無く、原子、分子単位の運動を「止めて」しまう方法です。

私も同様の理論でその実験を行ってみましたが、案外上手く行きました。
あなたも一部お考えの、光と吸熱を使った装置です。
部品数は7点ほどで、物理的可動部は一切ございません。
交流で保存はできますが、確かに超音波域の微音？もしくは磁気振動を感じます。

ま、交流は他機（他回路）との同期が難しいので最近は直流で済ませておりますが、特に量子プロッセサ以上の重力プロセッサ、亜空間プロセッサ等は直流では意味をなしません。
これから何世紀か後の地球では、不便な直流バッテリーが姿を消すかも知れませんね。

お礼日時：2019/11/07 00:19

No.4 回答者： trajaa 回答日時： 2019/11/02 12:11

難しく無いなら論文でも発表してよ

他人に頼らず

意味ワカリマスカ？

君なら出来るのだから

この回答へのお礼

論文をどうしろと言うんですか？
実際のモノではいけませんか？
つまり実物。

私、できましたよ。
こんな簡単な謎、2時間で解けましたよ。
おまけに2種類作りました。

少しは賢いと思ったけど、１，２と同じただのおちょくりでしたか…
ま、あなたの頭の中では一生無理だって文鎮化させときなさい。

じゃ、まったねー
もう来なくていいわよ。

お礼日時：2019/11/02 12:18

No.3 回答者： trajaa 回答日時： 2019/11/02 11:27

難しく無いなら既に出来てるね

でも世の中に存在も研究も無い
つまり実現性の無い空想の世界

常に変動する電位を安定して蓄積などできるはずもない

変動と蓄積とは相反するモノだろ

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

それだけの知識があるのなら、変動を安定にするとは考えられないのですか？
難しくないと書いてますよね？
意味ワカリマスカ？

ま、もう少し考えてみてください。
答えは足元に転がってるかも知れませんね。

あなたならできそうかも。

お礼日時：2019/11/02 12:08

No.2 回答者： 銀鱗 回答日時： 2019/11/02 10:54

＞良い案が見つかりましたら私が実験してみます。

なーんだ。
他人のアイディアを盗んで自分のものにしたいってことか。
盗人猛々しいとはまさに質問者さんのような人のことを指すんですね。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

いえいえ、他人の考えを盗むような低知能な行動はしませんよ。
盗人猛々しいと来ましたか＾＾
笑っていいですか？

じゃ、何かヒントでも書かれては如何ですか？
それとも手も足も出ませんか？

あなたみたいなのを、「おばかさん」と言うんですね（笑）

お礼日時：2019/11/02 12:06

No.1 回答者： mukaiyama 回答日時： 2019/11/02 09:35

＞技術的にはそれほど難しくはありません…

と確信を持って言うのなら、君が作って。
ノーベル賞間違いないよ。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。

ノーベル賞は無理でしょう。
別に脈流波やパルスで良いんだから簡単でしょ？
逆に直流で安定させる方が技術的には難しいかもね。

私？もう2種類作ってますよ。
こんな質問する位だから作れてないと質問なんてしませんよ。

「じゃ証拠見せてみろよ、ほら吹き」なーんてスパイ行為はスルーしますね。

お礼日時：2019/11/02 12:02