電気自動車の効率

先日、名古屋～東京間を電気自動車が無充電で走破したとのニュースがありました。実用上、その位の航続距離は欲しいところですね。しかしその車は350Kgの電池を搭載していたと言うのです。
そこで疑問です。

1.排気ガスの出所がエグゾーストから発電所の煙突に移っただけではないのか？
　発電所が水力・原子力発電でＣＯ2を全く出さないと言うなら理解出来ますが....

2.効率は本当に良いのか？
発電には発電ロス、送電ロス（これが馬鹿に出来ない筈。）、また充電ロスが生じますね。また今回のように巨大な畜電池を搭載する必要があります。
また、電池の製造にも相当量のＣＯ2を排出しますよね。
それらを補って余りあるほど電気自動車は効率が良くなるのでしょうか？
内燃機関も効率が良くなっています。
どうも子供騙しの様な気がしてなりません。『エネルギー保存の法則』に反するように思えてなりません。

電気自動車は将来その辺を走り回る事になるのでしょうか？

No.13 回答者： burahuman 回答日時： 2010/03/20 00:04

内燃機関自動車と燃料電池式を含めたＥＶはLPレコードとフラッシュメモリーの違いと言えば言いすぎでしょうか。

LPレコードプレーヤーには機械式のモーター、ベルト、ターンテーブル、アーム、針など音と直接関係ない部品が沢山使われていますがフラッシュメモリープレーヤーはこれら余分な物が無いのに目的は十分達成されているばかりではなく小型で信頼性が高く汎用性優れています。

内燃機関は本来の走る事に必要なモノ以外の部品が非常に多くこれに対してEVはとても少ないです。
ＥＶの場合電池式と燃料電池式が考えられますが質問者さんは電池特にリチウムイオン電池を念頭に置いているようですが将来どんな電池が発明されても動力源としてはモーター以外には考えられません。
例えばガソリンを使う燃料電池が白金を使わないで出来れば飛躍的にコストダウン出来るでしょうしそうなれば充電に要する時間も問題になりません。

大型の電池が不要ならば全体の軽量化にも大きく貢献し製造途中の環境負荷にも良い影響を与えるでしょう。
インホイールモーターはバネ下重量が大きくなる事は知識レベルの低い私でも分かりますがどのような方式を採用するかはその時のメーカーの判断であり今から心配する必要はありません。

リチウムイオン電池、燃料電池、ネオジム磁石のモーター、高性能インバータなどなど今現在でも下地は十分有るのに膨大な需要が見込めるこれらの産業には更に画期的な発明がなされる可能性は大いにあります。
質問さんの趣旨とは違った回答になりましたが要するに汎用性に富むモーターはエネルギー源の多様化や構造上の問題からも圧倒的に有利だと言いたい訳で単に排気ガスの問題や火力発電の問題に矮小化しては勿体ないと思います。

No.12 回答者： pochi2tama 回答日時： 2010/03/18 12:20

> トランスミッションもＥＶの車種によっては備えておりますね。

キャブやラヂエーター等の部品が不要なのは理解しますが、このような動力伝達機構も簡略化できるとは？理解できません。

先の回答者さんの「インホイールモーター」というのは、タイヤ毎に独立してモーターがあるのですよ。
1つのエンジン出力を左右（あるいは更に前後）２つに分ける必要は無いのでデフは不要です。

インホイールモーター化することで伝達系のメカニカルロスは無くなります。

この回答へのお礼

有難うございます。

ああ、「インホイールモーター」の装着を前提に話をしているわけですね。
それなら話は判りますが、「インホイールモーター」は現段階ではこのようなアイディアがあると言うだけで、現在のＥＶに実際に装備されている訳ではありませんし、それに将来、全てのＥＶに採用されると決まったわけでもないと理解しています。

　いい機構だとは思いますが、サス下の重量が増えると言う問題もあるではありませんか。部品点数も増え、機構も複雑になりますね。
　それをあの回答ではいきなり、「インホイールモーター」を前提に話をしてきてます。その辺を本当に判っているのか、ＥＶに諸手を上げて賛成派の知識レベルに不安を覚える私は保守的すぎますかねぇ。

お礼日時：2010/03/19 11:42

No.11 回答者： burahuman 回答日時： 2010/03/18 00:32

仰るとうりです。

実は慶応義塾大学の清水教授が以前電気自動車の総合効率はガソリン車の３倍程だと言われていました。原油の輸入から自動車で燃やされるまでの項目を考えてみるとそういう数字が出るそうです。
清水教授と言えばあのスーパー電気自動車エリーカの開発者として有名ですがNHKの番組の中でそう述べておられました。

内燃機関の持つ根源的に不利な部分、それは吸気時と爆発時のシリンダー内の絶対温度の差で熱効率が決まってしまう事。更に言えば混合ガスを圧縮する為に大きなエネルギーが必要でこれは走りながら自分で常時エンジンブレーキをかけているような物です。

また特性上の問題で必ずトランスミッションやデフが必要になり、それ以外にも内燃機関故の部品の多さ、これらを原料から作る事を考えると無駄の塊のような気もしますしね。
更に皮肉な言い方をすればハイブリッド車は無駄の権化、冷静に考えると一体何の為の機械だか分らなくなるほど複雑な機構です。

比較してモーターは圧縮に相当する行程が無いし低速から大きなトルクが出せる為に事実エリーカはインホイールモーターを使っていました。
これは実に効率の良い構造でトランスミッションやデファレンシャルギアなどが無い為エネルギーのロスが極めて小さくなります。
またモーターは制御が簡単で運転の自動化や事故回避の機構などにも極めて有利に働くでしょう。

更に太陽光で充電すれば極めて高い環境性能が発揮できるし原発で作った割安の夜間電力を利用すれば環境や財布に非常に有利な自動車が出来ると思います。将来は100円で100キロ走るなどと言う事が普通になっているかも知れません。

＞電気自動車は将来その辺を走り回る事になるのでしょうか？

当然なると思いますよ、バッテリーの性能と価格さえ目処が立ち補助金政策などを適切に行いそちらに誘導すれば爆発的に増えると思います。
１０年後には乗用車１０台中２～３台は電気かも知れません。

この回答へのお礼

貴方の書き方だと電気自動車（ＥＶ）にはデフが不要なのですか？デフとはデファレンシャルギア の事ですよね。
私の理解ではこの装置は内輪差を解消し、左右の車輪に違ったトルクを伝える役割をすると理解しております。ＥＶにこれが不要な事が理解できません。
トランスミッションもＥＶの車種によっては備えておりますね。キャブやラヂエーター等の部品が不要なのは理解しますが、このような動力伝達機構も簡略化できるとは？理解できません。

お礼日時：2010/03/18 10:45

No.10 回答者： hey_hey_11 回答日時： 2010/03/17 21:09

確かに電気自動車はＣＯ２を発電所に変っただけと思われますが、

ガソリンを精製するのもＣＯ２が出ますから、電気自動車は車からＣＯ２はゼロですので、
全く役立たないことではありません。
しかし、電気自動車に使う電池は希少物質ですので、これは問題が大きいと私は考えます。
それに、効率もこの電池に蓄えるエネルギーが大きく関与しますので、
幾ら名古屋から東京を走っても、実負荷では現在は１００Ｋｍがいいところでしょう。
また、充電に８時間掛かるので効率がよいとはいえないと思います。

私見ですが、今は燃料電池が実用性は高いと思います。
ただ、インフラが整備されないので、なかなか普及しない要因となっていますが、
普及すれば電気自動車は近距離で長距離は燃料電池になると思います。
ハイブリットは７これらの前哨戦と言われています。

この回答へのお礼

ちょっと意味不明、論旨不明ですな。

お礼日時：2010/03/18 10:14

No.9 回答者： fisker 回答日時： 2010/03/17 17:42

電気自動車単体の効率から離れて、社会システムの視点でお話しします。

電気というのは一度作ってしまえば使い勝手の良いエネルギーなのですが、現在のところ効率的に貯蔵する技術がないのが大きなネックになっています。そのため、電力インフラとしては変動する需要の最大値に合わせて供給能力を整備する必要があります。つまり、ピーク需要時を除くほとんどの時間は供給能力が余剰となっています。揚水発電（位置エネルギーの形で貯蔵する）などが補完的に利用されていますが、根本的な解決にはなっていません。太陽光発電や風力発電などの揺らぎの大きい発電方式を大々的に導入しにくい理由の一部もここにあります。
さて、プラグイン式の電気自動車は原理的に電気エネルギーをバッテリーに貯蔵して利用することが避けられません。そこで充電は夜間等他の電力需要の少ない時間帯にのみ行うと仮定すれば、発電設備の利用効率のみを考えれば蓄電等の効率がどれだけ悪くても、余剰能力を活用できるという点でメリットがあります。加えて、原子力発電など運転時にCO2を排出しない方式の割合が一定以上に高まれば、社会全体としてCO2排出を少なくする効果も期待できます。
また、太陽光、風力などの発電設備を既存の送配電網に組み込む際には蓄電池によるバッファが不可欠ですが、ここで大きなエネルギーロスがあります。電気自動車が大々的に普及すればこの揺らぎを吸収するバッファの役目を果たすことが期待できます。
ここまでは敢えて定量的な議論を避けてきましたが、社会全体のエネルギー収支を議論するには、以上に加えて電気自動車自体の製造、廃棄等ライフサイクルにかかるエネルギーや、発電スタンド等インフラの整備・維持のエネルギーも考慮して、上で述べた余剰発電設備を維持するエネルギー等と比較する必要があります。
私は門外漢なのでちゃんと議論できるデータは持ち合わせていませんが、感覚的には全体最適を考えれば電気自動車は良いシステムなんじゃないかと思っています。ただ、本格的な普及にはいくつも高いハードルがあるので、近い将来には難しいような気もします。

この回答へのお礼

ちょっと意味不明、論旨不明ですな。

お礼日時：2010/03/18 10:10

No.8 回答者： pochi2tama 回答日時： 2010/03/17 12:50

> 電気自動車の効率

・ガソリン自動車と比べると運転者の習熟度に対する燃費依存が遥かに低い
ガソリン車の場合、適切なギヤ・回転数・加速を考えないと効率がガタ落ち。ガソリンの消費量と仕事量の直線性が低い。
電力は使用エネルギーに対して運動エネルギー（傾斜が有れば位置エネルギー）に基本的にはリニアに変換されるが、ガソリン車の場合、リニアでない（変速機の介在が影響）。リニアにしようとするとまともに加速できない事になる（低いギヤは燃料消費量の割に移動距離が少ないので使えなくなるため）
・電気は回生可能なエネルギーである。
運動エネルギーを電気エネルギーに回収して使用可能。ガソリンエンジンではほぼ不可能（排気ガスにエネルギーを与えてガソリンに戻す事が出来ないという意味。原理的にできても排気ガスは大気に「廃棄」し拡散されています。）。回生（回収）効率は技術革新や制御技術に依存。
また、回生可能な場合、理想状態では重量は燃費に依存しません。

＃既に鉄道も（設置・整備費用がペイする乗客数の路線では）電化が進んでます（エネルギーコスト）
＃油脂類の使用量、ギア・トランスミッションのメンテナンスにかかわるエネルギーも減りますね。

最後に、善意の回答者さんに、「ずるい」「インチキ」というのは人として控えたほうが良いと思います。

No.7 回答者： anachronism 回答日時： 2010/03/17 08:12

> ただこの計算もズルイですね。

インチキです。
> 充電後の電力で比較していますね。充電済に至る過程を無視しています。

「充電後の電力」とは、なぜそのようにお考えですか？

参考URLには、ちゃんと「交流」の消費電力と書いてありますし、私のそのように引用しております。
まさか、二次電池（充電池）の電力は直流だってことぐらいはご存じと思います。ですので、「交流」は商用電力のことで、「充電済みの電力」とは、通常は考えません。そうであるなら、たしかに国交省等がよほどインチキくさい基準を勝手に作っていることになります。そのような情報をお持ちなのですね？それでは、ここでいう「交流」って、どこの交流なんですか？

ひとの解答に「インチキ」とまで仰せになられた以上、確たる根拠があってのことと思います。小生も非常に興味がありますので、是非ご教示いただきたい。

この回答へのお礼

御怒りのようですが、私は電気自動車（ＥＶ）が走行する場合のトータルエネルギーを問題にして居るのは理解して貰えますね？
ただ走行時のエネルギーのみを比べると、ＥＶは内燃機関車に比べて優位の可能性が高いですね。
交流電力量消費率と書いてあるのは見落しておりましたが、125Wh/kmと言うのは充電器に入る前、すなわちコンセントの側で図った電力でこれ以上は消費しないと言う意味に捉えて良いのですね。或は充電ロスを包含した電力と考えて良いのですね？
そうであれば前言撤回で謝罪致します。
　言い訳になりますが、前二つの回答が充電ロスをネグレクトしたパターンだったので、またかと思っての早とちりです。
　しかし、その上でi-MiEVで調べて見ましたら、出るは出るは。
同じ事を考える輩は多いようで、私の様な思い付きではなく、かなり厳密に考察したサイトも有るようで
http://vitz1f.ninja-x.jp/ev/EV.htm
http://aruconsultant.cocolog-nifty.com/blog/2009 …
やはりi-MiEVを欲しいか？ＣＯ2は出さないか？と聞かれたら首を横に振りそうな。
特に前のＵＲＬなんか私と同じ解釈ミスをしてるかな？

お礼日時：2010/03/17 11:39

No.6 回答者： anachronism 回答日時： 2010/03/16 23:47

システム効果というのですけど、機関の効率をいくら積み重ねても、社会システムである自動車の効率は求められません。

そのために、日本の場合は10・15モードという評価基準があります。これを使ってしっかり検証してみましょう。

参考URLによると、電気自動車の10・15モードの交流電力での消費エネルギーは、125Wh/km。
一方、同等のガソリン車の10・15モードの燃費は、21km/litとなってます。
ガソリン1Lit の発熱量は 44 MJ/kgとして、比重を0.73kg/litとします。精製ロス等は無視するとして、424.9Wh/kmとなります。

すると、火力発電所の現在の平均的な送電を含む効率が３５％くらいとされていますので、一次エネルギー換算で３５７Wh/km、この時点で電気自動車の方が若干（１５％くらい）優位となります。

ただし、これは通常のガソリン車と電気自動車の比較。ハイブリッド車と電気自動車で比較しますと、T社の最新型は38km/litですから、235Wh/kmとなります。（３５％くらい、ハイブリッド車の方が優位）

ですが、また逆に言うと、原子力発電や水力等の発電もあるので、これでガソリン（ハイブリッド）車万歳、ともいきません。何が公平かは難しいのですが、町乗り短距離で、夜間充電を前提とすると、今度は電気自動車の方が優位になってしまいます。（夜間電力は原子力発電主体なので。）

こういう比較は、諸条件を変えるとがらりと変わるので、なかなか難しいのです。ただ、少なくともただのガソリン車では、電気自動車よりもたしかに不利のようですよ。（もちろん、実績の薄いデータはいろいろとデータを疑ってゆくときりがないのですけど。）

参考URL：http://www.mitsubishi-motors.co.jp/publish/mmc/p …

この回答へのお礼

有難うございます。ただこの計算もズルイですね。インチキです。
充電後の電力で比較していますね。充電済に至る過程を無視しています。
充電ロスは意外に大きいのですよ。携帯電話さえ充電中は充電器も本体も発熱しますね。あれと同じ事が大規模に起こるのです。どう御考えです？エネルギーは移すたびにロスが生じます。100％はあり得ません。
ま、原子力発電云々の話はありますが、ガソリン車に比べてエネルギー効率が落ちることは間違いありませんね。入口から出口までを考慮するとですが。

お礼日時：2010/03/17 06:37

No.5 回答者： sou_tarou 回答日時： 2010/03/16 22:04

参考ＵＲＬを見てください。

こういう検討もあります。

参考URL：http://denkou.eek.jp/cgi/tree_b/wforum.cgi?no=77 …

この回答へのお礼

有難うございます。このサイトは知りませんでした。
ただ、この計算は駄目ですね。
電気自動車に有利すぎます。
発電効率は38.793[%]と私の計算40％と近いのですが、送電ロスを考慮していない。充電効率が95％、これは有り得ない。またモーター効率が100％。電気自動車の機械損失も考慮していない。有り得ないですね。
　電気屋さんのサイトですから電気自動車優位に持って行きたいのでしょうね。

お礼日時：2010/03/17 06:12

No.4 回答者： 469437 回答日時： 2010/03/16 13:16

その電気自動車は、ガソリン・燃料電池等とのハイブリッドではなく、充電のみと考えてお答えします。

温暖化の原因が、本当に人間によるＣＯ2排出か？という事も、ここでは考えません。

１：総体で減らせるということだと思います。車という小型で数の多い対象より、発電所に投資した方が、効率的に減らせる筈です。電気自動車には、速度による燃費の変化もなく、アイドリングの必要もありませんし。

２：
＞効率は本当に良いのか？
発電ロス：ガソリンエンジンの燃焼効率も１００％ではありませんし、理論的な限界に近づいており、もう飛躍的な発展はないと思います。

送電ロス：産油国から原油を輸入し、精製して給油所まで運ぶロスも馬鹿に出来ないと思います。

＞電池の製造にも相当量のＣＯ2を排出しますよね。
エンジンの製造も相当量のＣＯ2を排出します。

＞巨大な畜電池を搭載する必要があります。
逆に、エンジン・燃料タンク・トランスミッション分の軽量化も考えなければなりません。


＞それらを補って余りあるほど電気自動車は効率が良くなるのでしょうか？
限界に近づきつつある技術と、発展途上の技術の比較は困難です。
この先どのような発見があるかなど、予測不可能です。
電気自動車の問題は、石油資源の枯渇やＣＯ2削減の手段としてのものです。これは個人や企業の損得だけの問題ではありません。ガソリンに較べて非効率であっても導入する必要が生じるかもしれません。

燃費以外の効率も考える必要があります。
エンジンやギヤのオイルは不要になり、維持費が低くなるかもしれません。

＞『エネルギー保存の法則』に反するように思えてなりません。
ＣＯ2とは関係ありません。

この回答へのお礼

貴方は環境派ですね。実は私は懐疑派です。
その後自分でも色々と調べました。結論から言うと回答を戴いて、申し訳ないのですが貴方の言う事はかなり間違っています。私と同じ疑問を持つ人はかなり多いようですよ。
ガソリンエンジンの熱勘定は0.3位（燃焼熱量の30％位が車の駆動力として働く。）
一方電気は発電効率は0.3～0.4、送電ロスは日本は距離が短いので5％（米国だと30％にもなるらしい。）充電ロスは意外に大きくて詳しい事は不明でしたが大負けにまけて.20％とします。（50％でもいい位。）またモーターから駆動に回るエネルギーを70％としましょう。（これも不明。本当は50％以下でもお釣りがくるかな。モーターでも発熱しますね。機械損失損失もガソリン車と変わらないはず。）
0.4×（1-0.05）×（1-0.2）×0.7≒0.23と言う事になります。
これはかなり甘い数字です。0.15位でも甘いです。ガソリン車で0.3です。
車体の軽量化があっても電池の重さで帳消しです。原油輸送のエネルギーや精製エネルギーは発電用重油も共通ですはね。
上の計算は全て『エネルギー保存の法則』に基いての計算ですよ。関係無いなんて、あなた理系ではありませんね。ＣＯ2排出量は消費原油量に比例するのでは？
電気自動車は今のところミーヴでも14時間掛かるとか。深夜電力で賄えるわけありません。判りました、電気自動車を使うとＣＯ2が増える。間違いありません。

お礼日時：2010/03/16 16:45