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もし今のハイテクで蒸気機関車を作れば、エネルギー交換率の低い蒸気機関を高効率の動力として使えないでしょうか?

蒸気機関車のメリットとしては、

●線路さえあれば走る
●燃えるものならエネルギーとして使える
●発電所の不要など

そんなの無駄だとかコストに見合わないとかの考え方ではなく、
真面目に考えた意見をしていただけると幸いです。
私は特に電車好きとかではなく、今の触媒技術を使えば二酸化炭素の排出量を抑えることもできると思うし
クリーンな動力として意外と使えるのではと思っています。

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A 回答 (11件中1~10件)

別にハイテクでは無いけれど駆動


力に蒸気を用いる事は出来ます。

アフリカとかオーストラリア大陸
の平原などの列車駆動に適します。
燃焼させるボイラーではなくて太

陽光により蒸気を発生させる。邪
魔物の無い平原なら列車の幅を超
える集光器を使える。これで各車

両の蒸気原動機を運転する。太陽
発電板により腹水器を稼動して水
を循環利用する。重量の不利は無い。

衛星軌道上に太陽光反射衛星を運用
して必要な光量を列車に照射し続ける。
これにより夜でも原動機は動く。

照射する光量の増大は被害が出るほど
強力ではないので人類活動への影響は
わずかと考えられる。

衛星段階で赤外線を選択して照射すれ
ば曇り空でもエネルギーは十分となる。
決まっている線路の列車を照射する制

御技術は難しいものでは無い。
この技術は船舶にも使用できます。
クリーンという点ではクリア出来ます。

経済的にもクリア出来るのではと思います。
日本政府が衛星を運用して各国から燃料代
を集めれば税金ゼロも夢では無い。
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そういえば・・・アメリカだったかで現代の高効率の蒸気機関車を作ろうとしたことがあったらしいことを思い出しました。


結局、採算に合わないとかでつぶれてしまったらしいです。高効率の蒸気機関車、現在の技術でも難しいみたいですね。
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まあほぼ回答は出尽くしていますが。



電気機関車のエネルギー効率が約25%、ディーゼル機関車が約15%で、蒸気機関車はだいたい約10%程度なんだそうです。だから、ノスタルジィを別にすれば蒸気機関車を利用するメリットはほとんどないのです。それでも主に発展途上国で蒸気機関車が活躍しているところがあるのは、そういう国は貧乏なのでディーゼル機関車でさえなかなか買えなかったり、あるいは蒸気機関車は100年以上前から使っているので管理の技術者もいるのですが、新しい機関車を使うなら新しい技術者を育てなければならず、その金がなかったりするためです。蒸気機関車はそういう意味では構造が単純なので、金も部品もない貧乏国でもメンテナンスができるのですよ。

で、あとは他の回答者さんもおっしゃる原子力機関車。実は原子力発電所のほとんどは海辺に作られています。日本の原子力発電所は全て海岸沿いです。ロシアなどの内陸国では大河(ドニエプル川など)のほとりに作られています。
だいたいお察しいただけると思いますが、その理由は原発は大量の水を必要とするからです。特に、事故を起こさないように過熱しないようにコントロールするために大量の水が必要なんです。原子力空母や原子力潜水艦があるのも、船は水(海水でも構いません)が容易に手に入るからです。

>燃えるものならエネルギーとして使える

質問者さん、アウトドアで焚き火みたいのやったことないでしょ?燃料によって火力(熱エネルギー)や持続時間なんて全く違いますよ。例えば炭は持続時間は長いけど、火力は少ない。薪は火力はあるけど、すぐ燃え尽きます。その薪だって実はたいしたことはなくて、灯油ストーブなんかのほうがずっと暖かいわけです。
昔、戦争中に石油が不足して薪を燃料にするバスが作られました。私の父は戦中戦後にそれに乗ったことがあるそうでして、薪燃料バスは全く馬力がなかったので、坂道が登れなかったそうです。じゃ、どうやって坂道を登ったかって?坂になるとお客さんが降りて、みんなでバスを押したそうです・笑。古き良き時代ですね。
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専門の蒸気機関で発電してその電気で電車を走らせたほうが効率がいいからこうなってるんですよ。



機関車内での発電という時点で非効率的ですからね。

機関車内は広さに限界があるうえに、
設備を乗せるほど重くなって自身を動かすのに余計なエネルギーが必要になります。

だったら動かない設備で大々的に電気を生産して、
その電気で軽い車両を動かすほうが断然効率が良いわけです。
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原子力発電自体が、言ってみれば、蒸気機関です。


電車は、送電ロスはあっても、燃料を手配するコストよりも安いかもね。
残念だけど、CO2は抑えられません。
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大きさに制約を受けなければ発電所並みの効率で運転できます


残念ながら鉄道車両には車両限界という制約があるのです
燃えるものは何でもとはいえ低熱量燃料を使うには火室を大きくしなければなりません
ボイラーを太くすれば解決できますが車両限界の壁に突き当たります
それに低熱量なら多くの燃料を消費するので燃料の補給所や補給回数が増えます

電気鉄道は発電所で消費する燃料の25%位の効率といわれています
ジーゼル駆動の15%に比べると送電損失を見ても電気駆動のほうが有利です
鉱山用のトラックやアメリカのジーゼル機関車が電気駆動を採用してるのはそういう理由からです
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ま~外燃機関でいいならばスターリングエンジンがありますね。



二酸化炭素で言えば樹木は育てても、燃料として使用せず、山で朽ち果てさせれば、二酸化炭素が放出されるため、本来木を育てるだけでは二酸化炭素の削減にはつながらないのですね。
そこでなんとか樹木の燃料としての使い道を探さなければならないのですが・・・

それで樹木を燃料として使用して、石油とか石炭を地中に置いておければ、二酸化炭素の増加の縮減になると言う事はあります。

そこでスターリングエンジンになるのですが・・・むずかしいでしょうねー。

参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B9%E3%82%BF% …
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現状の蒸気機関車には致命的な欠点があります。


それは、走行距離です。水蒸気を大気中に放出するため、大量の水が必要になります。それを補給しないと走り続けられません。水に戻して再利用も考えられるのですが、実際に行っている例が少ないので多分非常に難しいのでしょうね。
あと、現在の線路、蒸気機関車の重量に耐えられないところが結構あります。電車しか走らないところなどです。
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原子炉でも積まない限りは「クリーンな」エネルギー源とはならないでしょう。


ただ、原子炉だと、強奪・メルトダウン防止のためにとんでもないシステムを考え出さなくてはならず、「無理」となります。
重さでもアウトだし。

燃やせる物を燃やして・・・
蒸気を作って・・・
効率が悪すぎます。
既存の物を使うのであれば無理です。
出来るのなら、発電所がやってます。
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「下手の考え 休むに似たり」 ということわざ通りのご発想です。



その一
「触媒技術を使えば二酸化炭素の排出量を抑えることもできると思うし」
木材や石炭の炭素を空気中の酸素で燃焼させる以上、二酸化炭素の排出は抑えられません。
かつ、触媒で二酸化炭素が別の安全な物質になることはありません。
自動車の排気ガスでも触媒に通していますが、二酸化炭素の発生削減とは無関係です。
大学の基礎化学あたりで、理解できるはずですよ。

その二
「エネルギー交換率の低い蒸気機関を高効率の動力として使えないでしょうか?
無理です。クソ重たい蒸気発生炉や燃料、水を抱えて動けばそれだけエネルギーの無駄ですし、このような熱機関は大きければ大きいほど熱効率を改善できます。
従って同じ石炭を燃やすなら大きな火力発電所で電気を発電し、電気機関車や電車として動かした方が効率が良いのです。

蒸気機関車も明治期の導入以来、およそ100年にわたり改良が続けられてきました。
それでも淘汰されたのはそれなりの理由がありますし、科学的な知識もない質問者さんの思いつきでひっくり返るようなものではありません。
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Q今の時代、蒸気機関車を新造することは可能ですか?

今の時代、蒸気機関車をゼロから新造することは可能ですか?

人的にも技術的にも可能でしょうか?
仮に新造するとしたら、1両いくら位するものですか?

Aベストアンサー

今まで作られた機関車についてレプリカは作れると思います。ただ、高性能な新形式をゼロから作れるかというと甚だ疑問です。

ボイラと簡単に言いますが、民生用のボイラのほとんどは水管ボイラで、蒸気機関車に使われる煙管ボイラに関しては現在ではエキスパートが存在しません。また、コンピュータシミューションもほとんど行われていませんから、最適効率で設計できるかについては難しいと思います。すでに、レシプロの蒸気機関が近代科学や工学の対象(興味として以外)では無くなって久しいですから、ゼロからの設計は大変だと思います。むしろ、新時代の蒸気機関車として蒸気タービン機関車のような車両に挑戦した方が面白いかも知れません。
蒸気機関車のボイラは、特殊な部分が多く(横置きなど)、一般のボイラとは違う設計になります、ですから、長府などの中型ボイラ製造業者でもこの辺の技術が残っているかは疑問ですし、鉄道車両の製造メーカーにしてもどのくらい残っているかは疑問です。
最近、国内で作られた蒸気機関車やライブスチームは飽和蒸気を使っているはずで、性能として絶対に加熱蒸気を必要とする本線機としては使い物になりません。

また、最近の軌道は、車両側の進歩により、蒸気機関車時代の様な大きな横圧を考慮して敷設されていません。省力化軌道やパンドロールのような締結具で構成された軌道に実際に蒸気機関車を高速で走らせたときにどうなるかはかなり不安だと思います。

今まで作られた機関車についてレプリカは作れると思います。ただ、高性能な新形式をゼロから作れるかというと甚だ疑問です。

ボイラと簡単に言いますが、民生用のボイラのほとんどは水管ボイラで、蒸気機関車に使われる煙管ボイラに関しては現在ではエキスパートが存在しません。また、コンピュータシミューションもほとんど行われていませんから、最適効率で設計できるかについては難しいと思います。すでに、レシプロの蒸気機関が近代科学や工学の対象(興味として以外)では無くなって久しいですから、ゼロか...続きを読む

Q現代版最新蒸気機関車

もし、現代の技術で、固体の石炭を燃料とする鉄道機関車を作ったら、どんな方式になるでしょうか?

もちろん、高効率・高出力を目標にします

石炭は、予めガス化や液化などはしないで、固体のまま積み込むとしてです

質問のタイトルは、蒸気機関車と書きましたが、必ずしも蒸気機関でなくてもけっこうです

私が考えたのは、

石炭を燃料とする蒸気タービンで発電
その電力で直接モーターを駆動しつつ、バッテリーも充電
蒸気タービンは、最も高効率で常に運転
平地巡航時は、主に充電
加速時や登坂時は、バッテリー電力も併用
減速時や下り坂では、モーターを発電機とした回生ブレーキで、バッテリーを充電

結局、蒸気機関ですね(^_^;)

今更、わざわざ固体の石炭をそのまま燃料とする機関車を作る意味があるかどうかは問わず、科学的(工学的)空想でお願いします

Aベストアンサー

結局のところ、
・レシプロ
・タービン直接駆動
・ターボ・エレクトリック
の3つの選択肢のどれかということですね。

長距離止まらない貨物列車なら、タービン直接駆動になるでしょう。

(駅に止まらないといけない)旅客列車だと、レシプロか、ターボ・エレクトリックか。
さすがに、今、設計するなら、理想的には効率が良いターボ・エレクトリックにしたいところですが。。
機関車サイズにする前提だと、総合的にレシプロ
に勝てるかは結構厳しいような気もします。

蒸気タービンの高効率化には大型化が有効で、かつ、ターボ・エレクトリックの長所は、エンジン(+発電機)とモーターを自由に配置できることなわけで、鉄道というシステム全体で効率を追求していくと、石炭火力発電所+電車、になってしまう気もしますが。


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