2013年03月12日

◆ メタンハイドレートと炭酸ガス

 メタンハイドレートは、炭酸ガス抑制の効果がある。その効果は、太陽光発電を圧倒的に上回る。
  
 ※ 最後に 修正記事あり。
 ※ さらに 再修正あり。 ──
 
 メタンハイドレートの試験産出に成功した。
  → タンハイドレートの産出に成功

 まだ発掘技術が確立していないこともあり、採掘コストが高い。商業化するには、まだまだ技術が未熟だ。しかし、何か画期的な技術的進歩が必要なわけではなく、既存の技術をうまく組み合わせることで、採掘は可能だと見込まれる。
( ※ 比喩的に言うと、シェールガスの採掘だ。新しい採掘方が見つかったおかげで、シェールガスをうまく取り出せるようになった。ただし、そこでは、方法は新しいが、特別な技術的進展があったわけではない。うまいアイデアが生じただけだ。)
 というわけで、十分に資金を投入して、技術開発を進めれば、10年以内に商業生産は可能だろう。ここでは、必要とされるのは、画期的な技術ではなくて、新たな方法を探るための研究開発資金だ。資金さえ投入すれば、そのうち研究が進んで、商業生産は可能になるだろう。

 ( ※ 項末の 【 追記 】 で修正あり。)

 ──

 一方、太陽光発電は、莫大な資金を投入しても、まだまだ商業生産のレベルになっていない。政府は来年度の太陽光発電の買い取り価格を、38円にする方針だ。
  → 住宅用は38円、2013年度の太陽光発電の買取価格

 太陽光発電は、天気や季節によって発電量が変動する、きわめて質の悪い発電だ。その意味では、競争力を持つには、5円ぐらいの価格にならないと駄目だろう。そこまで価格が下がるのは、はるか先だ。とうてい、近い未来では、実現の見込みがない。
 仮に実現するとしたら、現在の方式とはまったく異なる、画期的な技術開発を必要とする。たとえば、「紙の太陽電池」「塗る太陽電池」だ。
  → 紙の太陽電池
  → 塗る太陽電池
 これらができれば、太陽光発電も商業レベルで発電できるかもしれない。しかし今のところは、海のものとも山のものともわからない。実現時期は、まったく不明だ。

 ──

 さて。ここで、炭酸ガスの削減効果を考えよう。
 単純に比率を見ると、次のようになる。
  ・ 太陽光発電 …… 炭酸ガス削減率 100%程度。
  ・ メタンハイドレート ……  同  50%程度。


 前者の数値は、明らかだろう。太陽光発電は、発電に際して炭酸ガスを発生させないから、削減率 100%程度になる。(設備をつくるときに炭酸ガスを発生するだけだ。)
 後者の数値は、次のことによる。
 「メタンハイドレートは、メタンを燃焼させるが、メタンには炭素1つと水素4つがあるので、普通の化石燃料に比べて、水素が圧倒的に多い。その分、炭素の発生量は少ない。おなじ熱量を得るために、半分程度の炭素しか消費しない。その分、炭酸ガスの発生量は少ない」

 こうして、比率だけなら、上記の数値を得る。
 一方、次の事実もある。
 「太陽光発電の発電量は、大々的に推進したドイツでさえ、2%前後にすぎない。将来的にも、上限は3割程度になる。(あまり多くなりすぎると、変動が大きくて、変動を吸収できなくなるからだ。特に、雨や夜間には、発電量がゼロになるという問題が生じる。)
 しかるに、メタンハイドレートは、一国の発電のすべてをまかなうこともできる」

 このことから、次の結論を得られる。
 「炭酸ガスの削減量は、次の式で得られる。
    削減率 × 発電量 = 削減量

 ここで、削減率が 50%でも、発電量が大きければ、削減量は大きくなる。(メタンハイドレートがそうだ。)
 逆に、削減率が 100%でも、発電量が小さければ、削減量は小さくなる。(太陽光発電がそうだ。)」

 比喩的に言えば、次のどちらが多いか? 
  ・ 10グラムの黄金を 100% あげるよ  
  ・ 100グラムの黄金を 50% あげるよ  


 前者は 100 %で、後者は 50% だ。だから、100% もらえる方が得だよ……と考えるのが、太陽光発電の推進者だ。
 しかし、50%しかもらえなくても、元の量がずっと大きければ、もらえる量も大きくなる。だから、50% もらえる方が得だよ……と考えるのが、メタンハイドレートの推進者だ。

 ここでは、算数を理解できるかどうか、というのが、分け目となる。しかしながら、たいていの人は、算数を理解できない。それゆえ、日本政府は、太陽光発電の推進のためには莫大な資金を投入し、その一方、メタンハイドレートの開発のためにはちょっとしか資金を投入しない。

 日本政府が算数を理解できるのは、いつの日のことだろうか?
 


 [ 余談 ]
 「朝三暮四」という故事成語がある。
 それに似て、「小三大一」という言葉を作りたい。
 
 猿に「 100グラムの果物をひとつあげるよ」と言ったら、猿は「ひとつだけなんかヤダ!」と文句を言った。
 猿に「 10グラムの果物を三つあげるよ」と言ったら、猿は「三つももらえて嬉しい!」と大喜びした。


2saru.gif


 これが太陽光発電を推進する日本政府の立場だ。
 


 [ 付記1 ]
 「炭酸ガスを大幅に削減する」
 というような目標は、太陽光発電や風力発電を利用する限りは夢物語だが、メタンハイドレートを使えば十分に実現可能な数値である。
 なぜか? 太陽光発電や風力発電は電力の置き換えしかできないが、メタンハイドレートは石油・石炭の置き換えができるからだ。
 たとえば、大型トラックやバスを動かすことは、電気自動車では(電池が重たくなりすぎるので)ちょっと無理だが、メタンハイドレートならば簡単だ。すでに LPGトラックや LPGバスが実用化されている。
  → 「 LPG自動車」 Wikipedia
  ※ LPG とメタンガスは、方式では、同じようなものと考えていい。
    参考記事:
     → 名大、バイオメタン自動車を公開
 
 [ 付記2 ]
 メタンガスと化学式で似ているのは、LNG(液化天然ガス)だ。LNG の成分の約9割はメタンである。
  → Wikipedia
 このことからして、「メタンガスの推進」と「 LNG の推進」は、ほぼ等価である。(炭酸ガス抑制の意味では。)

 したがって、本文中で述べた「メタンハイドレートを推進せよ」という趣旨は、「 LNG を推進せよ」というふうに読み替えれば、そのまま成立する。
 つまり政府は、「太陽光発電を推進せよ」というのをやめて、「 LNG を推進せよ」という方針を取るべきなのだ。そうすれば、炭素の燃焼量を大幅に削減できる。(かわりに、水素の燃焼量が増える形だ。)

 実際、普通の火力発電所(重油を燃やすもの)を、LNG 発電に変更すると、大幅な炭酸ガス削減になる。数値で言うと、下記だ。(炭酸ガス排出量)(出典
  ・ LNG複合 …… 376
  ・ 石油   …… 695

 何と 46%も削減できている! ほぼ半減だ。これほどにも圧倒的な炭酸ガス削減の効果がある。これは太陽光発電のパネルではどれだけになることやら。たぶん、日本中の太陽光発電を合わせたよりも、大きな効果があるだろう。(太陽光発電の場合、曇りや夜間では発電できないから、実際の発電量はたいしたことがない。)

 実際に計算した数値は、下記。
  → 太陽光発電は原発の代わりになるのか? 発電量を試算、比較してみた
 つまり、福島第1の年間発電量は 33テラワット時で、日本全国の住宅における太陽光発電の発電量は年間 3.5テラワット時だ。( 2011年における推計値。)
 一方、 原発の発電量LNG の発電量 は、1機あたりで、だいたい同じだ。(福島第1には6機あり、川崎には2機あるが。)
 つまり、太陽光発電をどれほど推進したところで、LNG 発電1機を増やすのには、遠く及ばない。炭酸ガスを削減したいのであれば、莫大な金をかけて太陽光パネルを普及させるよりも、LNG を普及させる方がいいのだ。それなら補助金を1円も使わないで済む。



 【 追記 】
 採掘のために画期的な技術は必要ないだろう……と書いたのだが、そうではないようだ。マスコミの報道では、「技術開発がまだできていない」という趣旨の話が多かったが、そういう問題ではないらしい。
 実は、メタンハイドレートには、根源的な難点がある。それは、「分布が拡散して、凝集していない」ということだ。
 そのせいで、経済的な方法で採掘することが、根源的に困難であるらしい。「そこにあるものを採掘する技術」が見つかっていないのではない。「そこにある」と言えないものが対象なのだ。
( ※ コップの水ならば「これ」と示すこともできるが、空気中に拡散している水蒸気については「これ」と示すことはできない。)
 
 この件について、次のように表現する専門家もいる。
 「メタンハイドレートは資源ではない」
( → 出典
 マスコミの話は楽観的なものが多いが、実際にはそういう甘い話は成立しないようだ。

 私もついつい引っかかってしまった。本文はかなり楽観的な趣旨で書いてしまった。しかし、ネットで情報を調べれば、こういうふうに大きな問題があるとわかる。実用化は不可能に近いかもしれない。
( ※ 実は、「ガスを出すためには熱が必要だから、地下で核爆弾を爆発させればいいかも」なんて考えたりしていたが、荒唐無稽ですね。反省。)

 【 再修正 】
 コメント欄で教わったが、太平洋側のメタンハイドレートは拡散して分布しているが、日本海側のメタンハイドレートは固まって結晶状で分布しているそうだ。だから実用化は困難ではないらしい。
  → http://blogs.yahoo.co.jp/tankou_2008/37324745.html

 となると、本文で述べたことは、そのまま正しいのかもしれない。

( ※ ただし、青山繁春という人は、原発のときの話からして、私はあまり信用していない。かたまり状のメタンハイドレートがあるとしても、それが実用的になる量であるのかは、はっきりとしていない。どうも、話が二転三転しているので、もう、何が何だかわからなくなった。 (^^); )
( ※ 私としては、「可能性があるから当面は資源量を調べてみましょう」というぐらいしか言えない。発掘技術の開発よりは、資源量[可採量]を調べる方が、先決だろう。)
posted by 管理人 at 19:45| Comment(14) | エネルギー・環境2 | 更新情報をチェックする
この記事へのコメント
「メタンには炭素1つと水素4つがあるので、普通の化石燃料に比べて、水素が圧倒的に多い。」
「おなじ熱量を得るために、半分程度の炭素しか消費しない。その分、炭酸ガスの発生量は少ない」
って冗談ですよね?
 メタンとプロパンでは発熱量が倍くらい違うので
メタンだと倍の量を消費するが、この時発生するCO2は炭素量そのものに比例すると考えれば
(取りあえず大ざっぱに低位発熱量ベースで考えます。)差が無いのでは?
(プロパンより基数の大きい物質だとさらに差が広がりますし。)

それに加えてメタンの貯蔵性の悪さを考えると
あまり単純比較する意味は無いと考えます。
(通常の圧力容器貯蔵にはメタンは不適です。)

また、メタンを基とするケミカルプラントは非効率で石油とは比較にもなりません。
(簡単に置き換えることは不可能。)
Posted by 大山椒魚 at 2013年03月12日 22:55
念のために水素と炭素の発熱量を調べてみました。
 → http://www.hh.iij4u.or.jp/~macconic/nenshou03.htm

 重量あたりでは水素の方が発熱量は圧倒的に多い。モル数で考えると、炭素1個と水素4個がだいたい同じ発熱量。(水素の方が少し多い。)
 したがって、CH4 は C2 と同程度の発熱量となりますから、炭酸ガスの排出量は炭素に比べて半分になるはずです。

 プロパンの発熱量が高いのは、炭素と水素の比率の差ゆえではなくて、分子量が多いからでしょう。話の方向が全然違っています。

> 簡単に置き換えることは不可能

 それはまあ、そうですね。原理的に可能だからといって、すぐにでも実用できるわけじゃないですね。
Posted by 管理人 at 2013年03月12日 23:47
最後に 【 追記 】 を加筆しました。
 実は大きな問題があって、メタンハイドレートは利用することはほぼ不可能であるようです。
Posted by 管理人 at 2013年03月12日 23:49
燃焼熱一覧
http://www3.u-toyama.ac.jp/kihara/chem/fire/combustion_heat.html
LNGの主成分がメタンです。

CNGってのもあるんですね。高圧縮比で過給すれば・・・でも航続距離が短いのが難点。
Posted by 京都の人 at 2013年03月13日 00:10
噛み合ってませんね。
石炭ならほぼ炭素と見なせますが、石油(主として重油)だと上記メタンとプロパン以上の発熱量差があります。
 結局メタンを燃焼させる以上は量が数倍となることが最大の問題点となるのです。
(保存性と可搬性の両面で)

ここで重量で比較することは無意味です。重要なのは体積と圧力と温度の3要素。なぜ、LNGタンカーが
高額な建造費であり、その運搬費用が石油タンカーと桁違いに高価なのかを理解すれば、機上げ設備を含む総費用が高額である事を御理解頂けると考えます。
(パイプラインで輸入している国と同等比較する馬鹿経済学者もいましたからね。)

なお、メタンによる発電の最大の利点は大気放出物質処理(脱硫と集塵)と残灰処理費用がほぼ不要という点である事は仰るとおりです。

 また材料としてのメタンが石油の代替にならないことは既に述べたとおりです。
Posted by 大山椒魚 at 2013年03月13日 14:56
本項はメタンと炭酸ガスの話をしているんです。対比しているのは、太陽光発電であって、石油じゃありません。
 「石油よりも炭酸ガスを削減するには、太陽光発電でなくメタンがいい」
 という話。

 あと、メタンの運搬方法は、通常は、ガスパイプです。すでにインフラが普及している。特に騒ぐほどのことはない。過程ならば、石油ストーブをやめてガスストーブにすればいい。
 「灯油の方が安い」
 という反論は成立するが、今は、その話をしているんじゃない。「炭酸ガス削減のためには、太陽光よりもメタン」という話をしている。莫大な太陽光補助金を、こっちに持ってくれば、はるかに大きな効果が出る、という話。
 本項のテーマを理解してください。
Posted by 管理人 at 2013年03月13日 19:10
同じ燃焼熱量あたりの二酸化炭素排出量比は「炭素 発熱量 燃料」で検索すればいろいろなところに出ています
石炭:石油:天然ガス
100:80:60とか
100:75:55とかあります
「おなじ熱量を得るために、半分程度の炭素しか消費しない。その分、炭酸ガスの発生量は少ない」でよいのではないでしょうか

なお燃焼用に使われている石炭はエイヤーでH/C(原子比)が0.9、O/C(原子比)が0.15くらい。
重量比でいえばほぼ炭素ということになるかもしれませんが、それなら石油も天然ガスもほぼ炭素。
Posted by nb at 2013年03月13日 22:42
ああ、なるほど「付記1」を無視せよと。
それなら判ります。メタンでは実用内燃機はありませんから。なぜLPG車の燃費が悪いのか、それが答えです。

それと日本で満足なパイプラインはありません。
中部地域でトヨタが引いたものくらいです。
なのでインフラとしては全く成立しておりません。
(内国タンカーの実状を確認して下さい。)

川天のように地産地消型P/Sは極めて少数派です。
Posted by 大山椒魚 at 2013年03月14日 00:17
「おなじ熱量を得るために、半分程度の炭素しか消費しない。その分、炭酸ガスの発生量は少ない」でよいのではないでしょうか。

高発熱量では水素を除けば、少々燃料が変わっても大差ないのです。(低発熱量では多少の差異はありますが)
つまり燃焼反応において寄与する炭素数はほぼ同じだということです。
(分子組成やmol数は無意味です。)
言い換えれば、同量の発熱量を得るために発生する炭酸ガスはほぼ同じとなります。
Posted by 大山椒魚 at 2013年03月14日 00:48
「メタンハイドレートは資源ではない」。
石井吉徳のそのような意見に、評論家の青山繁春氏は、実証をもって反論しておられます。3月13日の関西テレビ『アンカー』で、政府があえて調査しようとしない日本海側では、太平洋側と違って、シャーベット状の大きな固まりとして存在するんですよ、と。その放送部分のビデオがみつからなったので、この写真だけでも御覧ください。
http://blogs.yahoo.co.jp/tankou_2008/37324745.html

彼の妻の青山千春氏はメタンハイドレートの研究者で、青山夫妻は自らの研究所で船を出して、日本海でメタンハイドレートの調査をされています。単なる口先の徒とは違うと思います。
クセの強い人なので彼を嫌いな人も多いと思いますが、生涯、石油権益にまみれた東大の御用学者よりは、傾聴に値すると思います。
Posted by 大阪人好み at 2013年03月14日 06:33
続けての投稿を失礼します。
先ほどの放送は次の部分です。どうか各自のご判断を願います。

http://www.youtube.com/watch?v=gILBi3CRA7s
http://www.youtube.com/watch?v=lWSVEWDlkXE
Posted by 大阪人好み at 2013年03月14日 07:06
上のビデオですが、申し訳ない。
YouTubeは権利者により消されたようです。
それでも見てみたい方は、下のリンクからどうぞ。
番組全体のビデオの、23分45秒過ぎからです。

http://www.dailymotion.com/video/xy5yoy_2013-03-13-yyyy-yyyyyy-yy-yyyyyy_news#.UUE2ohwqw9R
Posted by 大阪人好み at 2013年03月14日 11:47
最後に  【 再修正 】  を加筆しました。
Posted by 管理人 at 2013年03月14日 12:51
参考記事。

> 朝日新聞によると、政府は2000年代から588億円をメタンハイドレート埋蔵量調査などに投じており、13年度予算案でも87億円が盛り込まれているという。
http://news.mynavi.jp/c_cobs/news/newsphere/2013/03/post-276.html

> 本海側のメタンハイドレートについては、独立総合研究所の青山繁晴社長が、従来から採取しやすい状態で広範に存在することを、独自の調査をもとに主張し、独立総研の協力で新潟、京都、兵庫など日本海側の10府県がこの9月、「海洋エネルギー資源開発促進日本海連合」(会長・山田啓二京都府知事)を結成したばかり。青山氏は、政府が数百億円の国費を太平洋側に投じて成果が上がっていないため、日本海側の青山氏らの調査を無視してきたと再三、批判していたという因縁がある。
http://www.j-cast.com/2012/11/18153875.html

> 巨額の予算がつく政府主導の南海トラフに対して、低コストで採掘できそうな日本海側の研究には年間250万の予算しか付いておらず[6]、船を動かすためには燃料代だけでも1日100万円以上かかるうえ、調査のためには政府の船を借りねばならず、水産高校の実習船のような小型の船を借りた場合でも金額や人件費を含めると一日300万円は必要になってくる。
http://j.mp/YtJJ1W

> 経済産業省が日本海で広域的な分布調査に乗り出すことが10日、分かった。調査費を2013年度予算で要求する。
http://sankei.jp.msn.com/life/news/130110/trd13011019300019-n1.htm
Posted by 管理人 at 2013年03月14日 21:44
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