電気自動車はエコなのか。 現時点では火力発電の割合も大きく、発電時のエネルギーロスや、送電時に失われるエネルギーもあると思います。

Question

さらにはバッテリーのリサイクルに必要なエネルギーなどトータルで考えたときに電気自動車は内燃機関を使った自動車よりも効率的なのでしょうか？

内燃機関も熱効率が50%を超えたものもあるようです。

また、もし現時点で内燃機関の方が効率が良かった場合、再生可能エネルギーの割合が発電量の何%を超えると電気自動車の方が良くなるといったポイントはあるのでしょうか。

Answer 1

よく出る話ですけど、結論は出ない話じゃないかな？

石油を燃やして発電してその電気を使うよりも、直接石油を燃やす車の方が良い。
そんな事も聞きますけど、世界の火力発電の熱効率は、日本が世界最高レベルで、49.7%という事です。
https://www.tepco.co.jp/corporateinfo/illustrated/electricity-supply/thermal-international-j.html

内燃機関の熱効率50%オーバーというのは注意してみなければいけないです。
エンジンは発電専用として使う「e-Power」での話のようです。
一番効率の良いところで使うから効率が良いという事で、普通のガソリン車では達成できないでしょう。

純粋なＥＶとかＦＣＶは排気ガスを出しませんから、大都市部の大気汚染を減らすという目先の話にはかなり効果的ですよね。
以前に見たニュースの映像ですけど、ロンドンでは歩道に立てていた立て看板が１日で真っ黒になるようです。特に裏側の桟を指で擦ると真っ黒になっていました。
東京でもそんなことは無いですよね。

あれだけ環境にうるさいことを言っているヨーロッパがそういう状況ですから、欧州車の排ガス規制は、実効性がないのかも。
（ディーゼル社の不正プログラムの話もありましたしね）

ＥＶは有効ですけど、大都市で発生するはずだった有害物質を、郊外の発電所で発生するという見方もできます。
公害問題が取りざたされた、1970年代初頭の考え方と一緒に見えます。


発電の効率や送電の効率は問題ですけど、すでに一般家庭でも電気を使っているわけなので、ＥＶだけを問題視するわけにもいかないですよね。


バッテリー関係の生産から廃棄に至る工程は問題だらけですね。
世間では、あまり問題として取り上げられていないのですけど、最近大きな問題が起きているようです。

ひと頃は、「都市鉱山」などと言われて、使用済の携帯電話などを集めて、そこからレアメタルなどを取り出すという事が紹介されていました。
その頃は、非鉄金属の回収業者でも積極的に買い取っていたんですけど、昨年くらいは引取してもらえませんでした。
おそらく、その先の処理業者の問題じゃないかと思います。
処理に当初の見込みよりも高額な費用が掛かったんじゃないかな。
小型家電リサイクルには携帯電話も対象になっていて、市町村単位で回収するようになっていたと思いますけど、その業者の所には市町村からの問い合わせもあったという事です。

極端にＥＶ化に走った場合、これが大きな問題になってくるかもしれません。


細かいことを抜きにして、二酸化炭素だけの話であれば、ＥＶの方が圧倒的に有利なはずなんですけどね。
燃料の量として足りるかどうかの問題はありますし、上手に使えるかという問題もあるんですけど、植物由来の燃料を積極的に使うと、二酸化炭素はノーカウントになりますよね。
人間の問題（＝所得の問題）で、山林が荒れ放題になっています。
そこで間伐をすると大量の木材は発生しますし、下草なども発生します。
どこの市町村でも、雑草を刈り取ったり、街路樹の剪定などを行っています。
そういったものを、燃料化して火力発電所で燃やすことができれば、火力発電の見方は変わるでしょうね。

また、ボトリオコッカスとかオーランチオキトリウムから生み出される油を燃やすという手もあります。どちらも研究は行われているはずですが、自動車の燃料としても期待されています。

さらに、発電所の排気ガスを回収して有害物質を分離するという研究もされていたはずなんですけどね。
発生した二酸化炭素をこうあるで圧縮していくとゼリー状になり、それを深海に沈めるという話だったと記憶しています。


太陽電池も効率アップの研究は進められていて、「ペロブスカイト太陽電池」は曇りでも発電ができて、薄いのでどこにでも貼り付けることが可能と聞きます。
https://www.nhk.jp/p/zero/ts/XK5VKV7V98/blog/bl/pkOaDjjMay/bp/pwvox6A81j/

これが実用化されれば、太陽電池だけで走る自動車も不可能じゃないでしょうし、各家庭に設置すれば、発電所も不要になるかもしれません。

こういった新技術がいつまでに実用化できるか。
それで考え方が大きく変わるのでは。


「オーランチオキトリウム」と「ペロブスカイト太陽電池」は日本初の技術ですから、ぜひとも日本国内で実用化してほしいんですけどね。
日本がエネルギー大国になるなんて、いいですよね。

質問者からのお礼コメント

皆様ありがとうございました。

Answer 2

効率では比較しづらい。
というのも、発電は混合しているし、途中までの効率しか見つからない。
また慣例的に発電の方が平均なのに対し、車は最大値の数値。
元々比較を想定していないので条件を揃えるのは相当難しく、例えしてのけたところでそれを検証出来ないのなら意味ありません。
それよりも燃費や電費を用いた比較論文があるので、そちらを精査したほうが話が早い。
MAZDAの論文では、ガソリン燃費19.6km/L、電費8.06km/kWh、35.8kWh搭載車で111511km走行した時点でco2排出量が並ぶとされています。
file:///C:/Users/hirom/Downloads/14thmeeting_proceedings_openaccess.pdf

大容量搭載だともっと伸びて、約66kWhで200000km走行後となる。
よく20万㎞走行してようやくガソリン車よりエコになると言われる所以です。
ただしこれには使われているデータが古すぎるという問題がある。
バッテリー製造時のco2排出量は177[kg-co2eq/kWh]で計算されているが、文献自体は2010～13年。
IVL2019という文献だと、61-106[kg-co2eq/kWh]となっている。
※文献で想定されているco2排出係数はいずれも0.5[kg-co2/kWh]
また、燃料製造と発電のco2排出係数も0.552[kg-co2/kWh]（2013年）と最も高くなった年を引用しています。

バッテリー製造時の必要エネルギー量は少なくとも1/3にはなるでしょう。
そしてco2排出係数の低下は、製造時と走行用電力双方に影響します。
製造時の排出量は、排出係数が1/10になれば正味1/10になる。
走行用はガソリン車との差になるので、並ぶまでの走行距離には例え排出係数が０でも半減には届かない程度にしかならない。
並ぶまでの走行距離だと製造時の方が重要で、総排出量だと逆に走行用の方が重要になります。
24年7月以降にEU市場で販売されるEV用電池は、CO2排出量を測定し開示しなければならないとなっているので、その時にだいぶ状況が判明するでしょう。

ちなみにWEO2022によると年間発電量と電源構成は2021年時点で、
世界：28334TWh、再エネ8060TWh(28％)、原子力2776TWh(10％)。
中国：8539TWh、再エネ2466TWh(29％)、原子力408TWh(5％)。
米国：4371TWh、再エネ874TWh(20％)、原子力813TWh(19％)。
EU ：2963TWh、再エネ1112TWh(38％)、原子力733TWh(25％)。
日本：1024TWh、再エネ232TWh(23％)、原子力56TWh(5％)。

2030年時点だとSTEPS(公表政策シナリオ)の場合、
世界：34834TWh、再エネ15073TWh(43％)、原子力3351TWh(10％)。
中国：11136TWh、再エネ4901TWh(44％)、原子力643TWh(6％)。
米国：4625TWh、再エネ2034TWh(44％)、原子力807TWh(17％)。
EU ：3238TWh、再エネ1971TWh(61％)、原子力656TWh(20％)。
日本：969TWh、再エネ356TWh(37％)、原子力190TWh(20％)。

2030年時点でAPS(公約シナリオ)の場合、
世界：35878TWh、再エネ17575TWh(49％)、原子力3547TWh(10％)。
中国：10958TWh、再エネ5056TWh(46％)、原子力718TWh(7％)。
米国：4869TWh、再エネ2620TWh(54％)、原子力826TWh(17％)。
EU ：3583TWh、再エネ2470TWh(69％)、原子力705TWh(20％)。
日本：1036TWh、再エネ391TWh(38％)、原子力219TWh(21％)。

Answer 3

自動車の熱効率って机上の空論で30%程度ですよ。

50%？車名は？
嘘を書くのは良く有りませんね。

火力発電所なら実際に60%以上で操業しているのも有ります。検索すれば直ぐに見つかりますよ。

なので電気自動車に置き換われば、火力発電所だけ(笑)でも二酸化炭素は、半分以下に成ります。

まあ電気自動車の時代に成れば、太陽光発電が、有効利用出来ますからクリーンで安定し低価格な純国産の電気が、余る時代に成ります。