家電と物理学

燃料となる物質には固有の熱量がある。
カロリー計算でも炭水化物1g＝4kcal、蛋白質1g＝4kcal、脂質1g＝9kcalという
熱量があり、人も燃料により動いている事になる。
ガソリンも1kg＝43.7MJ、1g＝43.7kJ=11.3kcalという固有の熱量が存在する。
1kcalは1リットルの水を1℃上げる熱量なので、
10℃の水200リットルを40℃の風呂にするには、
30×200で6,000kcal(6,973Wh)もの熱量が必要になる。
 
●家電と効率
電気は、火力発電で燃やした熱を電力に変換し、
それを送電線で送れるという非常に画期的なエネルギーだ。
しかし火力発電の効率は4割程度、最新のもので6割程度なので、
電化する事はCO2削減に繋がるとは言えない。
火力発電は燃料で水を蒸発させてタービンを回し、
その動力によって発電するので、二度手間になってしまう。

それに対し、ガスコンロやストーブは燃料を直接燃焼させるので、効率はいい。
電気ポットも保温性が高く、ヤカンの湯を再利用すれば省エネと言える。
ストーブの出力は数kWと、人間の消費する熱量の数十倍大きい。
人間も動力よりも体温の維持に熱量を使っているので、
身体から熱が逃げた分は、室温が上がる。
しかし北海道のような寒い地域では、屋内もかなり冷え込む為、
ストーブの熱が逃げないように気密性を工夫しなくてはいけない。
●熱量と比熱(補足)
水と空気では、体積あたりの質量も、一定質量の温度を上げる為の
エネルギー(比熱という)も違う。
水を温める為のエネルギーは空気よりも遥かに大きいが、
「熱し難く冷め難い」性質を持っている。
空気1kgの質量は7/9立方メートルで、比熱は水の約4分の1だ。※1※2
しかし物質が熱を伝える「伝導」によって、熱は逃げるので、
大きなエネルギーを消費するエアコンを使用する際は、
気密性を高めた方が、無駄が少なくて済む。
●再エネと効率(補足)
火力発電は熱を動力に変換し、動力を電力に変換するものだが、
動力から直接発電する水力・風力の方が効率はいい。
電気とは違うが、太陽の熱を直接利用する太陽熱温水器は、
石油やガスを使わなくていい分、資源節約に有用だ。
それに対し、太陽光パネルの効率は低く、1平方メートルで150Wが限界だ。※3
●電気とガソリン
燃費12.5km/lの車では、2.5km走るのに200ccのガソリンを使う。
200ccのガソリンは1,920Whの熱量を生み出せるが、
実際に走行の為に使えるエネルギーはその20%である。
80%は熱になって捨てられるからだ。
一方、電気自動車のモーターはガソリン車より効率が良く、
電気を80%の効率で動力に変換出来る。
しかし電気自動車のリチウムイオン電池は、
ガソリンより遥かにパワーが劣るという弱点がある。
2.5km走るのに5kgものリチウムイオン電池が必要になる。
燃料に比べ、電池に蓄えられるエネルギーは驚く程低い。
単1の乾電池で15Wh程。
5kgのリチウムイオン電池で480Whのエネルギーになり、
50km走行する為には9,600Whの電力が必要になる。※4※5
●燃費と馬力
車の燃費は車体重量、積載量、排気量に比例する。
当然、馬力が高いほど高燃費だ。
軽自動車の排気量は660ccで、唯一64馬力の馬力規制がされている。
原付の燃費は100km以上/lのものもあり、
排気量400cc以下のバイク(普通自動二輪車)も燃費が優れている。
普通自動二輪車は排気量126～250ccの軽二輪、
排気量50～125ccの小型自動二輪車(原付二種)に区分される。
何れも法定速度は時速60kmであるが、
小型自動二輪車は高速道路走行が出来ない。
馬力は、軽二輪でも93馬力に達するものがあり、
小型自動二輪車の馬力はそれより劣るものの、
原付より遥かに優れている。※6
普通乗用車と同じように走れて、尚且つ原付同様に燃費に優れ、
経済的な125ccバイクが攻守共に強いと言える。

原付と同じ排気量だが、小型自動二輪車のように使えて、
低燃費で雨風に晒されないミニカーもある。
とは言え、豪雪地帯では軽自動車の前駆以上の安定感は必要なので、
冬季は普通の自動車より危険が伴うだろう。
●原付と電動アシスト自転車
原付の馬力は数馬力しかなく、法定速度は時速30kmまでしか出せないが、
小型自動二輪車と比較しても格段に燃費が低い。
電動アシスト自転車では馬力が一定で、時速24kmまでは人の漕ぐ力の
最大2倍の動力をアシストしてくれる。
定価出力は250W程。※7
原付と比較してもかなり低燃費であるが、バッテリーのランニングコストが
それ以上に掛かるという難点がある。
当然、使うほどバッテリーの寿命は短くなる。

但し原付・小型自動二輪車は税金・保険料などの諸費用が発生する為、
電動アシスト自転車の方が、圧倒的にコストが優れていると言える。※8
ちなみに原付でも小型自動二輪車と同じ軽自動車税、自賠責が発生するので、
燃費を除けば維持費は同じと言える。※9※10
もっとも、小型自動二輪車の運転には二輪車免許が必要になるが。
●関連ページ
 
●参考URL
※1
https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q129700942
※2
http://d-engineer.com/netsuriki/hinetu.html
※3
https://www.goo.ne.jp/green/business/word/energy/S00224_quiz.html
※4
https://www.nies.go.jp/social/traffic/pdf/7-all.pdf
※5
https://matome.naver.jp/odai/2137705662697144501?&page=15
※6
http://bikekaitoriosusume.net/bariki/
※7
http://www.geocities.jp/jitensha_tanken/motor.ass.html
※8
http://fiction-cycles.blogspot.jp/2012/06/blog-post.html
※9
http://www.jibaisekihoken.com/insurance-period
※10
https://genn2.com/125cc-meritto/
 
●素材源
かわいいフリー素材集 いらすとや
http://www.irasutoya.com/
 

「水貧困国」中国に見習うべきこと

日本の食料自給率40%。
日本は食糧の供給を輸入に依存している為、
もし供給がストップしたら食糧危機に陥るリスクがある。
2017年の今日になっても、具体的な改善策を見出していない。
慢性的な水問題を抱える中国も、ある計画に乗り出し始めた。
 

●中国が抱える水問題

中国食品は敬遠されるが、中国の農業の規模は日本より遥かに大きい。
しかしその一方で中国は深刻な“水不足”だ。
ひとえに水不足と言っても、中国の死活問題になりかねないほど深刻な問題だ。
その根底にある砂漠化、水需要の増加、汚染の「3つの病」を克服しなければ、
本当に中国の水は枯渇してしまうだろう。
日本の農業は米主体であるが、中国では米、小麦、とうもろこしを
「3大主食」として栽培している。
しかし乾燥した内陸部の大部分は放牧地となっている。
砂漠化が問題となっているのはこの放牧地で、過放牧によって家畜が草原を
食い尽くす事によって、砂漠化し放牧が出来なくなってしまう。
一度砂漠化した草原を元に戻すのは難しい。
そこで、砂の流動を防ぎ、植林、養蜂を併用した緑化活動が行われている※1。
2つ目の問題は、水需要の増加だ。
水の少ない北部では地下水の汲み上げが過剰となり、
地盤沈下が問題となっている。
そこで南部の水を北部に送る大規模な水路工事「南水北調」が進んでいる。
また節水の為に、汚染水を浄化する再処理施設の導入が進んでいる。
日本の水処理メーカーも進出している※2。
3つ目の問題は水処理と絡むが、深刻な水汚染だ。
以前にも、中国の排水が海に流れた事によりエチゼンクラゲが増殖、
日本の漁業に被害が出た事が問題となった。
エチゼンクラゲの発生源の一つは黄海の長江河口付近で、
長江の上流は中国第三の川、淮河に繋がる。
淮河は工業排水が垂れ流されており、
中国国内でも最も汚染が深刻とされている。
その為、地下水が汚染され、
住民が飲料水として使う井戸水が白く濁る被害が出ている。
井戸水を分析した所、発癌性物質に変化する硝酸性窒素(ノックス)が
日本の基準の14倍も検出された※3。

汚染された水は当然農業にも使われており、このままでは農業そのものが
成り立たなくなってしまうだろう。
中国の食料自給率は2013年に90%を割ったが※4、
安全な水の確保が難しくなっている事を考えると、先行きは更に暗いと思われる。
 

●中国が推し進めるジャガイモ主食化計画

こうした深刻な水不足の中で、中国が打ち出した苦肉の策はジャガイモを
第4の主食に位置付けるというものだ。
中国農業部は、2020年までにジャガイモの作付面積を
1億ムー(約667万ヘクタール)以上に拡大する目標を掲げた。
水をあまり使わないジャガイモを栽培する事によって、
水使用量を軽減する事が狙いだ※5。
北朝鮮でも、食糧危機が起こった1990年代末にジャガイモの生産を拡大し、
1998年には61万トンだった生産量を、2005年には207万トンに増やしている※6。
ジャガイモがヨーロッパに広まった背景も飢饉があり、
荒地でも育つジャガイモは飢饉から人を救ってきた。
 
●日中の気候
中国における米の産地は南部なのに対し、
日本の米の収穫量は「北高南低」となっている。
米は本来、熱帯の湿潤な地域の作物であるが、北日本でも夏は高温となり、
昼と夜の寒暖差が大きい環境が適している為、多く収穫出来る。
また、米の収穫量を都道府県別に見ると富山が最も多く、
1位から5位は日本海側地域が占める(2013年)※7。
日本海側は山脈があるお陰で、冷害の原因となる「やませ」の影響がない為、
重要な米の産地となっている。
しかし、気温が十分でも水が十分に確保されなければいけない。
これは日本の地形と海流が関係している。
中国の降水量は内陸ほど乾燥するが、
華南から東北にかけては「南高北低」を示す。
北上するに従い、小麦に移行し、東北ではとうもろこしに移行する。
中国北東部と北朝鮮は亜寒帯夏雨気候(Dwa)で、
冬は乾燥して寒さが厳しく、夏は高温多湿となる。
それに対し日本の日本海側は対馬海流の影響で冬は雪を降らせ、
山から豊富な雪解け水が齎される。
 

●米は水の浪費家


日本の降水量は世界平均の2倍で水が豊富だが、
一人あたりの水資源は少ない※8。
食べ物を粗末にしないように言われるが、同じくらい水も貴重なのだ。
普段から節水する事も大事だが、それ以上に水を浪費しているのが米だ。
農畜産物の生産に要した水の量を表す「仮想水」というものがある。
普段何気なく食べている米は、驚く程多くの水が使用されている。
米1kgを生産する為に消費される水は、何と3.7トン※9。
3.7トンというと想像が付きにくいが、1日1合～1.5合食べるとすると、
1日で大体600～800リットルくらいの水を消費している事になる。
200リットルの風呂3～4杯分だ。
これに対しジャガイモは185リットルであり、
米に比べてたった20分の1で済む事から、
「水飢饉」の中国には効果的な戦略と言える。
 

●日本も食糧だけでなく水の自給を


日本は農産物輸入大国だが、仮想水として見るとその輸入量が分かる。
日本の仮想水輸入量は、主要穀物5種(大麦、小麦、大豆、とうもろこし、大豆)と
畜産物3種(牛肉、鶏肉、豚肉)で年間627億トンに上る※10。
一人あたりでは大体500トン、一日に1.3～1.4トンもの水を輸入している事になる。
品目で見ると、牛肉が小麦を上回り、半分近くを占めている※11。
スーパーで気軽に手に入る牛肉だが、牛肉1kgを生産する為には、
20.6トンという途轍もない量の水が使われる。
日本が食糧の自給を図る為には、水の自給を図る事も重要だ。
 

●白米食の功罪

日本の自給率の低さは「米離れ」に起因する所が多い。
一人あたりの消費量は1962年には118kgだったが、
その後減り続け、2015年には半分以下の54.6kgとなった※12。
半世紀前の日本人は1日2合の米を食べていた事になる。
消費カロリーにして一日分の半分だ。
また、日本は地方の高齢化による農業の担い手不足という持病を抱えており、
耕作放棄地も増え、2010年には約40万ヘクタールに達した。
何と国内の耕地の10%が無駄にされているという事だ※13。
無駄な公共事業に金を使う前に、この問題を解決しなければいけない。

しかしその一方で「日本の伝統的な主食は米である」という言説は、
飽食の時代の産物だという主張もある。
「日本の主食は米ではない」事を裏付ける出来事が、平成の米騒動だ。
1993年、凶作により米不足となった日本は、
諸外国から米を大量輸入する事となったが、
食糧危機に陥る事はなかった。
それ所か「口に合わない」という身勝手な理由で、
外国産米が大量廃棄される由々しき事態となった※14。
また、米不足が起こった背景には「ブランド米志向」が顕在化し、
味の良い品種が集中栽培された為、冷害に弱くなったのだ。
特定の食物・品種に依存する事は、時として大きな悲劇を生む。
それが19世紀のアイルランドで起こった「ジャガイモ飢饉」である。
16～17世紀、アイルランドはジャガイモの導入によって人口は
飛躍的に増加したが、ジャガイモの病気が大流行し、収穫量が激減した。
それまでジャガイモに依存していた国民は未曽有の飢饉に陥り、
アイルランドの人口はほぼ半減してしまったのだ。
この為、中国のように主食を何種類かにし、リスクを分散させる事は重要だ。
日本も中国も、相手国の批判ばかりせずに、
相手の良い部分は見習い、悪い部分は反面教師にすべきだと思う。
中国の汚染も日本の原発事故も、弱者が権力者に虐げられる構図は同じだ。
これ以上の悲劇を繰り返さない為に、共に問題に向き合うべきだろう。
 
参考URL、参考文献
※1
http://www.ryokukaclub.com/kaigai/kubutigenin1.html
※2
https://www.youtube.com/watch?v=uEivUyehYZc
※3
https://www.youtube.com/watch?v=8CjsK1q9vOA
※4
http://chinese-homepage.com/modules/d3blog/details.php?bid=986
※5
http://www.newsweekjapan.jp/stories/world/2016/03/post-4630.php
※6
KREI『食料難以後北朝鮮の農業と農政変化分析1995 ～ 2005』
※7
http://todo-ran.com/t/kiji/10665
※8
http://education.mag2.com/osusume/2008/09/162.html
※9
https://www.env.go.jp/water/virtual_water/kyouzai.html
※10
http://globe.asahi.com/feature/090525/memo/04.html
※11
http://www.env.go.jp/water/virtual_water/index.html
※12
http://irorio.jp/nagasawamaki/20160802/340007/
※13
https://www.pref.chiba.lg.jp/noushin/kousakuhouki/what.html
※14
http://d.hatena.ne.jp/locust0138/20130409/1365507011
 
素材源
かわいいフリー素材集 いらすとや
http://www.irasutoya.com/
 
 
 
ジャガイモの世界史―歴史を動かした「貧者のパン」 (中公新書)
ジャガイモの世界史―歴史を動かした「貧者のパン」 (中公新書)
posted with amazlet at 17.02.12
伊藤 章治
中央公論新社
売り上げランキング: 135,316
Amazon.co.jpで詳細を見る
 
ジャガイモのきた道―文明・飢饉・戦争 (岩波新書)
ジャガイモのきた道―文明・飢饉・戦争 (岩波新書)
posted with amazlet at 17.02.12
山本 紀夫
岩波書店
売り上げランキング: 140,823
Amazon.co.jpで詳細を見る
 

光合成する宇宙食、クロレラ

●太陽光パネルは、1畳で3人分のエネルギー
 
太陽光パネルの変換効率は15～20%程度で、
最近ようやく20%代のものが開発されている※1。
変換効率というのは、太陽のエネルギーをどれだけの割合で
電力に変換出来るかを表した数字。
変換効率は年々進歩しているものの、安価で高い効率を生み出すには、
まだ長い道のりだ。
しかし太陽光パネルの20%という変換効率は決して低くない。
太陽のエネルギーは莫大で、真夏の正午で1平方メートルあたり1kWもの
エネルギーが降り注いでいる。
その中で電力に出来るエネルギーは150Wが限界であるが※2、
150Whとして熱量に換算すると、約130kcalとなる。
人間の消費カロリーは約100Wという事から、たった2平方メートルの面積で、
3人分のエネルギーを生み出していると考えれば大きい。
ちなみに1畳の面積は約1.82平方メートルである。

 

●動物は、1%の太陽エネルギーから生きる糧を得ている
 
人間は古来より太陽の力を借りて生きてきた。
農業も、間接的に太陽のエネルギーを人間が食べている事になる。
植物も太陽光パネルと同じく、光合成によって太陽光をエネルギーに変換する
「葉緑体」を持っている。
光合成による変換効率は30%であるが、
有機物に変換されるまでの最終的な変換効率は1%前後しかない※3。
「有機物」と言うと難しいが、ここでは生物を構成する物質を意味する。
地球の生態系は、植物が無機物から有機物を作り出し、
動物はその有機物を食べて生きている。
動物の屎尿や死骸は有機物となり、そのままでは植物の養分にならないが、
微生物が有機物を分解する事によって、植物の養分となる※4。
有機物の唯一の生産者が植物であり、

一切の動物はこの循環がなくては生きていけない。
したがって、人類は植物が変換した1%の太陽エネルギーの中から、
生きる為に、農業、畜産をやりくりしなければならない。
例え1%でも莫大なエネルギーである事には変わらないが、地球の広さは有限だ。
生態系を崩さずに食糧を生産し、

増え続ける人口を養っていくのは並大抵の事ではない。
その為、廃棄物や家畜の糞を発酵させ、堆肥に再利用する等の
「循環型農業」が行われており「持続可能な農業」を目指している。
日本では食糧の大量消費、大量廃棄が問題視されているが、

これも戦後に始まった問題で、鎌倉時代から戦前に掛けては

人糞も肥料に利用されていた。
人糞肥料は寄生虫の問題もあったが、

循環型農業は鎌倉時代に始まったと言える。
 
 

●光合成する宇宙食、クロレラ
しかし植物や微生物も多種多様で、

光合成が出来ない代わりに虫を食べる食虫植物、
クロレラ、スピルリナ、ミドリムシといった、

光合成によってエネルギーを得る微生物もいる。
中でもクロレラは豊富な蛋白質を含む事から、1930年代より未来の蛋白源として
各国が競うように研究された。
当時から既に、食糧になると同時に酸素を生産するクロレラを
宇宙開発に応用する研究が進められていた。
宇宙船内でクロレラを培養すれば、持続的に食糧と酸素を得られるという
とても革新的な研究だった※5。
 
1951年、東京大学の田宮博教授がクロレラの屋外大量培養に成功し、
研究の進歩に大きく貢献した。
現在、国内では暖かく日照時間の長い九州、沖縄地方で培養が行われ、
サプリメントとして販売されている。

 

どうしてクロレラが食糧として優れているのか？
先程、植物の太陽エネルギーの変換効率は1%程度と書いたが、
クロレラの変換効率は10～20%にもなる※6。
これは太陽光パネルと同じ効率で、人間の熱量源を作り出せる事を意味する。
光合成の効率が高いクロレラは、通常の植物の10倍以上もの効率で
二酸化炭素を吸収出来る為、地球温暖化防止にも期待されている※7。

 

オリヒロ 清浄培養クロレラ 1400粒
オリヒロ 清浄培養クロレラ 1400粒
posted with amazlet at 17.01.22
オリヒロ (2015-09-08)
売り上げランキング: 14,685
Amazon.co.jpで詳細を見る
 

参考URL
※1
http://standard-project.net/solar/hikaku_efficiency.html
※2
http://www.goo.ne.jp/green/business/word/energy/S00224_quiz.html
※3
http://www.artificialphotosynthesis.net/henkankouritsu/
※4
http://home.q08.itscom.net/ryo-tai/kankyo/chain8.gif
※5
http://chlorella-effect.com/post-10.html
※6
http://chlorella-effect.com/post-9.html
※7
https://www.sun-han.com/user_data/chlorella.php

 

素材源
かわいいフリー素材集 いらすとや
http://www.irasutoya.com/