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エネルギー変換効率(熱効率)の良い順に並べていただけますか。 できれば、エネルギー変換...

tam********さん

2011/6/2618:13:45

エネルギー変換効率(熱効率)の良い順に並べていただけますか。
できれば、エネルギー変換率も記入いただけましたら嬉しいです。

水力発電
火力発電
原子力発電
風力発電
地熱発電
太陽光発電
ガソリンエンジン
ディーゼルエンジン
蒸気機関
スターリングエンジン

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ベストアンサーに選ばれた回答

k_f********さん

2011/6/2622:44:02

あや〜・・・。種々雑多と言うか。。。


地球上で現在一番熱効率の良い物は、ディーゼルエンジンです。もう何年も前に熱効率53%を達成しています。但し、、、

http://www.khi.co.jp/knews/backnumber/bn_2006/pdf/news141_02.pdf
の様な、大型船舶向けの超大型超低回転超ロングストローク2stエンジン限定の話です。
車に搭載可能な高速型ディーゼルは、比べるべくも無い程の、かなり低い存在です。よって、車載用ディーゼルは低圧縮比化の上で高過給圧常用が待望されています。

これに続く存在は、火力発電の中のコンバインドサイクル
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B3%E3%83%B3%E3%83%90%E3%82%A4%E...
でしょうか。
東北電力が数年前に、何ヶ月か連続運転を通算する事で(やっと ?)熱効率50%達成! と誇らしげにプレスリリースを出していました。

下位は、蒸気機関車です。
アレ? 入って無かった。(苦笑)

スターリングエンジンは、実用化されたとは言えませんね。理論的には、これ以上は望めないとされるカルノーサイクルに近いそうですが、摩擦抵抗無く気体をシールするのは無理だろうなぁ・・・と思います。
一体、潜水艦ではどうやっているのか・・・?

ガソリンエンジンは、ディーゼルと共に過給すれば過給する程、熱効率が上がる存在です。が、自己不正着火という限界が在りますので、圧縮比と膨張比が違う様にするミラーサイクルと過給器の併用が摸索中です。よって、自然吸気のままのエンジンとでは全く比較が出来ない程の差が出ています。
高過給圧でも燃料冷却しないガソリンエンジン。これが今の課題です。出来たら更に、燃焼室の周辺部からの着火する方法の実用化でしょうか。

火力と原子力。どちらも同じ様に蒸気機関である蒸気タービンを使っています。
原子力の方が、軽水炉だと燃料被覆管にジルカロイを使っていて蒸気温度が上げられない分、熱効率は悪く成っています。
蒸気温度が低いという事で、地熱発電はそれより下位に当たります。

後は・・・。
風力。
ちょっと考えて頂くと解るのですが、風のエネルギーを100%変換したら、プロペラの直ぐ後ろで空気は停まってなきゃなりません。現実には「吹き抜ける」という状態である事一つをを採っても、かなり変換率は悪いと考える事が出来るでしょう。

太陽電池パネル。
材料と構造によって、現在売られている物でも様々ですね。発展途上です。


簡単に書けそうな内容だけ拾い出してみましたが、土俵が一緒じゃ無い比較というのは難しいですね。
大型船舶向けディーゼルが、幾ら熱効率が高く出力も大きいと言っても、2千tを車に積む訳には行きません。
加速が日常の自動車では、何よりも小型軽量で出力が大きい事が重要なのです。から、排ガス対策も済んでいるガソリンエンジンが最適、と言う事に成ります。

水力発電も、常用出来る程の水資源が無い、夏期の渇水に悩まされた経験から、安定供給を求めて火力へ、そして更に国際情勢の変動を避けて原子力へ、という流れと成った結果です。揚水式を筆頭に、波動の吸収用としては代われる物が無い地位に居ます。

ので、適材適所の使い分けが先ず第一、ではないでしょうか。

質問した人からのコメント

2011/7/3 17:22:53

降参 皆さんありがとうございます。
詳しい回答を下さったk_fzr1000さんにベストアンサーをさし上げます。

ベストアンサー以外の回答

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yuu********さん

2011/7/313:43:24

50%~ 火力発電
40%~ 火力発電
30%~ ディーゼルエンジン・原子力発電
20%~ 水力発電?・ガソリンエンジン・風力発電
10%~ 蒸気機関(SL) ・地熱発電・太陽光発電
0%~

msa********さん

編集あり2011/6/2708:27:20

間違っていると思う。ごめん。
50%~ 火力発電コンバインドサイクル
40%~ 火力発電(蒸気機関)
30%~ ディーゼルエンジン・原子力発電
20%~ 水力発電?・ガソリンエンジン・風力発電
10%~ 蒸気機関(SL) ・地熱発電・太陽光発電
0%~ 元祖スターリングエンジンの効率は非常に低くく,とっくにガソリンエンジンに負けた。しかし,最近のは,もはやスターリ ングエンジンとはいいがたいモノ(はっきりいえば内燃機関)もあるらしく,熱効率の範囲も非常に広いようだ。

追伸
熱機関は,高温源と低温源の熱落差を利用してタービンやピストンを動かして運動のエネルギーを得ている。その最高の熱効率を示したのがカルノーサイクル(理論上のモノ)だ。これによると高温源の温度Th(k絶対温度),低温源の温度Tl(k)として,

最高効率=(Th-Tl)/Th*100(%)

実際の効率は,この10%以上は低い。これを覚えておくと,どんな熱機関の熱効率も大体は計算できるよ。特殊な目的で作られたエンジンは,もちろんずば抜けた効率のものもある。それは高温側の温度や圧力を高くしたにすぎない。使用目的に合致し,経済性があえばそれで良いが一般的に使われないよ。

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