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認めたくない、日本の憂うべき現状(9) - 大電力送電の大嘘

03/26/2018 枠内追記
本記事の補足記事「玄海原発の再稼働は何のためか」「送電線は空きだらけ」を(真)ブログに掲載しました。

今回は、原発に関しての記事ですが、原発そのものでなく、送電にフォーカスします。福島第一原発で発電された電力は、大都市東京を支える電気エネルギーだったと一般に言われますが、果たしてどうなのでしょうか?ここでは、大電力送電という教科書にも書かれている常識が、実は神話や都市伝説の類と同じ、根拠のない話であることを説明します。原発を擁護する方も反対される方も、まずは発電所からの電気がどのように分配されているのか、電力会社発表を鵜呑みにするだけでなく理論的に押さえるところから始めるべきです。

今回の記事は少々長く、ご理解頂くには高校物理レベルの知識が必要かもしれません。読んでて頭が痛くなる方は、どうぞ終りの方の結論だけお読みになってください。今回に限り記事内目次を作りましたので、ぜひご活用ください。なお、複雑な内容なので、後で気付いた誤りや説明が不十分な点などは適宜修正しております。悪しからずご容赦ください。

記事内目次
 ・送電損失に関する誤解多きブログ記事
 ・送電圧を高くしても損失率は変わらない
 ・距離と共に抵抗は増えるが、損失率は変わらない
 ・50万ボルトで100㎞の送電を試みた試算(1)-理論
 ・50万ボルトで100㎞の送電を試みた試算(2)-理論の補正
 ・シミュレーション-大電力は100㎞の送電ができない?
 ・電力はどこから来るのか、どこに消えるのか?


送電損失に関する誤解多きブログ記事

今回の話題のきっかけとなった次のブログ記事をご紹介します。まずそれをお読みください。


送電損失は、僅か5%程度。発電所からは50万ボルトで送電、地域の配電網では6600ボルト
2012年09月08日

これまで、発電所の熱効率が現状40数%で、将来的には70%も睨んでいることを紹介しました。本記事では、送電損失が5%程度であることを紹介します。


中部電力のデータによると、送電損失は高度成長時代に大幅低下し、90年以降は5%程度とのことです。



送電損失を減らすには、電線を太くすることと送電電圧を高くすることになります。

皆さん良くご存じのオームの法則は、V=IRです。


発電所から消費者に向けて送る電気パワーをPと置き、送電電圧をVp、電流をIp、電線の抵抗をR、電線の発熱パワーPcと置くと

Pp = Vp x Ip

Pc = (Ip x R) x Ip

ですから、Pc / Pp = R (Ip/Vp) = (R Pp) / Vp2

になります。

送電損失Pcを減らすには、電線の抵抗を小さくするとともに、送電電圧を高くすることになります。

送電電圧を10倍にすれば、損失が1/100になります。


発電所からの送電電圧は50万ボルトの様です。そのような超高電圧では、電気破壊(電線と地面の間の雷)が起きやすいので危険きわまりません。生活空間の電線の電圧は下げなければなりません。送電損失を小さくするため長距離の送電は高圧で、生活空間に近い場所では低電圧にすることになります。電圧の変換(変電)が必要になり、それを行う場所が変電所です。

引用元:toshi_tomieのブログ http://blog.livedoor.jp/toshi_tomie/archives/52079261.html

この記事を読んで、驚きました。あからさまに間違っています。この記事はブロガーさんが書いたというより、どこかの資料を転載されたのだと思いますが、もしもそれが電力会社のサイトや電気関係一般の教書であるとしたら、いったいどういう了見なのか目を疑います。



送電圧を高くしても損失率は変わらない

ここで重要な式[Pc / Pp]は、正確には送電損失率と呼びます。定義は次のようになります。

 送電損失率=電力損失 / 送電端電力

通常は100を掛けて%単位で表しますが、ここでは省略します。

さて、間違いの指摘をします。なお、本節では中見出しを含め、電流値 Ip は一定であるとします。

 "ですから、Pc / Pp = R (Ip/Vp) = (R Pp) / Vp2

  になります"

ちょっと待ってください。Pp = Vp x Ip と初めに定義してるんですから、この式については 

 (R Pp) / Vp2 = (R x Vp x Ip ) / Vp2 = R・Ip / Vp

となりますよね?仮に電力の損失区間の電圧をVcと表現すれば

 Vc = R・Ip

ですから、

 (R Pp) / Vp2 = Vc / Vp

となり、送電損失率は単に損失区間の電圧降下を送電圧との割合で表現してるにしか過ぎません。電圧を10倍にすれば相対的に電圧降下が1/10に薄まってるよう、数式上見えますが、それでも損失電力が1/100になるだなんて話には絶対にならないのです。

そして、数式の解釈にはまだ修正すべき点があります。オームの法則が

 V =R x I

ですから、送電区間の全抵抗Rが一定なら、電圧が倍になれば、電流も倍になるのです

 Vpボルトの場合

   Vp = R x Ip → R = Vp / Ip (Rは区間の全抵抗)

   送電損失率 = IpR / Vp ←(A)

以下の式では、送電圧を倍にすると、ここでは抵抗値そのものは変化しないとするので、電流量が倍になったとみなせます

 2Vpボルトの場合

   2Vp =2 x ( R x Ip ) → 2Vp = R x 2Ip

   送電損失率 = ( R x 2Ip) / 2Vp = IpR / Vp ← (A)と同じ

これを分かりやすく回路図にすると次のようになります(図1)


図1:送電圧を2倍にすれば、電流も2倍流れる。すると同じ抵抗の電圧降下量も2倍となるので、効率そのものが良くなる訳ではない。


つまり、送電圧を高くしたところで、損失電力も増えるので損失率自体は変わらず、何か劇的に送電効率を高めるような物理現象が起きることはないのです。その意味で、電圧を高くさえすれば、さも送電効率が良くなるが如き表現は理論上明らかな間違いであると言えます。分ってこう書く人がいるなら、その人は大嘘つきです。



距離と共に抵抗は増えるが、損失率は変わらない

この参考記事で最も問題となるのは、「送電損失は、僅か5%程度」という文言です。何が問題になるかというと、損失区間の距離、もしくは区間の抵抗値が全く明記されていないことです。これだと、発電所から自宅までずっと5%のロス、つまり95%の電気が届いているように見えてしまいます。どうしてそんなことを指摘するかと言うと

 抵抗値はその距離に比例する

という、当たり前の物理的原則があるからです。抵抗の増加はすなわち損失ですから、電力ロスを考えたら気になるのが当然でしょう。電力各社のサイトを見ても、送電損失率は2%~9%と、その数値は出していても距離による抵抗の増加はまるで気にしていないかのようです。それもそのはずで、損失率は変わらないからです。

ここで、具体例を挙げてみます。1mでRcΩの抵抗ならば、10mで10RcΩの抵抗になるのが当然です。流れる電流をIpとすれば、抵抗区間の電圧降下はオームの法則より、

  1m区間 Vc(1) = Ip x Rc
 10m区間 Vc(10) = Ip x 10Rc = 10 x Vc(1)

となり、抵抗区間の損失電力もその長さに比例して10倍となるのです。しかし、ここで注意しなければならないのは、電圧が一定で抵抗区間が10倍となれば、全区間を流れる電流 Ip' はもはや Ip ではなくなります。やはりオームの法則から

 Ip' = Vp / 10Rc = (1/10) x (Vp /Rc ) = (1/10) x Ip

と 1/10 に落ち、結果的に送電区間の損失率自体は変わらないということになります。


図2:抵抗の距離が3倍になれば損失も3倍になるように見える。しかし電圧が一定ならば、抵抗が増えることで電流値は1/3となり、トータルでその損失電力量は変わらないことになる。

結局、送電損失率は送電区間にかかる電圧と全区間の抵抗(つまり区間に流れる電流)により一意に決まると言えそうです。要するに、数式から一変数だけを取り出して数値の変化を議論しても無意味であり、常に区間全体の変化を考慮しなければ損失量・損失率についての正しい議論を成さないのです。



50万ボルトで100㎞の送電を試みた試算(1)-理論

大電力送電は一般に50万ボルトであると言われています。仮に送電線の素材に最も抵抗が少ない銅を用い、断面積を一般高圧送電用の最大サイズ、600㎟とします。なお、簡単のために、以後、直流電流として試算します。交流電流の場合、一般的にリアクタンスによる抵抗が加わるため、更に抵抗が増えると考えて下さい。

それでは実際にどれくらいの電力損失が発生するのか計算してみました。ネットには、計算過程を説明するロクな資料がないので、高圧電線の抵抗値についても素材の物理データから計算してみました。計算するに当たり使用した基礎データは次のようになります。

 素材 : 銅
 抵抗値(Ω㎟/m) : 0.0172
 送電線密度(g/cm2) : 8.94

この他、送電線の規格に関してこちらの資料を参考にしました。
http://www.sky-senden.com/pdf/cable.pdf

面積が増えると抵抗が減るというというのは、電気の世界では大原則ですが、この考えに基づいて、単純に断面積600㎟の銅線に50万ボルトの電圧を掛けて100㎞の送電を考えた時、送電損失率がどれくらいになるか計算してみました。

 導体:600㎟の銅線
 電圧:V=500000(V),
 抵抗:R=0.0314(20℃ Ω/km)

 送電損失率 = 0.01(%/km)
 送電区間の損失率 = 1%

距離が倍になれば流れる電流は半分になり1km当たりの損失率は半分になります。ですから送電距離が倍の200㎞になっても送電区間の損失率は1%のまま、おお、なんと素晴らしいのでしょうか、こんなに少ない損失で長距離送電できるとは!しかし、電圧を倍の100万ボルトに上げても、電流量が2倍になって損失電力も倍になるので、結局、送電損失率は変わらなかったりします。これは前節で述べた通りです。

ところが、この計算には大きな見落としがあるのです。それについては次の節をご覧ください



50万ボルトで100㎞の送電を試みた試算(2)-理論の補正

(1)の計算の詳細をもう少し詳しく見てみましょう。まず、100㎞区間の全抵抗値を計算します。

 R = 0.0314(20℃ Ω/km) × 100km = 3.14 Ω

となります。オームの法則では V = R × I ですから、

 I = V / R

となり、そこに流れる電流値は

 I = 500,000 / 3.14 ≒ 160,000 (アンペア)となります

この時点で、強電力に関わっている方ならそんな大電流をこの銅線に流せないことは百も承知のはずです。こんな大電流が流れたら送電線が焼け付くことは必至ですから。なぜ焼け付くかというと、磁界による力の発生で、銅線内で強い圧縮力が働き、銅は非弾性体ですので、その力が熱に変換されてしまうからです。そしてその熱が銅線の抵抗値を更に増加させてしまいます。

私の試算では、16万アンペアの電流が仮に流れた時、この銅線中心部の断面1㎟の真円に作用する磁界による圧縮力Fは1m当たり大よそ

F = 3.9 x 103 (N/m) = 3.9 x 102 (kg重/m) = 390 (kg重/m) = 0.39 (t重/m)

となり、100㎞ではこれを105倍するわけですから

 0.39 x 105 = 39,000 (t重)

つまり100㎞の区間で1tの車3万9千台分の車を吊り上げる力が銅線の中心に向かって発生することになります。これははあくまでも中心部分だけの話であって、銅線全体にかかる力は、面積が占める各微小部分に掛かる力を積算することになります。力の発生に消えた分、これはすなわち抵抗ですし電力損失となります。よって、この送電区間の電力損失量は更に大きいものとなるでしょう。同時に、この計算結果は送電側の発電力に見合うとは思えません。

実際にこんな大電流が流れる訳でもなく、流せるはずがありません。なぜこんな結果になるかというと、オームの法則を大電流・大電圧(強電)に適用しようとするからです。実際には抵抗Rは導体固有の独立変数ではなく、磁界発生ロスを抵抗と考えれば、電流Iの2乗に比例し、そこから発生する熱Tと、断面積Sの増加に比例する従属変数とみなすべきなのです。一般に断面積が増えれば抵抗が減ると言われてますが、それは電流値が小さい場合で、面積増による電流の分散効果でもたらされた抵抗の減少幅に比べて、磁界による内部抵抗の発生量が無視できるほど小さい場合の話です。ですから、オームの法則はどんな場合でも無条件に成立する法則ではないのです。ここで抵抗Rを電流I,断面積S、そして温度Tの多変数関数と表現すれば

 V = R(I,S,T) x I

となります。温度変化を無視した場合、この式を眺めると、電圧Vを上げれば上げるほど、電流Iも抵抗Rも増えることになりますが、磁界発生の原理によりRがIの2乗に比例して増えることから、電流がある値を越えた時から、電圧を上げれば上げるほど、その電流が抵抗を一層増加させ、それがまた電流の流れを阻害するという、頭打ち現象が現れるのです。それでも無理に電圧を上げれば、電線が焼き切れたり、大放電が起こることになるでしょう。

何が言いたいのか、電圧はただ上げればいいというものでなく、かといって、電圧が少なければ、十分な電流が流せない。電流を減らせば、今度は送電量が少なくて実用に耐えない。実際にどれくらい離れた距離にどれくらいの電力を送りたいのか、それがわからなければ、計算すら覚束ないのです。強電の場合、最終的に流してみないとよく分からない、それが現場の率直な声であると電気事業従事者から聞いてます。

では、電力会社が示す損失率5%はいったい何を根拠に計算した数値なのでしょうか?ただこの数字を挙げるだけでは何の意味もないことはもうお分かりになったと思います。損失率は送電区間全体の諸条件を考慮してこそ示せる数値なのです。そこで、区間の長さを決めず、なるべく高電圧・高電流で送電できるような実用バランス点を独自にシミュレーションしてみました。つまり、バランスの良い高電力送電でどれくらいの距離が流せるのか、区間距離を逆算するモデルです。使用するのは先程と同じ断面積が600㎟の銅線です。



シミュレーション-大電力は100㎞の送電ができない?

さて、シミュレーションモデルですが、抵抗を表す多変数関数R(I,T,S)を定式化するのは私には大変難しく、現在もその作業にチャレンジ中です。極めて大雑把に計算するなら、銅における磁界の力が銅の透磁率の10-6オーダーで決まる関係上、電流値が103、つまり1000Aに達した頃から急激に抵抗値が上昇すると仮定しました。そして、その電流値での他の微小区域との力の相互作用は相対的に極めて小さいものとして無視します。所定の物理定数と断面積を考慮すると、電流値は仮定の1.2倍程度、すなわち1200Aが適当と見積もりました。製品規格的にもこの辺が許容電流ギリギリなのではないかと思います。

抵抗値については、磁界による抵抗を電流値の2乗と断面積にのみ依存すると仮定します。面積は定数ですから、電流値によって決まる抵抗の予測上昇率を素材の抵抗値(Ωkm)に乗算することで、仮の抵抗値としました。

問題は電圧の取り方です。電圧の上昇イコール電流の上昇、そして抵抗の急速な上昇となるので簡単には決められません。高電力系においては、電圧は結局のところ電流の3乗オーダーで増加することになり、その増分の多くは電流の2乗に比例する抵抗の増分に回ります。これは電圧を高くし過ぎると、かえって抵抗を増やし電力のロスを高めてしまうことを意味します。ここは、一般に販売されている高圧線ケーブルの6600V仕様を基準にして、その1.5倍程度、9000Vを上限に設定しました。これでこの導線を流れる電気の出力は10MWになります。これは原発1基の最大出力が1000MWと言われてますので、その1/100となり、取り回しの観点からも適当かと思われます。

以上、シミュレーションの条件が出揃いました。おそらくこの辺りが最も効率のよい、すなわち損失の少ない大電力送電の条件であると思われます。数値自体の正確性に自信はありませんが、オーダーレベルではそれほど間違っていないと思います。電気の専門家、理系の学生さんがこの記事をお読みなら、ぜひとも定式化と検証、間違いの指摘をお願いします(計算根拠の詳細は別途掲載する予定です)。以下、シミュレーションの結果です。

 電流:直流
 導体:断面積600㎟の銅線
 電圧:V=9000(V),
 電流: I=1200(A) < 固定
 抵抗:R=0.53(Ω・km) < 電流値によって決まる抵抗

 送電損失率:5.9%/km
 全損失距離:16.9km
 
以上、最も効率が良いと思われる状態で、20㎞も送電できない。計算誤差が50%、あるいは100%だとしてもやはり100㎞を送電することは到底不可能ということになります。もちろん、100Vで10A の電流を送ることは可能ですが(送電損失率は0.3%/km)、一般家庭1件程度の電力を、銅材数百トンを敷設して送るのは経済的ナンセンス以外の何物でもありません。

そんな適当な電圧設定なら3万Vでも10万Vでも同じでないか?いや、実は9千Vでも高すぎるんじゃないかと思っているのです。この辺が頭打ち現象の発生ギリギリだと見ているので、例えば5万Vに電圧を上げても、おそらく電流は200Aも上昇しないでしょう、その代り、抵抗が指数関数的に上昇を始めるので、下手したら5㎞先へも送電できないということが計算上はあり得ます。

結論、

 地方から都市部への大電力送電は神話です

ですから、東京都民が原発の危険を福島県民に押し付けていたと負い目を感じる必要はありません。むしろ、いずれ福島の被災者の方々と同じ境遇に立たされることを心配した方がよろしいでしょう。詳しくは、次節で説明いたします。



電力はどこから来るのか、どこに消えるのか?

 地方から都市部への大電力送電が神話だとしたら、現代社会の在り方に様々な疑問が生まれてきます。それを箇条書きにしました。

 (1)私たちが普段使用している電気はどこから来ているのだろうか?

 (2)原発や水力発電で作った電力はどこに消えているのだろうか?

 (3)高圧電線は何のために建設されているのだろうか?

(1)について、私はこう考えました。実は、発電所はあちこちに作られており、人口密集地ほどその頻度が高い。送電可能距離から導かれた結論ですし、そう考えなければ辻褄が合いません。しかし、東京の街中に発電所は見つからない。すると一番あり得るのが、地下に発電所が作られている可能性です。その場合、酸素を大量消費し、排煙を必要とする火力型は考え難い。最終的に導かれる結論は次の通り。

 地下に多くの原子力発電所が作られている

これには、原子力潜水艦などに搭載される、小型原子炉を用いた小規模発電装置も含まれ、その総数は日本全国で数千基、もしかしたら1万基を超えている可能性すら考えられるのです。幸いなことに、日本には豊かな地下水脈があり冷却水にはそれほど困らない。汚染排水は水脈を使うか、地表近くの下水管などにポンプアップすれば、あとは勝手に海へと向かいます。

(2)については、原発や水力などで発電された電気は、発電所近く(10㎞圏内)の別の施設で大量消費されていると考えるのが合理的です。また、水力と言われている物でも、一部のダムについては、地下原発の冷却水として確保されている可能性すら考えられます。つまり、原発を含む地方の大型発電施設は、民生用とはほとんど関係のない隠された大型地下施設、あるいはこの秘密を共有する協力企業のために建設されているのです。

(3)の目的は、私たちに送電神話を信じ込ませることが、一つの大きな目的だとは思いますが、送電線に大電圧を掛けることで放電が発生するので、有事には兵器として十分機能するでしょう。また、実際には交流が流されており、交流は周波数をコントロールすることで、様々な電磁波を発生します。その電磁波を用いて生物殺傷目的やマインドコントロールのための電磁兵器として使用することもやはり可能です。おそらく、後者の目的性が一番高いであろうと思われます。

写真1:電力の大口消費者である鉄道会社はどのように関与しているのだろうか?写真の自家発電型動力車両は川崎重工製でしたね。もうすぐ引退みたいですが、解体された後、どのように廃棄されるのか注目です。

地下原発がこれだけ多数存在するとしたら、そこに従事する人員、物資、物流についても出所を特定しなければなりません。人員と物流についての仮説の一つが、以前ご紹介した地下社会と地下住人の存在なのです。地上社会の記録に残らず、そしてほとんど目に触れることのない彼らの存在がなければ、これだけ大きな嘘を実際的に何10年も続けられるはずがないと考えられるからです。しかし、物資を生産するのは地下社会だけでは間に合わない。地上の政府と企業が物資供給に関して何らかの密約を交わしているのは、もう間違いないことだと断言できます。何故なら、電力供給計画は国家管理事項であるからです。そしてまた、その配下の電力会社が多くの裾野産業を従えることから、地下社会への物資配給に関しても多くの企業が関わっていると見なせるからです。

地上社会への電力供給は、地下社会への奉仕の見返りと考えれば分かりやすいでしょうか。しかし、その経費的負担は何も知らされない地上の住人、つまり私たちに押し付けられているのは間違いないでしょう。そして、今度は地下原発の廃炉という、途方もないツケを押し付けられようとしてるのです。

国家の富がどこに消えていたのか、やっと見えてきましたね。それを解く鍵は 送電 だったのです。

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 * * *


個人的には、読者様の不安を煽ったり、何かを急き立てたりする意図はありません。しかし、現代日本、並びに地球上の社会が原子力に過度に依存している状況は、若い世代の将来を考えた時、看過できないものがあります。

収束方向に向かったのを確認したのでお伝えしますが、本ブログで警告を続けた名古屋の地下施設とは、名古屋市中区、大須や栄の直下にある地下原子力発電所のことです。昨年10月頃から制御が難しくなり、今年に入って原子炉が暴走、2月初旬に放射性物質の漏洩が始まったのです。取りあえず封入したことで、地上への影響は止まったようですが、根本的に問題が解決したとは言えない状況です。

写真2:東京多摩地区某所
東京西部の交通の要と言えるこの都市には、上記写真の地下に大型原子炉2基が存在している。今現在、炉の暴走傾向が現れ始め必死の制御が行われているとの情報が入ってきた。死者も出ているようである。実はこのレベルの情報がすでに数件私の所に入ってきている。

これまで、東京、名古屋、大阪、福岡と主に大都市地下にある大型の地下原発を指摘しましたが、実はこの記事を読んでいる、読者様の住むエリアにも1基や2基の地下原発があるのが現実なのです。たいへん残念ですが、私たちは原発に依存して生きてきてしまった、そのツケをこれから払っていかなければならないのです。名古屋で起きた危険な状況、これはまだ、これから発生する出来事のプロローグでしかありません。

地下の見えない為政者に年貢を納めたところで、その為政者は私たちの生命を顧みてはくれません。日本という国は、制度的・精神的には中世の封建主義の時代から全く進歩していないのです。別の言い方をするなら、中世的カルト国家とでもなるでしょうか。日本人よ、地上の人よ、そろそろ気が付きましょう!こんな超法規が罷り通るのが日本の実態なのです。真の法治も、真の民主主義も、これまで一度たりも私たちに与えられたことなどなかったのです。


CIVITAS SANCTI TUI FACTA EST DESERTA
SION DESERTA FACTA EST
HIERUSALEM DESOLATA
わたしたちの輝き、わたしたちの聖所
先祖があなたを賛美した所は、火に焼かれ
わたしたちの慕うものは廃虚となった。 。
(新共同訳聖書 イザヤ書 第64章 10節)

キリストの御国にて記す
管理人 日月土




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