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石油がエネルギー・チャンピオンになった理由

「霧のロンドン」の真実と低エントロピー源革命

2009年10月22日(木)

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 既に述べたように欧州、特に英国では、18世紀までに森林資源はほとんど枯渇してしまい、木炭価格は高騰した。特に高熱を必要とする製鉄業や窯業は、熱源を薪炭から、それまで存在は知られていたが、汚いので敬遠されていた石炭に切り替えざるを得なくなった。

 欧州で石造りの家が多くなり、サッカー、ゴルフなどのフィールド・スポーツが興隆したのは、この時代に森林資源が枯渇し、草地が大きく広がったためである。17世紀に英国で発明された、石炭を乾留(かんりゅう)して炭素純度を高めて、より低エントロピー化したコークスは、当然石炭より高価であったが、18世紀初めには製鉄工程の一部に利用され始めた。さらに18世紀後半に反射炉が発明されてから、石炭/コークスのみで鋼鉄の大量製造ができるようになった。

産業革命の核心は「石炭→鋼鉄・蒸気機関→石炭」

 一方で、18世紀のニューコメンやワットの蒸気機関の発明により、石炭は単なる熱源としてだけでなく、強力な動力源として利用され始めた。ワットの蒸気機関は40~50馬力もあり、往復のピストン運動を利用しやすい回転運動にすることができたので、機械動力として瞬く間に普及した。

 この結果、英国の石炭生産量は、18世紀初頭の300万トン/年から、18世紀末には1000万トン/年に、19世紀半ばには1億トン/年と爆発的に伸び、19世紀末の年間石炭消費量は、薪炭換算で英国全土の森林をわずか4カ月で食いつぶす量に達した。

 薪炭や風水車等と比べた場合、エネルギー源としての石炭の最大の特徴は何だろうか? それは掘り出した石炭を使用して、その何十倍もの石炭を素早く拡大再生産できることである。これは石炭炊きの蒸気機関による動力機械を使用して、採掘、排水、排気を行うことによって、地下深い石炭層の石炭生産の効率を大きく上げることができたことを指す。

 それ以前は、牛馬や水車によって、これらの作業が行われていたが、効率が悪くて深い石炭層の採掘はできなかった。さらに、薪炭に比べると重量当たり3~4倍の熱量があり、運搬や使い勝手がずっと良かった。これが、石炭のエネルギー源としての低エントロピー性の大きな意味である。

 この石炭→鋼鉄・蒸気機関→石炭という加速度的な相乗効果こそが、産業革命の核心である。そして、生産された豊富な鉄鋼を使用した蒸気機関と機械から、機械繊維産業が勃興していく。

 さらに、1807年の米国のフルトンによる蒸気船の実用化、1830年に英国のスティブンソンの蒸気機関鉄道の実用化へ発展し、新大陸やアジアとの間の、豪州の歴史家ブレイニーの言うところの「距離の暴虐」が雲散霧消し、英国の工業製品を売りさばく世界市場が出現して、英国は世界の工場となっていく。

エネルギーの「真打」登場

 世界の一部では、古代から地表に染み出した微量の石油の存在が知られていたが、ランプとして以外はエネルギー源として利用されることはほとんどなかった。1859年に米国ペンシルバニアでドレーク大佐が、蒸気機関駆動の回転ドリルで初めて地中深くから連続的に生産することに成功した。このドレークの石油井が石油時代の幕開けとなって、米国で油田掘削ブームが発生した。

 廉価豊富となった石油をランプだけではなく、動力源として使用することを考えたのがドイツのダイムラーで、内燃機関を1886年に実用化した。当初、アルコールを燃料としたが、出力を高めるためにガソリンに変更して実用化した。この石油の爆発力を利用した内燃機関は、石炭利用の蒸気機関、すなわち外燃機関に比べると、小型軽量で効率も圧倒的に良かった。

コメント9件コメント/レビュー

原始大気からの酸素量で化石資源の絶対量を推定するくだり、大変参考になりました。筆者の本質的な方向性を追求する姿勢に共感します。ところで、エントロピーに関しては情報エントロピーを含めて議論することが一時はやりましたが、この点についての情報やご意見も今後期待します。技術で経済的資源量がどこまで増やせるのかという問題にもかかわると思います。(2009/11/02)

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原始大気からの酸素量で化石資源の絶対量を推定するくだり、大変参考になりました。筆者の本質的な方向性を追求する姿勢に共感します。ところで、エントロピーに関しては情報エントロピーを含めて議論することが一時はやりましたが、この点についての情報やご意見も今後期待します。技術で経済的資源量がどこまで増やせるのかという問題にもかかわると思います。(2009/11/02)

エネルギーをいくら節約しても、日本のように海外にエネルギー源を依存している国は、エネルギー源の争奪戦に負ける、そこから降りることは、国の衰退を意味する。結局、太平洋戦争のころと、何の変化もないのである。それどころか、昭和初期の状態にどんどん近づいて来ているように見える。今は新たなる戦前の時期なのである。(2009/10/24)

先号より読ませていただいてます。毎回、目から鱗で、特に英国のくだりとか「そうだったのか」となってます。てっきり氷河で削られて石ばかりの土地だから、日本のように木が生えないのだ、と思ってました。にしては北欧などは木の文化もあるな、なんか違うなと。▼枯渇問題は、効率の良い日本であれこれ論ずるよりも、米中と後に続く途上国の消費者にまで、この日本的な感覚・文化を浸透させるにはどのようにすればいいかを考えた方が、"効率が良い"様な気がしますがどうでしょうか? いずれにしても現代は熱量(=エネルギー?)を使いすぎなことは確かです。(2009/10/23)

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