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2008年1月22日 (火)

ガスと電気、徹底比較(2)

 「ガスと電気、徹底比較(1)」の続きです。
 さて、前回の議論で、ガスと電気のキロワット時当たりの一般家庭での小売価格が算出できた。

  電気は21.04円/kWh
  ガスは9.69円/kWh

である。では、お湯を沸かす際の両者の価格について考えてみよう。
 ガスでお湯を沸かす場合、いくつか方法がある。が、今回は湯を沸かしてお茶を飲む、という設定の場合の効率を考えることとし、ガスコンロと電子レンジでの湯沸しを比較することにしよう。
 まずはガスコンロの効率から考える。東京ガスのガス機器カタログからガスコンロの効率を抜き出してみると…

  ガスコンロ+なべ    効率 50.5~56.9%
 
だとのこと。この数値はJIS規格による計測法で計測した効率であって、じつは現実に即したものではない。JISで定められた測定法とは次のようなものなのである。

 ・わきから炎が漏れないような底の広い平鍋に水を張る。
 ・ふたに開けたの小さい穴から攪拌棒を差し込んで水を攪拌しつつ加熱
 ・加熱前の水温より50度上昇するまでのガス消費量を測定、水の温度上昇が何カロリーに相当するか計算し、ガスのエネルギー総量で割って効率を求める

 ちなみにJIS規格は、このときのガスコンロの効率が40%以上でなければならない、と定めている。しかし、現実の台所で、沸騰まで沸かす場合には温度上昇幅は最低でも80度にはなるから、そのぶん逃げる熱も増えるだろう。また普通のやかんの場合、それほど底が広いわけでもないので、炎がわきから漏れることによる損失も発生する。JISの数値が現実離れした実験から得られた、あまり役立たないものであることは否めない。
 それでもまだガス機器の場合はカタログで数値が出ているからいい。電子レンジの場合は、効率がカタログで表示されていることはあまりないだろう。とはいえ、電子レンジの「定格消費電力」と「定格高周波出力」の比が目安にはなる。
 電子レンジの目立つところに「600W」とか「700W」と書かれているアレは、消費電力をあらわしているのではないことをご存知だっただろうか。電子レンジは高周波の電波を食物に当てて、食物中の水分子を振動させることによって加熱する。この高周波の出力のワット数、すなわち「定格高周波出力」が、「700W」などと表示されてものの正体である。700Wの電波を作るのには、実際にはそれ以上の電力を消費する。この消費電力が、電子レンジ本体の裏側にひっそりと表示されている「定格消費電力」で、定格高周波出力よりもずっと大きい。私の自宅にある電子レンジは定格消費電力が1270Wで、定格高周波出力は700Wと表示されていた。この比率を「効率」だと考えてパーセント表示すると、だいたい55%となる。実際には、電波のすべてが食物に吸収されるわけではないので、損失もいくぶんか発生するはずだ。
 どちらにしても、数値は実際の台所でのものではないので、当てにならない。
 そこで、私は思い立って実験し、測定してみた。測定は、以下の2段階にに分けて行った。(すべてについて測定は1回ずつしかしてません。いい加減なものです)

 ①ガスコンロと電子レンジをフルパワーで使用した場合のエネルギー消費率を測定。
 ②300ml(お茶2杯分くらいの量)の水を沸騰させるまでに何秒間かかるか測定。

①ガスコンロと電子レンジのエネルギー消費率測定
 どの家庭にもある機器で測定するため、今回は「電力メーター」と「ガスメーター」を使って消費エネルギー量を測定した。東京電力とか、東京ガスの人が検針のとき見るメーターを利用したのである。うちについていたメーターの場合、電力メーターは0.01kWh(キロワット時)単位まで計測可能な目盛りがついていて、ガスメーターは0.0002立方メートルまでの目盛りがついていた。
 まずは、家中のガス機器をストップし、ガスコンロを5分間、全開で燃焼させたときの消費量を計測した。いちおう、もったいないので水をいっぱいに張ったやかんをコンロに置いた。このときのガスの消費量は0.0268立方メートル。東京ガスが東京地区に供給するガスの規格は13Aで、このガスは1立方メートルあたりの45メガジュールの熱量を持つので、0.0268立方メートルだと1206000ジュールに相当。これを300秒間で消費したので、エネルギーの消費率をワットで表示すると、

 ガスコンロ全開での燃焼の場合、消費率はほぼ4000W

ということになる。
 こんどは同様に、電子レンジの消費電力を測定する。定格消費電力はあくまでメーカー測定のものであって、実際にはこれより多くの電力を消費することも考えられる。
 まず、家中のコンセントからプラグを抜いて、あらゆる電気機器をストップさせる。この状態で電力メーターが動いていないことを確認。電子レンジを同じく5分間運転させてメーターを読み取った。電子レンジの空焚きは危険な気がしたので、水を張ったコップをいくつか中に入れて運転した。このときの消費電力は0.12kWh。読み取りが0.01kWh単位でしかできないので、いい精度とは言いがたいが…。ここから電子レンジの消費電力は…

 電子レンジの「真の消費電力」は、ほぼ1400W

やはりメーカーによる定格消費電力より、若干多かった。

②の1 ガスコンロで沸かすのにどのくらいかかるか?
 つぎに、300mlの水を沸かすのにかかる時間を計測する。コンディションを同じにするため、水温を同じにし、容器も水温と同じになるようにしてから、計測を行った。このときの水温は8.8度だった(測定精度±1度程度の料理用デジタル温度計を使用して計測)。使ったやかんは、昔、学校のストーブの上に乗っていたような形のやかん(たとえば、以下参照。http://www.rakuten.co.jp/nonaka/436147/525921/#471219)。ここに計量カップを使って300mlを注ぎ、先ほどのガスコンロで沸かした(やかんについていた水滴は沸かす前にきれいにぬぐった)。その時間を計測したところ、沸騰までの時間は1分57秒だった。
 先のエネルギー消費率と掛け合わせ、これをWh=ワット時で表示すると、
 
  4000W×117秒/3600ジュール=130Wh

 ガスの料金は9.69円/kWhなので、300mlの水(8.8度)を沸騰させるのにかかるガス料金は1.26円という計算になる。

②の2 電子レンジで沸かすのにどのくらいかかるか?
 同様に300mlの水をコーヒーサーバー用のフラスコに入れ、電子レンジで加熱、沸騰までの時間を計測した。かかった時間は3分21秒だった。このときの消費エネルギー量をガスの場合と同じくWhで表示すると、

 1400W×201秒/3600ジュール=約78Wh

 電気の料金は21.04円/kWhなので、300mlの水(8.8度)を沸騰させるのにかかる電気料金は1.65円という計算になる。

 というわけで、お茶を入れるのにかかる料金は、ガスのほうが、電気の場合よりも25%安いという結果になった。(電力メーターの読み取り単位が粗かったので、数値の精密さは低い。しかし、慎重に考えて電力メーターの読みに±10%程度に読み取り誤差があったと考えても、ガスのほうが安いという結果には影響を与えないと思われる)

 では、エネルギー効率はどうなのだろうか。1mlの水の温度を1度上げるのに1カロリー必要ということから考えて、8.8度の水300mlを100度にするには27390カロリーの熱量が必要である。これを単位換算してWhで表記すると、ほぼ31.8Whということになる。これをベースにして、ガスコンロと電子レンジのエネルギー効率を求めると

 ガスコンロ  31.8Wh/130Wh=25%
 電子レンジ  31.8Wh/78Wh=41%

 こう書くと電子レンジのほうが効率がよさそうだが、そもそも電気は1次エネルギーの石油やウラン燃料を燃やして発電されている。発電機の効率はコジェネを考えに入れなければ40%ほどなので、トータルでの効率は16%ほどということになり、この点でもやはり、ガスコンロに負ける。
 これ以外の比較ポイントとしては、CO2排出量が問題になるが、これは発電にどれくらい原子力が使われているかに依存する。しかし、きりがないので、まあこのへんでお開きにさせていただきます。

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