80歳記念講演 2

エネルギーと環境

2013年3月16日建築会館ホール2014年2月改訂

木村 建一

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エネルギー問題

世界の5大問題

エネルギー 環境

• 自然エネルギー

• 木村ソーラーハウス

• 原子力発電

• 民家

• 地球温暖化

• サステナビリティー

木村ソーラーハウス

木村ソーラーハウス- 1972

• 所在地：所沢市• 敷地面積：145ｍ2

• 延床面積：150ｍ2

• 構造：半地下ＲＣ造＋木造2階

• スキップ・フロア• 北側に屋上• 半地下に温室

可動集熱器

• 銅板＋銅チューブ• 外付けアルミサッシュ

• 木枠に断熱材• ゴムホースで接続

世界太陽エネルギー会議 1973 パ

リに出展したパネルの1枚集熱器

集熱器詳細

初期のシステム・ダイアグラム

初期の結果

給湯エネルギーが大きい

暖房エネルギーの2/3が太陽熱

月平均1日の暖房電力使用量1972-1976

日変動計測結果

第2代太陽熱給湯システム• 給湯用平板集熱器を設置• 1976-1983？ー強制循環方式

• 科学応用冷暖研究所よりアズマ工機製

第3代給湯システム 1983?-1990• 矢崎製• ゆわいたー• 2ｍ2 ｘ ３基

• 電気温水器• ４ｋＷ• シャワー圧不十分のためブースターポンプを設置

第４代給湯システム 1990～

• 矢崎製• ＥＥソーラー３基

• 太陽電池作動の小型循環ポンプで集熱器から太陽熱を枕型タンクに蓄熱

オール電化

• ソーラーと同等の安全でクリーンな補助熱源は電気しかない

• 電気は高価でも少しだけ使えば安い

• 駐車代に月額3万円を払うくらいなら

• 問題は電化厨房で基本料金が高い

• 当初はシーズヒーターの電気レンジ 後にＩＨヒーター

ヒートポンプ床暖房工事 2001年5月

• ダイキン・ヒートポンプ床暖房・ホッとくーる

• 室外機 1MU50BV• 床暖ユニット

DMU502BV• 工事 アルファプライム・ジャパン

• ￥1,969,800• ヒートポンプ床暖房のアクア室外機

太陽電池を屋根に設置 2001年8月

• 多結晶太陽電池• ＭＳＫ製2.25ｋＷ• 工事費￥1795500 • 国の補助金￥270000

パッシブソーラーに改修（２００５）

• 集熱パネルが重くて開閉に難

• 連結ホースが邪魔• 集熱器の代りに一部ガラスブロックとしてパッシブソーラーに

• 集熱器の木枠を断熱パネルに再利用

木村宅の太陽光発電は年間合計電力使用量の１３％(2004年）

太陽電池容量：22.5kWp

① ② ③ ④⑤＝

③ー④

⑥＝

①＋⑤

⑦＝

③/⑥

月合計電力

量合計料

金太陽光発電

量太陽光売電

量太陽光使用量

合計電力使用量

太陽依存率

kWh \ kWh kWh kWh kWh %

1 1926 33130 159 21 138 2064 6.7

2 1716 28661 178 15 163 1879 8.7

3 1082 18068 164 60 104 1186 8.8

4 1195 21312 182 33 149 1344 11.1

5 589 10629 240 102 142 731 19.4

6 491 9128 248 81 167 658 25.4

7 668 13794 240 48 192 870 22.1

8 690 15595 146 25 121 811 14.9

9 664 13858 189 30 159 823 19.3

10 675 13320 148 49 99 774 12.8

11 588 10217 144 48 96 684 14.0

12 805 13301 139 36 103 908 11.3

合計 11089 201013 2177 548 1633 12732 12.8

原子力発電

原子力発電

• 原発は安全でも安心できない

• 故障と事故とは違う• 想定外とは言えない• 低い稼働率で経済性に疑問

• 心臓部以外は建築設備• 配管の耐震性が問題

日本のエネルギー態様の予測例柏崎刈羽原発のＰＲパネル

阪神・淡路大震災との比較＊行方不明者を含む。5月8日現在

福島原発事故の原因

• 高さ１５ｍの津波による冠水被害

• 電源喪失• Ｍ９の地震による直接被害

地震当日の震度分布

－半身焼け爛れた人体のようにも見える

（日本テレビの画面）

沸騰水型原発の内部構造

• 心臓部は極めて堅牢な構造になっている

• この図にはない多数の配管が縦横に張り巡らされている

• 地震で配管が振動し、配管の継手やバルブや壁体の貫通部の損傷が心配

東京電力ホームページより

沸騰水型原子炉の圧力制御室

• 下部のドーナツ型の圧力制御室のあたりの耐震性が不安だった そのため →

• 圧力制御室の形状と配管とポンプを変更した改良型が開発された

• 柏崎刈羽などの沸騰水型原発に設置され、福島原発

より強い地震力に耐えた

1号機と3号機の水素爆発

• 爆発は避けることができなかったのか？

• 建屋の外壁に穴があいていた2号機は爆発しなかったが

• 放射能を含む排気が放出された

• （ウイキペディア 福島第一原発より）

•

放射能の飛散

• 4号機には多数の使い済燃料棒が保管されていた

• 冷却水に浸されていたが不完全で、放水車で冷却用水が投入された

• 大気に開放されていたため、放射能が飛散した

爆発による放射線量

• 原発より北西方向に風に乗って飛散した

• 浪江町、新館町に強い放射能が観測されたが避難が遅れた

• SPEEDIによる数値予報情報とほぼ一致していたが利用されなかった

3月15日の放射能飛散は南西方向

静岡の茶畑に雨で落下した

各地で観測された放射線量

2011年5月7日(朝日新聞5月8日）

• 空気中の放射性物質の許容濃度：1mmSv/year

• 例：図中の1.5mmSv/hの地点(福島、郡山）では1.5x365x24=13.1mmSv/y

• 1日6時間被曝したとすると年間では3.3mmSv

福島第一原発4基の状態2013年6月7日

4号機内部の状態

• 専門家立ち合い点検では外壁に新たなひびは見つからず

炉心溶融 (Meltdown)

• 1号機、2号機、3号機では炉心溶融が起きたとされる

• 燃料棒の冷却不完全により高温になり溶融して、圧力容器を突き破り下部に落下した様子のシミュレーション

• 下図は3号機上部

帰宅困難地域

• 実質的には帰宅不可能地域

• そこを貯蔵地域に

原発再稼働の根拠

• 火力発電では、燃料が高価で、地球温暖化が進む

原発再稼働の疑問 １：自然エネルギーよりＣＯ２排出量が少ない

とは言えない下図の原子力については見直しが必要

原発再稼働の疑問 ２：安全が確保された原発のみ再稼働というが

• １００％安全というものはない

• とくに地震国では不安• 核廃棄物の処理と貯蔵とが確立されていない

• テロの脅威もある

原発再稼働の疑問 ３：経済性が高いというが

• 最近の運転実績によると稼働率が低い

• 寿命が案外短い• 廃炉関連のコスト評価がこれまで丁寧に行われていなかった

• 原子力は安いという神話に似た信心

原発再稼働の疑問 4：地域住民の意向

• 政府交付金のお蔭で地域の活性化

• 福島事故以後地元でも推進派が多数ではない

• 30km圏の地域を含めると反対が多い

原発再稼働の疑問 ５：核燃料サイクルが不完全

• 再処理施設不調• 使用済燃料増加• プルトニウム増加• 高速増殖炉未熟• ＭＯＸ燃料のみ

原子力発電所

再処理施設

プルトニウム

高速増殖炉

使用済み燃料

プルサーマル

日本の電源別発電の電力量と割合との推移─幻の原発増設計画も含む

無原発のすすめ

• 温暖化防止• 地域住民の要望• 電力供給の確保• 過去の実績を重視• 処分場：福島か無人島• 核燃料の有効利用• 安全性の強化• テロの脅威

• 安心• 自然エネルギー• 処分場はない• 発送電分離• 廃炉ビジネス• 原子力教育の必要性• 原発の経済性に疑問• 地震国では原発は不適

廃炉への道筋

• 停止• 燃料棒の取り出し• 再稼働不能の状態• 取り壊し• 撤去• 最終処分場にする

• 1，2，3，4号機は石棺• 地域住民への配慮• 廃炉ビジネス• 原子力教育の必要性

核廃棄物の貯蔵施設

ハインリッヒの法則（Heinrich‘s law）ウィキペディアによる

• ハインリッヒの法則は、労働災害における経験則の一つである。「ハインリッヒの（災害）三角形（トライアングル）（定理）」または「（傷害）四角錐（ピラミッド）」とも呼ばれる。

• 法則名はこの法則を導き出したハーバート・ウィリアム・ハインリッヒ（Herbert William Heinrich）（1886年 - 1962年）に由来している。彼がアメリカの損害保険会社にて技術・調査部の副部長をしていた1929年11月19日に出版された論文が法則の初出である。

• 一件の大きな事故・災害の裏には、29件の軽微な事故・災害、そして300件のヒヤリ・ハット（事故には至らなかったもののヒヤリとした、ハッとした事例）があるとされる。重大災害の防止のためには、事故や災害の発生が予測されたヒヤリ・ハットの段階で対処していくことが必要である。

自然エネルギーの利用

• 太陽熱• 太陽光• 風力• バイオマス• 小水力• 地熱

• 省エネルギー• パッシブシステム

世界の環境建築

世界の環境建築気候図

夏季蒸暑気候地域

山形県田麦俣の茅葺屋根の民家蒸発冷却

シドニーに残る美しいタウンハウス北向きのバルコニーが下階の庇に

年間蒸暑気候地域

バハマ諸島・ナッソーバルコニーが美しい保存民家

バーミューダルーフの家々：

石灰石を切り出してクランク型の断面の屋根材ができる。斜めの樋で雨水を地下の水槽に導く。

年間炎暑気候地域

アルジェリア・ガルダイアの市場アーケードは陰を作り涼しい

リビア砂漠の西部に保存されている集落ガダメス：日干し煉瓦のリサイクルというよりリユース

夏季炎暑気候地域

スペイン・グラナダに多い中庭夜間冷気が中庭に降りてきて回廊を冷やす アルベロベロの石造民家

円錐状の石の屋根は外気に放熱し、白い壁は日射を反射し、夜間放射を利かす

冬季寒冷気候地域

チェコ・プラハ郊外石造の家は熱容量が大きい

ボストン郊外ブルックライン雪に対応した形の住宅

低緯度高地気候地域

マレーシア・クアラルンプルのモスク ペルー・クスコの町並み

デザート (dessert)

• 知ること • 考えること