船を動かす力！さまざまなエンジンの種類と特徴・・・・・・世界初 EV船も2022／竣工予定‼️

船にど素人

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船もEV時代に

EVタンカー完成2022/

世界初のニュース

船を動かす力！さまざまなエンジンの種類と特徴

大昔の船は、櫂かいや櫓ろを使って人力で動かしたり、帆を張って風力で動かしたりしていました。

（『人力で船をこぐ！櫂(かい)と櫓(ろ)の違い』）

やがて産業革命に伴い蒸気機関が発明されると、1800年ごろ、ついに船にも実用化されるようになりました。

蒸気の圧力差を利用したピストン運動で外輪船の外車を回すしくみです。こうした船を”蒸気汽船”と呼びました。

1850年ごろになると蒸気機関の限界が見え始め、”タービン”が開発されました。

羽根車に高圧の蒸気を吹き付けて回転させ、プロペラの回転へ利用するしくみです。”蒸気タービン”の誕生です。

現代では蒸気タービンよりも高出力、高効率のエンジンがどんどん開発されています。

以下に紹介します。

現代の船を動かしているエンジンの種類と特徴

主流のディーゼルエンジンをはじめ、ガスタービン、電気推進、原子力推進などのエンジンがあります。

最近では１隻に１種類とは限らず、用途によって組み合わせたハイブリッド型の船も開発されています。

◆ディーゼルエンジン

ディーゼルエンジンの概要

２サイクルは低速回転する大型のエンジンで、

４サイクルは高速回転する中・小型のエンジンであることが多いです。

外航船や大型商船の場合はほとんどが２サイクルのエンジンを使用しています。

ディーゼルエンジンには２サイクルと４サイクルのものがあります。（Wikiご参照→２サイクル ４サイクル）
圧縮して高温・高圧となった空気に重油を噴射して爆発を起こし、

その圧力でピストンを上下に動かしプロペラ軸の回転運動へとつなげるしくみです。

ドイツのルドルフ・ディーゼルさんによって開発され、1900年ごろに実用化されました。

2サイクル

4サイクル

◎ディーゼルエンジンのメリット

❶巨大化できる　

❷燃料のコストが安い

➡コストの安い（＝純度の低い重油である）C重油を使えるため、経済的です。

ただし、国内のみを航行する内航船については連続運転時間がそれほど長くないため、

エンジンの保守・メンテナンス費用を考えると初めから（より純度の高い重油である）

A重油を使用したほうがトータルで安い場合もあります。

❸乗り物のエンジンの中で最もエネルギー効率がよい

➡上下運動を直接回転運動へとつなげるため、エネルギー効率は約50％で、

地球上の乗り物のエンジンの中では最も効率が良いといわれています。

残りの50%は熱として逃げてしまいますが、

その排熱もエコノマイザーという装置を使って船内で有効活用（ボイラーの水の加熱など）することが多いです。

※ちなみに自動車の場合、性能の良いものでもエネルギー効率は40%前後です。

◉ディーゼルエンジンのデメリット

❶排ガス問題

➡排ガスに大気汚染の原因となる有害物質（二酸化炭素CO2、窒素酸化物NOx、硫黄酸化物SOxなど）

が含まれており、適切な処理が求められています。

❷エンジン重量が大きくなってしまう

➡圧縮比が高いためシリンダーの強度を高める必要があり、エンジン重量が大きくなりがちです。

あまり船体重量が大きくなると燃費が落ちてしまいます。

したがって上でも書いたように、エコノマイザーなどで排熱を再利用して

ボイラーで蒸気を作りタービンを回して発電するなど、

船全体の燃費改善につなげて努力をつづけています。

どんな船に適用される？

ディーゼルエンジンは船のエンジンとしては最も一般的で、多くの一般商船に幅広く適用されています。

とくに外航船、大型商船に適用されます。

一度航海に出たら何日も何週間も稼働しつづけなければならないため、

過酷な条件下でも耐えられるエンジンであることが求められます。

◆ガスタービン

ガスタービンの概要

圧縮して高温・高圧となった空気に重油を噴射して爆発を起こし、

その圧力をタービン（羽根車）に吹き付けて回転させ、プロペラ軸の回転へとつなげるしくみです。

もともとは飛行機のエンジンとして開発されたものを、

1947年にイギリスが軍艦に搭載したのをきっかけに実用化されるようになりました。

起動させると、まさしく飛行機のエンジンのようにキーンという音がします。

ガスタービンのメリット◎

❶小型なのに大出力
➡船内のスペースは限られているため、小型のエンジンだと配置しやすく、

設計の自由度も上がります。

❷立ち上がりが早い
➡エンジン稼働後、短時間で最大速度までもっていけます。

❸エンジンの取外し、整備がカンタン

❹純度の高い石油を使用するため、ディーゼルエンジンに比べて排ガスがクリーン

ガスタービンのデメリット△

❶エネルギー効率が比較的悪い
➡ディーゼルエンジンに比べると、タービンを回す分、燃費効率は下がります。

❷燃料のコストが高い
➡船舶の場合でも、軽油またはA重油などの純度の高い石油を使用するためコストが高くなります

(飛行機だとさらに純度の高い灯油などを使用します）

❸低速運転が苦手

❹逆回転ができないため、

プロペラの羽の角度を変えられる”可変ピッチプロペラ”が必要となる

❺排ガスの温度が高温
➡排ガス規制があるため、高温の排ガスをそのまま外に排出できません。

ディーゼルエンジンと同様、船内で排熱利用するしくみをつくる必要があります。

どんな船に適用される？

燃料が高価であっても迅速性と高出力が求められる船、

つまり、軍艦、巡視船、砕氷船、ジェットフォイルなどの特殊な船に限られます。

◆電気推進

電気推進の概要
ディーゼルやガスタービンなどのエンジンで生み出した回転運動のエネルギーを

発電機に使用して一旦電気を発電し、その電力でモーターを動かしてプロペラ軸を回すしくみです。

エンジンから直接プロペラ軸に接続するよりもひと手間もふた手間も多いですが、

その分メリットもたくさんあります。

電気推進のメリット◎

❶船の設計の自由度が上がる
➡エンジンや発電機はいくつかの小型のものに分割でき、

かつプロペラの近くに配置しなくてもよい（モーターと電線でつながってさえいればよい）

ため船内のどこに置いてもよく、設計の自由度が上がります。

❷プロペラの制御がカンタン
➡モーターへ送り込む電気信号を調整するだけで、

プロペラ回転数や回転の向きなどをカンタンに変えることができます。

❹騒音や振動が少なく、乗り心地がよい
➡エンジンや発電機を小型に分割できるため、

騒音や振動も分割・打ち消し合いしやすくなります。

❺有害な排ガスの量が少ない

電気推進のデメリット△

❶エネルギー効率が比較的悪い

➡エンジンが生み出すエネルギーが一旦電力に変換され、

さらにモーターを介するため、エネルギーのロスが大きくなります。

どんな船に適用される？

かつては、頻繁にプロペラ回転数を変える必要がある砕氷船や、

静かで振動が少ないことが求められる海洋観測船に限って適用されていました。

最近では

大型クルーズ船
新型軍艦
船内での電気の需要が高い船
などにも適用されるようになりました。

特に、フィンランドのABBという会社がアジポッドという推進器

（モーターとプロペラを一体化させた360度回転可能な推進器、ポッドプロペラ）を発明したことで、

より広く電気推進が使われるようになりました。

アジポッドによって舵が不要となり、また自力で細かい操船ができるためタグボートの手配が減り

、エネルギー効率の悪い電気推進でも採算が十分とれるようになってきたからです。

近年では、航海の計器類のデジタル化や、大型クルーズ船のエンターテイメント設備の増加などもあり、

船内で使用する電力もますます増えています。

発電機を使って大量の電気を発電しその一部をプロペラの回転に使用する、

といった効率のよい考え方も出てきています。

◆原子力推進

原子力推進の概要

通常の蒸気タービンは石炭や石油を燃やした熱エネルギーで蒸気を作りますが、

原子力推進の場合はウランに中性子をぶつけてウランが核分裂するときの放射線

（莫大な熱エネルギー）を利用して蒸気を作ります。基本的な原理は蒸気タービンと同じで、

蒸気を作り、そのパワーでタービンを回し、プロペラ回転へとつなげるしくみです。

原子力推進の場合の燃料は主にウランです。

自然界には核分裂しないウラン238が99.3%と、核分裂するウラン235が0.7%の割合で存在しています。

このうち、核分裂するウラン235を3～5%にまで濃縮したものが燃料となります。

ウラン235に中性子をぶつけるととても不安定な状態となって核分裂し、

分裂の際に莫大な熱エネルギーが出ます。

この熱で300℃以上の高温水を作り、パイプを通じて蒸気発生器の中の水を蒸気に変えます。

ウラン235が核分裂する際に、中から中性子が飛び出してきますので、

この中性子がまた別のウラン235にぶつかって核分裂を起こす、という流れです。

※核分裂しないウラン238に中性子がぶつかっても分裂せずに吸収されるので、

核爆弾のように激しく連鎖せずに、反応をある程度おさえることができます。

他にも中性子を吸収する制御棒や反応をおさえるしくみが備わっています。

原子力推進のメリット◎

❶少しの燃料で莫大なエネルギーを生み出せる

➡1gのウランで約2tもの重油に相当する熱エネルギーを生み出せます。

❷排ガスが出ない
➡大気汚染の原因となる有害な排ガス（CO2, NOx, SOx）は出ません。

原子力推進のデメリット△

❶万が一のときは大変な海洋汚染につながるおそれがある
➡座礁や転覆などで万が一放射性物質が漏れるとただちに海洋汚染につながり、

国際問題にも発展するおそれがあります。

❷原子力に対する国民の理解が得にくい
➡原子力を恐れたり不安に思う国民は多く、理解が得にくいのが現状です。

❸経済的とはいえない
➡放射性廃棄物の処理や廃船（廃炉）のことまで含めて考えると、

どれも簡単にはいかず、トータルコストは結局高くなるでしょう。

どんな船に適用される？

⚫︎軍艦、潜水艦（アメリカ、フランス、ロシア）

⚫︎砕氷船（ロシア）

かつては巡洋艦にも適用されていましたが、

攻撃・破壊されることも考えると危険というのもあり、

現在ではほとんどが潜水艦にしか使われていません。

ウラン燃料は5年～10年単位で交換不要なため、

何か月も海に潜りっぱなしの潜水艦には向いているともいえます。

（実際には乗組員の食糧が切れたり、精神を正常に保つために浮上しなければならなくなるので、

何年間も潜ることはありませんが、技術的には可能ということです）

日本では唯一、1974年に「むつ」という名の原子力観測船が試験的に造られましたが、

微量に放射線漏れが発生し国民やメディアから批判殺到、

その後補修・改良を繰り返し再び試験できるようになるも、

1992年についに航海を終了し、原子炉を取り除きました。

いまは原子炉のかわりにディーゼルエンジンを搭載し、

海洋研究開発機構JAMSTECの船「みらい」として生まれ変わり、海洋開発に役立っています。

※「むつ」についての詳しい情報は、日本原子力研究開発機構JAEA運営のページ『原子力船むつ開発の概要』をご参照ください。

◆世界初　EVタンカー・・・船舶の電動化推進へ

2020.05.22 乗りものニュース

世界初「EVタンカー」2022年竣工 

船舶の電動化推進へ異業種コンソーシアム設立

2022年3月竣工予定のゼロエミッションEVタンカーのイメージ

船舶の電動化を推進するため、異業種7社が団結です。

　旭タンカー、出光興産、エクセノヤマミズ、商船三井、東京海上日動火災保険、東京電力エナジーパートナー、三菱商事の7社は2020年5月21日（木）、ゼロエミッション電気推進船（以下、EV船）の開発および普及に向け「e5（イーファイブ）コンソーシアム」を設立しました。取り組みを通じ、新しい海運インフラサービスの構築を目指すとしています。

　日本の内航海運は、船員の不足や高齢化、船舶の老朽化といった構造的な問題を抱え、また気候変動対策のひとつとして、海運業界からの温室効果ガス排出削減も求められているといいます。これらの課題を解決べく、「e5コンソーシアム」メンバー7社はEV船のもつ可能性、将来性に着目。メンバー各社がそれぞれの強みを持ち寄り融合させることで、EV船を基礎とした海運インフラサービスを提供するプラットフォームを構築していくとのことです。

　その取り組みの第1弾として、大容量リチウムイオン電池を動力源とする世界初のゼロエミッションEVタンカーが2022年3月に竣工する予定で、舶用燃料供給船として東京湾内に就航する計画が進められています。

　なお「e5」とは、「electrification（電気化）」「environment（環境）」「evolution（進化）」「efficiency（効率）」「economics（経済性）」を指し、コンソーシアムの事務局は、旭タンカーおよびエクセノヤマミズ、商船三井、三菱商事の4社共同出資により立ち上げたe5ラボが務めます。「e5コンソーシアム」は、「持続的な内航海運の発展と我が国の社会・経済に貢献していきます」としています。

【了

「e5コンソーシアム」の取り組みの第一弾として、大容量リチウムイオン電池を動力源とする世界初のゼロエミッションEVタンカーが2022年3月に竣工する予定です（註1）。また、「e5コンソーシアム」の事務局は株式会社e5ラボ（註2）が務めます。
「e5コンソーシアム」は、先進船舶の開発・導入を通して内航海運業界に付加価値を提供することにより、持続的な内航海運の発展と我が国の社会・経済に貢献していきます。

「e5」とは？
海運業界における「electrification（電気化）」「environment（環境）」「evolution（進化）」「efficiency（効率）」「economics（経済性）」の5つのバリューを実現することで、安心・安全・良質な輸送サービスを社会に提供すること。
株式会社e5ラボ　

e5ラボホームページ

⬇️

https://e5ship.com