JR東日本、バッテリー電車開発へ

あるAnonymous Coward 曰く、

時事通信によれば、 JR東日本が架線からの電力供給を必要としないバッテリー型の電車を開発する方針を明らかにしたそうだ。 リチウムイオン電池や将来開発される軽量・高効率のバッテリーを搭載する構想とのことらしい。 10-20年後の実用化ということでまだ先の話ではあるが、これで電化される区間もでてくるのですかね。

線路敷設や保守のコスト軽減や景観の改善だけでなく、架線からパンタグラフの間で起こる放電による送電ロスをなくすことで、電力利用の効率化にもつながるとのことだ。

架線・バッテリーハイブリッド車両

[ribbon (11750)]

JR総研 [rtri.or.jp]でいろいろと研究しています。

たとえば、 ここ [rtri.or.jp]にある、
「架線・バッテリーハイブリッドＬＲＶの開発」などが参考になると思います。

充電しないで

[gonta (11642)]

バッテリー専用車両を付けたらどうだろう。最後尾に付ければ、連結しなおすだけでフル充電。

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-- gonta --
"May Macintosh be with you"

Re:充電しないで

[Anonymous Coward]

つ[カニ24] （違

Re:

[Anonymous Coward]

確かに電源車ですが．．．

まだ存在するのか？

Re:充電しないで

[Anonymous Coward]

先日、上野であけぼののEF81と8号車の間に挟まっているカニ24を見かけた。

バッテリー障害に備えて足踏み発電

[hirano (13505)]

1.座席の前に足踏みペダル装備
2.電気不足の時は、座った乗客がペダル踏み発電
3.足踏み中は乗客たちに一体感が生まれる
4.ただし夏場の足踏み中は汗まみれの地獄絵図
5.肥満予防にも良いので厚労省から補助金
....いかがでしょう人力発電通勤電車。

Re:バッテリー障害に備えて足踏み発電

[miishika (12648)]

満員電車(定員乗車)だと、座席に座っている人は全乗客の1/4もないですよ。

Re:

[Anonymous Coward]

でっかいプラレールみたいなもん？

そうだ、いっそのこと

[qem_morioka (30932)]

超小型のナニなアレを積んで電気は作り放題ってな感じだったら
もう、ウヒャーかもしれないよ。どこかで電気が足りなくなったら
この車両から逆に架線に電気を供給しちゃえってもんだ。

#BGMはkraftwekの"radioactivity"

実用化までそんなにかかるの?

[snitch (10903)]

元記事に書かれている小海線 [wikipedia.org]で実際に営業運転を行っているハイブリッド気動車の キモハキハE200 [wikipedia.org]や
札幌市内線で試験を行った鉄道総研の架線・バッテリーハイブリッドLRV試験車 [rtri.or.jp]のようなものがあるので
10年もかからないものだと思っていました。

電池が結構な場所を取る様なので [kiteki.jp]電池の高容量化がネックなのかな。

実用化の水準

[maia (16220)]

> 約７００キロ（山手線約２０周）を、夜間数時間の急速充電でノンストップ走行

凄い目標だ。駅で急速充電する話ではないのか。

Re:実用化の水準

[vzg02111 (4390)]

現状の山手線の運用を見ると、例えば平日に朝イチで大崎（04:29）を出る外回り列車は一日で19周＋α（池袋終着翌00:49）して運用を終えます。

# おそらくですが、これが一番長い運用だと思われます（内回りの長い運用も19周＋α程度だったはずなので、距離的にはどうか分かりません）。
# ちなみに短い運用だと朝のラッシュ時に3～4周して基地に戻る、なんていうのもあります。

山手線約２０周

というのは、こういう運用があることから出された目標値なのかも知れません。
ただ、実運用では乗客も乗るし天候の変動など外的要因もあるので、単純に今と同じ運用ができるようにはならないのかも知れません。
ノンストップで20周と各駅停車しながら20周ではどれくらい電力の消費量が違ってくるのか、というのもよく分からない点ですが...（どうなんでしょ？）。

Re:実用化の水準

[Kazzanov (33541)]

単純に加速が一番電気を食うと思うから、各停のほうが消費は多いでしょう。
減速時の回生は焼け石に水でしょ、どうせ。

あとこの手の車両って多分気動車の区間に入れると思うんだけど、これも電化のうちなのか？
一応電車だから電化といわれれば電化なのかもしれないけど。

Re:実用化の水準

[vzg02111 (4390)]

単純に加速が一番電気を食うと思うから、各停のほうが消費は多いでしょう。

やっぱりそうですよね...。
とすると、ノンストップ20周が出来るようになっても今と同じ運用は組めない、ということになりそうですね。

あとこの手の車両って多分気動車の区間に入れると思うんだけど、

気動車は、蒸気動車／内燃動車（要は動力源として熱機関を搭載しているもの）のことになるので、今回のは電車でいいんじゃないでしょうか。
逆に、モーターで走ってもディーゼル発電機を積んでいるハイブリッド車は気動車に分類されていますし、それが走る小海線は「電化された」とは言われていません。
確かに「電化」と言われると多少の違和感はありますけど、これも電化でいいんじゃないでしょうか。
突き詰めちゃうと、全ての電車がこのバッテリー方式になれば、電化路線／非電化路線の区別というのは過去のものになるのかもしれませんね（副作用的には直流電化／交流電化という区別もなくなる？）。

# 有線で電力供給されていたノートPCがバッテリー駆動になる、と考えれば違和感は少ないかも...（笑）。

Re:実用化の水準

[Anonymous Coward]

バッテリーで走るのは電車です。
熱機関を原動機として走るのが気動車。
これは電車ですね。
電化とは言わないと思いますが…。

回生は結構大きくて、使った電力の30-40%くらいは回収できます。

バッテリーで重くならないか気になりますね。
重いととにかくエネルギーを浪費しますから。
電車のエネルギー効率がいいのは、
鉄車輪-鉄レール系の摩擦の少なさに加えて、
自前でエネルギー発生源を持ち運ばないというところに由来しますから。

Re:実用化の水準

[beat9872 (16046)]

電化とは車両に走行用電力を供給することが可能な線区にすることですよ。

モーターで走る車両が走っても電化とは言いません。

Re:実用化の水準

[pongchang (31613)]

昼間の電気代は高い [tepco.co.jp]。
山手線に導入する必然性は薄いかもしれないですが、ピークをカットできれば、変電所の増設をしなくて済むのも魅力になるでしょう。
山手線には輸送頻度が高いので、回生失効 [kyoto-inet.or.jp]の割合は少ないかもしれないが、間が開くと回生ブレーキをつかっても結局抵抗器で熱にする発電ブレーキにしないと役に立たない回生失効の起こる可能性も出てくる。バッテリーを積んだ電車なら自分の電池にためる事もできるので回生失効は起こりにくくなるでしょう。
変電所の増設をしないで済むということでは桜島電停 [toyodenki.co.jp]、それから回生失効を防ぐという事では、地上設備 [khi.co.jp]ですが大阪市の地下鉄でも試みられました。
バッテリーだけとか、エンジンpdf [jrfreight.co.jp]や燃料電池のハイブリットだけでなく、パンタグラフがあっても魅力的 [blogspot.com]かもしれません

Re:実用化の水準

[vzg02111 (4390)]

昼間の電気代は高い。

JRが走行用電力のうちどれだけの電力を買っているかは知らないのですが（走行用の電力はかなりの量を自前で発電しているはず）、夜間電力の有効活用というメリットは社会全体で見てもありそうですね。

回生失効を防ぐという事では、地上設備ですが大阪市の地下鉄でも試みられました。

似た話が西武鉄道 [seibu-group.co.jp](PDF注意)でもありました。
既に電化されている路線では、こういうアプローチも有効なのでしょうね。

# 最終的には、保守の要るパンタグラフや架線を無くしてしまう方向に辿り着くのかな？ とも思いますけど...。
# 鉄趣味「前パン派」としては悲しいかも（笑）。

Re:

[Anonymous Coward]

>昼間の電気代は高い [tepco.co.jp]。

あれ？JR東は自前で発電所持ってませんでした？
首都圏は9割方自前ってのを聞いたことあるんですが。。。。

Re:実用化の水準

[kenmine (28309)]

水力発電所の信濃川発電所 [wikipedia.org]と、火力発電所の川崎発電所 [wikipedia.org]ですね。
自社が使用する電力の57%を発電している他、東海道新幹線などにも電力を供給しているそうな。

Re:実用化の水準

[coffeine (14743)]

> あれ？JR東は自前で発電所持ってませんでした？

変電所を削減して開いた土地を転用できるというのもメリットの1つなのかもしれません。
結構な一等地にもありますしね。

Re:実用化の水準

[Anonymous Coward]

水力発電なので、夜間に充電できるのは魅力的なのではないかと。

Re:実用化の水準

[greentea (17971)]

どのような方法で発電しているのかは知りませんが、
夜間などの電気をあまり使わない時間帯は出力を落として(大抵の場合は効率が悪くなる)発電を続けているなら、
発電所が自前であろうと、夜間の電気代が安くなることは十分にありえるかと。

--
1を聞いて0を知れ!

Re:実用化の水準

[Anonymous Coward]

ディーゼル車の巡航距離は600kmを想定しています。
燃料満タンで悪条件下でも600km走行できる燃料タンクを持っていることになっています。

実際はもっと長距離を走ることが出来ますが、給油は600kmまでに行うことになっています。

単純にそれと同等（ディーゼル車は700kmは軽いと思われる）の巡航距離を目標にしただけな気がします。

あまりに今の仕事そのものなのでＡＣで。

Re:実用化の水準

[targz (14071)]

＞実際はもっと長距離を走ることが出来ますが、給油は600kmまでに行うことになっています。

航空機は、離陸→着陸までに必要十分な量 (*) しか積まないのですが、列車の場合はそういう最適化はしてないんでしょうか??
次の給油地点に辿りつくまで必要な量だけ燃料を搭載することにすれば、少し軽量化できて燃料をケチれると思うんですが。
給油の手間がかかりすぎて、こちらのコストの方が高い??

(*)着陸待ちの旋回や、代替空港に行く場合の予備燃料も含みます。

Re:実用化の水準

[Anonymous Coward]

燃料量を最適化したいという動機が鉄道にくらべ飛行機の場合強すぎますから，

例えば767-200http://www.boeing.com/commercial/767family/pf/pf_200prod.html [boeing.com]の仕様で見ると，離陸最大重量で，約180tでタンク容量が約9万Lだいたい80t。
自重は，座席数仕様によって違うからのっていないけど，たとえばここhttp://www.narita-airport.or.jp/ais/model/767.html [narita-airport.or.jp]によれば80t，ペイロードはあと20tしかつめない。燃料満タンが必要なのは長距離路線だから，ビジネスありとして定員220人で，10kgの荷物を持った平均体重60kgのお客で15t，乗務員とか，水とか食事とかで，もう20t。貨物をはこべない・・・
燃費の節約と言うよりも，最低限の燃料にしないと，ペイロードの制限で実用性能が発揮できない。　

一方鉄道の場合，気動車は昔の急行型で自重が40-45tくらいで乗客定員は84人(4人かけ10組×両側＋車端の2人がけ×両側）でだいたい6t，燃料タンクは800-1500Lでまあ1t，最近だと，普通用に改造され，立ち席(つり革）もついたから，同じ自重のまま定員は120人くらい。満タンにしても客10人ちょっと分。重量減で燃費を稼ぐより，運用効率を考えるほうが自然でしょう。

Re:実用化の水準

[parsley (5772)]

夜に充電するのだと、休息充電という言葉が生まれてもいいかもしれない。

--
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Re:実用化の水準

[flash (28428)]

大雪のときとか、パンタが重みでふらついて架線との間で放電、電車が止まるとか言う話があった気がするので、そういうのを想定しているのかも？

Re:実用化の水準

[03jc536 (35209)]

変電所火災とか、架線切断とか大規模停電の時も想定してるのかな
JRは自前発電所持ってるから首都圏大規模停電 [wikipedia.org]の時は京葉線しか止まらなかったが

Re:実用化の水準

[kenmine (28309)]

最終的には、そういうことも考えてるのかもしれませんが、
とりあえず、非電化で気動車が残る路線にこれを投入すれば、
検修設備と車両の取り扱いの合理化を図る狙いがあるんじゃないかなと。
普通の電車と同じ設備で検査や修理ができるので、気動車用の設備を廃止できます。

#とりあえず、現在京浜東北線から撤退中の209系を蓄電池車に改造して、
#非電化で気動車が残る久留里線に導入する計画があるとか……。

Re:実用化の水準

[nekopon (1483)]

雪の重みで架線(がせん)が垂れ下がってしまってNG、というのは稀にですがあります。

Re:実用化の水準

[icigo_milk (17042)]

架線垂れ下がりも問題ですが、よくあるのはパンタグラフに着雪してパンタグラフが
少しだけ下がり、架線との間でアーク放電することによる架線切断のほうが問題です。
なので、最近の車両はシングルアームパンタにすることによって着雪しにくくすると。

摩擦による架線・摺り板の減りの都合で、思いのほかパンタグラフの押上げ力って弱いんですよね。
人間がちょいと力かけるぐらいで下がります。

”バッテリー”電車

[Anonymous Coward]

野球風に徐々にレベルアップすんでね？

1～2イニング（リリーフ型）
5～6イニング（先発型）
9イニング（先発完投型）

# バッテリーのスタミナアップ

Re:

[Anonymous Coward]

いや、パンタグラフから電力を供給すれば走行しながらでも充電が・・・
あれ?

集電とバッテリのハイブリッド

[Anonymous Coward]

集電型とバッテリ型のハイブリッド電車ですね。
電化区間を走行しながら充電して、非電化区間に乗り入れてからはバッテリ走行という運行でこれを使えば、バッテリ容量が山手線20周ほどはなくても実用化できるかも？
# 両区間を走行するからディーゼルで運行してる列車も結構あります
# そうすると車両繰りのため電化区間だけのディーゼル列車が発生することもあるという...

非電化路線をそのままにしてるのは電化工事＋維持＋放電ロスのコストがあるからですが、かといってディーゼルだとこんな原油高ですぐに地方路線が悲鳴を上げます。でも地方ばかりが得するわけではなく、都市路線でも架線をなくして景観美と維持コストダウンを成し遂げられるというワケ。

Re:集電とバッテリのハイブリッド

[GG (21918)]

山手線ぐらいの使用頻度の高い駅ばかりの路線だったら、回生装置+発車加速装置を駅自体に搭載すると良いかも。

大惨事

[ahomin (34823)]

電車にLi-ION電池。しかも電車が走るくらい大容量となると・・・ちょっと怖いなぁ。
某社のLi-ION電池が発火した某社のノートPCの様な事が電車で起こったらそれこそ大変な大惨事。

つか、脱線事故等でバッテリーに思いも寄らぬ衝撃が加わり変形。内部ショートで発火みたいなのは心配ないのかな？
まぁ、何かしらの対策はするんでしょうけど。

--
これを機に、より安全・高出力・コンパクトなバッテリーが開発されることを願う。

いろいろ目新しいポイントが出そうです(電車だけに)

[okky (2487)]

線路の素材が鉄などの電導体でなくてもよい、というのはあまりメリットにならないのかなぁ。紙とか(ぇ゛

駅舎などに風力発電機を置いて、駅に停車するたびに少しづつ充電してあげたら電池は軽くならないかなぁ。

太陽電池を屋根に載せたら補助にならないかなぁ。

「乗客の重量を軽減するのが最も効果的です」
とか言われて、駅弁とかが売られなくなったら悲しいなぁ。逆に電車内トイレが各車両ごとに完備されたりして…
「お客様にお願いいたします。重量軽減のために、出したくなったらとっととトイレで出してください」
で、停車時に排泄物貯蔵タンクを全自動高速交換するシステムが開発されたりとか。

似たような発想として、新聞･雑誌の類も売店で売られなくなったりして。それはなんか物凄くエコな気がするなぁ。あの質量を毎日輸送する事を考えるだけでもすさまじいエネルギーを消費するからなぁ。

--
fjの教祖様

Re:いろいろ目新しいポイントが出そうです(電車だけに)

[Anonymous Coward]

鉄道の最大の長所である耐荷重と走行抵抗が小さい [meisei-u.ac.jp]ことをなくしちゃ意味ないですよ。
出すモノなら、そこからバイオガスを作って走らせた方が...ってもうあるのか... [blogspot.com]

Re:いろいろ目新しいポイントが出そうです(電車だけに)

[nim (10479)]

＞あの質量を毎日輸送する事を考えるだけでもすさまじいエネルギーを消費するからなぁ。

エネルギー保存則的には、一定の速度で運行しているあいだは
エネルギー消費がゼロ(ただし摩擦は考えないものとする)ですから、
ただちに「すさまじいエネルギー」ということはいえないのでは?

実際、加速に要するエネルギーが大きいでしょうから、回生ブレーキの高効率化が
やはりものをいうと思います。あとはレールとか空気とかとの摩擦も大きいでしょうから、
騒音(これも無駄になるエネルギー)低減の取り組みを続けていけば、これも自然に
ましになっていくと。

Re:いろいろ目新しいポイントが出そうです(電車だけに)

[grobda (4894)]

線路の素材が鉄などの電導体でなくてもよい、というのはあまりメリットにならないのかなぁ。紙とか(ぇ゛

えーと…、電車の給電は架線もしくは第三軌条で、線路から給電してるわけじゃないんですが。
だいたい、線路に600Vや1500Vが流れていたら、怖くて踏み切り渡れないじゃないですか。
＃Nゲージと勘違いしてる？

線路にも電気流れてるって言えば流れてますが、それは信号システム用の微弱電流ですよ。

駅舎などに風力発電機を置いて、駅に停車するたびに少しづつ充電してあげたら電池は軽くならないかなぁ。
太陽電池を屋根に載せたら補助にならないかなぁ。

東急東横線の元住吉駅で、駅の屋根に太陽電池パネルを敷き詰めて、駅で使用する電力を「補助」する試みを行っていますね。
ただこれも、電車を走らせるほどの発電量は期待できないようです。
まあ東横線は10両編成なんで、短い編成なら、鉄道総研で実用化に向けた実験は進んでいます。
＃他の方の鉄道総研LRVのリンク参照。

Re:いろいろ目新しいポイントが出そうです(電車だけに)

[arctic_tern (29256)]

＞えーと…、電車の給電は架線もしくは第三軌条で、線路から給電してるわけじゃないんですが。

いいえ、線路も給電設備の一部ですよ。架線から取り込んだ電流はモーターを回した後、レールを伝って変電所に帰ります。
つまり動力用の電気は変電所〜架線〜（パンタグラフ）〜モーター〜（車輪）〜レール〜変電所という回路を流れているわけです。

踏切で感電しないのは、電線にとまった鳥が感電しないのと同じで片方の電極にしか触っていないからです。
（Nゲージみたいに左右のレールを電極にしているわけではない）

#亀レスだけどIDで

Re:いろいろ目新しいポイントが出そうです(電車だけに)

[okky (2487)]

垂れ流し方式は、路線周囲との関係悪化もあるのですが、それ以上に機材の腐食を加速する効果があるのですよ。
ブツ自体も腐食能力がありますし、洗浄するためにも一杯水をかけなくてはいけませんし。

蒸気機関ならばまだしも、電気機関で腐食は避けなくてはいけません。だから垂れ流し方式をやめるようになったのです。

電池駆動になっても電気で動いているのに変わりはありません。垂れ流すわけにはいかないと思いますよ。

--
fjの教祖様

回生充電とバッテリー

[Hatris (33732)]

車両の減速時に回収できる回生エネルギーを使ってバッテリーの充電を行うのは当然だと思いますが、回生エネルギーを効率よく再充電に回せるか気になりますね。
過度な急速充電になるようでしたら、バッテリーの負荷も大きく発熱等を伴う効率低下もありそうですし。
バッテリーへの要求も結構厳しそうですよね。

キャパシタはどうか

[tmiura (6268)]

車のキャパシタハイブリッドがトラックから実用化されているように、 容積の制約の少ない鉄道ならサイクル寿命も長く充電も頑張れば早くできる キャパシタが生きると思うんだけどなあ。

プロトンポリマー電池との合わせ技ではどうでしょ？（Re:キャパシタはどうか

[Artane. (1042)]

キャパシタだけだと、長時間放電した場合の持久力の問題があるのでは？プロトンポリマー電池 [nec.co.jp]は有望そうですが。
今回の目論見は「夜間のように電気代が安い時間帯に蓄電して昼間使う電気代を浮かせる」と言う物が大きいようですからね。
何らかの発電機や架線からの給電と組み合わせて表向きの電力消費を平準化するという目標であればキャパシタを主蓄電器にする余地もあるでしょうが、今回の目論見だとリチウムポリマーやプロトンポリマーではフォローし切れない急激な電力変動（静止時から動き始める時が一番危ない？）にハイパーキャパシタを噛ませて電池へのダメージを減らす方向になるのでは…

# 個人的にはLNG発電と組み合わせたフル電気駆動のハイブリッド車輌が一番有望な気がする
# …都会の、例えば山手線や大阪環状線のように密集地をたくさん走らせる路線では安全上使いにくいですが

Re:プロトンポリマー電池との合わせ技ではどうでしょ？（Re:キャパシタはどうか

[nim (10479)]

キャパシタは充電時間が短いはずなので、逆に山手線のように駅が密集している
路線では駅毎に停車時間でササッと充電という技が使えそうです。自駅まで行ければよいので、
かなり重量も節約できるでしょう。
昼夜の電力使用量の平準化は、駅の大きな電池とか、揚水発電にしたほうが、重たい電池を
もって回らなくてすむ分効率が良さそうです。

キヤE991改造後の話題

[Anonymous Coward]

キヤE991はハイブリッドの試験終了後、燃料電池を搭載したバッテリーカーとして試験が続けられてきていましたが、ハイブリッド試験のころよりも公式発表や漏れ伝わってくる情報量が極端に少なくなっていたのでどうしたのかなと思っていました。

事時の記事によると、
>ＪＲ東日本は、水素をエネルギー源とする燃料電池を搭載した車両の試験を実施しているが、水素生産や安全性の課題もあって、バッテリー技術向上への期待が大きい。
とのことなので、試練成績が良好でないのかもしれません。
なぜなら安全性や燃料供給施設やコストなどの課題が山積しているのは承知の上で開発に取り組んでいたからです。
JR総研は基礎研究主体ですがJR東の技研は実用前提の技術開発を目的としていますから、燃料電池搭載車両の実用化は当面はあきらめたとの意志表示に思えます。
据え置き型はともかく車載型の燃料電池は難しいといわれていました。
(今後駅ビル等の発電、熱供給に燃料電池が用いられるとしてもそれは車両技術とは無関係でしょう。)
自動車でもごく近い将来に実用化される雰囲気ではありませんから燃料電気を電源とした実用的な乗り物
の登場が先送りされたことの方が興味深く思えます。

こんなことが起きそう

[Anonymous Coward]

前方の電車が充電のため遅れが出ています。充電完了までお待ちください。

Re:

[Anonymous Coward]

ソニー製リチウムイオンで大爆発炎上列車とか。