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電線一本で送電する方法はありませんか？
光は光ファイバー一本で送れるのに、電気は電線一本では遅れないのは何が違うからでしょうか？解決方法は無いのでしょうか？ なお、電気の基礎知識はあります。
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交流電源----負荷----コンデンサ これではだめかな？自信なしですけど こうすれば電源まで電線を二本にして戻さなくてもよいのでは？
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- myeyesonly
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やっとどういう用途か判りました。(笑) それなら一番現実的なのは、宇宙空間で発電した電気を水素に変えて、飛行船？のような物に詰めて地上に返し・・・という方法でしょうか。 空になった飛行船？は水を積んでまた飛ばしてある程度まで上がったらロケットなどで宇宙発電所？へ。 水素からの燃料電池による発電は非常に効率が高く、ロスが少ないので宇宙での発電量がある程度見込めればかなり有効かもしれません。 ちょっと強度のある材料が必要ですが、多分一番現実的だと思います。 さすがに宇宙から地上までのパイプラインはちょっと厳しいと思いますので。 ただ、一番最初に述べられてる雷ですが、避雷の研究で、雷を誘導する方法が実験的にはある程度成功してるようです。 雷が落ちそうな状態の雲に落として欲しい（つまり避雷針の先）を結んだ線上に強度のレーザー光線を発射して空気を電離させた線を作り、雷が自然放電する前に、この低抵抗の部分に落雷？させてしまう、という仕組みです。 この研究では「雷が落ちそうな状態の雲」を見つける部分が大変な事になるので、ご質問のような目的ならば複数の通電ルートを距離を離して作る事は可能ではないかと思われます。 ただ、雲の高さからでもかなりの電圧降下が生じてるので、宇宙からだとかなり厳しいものがあるかもしれません。
補足
すみません、今回は物理的な方法は除外しています。 送電距離が数百ｋｍになると、たとえ電離させて通り道を作っても、数＋ｋｍは離さないとショートしないか心配になります。今回は概念的なものだけ考えているので、電圧降下は無視して考えます。雷のようなものを含めて、地球をコンデンサとして利用しただけでは大きな電力は遅れないことがはっきりしたようです。しょせん、静電気ということでしょうか。 電子ビームのようなものは誰もコメントしてくれないんですが、これも無理なんですかね。まあ、大気中では使えませんが…
- rukuku
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No.11、rukukuです。 ＞コンデンサが二つ必要です。 ＞一つは地球でも良いですが、 地球（アース）ではダメです。 容量的にはＯＫでも、応答が追いつきません。 kameidotenさん 回答者から質問者になってしまいますが。 水力・火力・原子力と主力である発電方法、エネルギー源は違っても「回す」動力ですので、交流の発電になりますし、交流を前提に各家庭・会社が電力の利用されていると思っています。 直流送電の場合、交流→直流→交流の変換になるとために、エネルギーのロスが生じると思います。 その「ロス」よりも「メリット」の方が大きいから直流送電が行われていると思います。 もしよろしければ、その「メリット」を教えてください。 m(_ _)m
お礼
なるほど、地球を導体と考えると、１０Ｈｚ以上の動作は考えるのが難しそうですね。ありがとうございました。 直流送電を勝手に想像すると、海峡横断の場合、送電回路が大きな円になるので、交流だと周辺への影響が大きそうですね。また、送電のロスは直流送電の方が少ないので、長い距離には向くのかもしれません。
発想の転換で 宇宙で太陽光発電しなくても、砂漠で発電したほうが楽なのでは？ 水の電気分解でもして水素を作ればエネルギーの輸送が楽ですし。 地上であるなら、その他にも、電力消費の激しい工場、例えば太陽電池パネルの工場を作りその場で最終生産してしまうとか。 どんな方法にしようともエネルギーの輸送にはロスが発生してしまいますからね。
補足
砂漠で発電だと、あまり夢がないので、宇宙からの送電方法を考えてみました。
宇宙空間から地上にエネルギーを送るには何も電力ではなくても良いのではありませんか？ つまり巨大な鏡で光を集めそれをビーム状に絞り地上の目的地に照射し太陽光発電と蒸気タービンの併用で効率よく発電すると言う考え方。 但しマイクロ波と違って光ですから気象の影響を受けますので砂漠など日照時間が多い地域にプラントを作ったらいかがでしょうか。 電線はもちろん不要ですし主な施設は地上ですから建設費も安く出来ると思います。
補足
例に挙げたのは、あくまでもきっかけであり、効率の良い発電方法ということで考えている訳ではありません。なので、回答は電気を送る方法をお願いします。ただ、厳しいことがはっきりしてきましたが…
- rukuku
- ベストアンサー率42% (401/933)
はじめまして 電気エネルギーは電線１本でも後れます ＞雷みたいに 雷というのは、電線ではありませんが、一方通行で電気を送っています。（実際には、もっと複雑な放電が起こっているらしいのですが） ところが一方通行で電気を送ろうとすると困ったことが起こります。 というのは、No.9のmaru-tuさんの回答にあるように、「電気は荷電粒子（ふつうは自由電子）によって直接エネルギーが運ばれる現象です。」 荷電粒子が移動しますと、片方にプラスの電気がたまり、もう片方にマイナスの電気がたまってしまいます。それでも、電気を送ろうとすれば電気を送るための「力（電圧）」がどんどん高くなっていってしまいます。 電気を電線で送る場合、電線が２本ならば、こちらから送り出したのと同じだけの電子が帰ってきますので、「どちらかがプラスで反対側がマイナス」ということは起こりません。 直流電流の場合は完全な一方通行ですのでこのような問題が起こりますが、交流電流ならばNo.6の8942さんがおっしゃるように、巨大なコンデンサーを使えばＯＫだと思います。 （「コンデンサ----交流電源----負荷----コンデンサ」と電源側にもコンデンサが必要です） しかし、実際に計算したわけではありませんが、たぶん巨大な金属の塊が必要になると思います。 周波数を上げれば、コンデンサも小さくてすみますが、今度は電線での損失が大きくなってしまうようです。 http://www.miyazaki-gijutsu.com/series4/densi0721.html 7.2.(2) 抵抗の表皮効果 http://www.gxk.jp/elec/musen/1ama/H14/html/H1408B04_.html ［３］同軸ケーブルの特性インピーダンスと損失 それよりも、交流電流を複数の電線（たとえば３本）を使ってうまく送ると、帰りの分の電線を用意しなくてもよくなります。 …実際に使われている技術です。「３相交流」というキーワードで調べてみてください。
お礼
ここで指摘されているように、ANo.6はコンデンサが二つ必要です。一つは地球でも良いですが、もう一つに大きなものが確保し難いですね。回答ありがとうございました。
- myeyesonly
- ベストアンサー率36% (3818/10368)
お礼みました。 地面を帰還線に使う方法はダメ、という事ですね。 しかも、導波管や光ファイバーもダメ・・・ってのは、どういう分類なのかよく判らないんですけど、単純に一本のワイヤー（ロープでも可）で、電気を目的地に届ける、という事なら方法がないわけではありません。 ロープを傾斜させて張り、ロープウェイみたいなかんじで電池をぶら下げて離せば、目的地まで電池は重力で送り届けられます。 電気を離れた地点までロープ一本で送ってますけど。
補足
すみません。議論が拡散してしまいそうなので、元の発想の具体例を書きます。 宇宙に太陽電池を浮かべたとき、どうやって電気を送るか考えていたんです。マイクロ波で送る方法は、聞いたことがあります。でも効率が悪そう。それで電気をそのまま送ろうと思ったんですが、電線を張るのが難しい。プラズマを作って雷みたいに送れないかと思ったんですが、プラズマ作るだけでも難しいのに、それを２本作るなんて、余程遠くに離さないと無理です。それで１本で電気を送れないかと考えてみました。 回答はこの例にこだわらなくても良いんですが、地面を使わずにある程度遠くまで遅れる方法はないかと思っています。
- maru-tu
- ベストアンサー率42% (15/35)
エネルギーの伝送形式の違いによるものですので、（地面を使うなどの方法で）見かけ上は解決できたとしても、本質的には解決できません。 光すなわち電磁波は「（電磁）場」がエネルギーの伝達媒体です。これはいたるところに存在し、かつ場の振動が次々に伝わっていくという様態によるエネルギー伝達ですので、特別な道具がなくても伝達できます。 一方、電気は荷電粒子（ふつうは自由電子）によって直接エネルギーが運ばれる現象です。ですから荷電粒子の移動経路を導体で設定する必要があります。ところで、荷電粒子については「電気量保存則」が成り立たなくてはならないため、定常的にエネルギーを供給するためにはエネルギーを運んできた荷電粒子をエネルギーの供給源に「帰還」させる必要があります。明示的に帰還路を設定する場合（回路）や、暗示的に設定する場合（大地）がありますが、本質的には同じことです。 ただ、上記の説明だと交流に関してやや説明不足になるので、補足します。エネルギー（→電位（電圧）といったほうが電気の場合は適切かもしれませんが）には「高いところから低いところへと移動する」という一般的性質があります。ですから、恒久的にエネルギーを供給するためには、供給源を常に高エネルギーに、消費部を常に低エネルギーに保つ必要があります。消費部についてのエネルギー保存を考えれば、供給された分だけエネルギーが増えてしまうので、やがてはエネルギー差がなくなり、電気によるエネルギー伝達ができなくなります。ですから、消費部で余ったエネルギーを常に回収し続ける必要があるのです。これが帰還路の果たす役割です。 また、もう一つの役割として、帰還路により電位の基準点が共有されるため、どちらが高電位かが決定できるということもあげられます。電位の基準が共有されていないとどちらが高電位であるかが一意に決められず、つなぐたびにどちらからどちらへ電気が流れるかわからないという状況になってしまいます。
補足
電気は電子で運ばれますが、運動エネルギーではないですね。こっから先は良く分からないんですが… 交流の場合、線を繋いだもの同士の電位差がなくなると電源部の電圧はまた変化しエネルギー伝達は続くんではないですか？ANo.6は正解かも知れない。
１、帯電した空気をガラスパイプで送り込み出先付近でパイプの途中に二個の電極をつけてこの中を帯電した空気が通貨することで電気エネルギーを取り出す。取り出した後は空気中に放散する、一方通行です。 ２、パイプで乾電池を無数に送り込み出先で直列につないで仕事をさせる。あとの処理に困りますが。 ３、空気、液体、棒などで運動エネルギーを送り相手先で電力に変換する。電気を送った事にはならないが結果としては同じこと。 ４、光ファイバーで光を送り太陽電池で電力に変換する。 ５、電線の途中に空芯トランスをつけてそれなりの高周波電流を流すとコイルには電圧が誘起されるので取り出して使う。 ご質問の趣旨とはかけ離れてしまいましたね。
お礼
面白い回答ありがとうございます。 ５は磁気エネルギーかな？磁気は指向性を持たせるのが難しそうですね。
- tance
- ベストアンサー率57% (402/704)
電線と光ファイバーを比べてはいけません。 電波でない方法で１本で送りたい、というのでしたら、光ファイバーも 使えません。光ファイバーは他の回答者さんが言っているとおり、 導波管と同じものですから、電磁波として送っているわけです。 直流（または低周波）を戻り線なしに送ることは不可能かと思います。
お礼
不可能と決め付けずにお願いします。回答ありがとうございました。
補足
誤解をさせているかも知れません。電線を使う必要はありません。経路が一本であれば良いです。したがって、真空のパイプの中を電子線で送ることも含みます。
本州と北海道間を直流（高圧）送電しています。 これは、直流電化区間と同じで、大地を帰り線として使用しています。 直流送電と交流送電には各々の特質がありますが、それはご自分で・・・ 直流（高圧）送電では系統の安定が簡単に得られるので、海峡横断の様な所に（日本では数例ですが）見られます。 ここで高圧と書きましたが、技術基準で書かれている定義には従っていません。 単に高電圧の意味です。
お礼
マメ知識が増えました。ありがとうございました。
補足
大地を電線の一方として使う方法は知っていました。質問に明記してなくてすみません。
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お礼
ありがとうございました。
補足
私の希望する回答に近くなりました。ただし、コンデンサのもう片方をどこに繋ぐかという問題が残ります。結局地面では困ります。真空だと、かなり大きなコンデンサが必要になりますね。