鉄道はなぜCO2排出が少ないのですか？

質問

荷物を運ぶ場合、利便性を考えればトラックになるし、エコを考えれば鉄道になると思います。
そこで、すぐ考えるでしょうが、トラックの利便性と鉄道のエコロジーが両立すれば良い訳です。

鉄道がトラックと比べてCO2排出量が少ないのはどうしてですか？
できれば、影響の大きさも含めて挙げてください。
例：鉄道は運転手が少ない分、トラックより５％軽い、など。

回答No.2

Tacosan · ベストアンサー

「鉄道」≠「電気鉄道」なんだが＞#1.
基本的に, そもそも鉄道は自動車に比べて「同じ重さの荷物を同じ距離だけ移動させたときのエネルギー消費」が少なくなっています. 例えば「鉄の線路と鉄の車輪の間の摩擦」は「舗装した道路とゴムのタイヤの間の摩擦」に比べて非常に小さく (wikipedia によれば 1/5～1/10), 従って一定の速度で走行するときに必要なエネルギーは鉄道の方が自動車よりはるかに少なくなっています. これは自動的に「消費燃料が少ない」, つまり CO2排出が少ないことを意味します.
もちろん EL ならこれに加えて「モーターの効率が内燃機関より高い」「燃料を持たなくていい」ことが追加され, さらに排出量を低減する方向に働きます.

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%89%84%E9%81%93#.E7.89.B9.E5.BE.B4

お礼

鉄輪とゴムタイヤの差が１番大きいのかも知れませんね。
ただ、wikipediaに記述されていた10kgf/tをワットで表すと540W程度。
20km/h定速走行とはいえ、ちょっと少ない気がします。
＃i MiEVの燃費を単純に換算すると2000Wになります。

よって、定速走行時の差が、一般走行でも同様に存在する理由を別に考えなければならないのかもしれませんね。

ありがとうございました。

回答No.7

Tacosan

「運転手はトラックを乗せたら終わり。到着地では別の運転手がそのトラックを引き継ぐ。」システムは, 一時期だけありました＞#6.
「ヨーロッパでは休暇用に車は鉄道で運び、運転手とその家族はその列車のコンパートメントで高速道路の渋滞を眺めながら優雅に移動しストレスから開放された旅を楽しむ贅沢なサービスがあります。」も, (確かにコンパートメントでもないし優雅でもありませんでしたが) 一時期ありました.

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%94%E3%82%AE%E3%83%BC%E3%83%90%E3%83%83%E3%82%AF%E8%BC%B8%E9%80%81

お礼

日本のカートレインは、屋根付きなんですね。

> 屋根がないため自動車を破損・汚損する危険性が高いことから使用されなかった。(wikipediaより）

そのためか、幅が1600mmまでに制限されてたらしいですね。
日本人らしい拘りが、壁となっている気がします。

ピギーバック方式の場合、貨車と合わせた重さが倍になるようです。
単純に考えると、効率は半分になります。
トラックの今後の効率向上を考えると、再び出番が来るかは微妙な所ですね。

ありがとうございました。

回答No.6

drmuraberg

丁寧なお礼の中の文
＜トラックが線路と同じ軌道を走っても・・＞に省エネのキーが有ると
思います。

トラック輸送の利点はドアツードアの配送の手軽さです。
鉄道も貨車への積み込み、方向の違う貨車の組み替え等の合理化に努め
ました。
しかし、貨車の組み替えヤード（操車場）の自動化・コンピュータ化
はトラックに太刀打ち出来ず、大都市近郊に大きな操車場跡を残し
ました。大宮新都心、新三郷駅がその名残です。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%97%A5%E6%9C%AC%E3%81%AE%E8%B2%A8%E8%BB%8A%E6%93%8D%E8%BB%8A%E5%A0%B4

積み込みはコンテナの大口輸送に特化してしまいました。それでも、
コンテナの積み替えの時間ロスが有り、カバー出来る範囲は限られます。
コンテナ輸送に切り替わった頃に、利用を問い合わたことが有りますが、
コンテナを自前でと言われ断念した記憶が有ります。まだ殿様意識だった
のかもしれません。

さてトラックより圧倒的にエコな鉄道（下記URL照）を活用するためには
＜トラックが線路（と同じ軌道）を走っても・・＞が良いのです。
力持ちの貨物列車にトラックを丸ごと乗せてもCO2排出量は、トラックの
まだ半分程度ではないでしょうか。
http://www.jrfreight.co.jp/environment/index.html

運転手はトラックを乗せたら終わり。到着地では別の運転手がそのトラックを
引き継ぐ。運転手の人件費と軽油（高速）代と時間がキーになるわけですが。
まだ割高なのでしょうか。それともシステムが無いからでしょうか。

ちなみに、ヨーロッパでは休暇用に車は鉄道で運び、運転手とその家族は
その列車のコンパートメントで高速道路の渋滞を眺めながら優雅に移動し
ストレスから開放された旅を楽しむ贅沢なサービスがあります。
http://www.dbautozug.de/site/dbautozug/de/start.html

お礼

> 力持ちの貨物列車にトラックを丸ごと乗せてもCO2排出量は、トラックのまだ半分程度ではないでしょうか。

トラックをそのまま運ぶかどうかは別にして、利便性とエコの両立には、２通りの駆動方法が必要なようですね。
この方法以外にも、ＤＭＶというものもあります。
どちらも原理的には可能性がありますが、問題は多そうですね。

> まだ殿様意識だったのかもしれません。

JRの考えでは、コンテナはただの箱だそうです。
精密部品も運べないし、温度管理も難しいとか。
自前で用意すれば特注となり、高くつくと聞いたことがあります。
可能性は秘めながら、努力が足りないのかもしれませんね。

> ちなみに、ヨーロッパでは休暇用に車は鉄道で運び、運転手とその家族はその列車のコンパートメントで高速道路の渋滞を眺めながら優雅に移動しストレスから開放された旅を楽しむ贅沢なサービスがあります。

（どこかの制度を真似て）料金が全国一律1000円なら、普及しそうですね。
優雅な旅は憧れます。

２回も回答いただき、ありがとうございました。

回答No.5

drmuraberg

ブレーキによるエネルギーの回収（回生ブレーキ）は確かに消費
エネルギーの低減に効果が有りますが、鉄道とトラックのエネルギー
効率の差にとっては本質的ではありません。

本質的なのは、No.2の方が言われる摩擦抵抗の差なのです。
機関車には滑り摩擦力（動輪）と転がり摩擦力（従動輪）が働きます。
これに対して、牽引される貨車には主に転がり摩擦が働きます。
つまり、重い貨車から後に引っ張られた機関車の動輪にはその転がりを
邪魔し車輪を滑らそうとする力が働き、動輪はこの力に抗し滑りながら
回転するのです。
鉄同士の滑り摩擦と転がり摩擦の差は大きなもので、
＜例えば、鉄板上における鉄鋼の静止摩擦係数が0.3~0.5、すべり
摩擦係数が0.2程度であるのに対し、鋼球の転がり摩擦係数は0.00002~
0. 0001程度にすぎない。Wiki＞　です。
鉄道車輪の場合、転がり摩擦は滑り摩擦の 1/100～1/1000 と言われています。
これが一台の機関車が30～60台の貨物満載の貨車を少ないエネルギーで
牽引できる理由です。
停止状態の貨車を引き始める時には、機関車はまずすぐ後ろの貨車を引き
静止摩擦から転がり摩擦に移します。その貨車が連結器で次の貨車を引き
転がり摩擦へと順次ガチャンガチャンと移し、貨車全体が転がり出します。
連結器に遊びが無く、連結器が剛体なら機関車は貨車を引き出せません。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%BB%A2%E3%81%8C%E3%82%8A%E6%8A%B5%E6%8A%97

これに対しトラックは、一台毎に駆動輪と従動輪が有り、貨車に較べ
摩擦力全体に滑り摩擦の占める割合はかなり高いものとなります。
タイヤの摩擦抵抗と変形によるエネルギーロス自体が鉄輪に較べ遥かに
高いのも不利です。

その他に、鉄道レールは勾配が少ない、カーブが小さい、停車区間の
距離が長い等の有利な点があります。

回生ブレーキ等という技術的に目新しそうなキーワードが出ると飛び付き
たくなりますがこの問題では本質的ではありません。

お礼

> ブレーキによるエネルギーの回収（回生ブレーキ）は確かに消費
エネルギーの低減に効果が有りますが、鉄道とトラックのエネルギー
効率の差にとっては本質的ではありません。

たしかに、鉄道、特に貨物列車にとってブレーキは、それほど頻度が高いものではないですからね。
でも、トラックにとっては、ブレーキの効率は大事な要素だと考えています。
高速道であっても、一定速度で走れるとは限りませんからね。
＃定量的な評価は難しそうですが。

> 本質的なのは、No.2の方が言われる摩擦抵抗の差なのです。

そうであれば、一般道の走行にはゴムタイヤが必須であり、エネルギーロスを抑えるには鉄輪が必須ということですね。
両立は無理というのが結論になりそうです。

> トラック・バス用タイヤの場合、モード走行ではタイヤの転がり抵抗が燃費に占める割合は2割程度であるが、80km/hの定地走行では、これが4割程度に達する。（参照先のwikipediaより）

これは、#2での効率の差を説明してくれそうです。
ただ、定地走行でも４割であれば、タイヤ以外の要因もまだかなりあるということですね。
風の抵抗だと、列車でも起こるし…なんだろ？

> その他に、鉄道レールは勾配が少ない、カーブが小さい、停車区間の
距離が長い等の有利な点があります。

これは、２次的なものという見方もできますね。
摩擦が少ないから、勾配が大きくできず、進路変更も難しく、距離も長くしなければならなくなった。
トラックが線路と同じ軌道を走っても、燃費はそれほど変わらないでしょうね。

ありがとうございました。

回答No.4

unos1201

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%99%BA%E9%9B%BB%E3%83%96%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%82%AD

＞発電ブレーキ（はつでんブレーキ）とは、電気動力で駆動される車両や機器類におけるブレーキ方式の一種である。ダイナミック・ブレーキ(Dynamic Brake)とも呼ばれる。 鉄道車両や産業機器において広く用いられている。

＞電気モーターへの送電を止めて通常の駆動を停止し、通常の出力側（車両では車輪）の回転を逆にモーターに入力するかたちで伝達することで、モーターを発電機として作動させる。発生電力を抵抗器に通電して発熱消費させ、モーターに回転抵抗を生じさせて、制動力を得る。ブレーキ力の性能は抵抗器の容量によって変化する。

このタイプの発電ブレーキ、また、送電へと戻して再利用する回生ブレーキの汎用化が一番の原因かも知れません。

＞回生ブレーキ（かいせいブレーキ）は、通常は駆動力として用いている電動機（モーター）を発電機として作動させ、運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回収することで制動をかける電気ブレーキの一手法。発電時の回転抵抗を制動力として利用するもので、電力回生ブレーキ、回生制動とも呼ばれる。電動機を動力とするエレベーター、電車、自動車他、広く用いられる。

単純に書くと、電気を利用した鉄道の場合、電力の消費は大部分が加速時ですから、そこで消費します。ある程度の速度に達すると慣性で走行しますからほとんど消費しない、駅に近づく際に、ゆっくりと発電させその抵抗で減速することで摩擦によるブレーキを使わないので、ブレーキパッドも消耗が少ないのです。回収率、高いものですと、加速時に使った分の７５％程度まで蓄電池や第３軌道など経由で再利用できるそうです。

http://www.rtri.or.jp/press/h15/aug20.html

電気自動車でもある程度は回収させているのですが、ブレーキを多用することになり、その分はブレーキパッドも消耗するし、タイヤの摩擦抵抗も大きいせいで失う部分が大半になるのです。

極端なことを書くと、平面で走行していれば、時間差で加速させることにより、1台程度の電力を用意すると、複数台を運行できる、加速時間が全体の１０分の１程度なら10台から30台程度の電力を賄えるのです。減速時の電力回収、かなり効率がよくなっているし、それで実際に発電所からの利用を減らしているのです。加速時は利用し、減速時の大部分は回収、速度が安定したらほとんど消費しない、だから効率がいいのです。

実際の数字、実験室で抵抗が少ない、勾配も少ないものですと急加速しないことで少ない供給力で複数の同時稼動が可能ですから、驚くべき効果を出しやすいのです。

問題は単独走行でしょうが、これは蓄電池の併用などで電気自動車よりも効率よく回収することで単線などのものでも効果が期待できます。

車体重量もアルミボディーなどの軽量化で自動車よりも一人当たりの車体重量を大幅に下げることも可能ですから、鉄道なら自動車の10倍以上の人を同じ単位重量でも安定して移動させることも可能になるのです。

ただし、高速走行では空気抵抗なども高く、消費電力も膨大となるので、新幹線などでは少ない人数の運行なら割高だと思います。また、いったん、すべてが停止すると、同時に走行開始できませんので、時間差で加速させ、順次回復させる、その分、動き出しのロスはあります。もともと走行している電車の5分の1とか10分の１程度の電力しか送電できないように設計されているせいですから、電気自動車でいうと青信号になっていても電力が準備できないと発進できない、混雑している電車では順番待ちが常にあるということです。

具体的に何パーセント、比較をしている研究も多いみたいですが、古いものほど回収率が低い、これは電気自動車でも同じです。でも、まだ差が大きいし、鉄道を越える回収率は無理かも知れません。

お礼

> 回収率、高いものですと、加速時に使った分の７５％程度まで蓄電池や第３軌道など経由で再利用できるそうです。

一定走行でない部分でも、減速時のブレーキにさえエネルギーを無駄にしない工夫がされている、ということですね。

> 車体重量もアルミボディーなどの軽量化で自動車よりも一人当たりの車体重量を大幅に下げることも可能ですから、鉄道なら自動車の10倍以上の人を同じ単位重量でも安定して移動させることも可能になるのです。

これは、衝突などの危険が少ないから、でしょうか？
列車は、前後だけ強度があるけど、それ以外はけっこう弱いと聞いたことがあります。
車も、ぜったい衝突しないと言えるなら、もっと軽量化できるかもしれませんね。

ありがとうございました。

回答No.3

qualheart

鉄道は電力で動く。トラックは現在のところ軽油かガソリンで動く、からだと思いますよ。

電力を作り出すのにももちろんCO2は排出されると思いますが、軽油かガソリンに比べたら少ないって事でしょう。だから、ハイブリッドや電気自動車が登場したわけですし。

まあそう考えるとトラックがすべて電気自動車になれば対等になると思えるかも知れませんが、それでもやはり鉄道の方がエコかなと思いますね。

車は一般道を通るわけですから、やはり止まったり走り出したりする回数が増えますから、その分使う電力量も多くなります。
それに比べ貨物鉄道はほぼノンストップで目的地近くまで行けるわけですから、その分電力の使用量も抑えることができると思います。

ご参考まで。

お礼

> 鉄道は電力で動く。トラックは現在のところ軽油かガソリンで動く、からだと思いますよ。

その差は大きいですね。
ただ、元のエネルギー源が石油であれば、ハイブリッドなどの技術でカバーできる可能性はあります。
エネルギー源が太陽電池などの電気であれば、モーターは最適な動力源と言えるでしょうけど。

> 車は一般道を通るわけですから、やはり止まったり走り出したりする回数が増えますから、その分使う電力量も多くなります。

短距離の鉄道輸送の需要はほとんど無いですし、長距離を前提にすれば、使われるのは高速道ですね。
渋滞があれば燃費が下がるのは明らかですが、それ以外での改良とすれば、自動運転ですかね？
人間が運転しなければ、急加速なども無くなり、燃費は向上するでしょう。

ありがとうございました。

回答No.1

mappy0213

トラックの利便性ですが一番はやはりドアｔｏドアってことじゃないですかね
鉄道だとどうしてもこれが出来ません

鉄道とトラックのＣＯ２排出量ですが同じものを同じ距離輸送した場合
明らかに鉄道がすくないでしょう
鉄道はエンジンを積んでません　電気でモーターで動きます。
車で言う電気自動車ですね
ハイブリッドではなく駆動に関しては完全にモーターです
つまり移動するにあたりトラックはエンジンですから必ず排気ガスは出ます　鉄道には排気ガスの概念はありませんからね

一番いいのは長距離の移動に鉄道を使い　搬送先最寄り駅からは車
って輸送になるんでしょうね

お礼

> トラックの利便性ですが一番はやはりドアｔｏドアってことじゃないですかね
> 鉄道だとどうしてもこれが出来ません

そうですね。
駅＝工場というなら別ですが、それ以外なら最初と最後はトラックに頼るしかないですよね。

> 鉄道はエンジンを積んでません　電気でモーターで動きます。
はい、大きな違いですね。
ただ、調べた所、もっと多くの差がありそうなので、それだけではなさそうです。
電気自動車になればすべて解決…となればいいんですが。

ありがとうございました。