ターボトレイン
ガスタービン ニュース
ロシアのガスタービン機関車が性能試験中 2008年11月より性能試験の始まった8300KWのガスタービン機関車が12月、10000トンの牽引試験を実施。２両１ユニット構成で１両が動力車、もう１両が燃料タンク搭載車となっており、１７トンの天然ガスを搭載し750kmの航続距離を確保。
東芝、安全性と長寿命、急速充放電特性を持つリチウムイオン２時電池を開発 2007年12月11日、東芝は高い安全性と、急速な充放電を行っても１０年を超える長寿命性能、わずか５分間で容量の９０％以上の充電が可能な新型リチウムイオン電池「ＳＣｉＢ」を製品化し、来年３月から量産を始めると発表。約3000回の充放電サイクル後も、容量低下はわずか10％未満、約5000回を超える繰り返し充放電が可能としている。
JR北海道、パラレル方式のディーゼルハイブリッド気動車を開発(PDFファイル) 2007年10月23日、JR北海道は鉄道車両としては初のパラレル方式のハイブリッド気動車を試作。ディーゼル動力側は機械式４速直結駆動とし液体変速機を廃止、起動は電動機で行う。オイルポンプやオイルクーラーの簡略化とあわせて効率向上、軽量化を達成。同時に電動機の制御により機械式変速機の問題点である変速ショックも軽減している。今後、近郊用以外に特急用車両も開発し、2015年の新幹線函館開業を目処に札幌－函館間で２０分の短縮を目指す。省エネ化については駆動装置の高効率化を主軸とした上で回生能力を付加する方向で、軽量化、低価格化のためバッテリー容量は少なめに設定される模様で現実的な選択となっている。
なお、海外ではボンバルディア社がハイブリッド列車を今年１０月から生産しているが、ここで言うハイブリッドとは非電化区間直通を目的としたディーゼル給電・架線給電両モードでの走行機能を持つ電気式気動車を意味しており、エネルギー回生用車上蓄電設備を搭載した車両を意味するハイブリッドとは異なる。
東北大学、超小型ガスタービンを開発 2007年8月8日、東北大学大学院工学研究科は直径10cm、長さ15cm、重量10kg程度の超小型ガスタービンを開発。自立ロボットや個人用移動機器の電源としての応用を目指す。さらに小型化可能な直径1cm、900000rpmのタービンも開発済み。なお、海外ではラジコン模型用に出力4.6KW、直径11cm、長さ26cm、重量1.3kg程度の超小型ガスタービンが量産・市販されており、東北大学の機種が発電機を間に組み込むサイズとしても目新しさには欠ける。ただし、模型用と産業用では耐久性、効率など基本的に異なるため、今後の詳細なデータ発表が待たれる。
国内で上記模型用ガスタービンを利用した５インチゲージの液体式ガスタービン動車の自作例があり、『第8回国際鉄道模型コンベンション』に出展予定。
ロシアのガスタービン機関車が完成 2007年8月1日、OAO RZDは開発中の液化天然ガス燃焼のガスタービン機関車を公開。ガスタービンの出力は8300KW、機関車全体の重量は300トンと巨大で、航続距離は720kmとなっている。騒音は大きく120dBに達し、キハ３９１のフルノッチ起動時の騒音に匹敵する。天然ガス資源が豊富なウラル、シベリア地方で運用予定。
ロシアで１１０００馬力のガスタービン機関車を開発中 2007年3月29日、JR東海、JR東日本との技術協力などで来日したロシア鉄道社のウラジミル・ヤクーニン社長は8500KWのガスタービン機関車を開発中と発表。燃料に液化天然ガスを使用し、運転コストはディーゼルの半分、有害排気物質は1/20になるとしている。２００８年には受注可能になるだろうとしている。
トラック用Detonation Cycle Gas Turbineの試作機、２００７年１月にも製造へ
車両用ガスタービンでCapstone社などベンチャー３社が提携へ 2006年11月15日、Capstone社はAgile
Turbine Technology社が車両用に開発したMulti-Pressure
Gas Turbineの量産販売に関する提携を発表。
10%の部分負荷時でも38%の発電効率を維持し、民生用、軍用車両への搭載を目標とする。小型の熱交換器と高速発電機の採用により220KWの発電セットを構成しても全体で545kgと小型化を達成。ガス発生回転系が独立ししかも低出力時にも高速回転を維持しているため応答性トルク特性は良好で、既存の過給機技術の流用による低価格化とあわせ、車両用としてのガスタービンの問題点の多くを克服したとしている。
Turbine Truck Engines、資金調達へ 2006年6月6日、Turbine Truck Enginesはトラック用ガスタービン（Detonation Cycle Gas Turbine）製造のためにDutchess Private Equities Fundと1000万ドルの融資契約
トラック用Detonation Cycle Gas Turbine 2006年5月24日、Turbine Truck Enginesはハイウェイトラック、バス用の540馬力Detonation Cycle Gas Turbineの設計が完了したと発表。製造資金の調達へ向けて交渉中。E85エタノールを燃料とし、低公害トラックを実現可能としている。
世界最高効率のタービンハイブリッド燃料電池 2006年2月23日、FuelCell Energyは数百KW級としては世界最高効率の発電システムの連続運転に成功。SOFCのような高温反応型燃料電池とガスタービンとの複合システムで、燃料改質が不要で天然ガスを直接供給可能。56%の発電効率は同クラスとしては最高水準にある。メガワット級以上であれば発電効率70％を超えることが可能としている。
イギリスがジェットトレインに関心 イギリスの次期高速鉄道は磁気浮上も含め、ＴＧＶなど他の方式との比較が行われているが、政府運輸顧問のEddington氏がジェットトレイン方式に関心を示している。電化が不要で潜在的に240km/hを大きく上回る性能を持つことなどを評価。北米では資金難や競合反対勢力に押されて新たな高速鉄道実現の目処がまったく立たない中、すでに非電化での200km/h運転に長い歴史を持つイギリスでは高速鉄道への期待が高く、250km/h以上のガスタービン列車が実現される可能性がある。
The project 1221 : turbine powered super car 謎に包まれていたイタリアのスーパーカー開発が徐々に明らかに。1000馬力以上、車重1kgあたり1馬力以上の出力重量比を達成するためガスタービン駆動となることが判明。「自家用ジェットの性能と快適性を地上で」とタービン駆動の優位性を訴えている。非常に高価なものの、初の”本格的な市販”ガスタービン自動車になる可能性がある。1950年代に約20年にわたってブームとなったガスタービン乗用車時代から数十年の年月を経たものの、直結駆動ではガスタービンの持つ根本的な問題点が解決されているわけではなく、燃費など経済性を気にかけない人々が対象とはいえ、どのような評価が下されるか注目される。
Bombardier社、北米での高速鉄道は悲観的と アメリカ、カナダで複数存在する高速化計画のいずれも財政難から実現の目処は立っておらず、JetTrainが有望視されていた北米での高速鉄道市場は悲観的状況と分析。
長寿命で急速充電可能な画期的なリチウムイオン電池 2005年3月29日、東芝はキャパシタ並みの急速充電性能と、深い充放電を1000回繰り返した後でも容量低下が僅か１％というリチウムイオン２次電池を開発。これまでパワー密度とサイクル寿命の関係で頻回の大電力充放電が必要な重車両のハイブリッド化や完全電池駆動車の本格的実用化は課題が多かったが、今回の電池はこれらへの応用を現実的なものとし、近年急速に高性能化している大容量キャパシタと競合することになる。同社は現在電池事業から撤退しており、今後の事業展開が注目される。
高効率炭化珪素パワートランジスタ 2005年3月28日、独立行政法人 産業技術総合研究所は世界最高性能の超低電力損失パワートランジスタの開発に成功。従来のSiパワートランジスタと比較して、電力損失が1/12に。鉄道界でも電気車、電気式内燃動車の電力変換効率向上が期待される。
Jirnov
Vortex Turbine Engine ロシア人科学者(Alexei
Jirnov氏)が同僚とともに開発し、1998年に米国で特許を取得した新形式の熱機関が軍や環境関連機関から補助を受けて実用化へ向けて開発が進んでいる。
基本サイクルはガスタービンと同じブレイトンサイクル（再生サイクル）であるが、スライディングブレードコンプレッサと類似の回転翼で圧縮膨張を行うため従来のガスタービンと比較し損失が少なく、水噴射で圧縮加熱空気を冷却し、タービンとケーシングとの機密性を上げて圧縮効率を高め、往復動機関と比べ構造が単純で摩擦損失が少ないという。外燃式ガスタービンのように調理用廃油のような低質燃料を含め幅広い燃料へ対応可能で、燃焼温度、騒音ともに低く、NOxを含め有害廃棄物は少なくきわめて清浄な排気、3600RPMと小型ガスタービンとしては二桁近く低い回転数ながら小型軽量を実現したとしている。低速で高いトルクを発生し、車両用では変速機が不要という特性を併せ持つ。
すでに30KWのプロトタイプ機が燃焼温度700℃で熱効率54％以上を達成しているとし、927℃での理論熱効率は72％に達し、ガスタービンと往復動機関の長所を併せ持ち、両者の欠点をなくしたエンジンで、いずれほとんどの内燃機関を置き換える可能性を持つとしている。ガスタービンと同様、廃熱回収で蒸気を発生させ、類似構造のタービンを駆動することが可能で、定置型の場合、さらに効率を上げることが可能。
同社のホームページを含め、まだ試験結果の情報が少なく、しかも燃料電池さえも不要とするような効率の高さや、にわかには信じがたいような特性が並ぶなど不明な点が多いが、海軍が強い関心を示して補助金を出しており、2005年からGEやロールスロイスなどとの提携も視野に入れて積極的に活動している。
今回海軍より補助金を得て試作する125KW機が所定の性能を収めた場合、海軍から量産へ向けての資金援助を得ることとなる。
高強度セラミックス開発への糸口 2004年12月23日、高温高強度セラミックスとしてガスタービン用に期待されながら、そのもろさが重大な問題となっている窒化珪素セラミックスに関し、新世代の高強度セラミックス実現へ向け、原子レベルでの解明が進んでいる。
TM1800ガスタービン完成 鉄道用も視野に入れてTurbomecaが開発していた多用途ガスタービン発電セットが完成。消音機と再生装置を一体化、直結高速発電機を採用しガスタービンの小型軽量特性を活かしたまま目標とされていた157g/PS.hの直噴ディーゼルに迫る燃料消費率を実現。国産のスーパーマリンガスタービンと同等クラスであるが、船用に特化していないだけにパッケージ自体はさらに小型化されている。
フロリダ高速鉄道反対派が勝利 大統領選挙と同時に行われた同計画の是非に関する住民投票で、67：37の比率で反対派が勝利。長年にわたる財政負担を懸念する声が高まったとするが、航空、自動車、道路関係の利権、同線ルートに乗らない競合するテーマパークの思惑などが深く関与しているとされる。
アルバータ州高速鉄道計画 カルガリー、エドモントン間の高速鉄道について、採算面で有望との報告。ジェットトレインによる在来線高速化、あるいは新線建設によるジェットトレイン方式、TGV方式などを検討。
Turboliner退役 New York City－Albany間の高速化用として今年4月から営業運転を開始し、6月から空調機器不良で運休していたRTLⅢ３編成が2004年9月、そのまま引退へ。Amtrakの経営難から軌道信号改良を伴う高速化は期待できない模様。 連邦鉄道局は契約不履行とAmtrakを非難。
イギリスでハイブリッドガスタービンバス公開運転 Ｗｒｉｇｈｔbusが開発したハイブリッドガスタービンバスを公開運転。Swansea市で2006-2007年の営業開始を予定している。ハイブリッドシステムの制約上、連続勾配路線には弱く平坦路線への投入となるが、低騒音低汚染で環境面をアピール。
東芝、世界最高効率の熱電変換モジュールを展示 東芝は本年３月に発表していた世界最高の耐熱性と発電能力を持つ熱電モジュールを2004年5月19日から始まった自動車技術展に展示。温度差480℃環境でB4程度の面積で１KWの発電能力を実現。従来の熱電モジュールの約2倍の約500度という耐熱性を実現し、エンジンやボイラーなどの300度を超える廃熱が利用可能に。
燃料電池機関車のコンセプトデザインまとまる 2004年2月5日、Fuelcell Propulsion Instituteが5年計画で開発中の大出力燃料電池機関車の概要を発表。重量109トン、1200KWの入れ替え用機関車で、150KWの固体高分子型(プロトン交換膜型)燃料電池を８基搭載、地上でのアンモニアからの水素製造装置、車載用燃料タンクとして安全性の高い水素吸着合金を用いた低圧タンクの開発などを含んでいる
京セラ、低温作動の高効率固体酸化物型燃料電池を開発 2003年12月18日、1kw級固体酸化物型燃料電池（SOFC）において、約780℃という低温作動で世界最高レベルの54%という発電効率を達成。より大 型の発電機としての用途や車載補助電源用など幅広い展開を予定。
NEC、有機ラジカル電池を試作 2003年11月4日、ＮＥＣは第44回電池討論会で有機ラジカル電池試作について発表。リチウムイオン２次電池を超える高いエネルギー密度と長寿命、大電流での充放電性能が期待されている。
JetTrainを採用へ 2003年10月28日、フロリダ高速鉄道（Tampa-Orlando）にガスタービン機関車牽引方式を採用。2009年までの開業を目指しておりJetTrainの最初の営業線となる可能性が濃厚。
高性能リチウムイオン２次電池開発 日立製作所と新神戸電機株式会社は、出力密度、エネルギー密度を向上したハイブリッド電気車用リチウムイオン二次電池を共同で開発。ハイブリッド鉄道車両も視野に。
JetTrain vs 韓国版ＴＧＶ フロリダ高速鉄道採用で両者が対決へ。 衝突を前提としない軽量構造のＴＧＶに比べ対衝突対策を施した重量級ジェットトレインは性能面で不利。専用新線で比較的直線の短い同線では軽量で加速性能のよいＴＧＶが性能面で有利。決着は10月27日に。
JetTrain、マイアミへ 2003年10月7日、ジェットトレイン用ガスタービン機関車がマイアミ入り。フロリダ高速鉄道向けにアピール
高エネルギー密度のキャパシタ開発 日本電子株式会社は質量エネルギー密度が従来に比して10倍以上のナノゲート・キャパシタの開発に成功。
ALPSプロジェクト進行中 テキサス大学で開発中のフライホイールバッテリーシステムが2003年末に完成予定、プロジェクト自体の完了は2005年。
燃料電池バス実証試験 トヨタ自動車株式会社、日野自動車株式会社が開発した燃料電池バスで８月２８日から東京都の一般路線バスとしての営業運行による実証試験を開始
ハイブリッドタービンバス 東京駅周辺（丸の内地域と日本橋地域）の２ルートで無料巡回バス運行。まず８月２２日より「丸の内シャトル」運行開始。
「産軍両用を視野に世界最大級の燃料電池機関車開発開始 Fuelcell Propulsion Instituteは1000KW級燃料電池機関車の実証試験を開始
「スーパーエコシップ実証試験」の共同研究実施者の公募 2500KWで熱効率39％に達する高効率ガスタービンエンジン、電気推進式二重反転ポッドプロペラなど革新的技術を取り入れた新形式の内航船スーパーエコシップ実証研究をを共同で行う内航海運事業者を独立行政法人海上技術安全研究所が募集。
世界最高の耐用温度１１００℃を実現したニッケル基単結晶超合金の開発に成功 2003年4月21日、物質・材料研究機構材料研究所超耐熱材料グループは石川島播磨重工業と共同でジェットエンジンや発電ガスタービン用合金の材料に適用できる世界最高の耐用温度１１００℃を実現したニッケル基単結晶超合金（ＴＭＳ１６２合金）の開発に成功した。燃焼温度１７００℃の高効率発電ガスタービンの開発やジェットエンジン開発につながる可能性を秘めているという。
鉄道総研、小型車両用ハイブリッド装置開発 2003年4月16日、鉄道総合技術研究所は気動車やバスなどに適した長寿命のフライホイール蓄電装置を開発。エネルギー密度1.1MJ、9000RPMとジェットトレイン用に開発されたものと比べるとかなり小型で、単行の気動車、電車など分散動力を対象。
JetTrain、カルガリーでデモンストレーション 2003年4月8日、ジェットトレイン用ガスタービン機関車がカナディアンパシフィック鉄道パビリオンに到着、デモンストレーション。
JR東日本、ハイブリッド気動車を発表 2003年4月8日、JR東日本はディーゼルハイブリッド気動車を発表。 構成はRailPower社のGreen Goat と同じ化学2次電池を使ったオーソドックスなシリーズハイブリッドで、同構成による実用車両としては世界初となる。 将来的には燃料電池ハイブリッド車への発展が期待されている。
フライホイールハイブリッドシステム開発中止を進言 2002年4月に開かれた評価委員会で高速ガスタービン列車開発が評価され、営業試験の障害となっている制度上の問題を解決するようにFRAに提言、さらにALPSプロジェクトはタービン直結高速発電機開発に貢献した点を評価するも、フライホイールハイブリッドシステムは高速列車用として見た場合有用性に乏しく、補助金の打ち切り、開発中止を提言している。
高速まで加速し連続高速走行する列車にはハイブリッド化による重量増はかえってエネルギー効率面で不利と判断、デジタル制御によるガスタービン自体の高効率化の進展なども関与か？
JetTrain、カナダでのデモンストレーション開始 2003/2/3、Bombardiarはカナダのトロント-モントリオール間の高速列車計画にジェットトレインを売り込むためデモンストレーションを開始。同区間に電気推進の高速列車を導入する場合、160億ドルの投資が必要だが、ジェットトレインでは33億ドルに削減可能としている。カルガリー方面での採用も期待。政府助成の問題、不透明な投資効果、航空、バス業界の反対など多くの議論を呼んでいる。同社の広告を捩った以下の記載が印象的。
Bombardier's JetTrain
- Has a cruising speed of 240 km/h.
- Capable of travelling from Edmonton to CCalgary in just over an hour.
- Powered by a jet engine, rather than eleectrified rail lines used by most
European high-speed trains.
- 20 per cent lighter than a conventional diesel unit with twice the
acceleration.
- 30 per cent lower greenhouse gas emissioons than a conventional diesel
locomotive.
- Would require extensive government investment, estimated
at more than $3 billion, to build new tracks.
ディーゼル世界速度記録更新 2002/9/24、スペインのタルゴは液体式ディーゼル機関車Talgo XXI™が牽引するプッシュプル列車で今年５月に記録していた速度記録をさらに更新、254km/hとなり、ディーゼルで初めて250km/hのオーダーへ。現在最先端レベルにある高効率軽量高速ディーゼルを搭載し、標準軌としては非常にコンパクトで軽量な車両構造と２L3Tの短編成によりわずか5440馬力の編成出力で記録達成。
ラムジェットの原理を応用した新しい概念のエンジンを開発中 Ramgenはラムジェットの推力を回転運動として取り出す新形式のエンジンを開発中。まだ課題は多いが性能的に既存のガスタービン産業を覆すほどのインパクトを秘めているとして米政府も後援。
ハイブリッドガスタービン機関車ついに”発売”へ Bombardierは2002年10月15日、電気式ガスタービン機関車を公開。商標はJetTrainとなり、昨年提案のJetrainとは異なっている。
高効率燃料電池ガスタービンハイブリッドシステム トヨタは溶融炭酸塩型燃料電池（MCFC）マイクロガスタービンハイブリッドコジェネレーションシステムの実証実験を開始。小型システムとしては世界最高の発電効率を達成、大規模コンバインドサイクルガスタービン発電所に匹敵。
燃料電池バス実証試験へ トヨタと日野自動車は最高出力218馬力の水素燃料電池バスを公道で実証試験へ。今後の成果によってはローカル気動車などへの転用が予想以上に早く現実味を帯びてくるかもしれない。
LV100-5ガスタービン完成 アメリカ陸軍主力戦車M１用次世代エンジンとして開発されていたLV100-5ガスタービンが完成し、試験中。
ハイブリッドディーゼルカー、営業運転へ 2000年、ドイツで開発され試験が続けられていたフライホイール回生装置付きハイブリッド気動車が2002年12月よりMagdeburg - Stendal - Uelzen線で営業試験を開始予定。屋根上にエンジンを搭載し、1軸台車、連接車体という革新的な気動車で、バリアフリー、省エネ、低公害化を目指している。
真空容器の不要なフライホイール 田村電機製作所と雪ヶ谷制御研究所はフライホイールの空気抵抗を90％削減する技術を開発。低価格フライホイールバッテリーを実現可能で、小規模無停電電源以外に、鉄道車両用、電力事業用など中・大規模装置への応用を調査中。
軍用ロボット装甲車もタービンハイブリッドへ アメリカ軍用のロボット装甲車が開発されており、動力源は小型軽量高効率を達成するためガスタービンを使ったシリーズハイブリッド方式を採用
スーパーマリンガスタービン実用化に目途 低価格のA重油を使い高効率低公害の2500KW級船舶用ガスタービンの実用化に目途がつき、公開運転を実施。 平成１７年にスーパーエコシップを建造し実証運転を開始予定。
国産タービンバス発売 モリヤ株式会社はマイクロガスタービンを用いたシリーズハイブリッド方式のガスタービンバスを開発、2003年4月に発売へ。
新世代２次電池 NECは従来のリチウムイオン２次電池を大きく超える可能性を秘めた新型２次電池、有機ラジカル電池の開発に成功。携帯機器から電気自動車まで視野に。発表記事
FRAが開発中のガスタービン機関車試運転中
記事はこのページの中ほどにあります。写真はプエブロの高速試験線。実際は架線があるが、高性能非電化車両をアピールするため人為的に写真上から架線を消去したとのこと。2002年より米国各地でデモンストレーション予定。フライホイールシステムはまだ搭載されておらず、５０００馬力の電気式ガスタービン機関車の状態。力行中でも非常に静かで排気はほとんど見えないという。
Turbo-Loco トモエ電機工業、マイクロタービン搭載の工事用１２トン電気機関車開発。
Railpower Technologies Inc. 低公害ガスタービン機関車走行試験開始 （２００１/９/１２）
ターボトレインリニューアル フランス国鉄は現行のターボトレインの延命工事を決定。ガスタービンの換装なども行い１０年以上の延命化を予定。
Jetrain Bombardierが開発しているガスタービン動車が明らかに。
3200馬力の機械式動力車２両を両端に配した動力集中方式で、2003年に完成予定。高速、軽量、高加速、低汚染、低騒音、高信頼性などを武器にイギリスHST置き換えを狙いFirstGroupと交渉中。
関連資料 １ ２
FRAが開発中のガスタービン機関車完成 2000/11/9試運転、67km/hで走行試験。2001年初期にプエブロの試験線で高速試験を行い、順次全米の高速化予定地区でデモンストレーションを行う。なお、まだフライホイール蓄電システムは搭載されておらず、純粋な電気式ガスタービン機関車として試験。関連ニュースはこのリンクの後半にあります。
ICE-VT 200km/h運転可能な振子式ディーゼル動車。電気式動力分散方式を採用。比出力は7.95KW/tと低い。
Midwest
initiative, Amtrak pursue trainsets アメリカ中西部の振子式内燃列車計画。下記のハイブリッドガスタービン機関車とは別に検討中。スペインのタルゴシステムを使用。
記事はこのページの中央付近にあります。
FRAが開発中のガスタービン機関車完成直前
記事はこのページのかなり下のほうにあります。
Railpower Technologies Inc. 低公害ガスタービン機関車を開発中
Railpower Technologies Inc. の低公害入替用ガスタービン機関車が2001年初頭にバンクーバーで試用開始予定