ja1wwe blog

技術というものは時と共に進歩する。技術の進歩（変化）には原理の変化と規模の変化（増大）がある。前者には例えば真空管からトランジスタへの変化や石油ランプから電灯への変化などがある。後者はCPUのクロック速度の高速化やメモリー容量の増大などのように根本原理は変わらないが性能を引き上げていく改良技術である。技術は前者のような原理の変化が起きた時に大きく変わり、その後は同じ原理での小型化や集積化・高速化などのような後者の競争となる。前者には個人の高い創造性が必要となり、後者は個人よりも集団の力による創造力や競争力が決め手となる。従って後者は中国やインドのような人口の多い国がますます力を発揮していくことになる。通信技術の5Gは後者の技術である。電波を使う通信技術はヘルツが発明して以来、根本原理に変化はなく、その周波数がどんどん高くなっていった。携帯通信回線もやっとLTE(4G)が普及したと思ったらもう5Gという話になっている。4G回線と5G回線の違いは周波数（波長）が高く（短く）なるだけである。しかしこれにより一定時間に伝送できる通信容量が飛躍的に増大する。自動車の自動運転などのためにはこの通信容量の増大を必要としているから5Gは夢の技術を支える未来の必須インフラと捉えられるのは間違いではない。その一方5Gは4Gと比べて波長が約十分の一程度に短くなる。具体的には波長が1cm台となる。テレビの衛星放送の波長が大体その3倍程度であるからいかに短いかがわかる。衛星放送が大雨で見えなくなるのは雨粒に電波が吸収されるためであり、波長が短くなるとその傾向はもっと顕著になる。また電波は波であるから邪魔物があってもそのエッジで新たな波が生成されて放射し、邪魔物を乗り越えるように伝播できる。これを回折現象と呼ぶが、回折は波長が短くなるほど起こりにくくなる。5Gでは建物などの邪魔物で遮蔽されて伝わりにくい。これを対策するには無数の中継器を置くしかない。原理的には中継器の設置密度を無限に上げればサービスエリアは拡大するのだが、それには経済的な問題などがあり現実的ではない。車の自動運転も結構だが、これを支えるのに5Gを使えば、それこそ道路の全てに中継器が必要になってしまう。衛星回線を使えばカバーできるだろうが、悪天候などによる通信障害を許容しなければならないし、衛星も沢山用意する必要があり、宇宙がますますゴミだらけとなる。結局5G技術という贅沢な技術を広めようとすればとんでもない犠牲も必要になる。4Gはほぼ全国に普及するようになってきたが、5Gは都会以外への普及が難しい。5Gのような高い周波数の技術自体は別に画期的なものではなく、限定的な用途に既に沢山用いられている。5Gはそのような限定された範囲で威力を発揮するだろう。しかし、それを拡大して何にでもどこでも使うよう広める事には疑問がある。耳当たりの良い新技術という言葉に騙されないようにする判断力が必要だ。

資源枯渇、大気汚染、温暖化などの環境破壊の大きな原因となっているのが自動車である。それは殆どの自動車が化石燃料をエネルギー源とする内燃機関によって動くことによる。そこで未来の車として電気自動車が脚光を浴びている。電気自動車は実は内燃機関自動車より以前からあった。それ自体は何の難しさもない概念だが難点は電池だった。当初はバスなどに用いられたが当時の鉛蓄電池では航続距離が圧倒的に不足して電動バスは早期に消えた。その後も鉛蓄電池を用いた電気自動車は何度も現れては消え、近年になってリチウムイオン電池により航続距離も伸びるようになり、将来への希望も見えてきた。しかし、電池の進歩を見ているとまだまだ実用化には遠い気がする。素人があまりネガティブなことを言いたくはないが、電気自動車に未来は本当にあるのだろうか？そもそも電気自動車には燃料電池の実用化が必須だった筈。私が小学生の頃読んだ「子供の科学」に、実用化間近な燃料電池として解説記事があったのを覚えている。あれから60年も過ぎて燃料電池は今なお普及もしていない。リチウムイオン電池は優れた充電池であるが、それではまだ電気自動車の課題を解決できない。電気自動車は走っている途中でいつ電池切れになるかという重大な不安を抱えている。そして充電に必要な時間もまだ長い。確かに新車のうちは結構な航続距離が達成できるだろうが、充放電を繰り返すうちに電池は急速に劣化し、車の航続距離もみるみる減少して車としての実用性を失う。そのうえ電池のコストはべらぼうに高いためそう頻繁に交換はできない。さらに電気自動車では内燃機関のような熱源がないため、冬季の暖房はヒートポンプシステムを使わざるを得ない。ヒートポンプは外気から熱をくみ上げる逆カルノーサイクルだが、外気温と内気温との差が大きいほどカルノーサイクルの効率は低下する。このため少しでも成績係数（COP）を高くできる二酸化炭素を冷媒にしたサイクルを用いるがこれにしても寒冷地では効率が低下する。このヒートポンプは電気で動く圧縮機を用いるため相当な電気を食い、航続距離をさらに低減させる要因となる。夏季の冷房についても熱交換が逆転するだけで、空調には大きな電力が消費される。航続距離の低下により、犯罪者を追いかけていた米国の電動パトカーが途中で電池切れで動けなくなるなどの笑えるトラブルも起きている。今のまま電気自動車が普及すれば各地で毎日電池切れレスキュー出動騒ぎが繰り返されるだろう。生命に関わる問題も生じるかもしれない。今のところ電池の問題を解決できるのはエンジン発電機を積んだハイブリッド車しかない。しかしこれはあくまでもガソリンを使う車であり電気自動車ではない。電気自動車に対し悲観的なことを書いたが否定しているわけではなく、ガソリン車と置き換わってくれることを切望している。そのためにはまだ相当高い壁を乗り越えなければならず、その方法がまだ見えないように思えるのである。