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ガソリンガロン当量( GGE ) またはガソリン当量ガロン( GEG ) は、1 液量ガロンのガソリンのエネルギー含有量に等しい代替燃料の量です。GGE により、消費者は競合燃料のエネルギー含有量を一般に知られている燃料、つまりガソリンと比較することができます。
ガソリンは、異なる単位や物理的形態で販売されている場合、他の燃料とコストを比較することは困難です。GGE は、この問題を解決しようとしています。1 GGE の CNG と 1 GGE の電気は、1 ガロンのガソリンとまったく同じエネルギー含有量です。このようにして、GGE は、ガス (天然ガス、プロパン、水素) として販売される燃料や従量制電気として販売される燃料を含む代替燃料とガソリンを直接比較します。
意味
1994年、米国国立標準技術研究所（NIST）は「ガソリン1ガロン当量（GGE）は5.660ポンドの天然ガス」と定義しました。[1] たとえば、圧縮天然ガス（CNG）は液体ではなく気体です。大気条件下での標準立方フィート（ft 3）での体積、ポンド（lb）での重量、またはジュール（J）、英国熱量単位（BTU）、またはキロワット時（kW·h）でのエネルギー含有量で測定できます。米国のガソリンスタンドで販売されているCNGは、GGEあたりドルで価格設定されています。
GGE を、内燃機関で使用するさまざまな燃料の蓄積エネルギーを比較する尺度として使用することは、通常、自動車の年間運転コストに関心がある消費者にとって、特定の燃料から抽出できる有効な作業量を考慮する必要がある、1 つの入力にすぎません。これは、自動車の全体的な効率によって測定されます。GGE のコンテキストでは、全体的な効率の実際の尺度は、自動車メーカーが宣伝する燃費または燃料消費量です。
効率と消費
まず、特定の燃料の蓄積エネルギー（BTUまたはkW-hrで測定）のうち、車両のエンジンによって有用な仕事に変換できるのはほんの一部です。これを測る指標がエンジン効率で、内燃機関の場合は熱効率と呼ばれることがよくあります。ディーゼルサイクルエンジンは、燃料を仕事に変換する効率が40％から50％にも達することがあります[2]。一方、一般的な自動車用ガソリンエンジンの効率は約25％から30％です。[3] [4]
一般的に、エンジンは単一の燃料源で作動するように設計されており、ある燃料を別の燃料に置き換えると熱効率が影響を受ける可能性があります。燃料とエンジンの組み合わせごとに、空気と燃料の混合比を調整する必要があります。これは、ツールやテスト機器を使用して手動で調整することも、コンピューター制御の燃料噴射車両や多燃料車両で自動的に行うこともできます。スーパーチャージャーまたはターボチャージャーを使用した内燃エンジンの強制吸気も、最適な燃料と空気の混合比と熱効率に影響を与える可能性があります。
燃料単位を有効な仕事 (駆動輪の回転) に変換する全体的な効率には、特定の車両の設計に固有の動的損失とともに熱効率を考慮する必要があります。熱効率は摩擦と熱損失の両方の影響を受けます。内燃機関の場合、蓄積されたエネルギーの一部は排気または冷却システムを通じて熱として失われます。さらに、エンジン内部の摩擦は、シリンダー壁、クランクシャフト ロッド ベアリングとメイン ベアリング、カムシャフト ベアリング、ドライブ チェーンまたはギア、およびその他のさまざまな小さなベアリング表面で発生します。その他の動的損失は、モーター/エンジン外部の摩擦によって発生する可能性があります。これには、発電機/オルタネーター、パワー ステアリング ポンプ、エアコン コンプレッサー、トランスミッション、トランスファー ケース (4 輪駆動の場合)、差動装置、ユニバーサル ジョイントからの負荷、および空気入りタイヤの転がり抵抗が含まれます。車両の外部デザインは空気抵抗に影響します。これは、全体的な効率を考慮するために考慮する必要があるもう 1 つの動的損失です。
バッテリー自動車や電気自動車では、車両の全体的な有効作業効率の計算は、バッテリーパックの充放電率（通常は 80% ～ 90%）から始まります。次に、蓄えられたエネルギーを動力下での移動距離に変換します。一般的に、蓄えられた位置エネルギーを有効な作業に変換する点では、電気モーターの方が内燃機関よりもはるかに効率的です。電気自動車では、モーター部品から出る廃熱が最小限で、冷却ラジエーターや排気口から放出される熱がゼロであるため、トラクションモーターの効率は 90% に近づくことがあります。電気モーターでは通常、メイン アクスル ベアリングにのみ内部摩擦があります。[要出典]従来の内燃機関車と同様に、転がり抵抗、空気抵抗、アクセサリ パワー、空調、ドライブトレインの損失など、追加の損失が全体の効率に影響します。GGE の小売電気料金を BTU に換算した下の表を参照してください。
総合効率は、通常、政府のテストによって、一般的な使用を再現するように設計された標準化された運転サイクルで車両を運転することにより測定され、報告され、車両間の比較のための一貫した基準を提供します。米国で販売されている車は、測定された総合効率（燃費）がガロンあたりのマイル数（mpg）で宣伝されています。特定の車両の MPG は、燃料とエンジンの熱効率から上記のすべての摩擦要素を差し引いたものです。燃料消費量は、米国外で販売されている車の場合と同等の測定基準であり、通常は 100 km 走行あたりのリットルで測定されます。一般に、燃料消費量とガロンあたりのマイル数は適切な変換係数で逆数になりますが、国によって燃料消費量の測定に異なる運転サイクルが使用されているため、燃費と燃料消費量を直接比較できるとは限りません。
ガソリン換算ガロンあたりの走行距離 (MPGe)
MPGe指標は、2010年11月にEPAによって日産リーフ電気自動車とシボレーボルトプラグインハイブリッドのモンロニーラベルに導入されました。評価はEPAの公式に基づいており、33.7キロワット時の電力は1ガロンのガソリンに相当し（発熱量は115,010 BTU/USガロン）、EPAのさまざまな運転条件をシミュレートする5つの標準ドライブサイクルテスト中の各車両のエネルギー消費量に基づいています。[5] [6]米国で販売されるすべての新車と小型トラックには、EPAによる車両の燃費推定値を示すこのラベルを付けることが義務付けられています。[7]
ガソリンガロン換算表
米国の住宅用電力の1kWhあたりの料金は、0.0728ドル（アイダホ州）から0.166ドル（アラスカ州）、0.22ドル（サンディエゴTier1、Tier2は0.40ドル）、0.2783ドル（ハワイ州）の範囲です。[20] [21]
特定の燃料
圧縮天然ガス
1GGEの天然ガスは標準状態で126.67立方フィート（3.587 m 3 ）である。この量の天然ガスは、ガソリン1米ガロンと同じエネルギー含有量を持つ（低位発熱量に基づく：天然ガスは900 BTU/立方フィート（9.3 kWh/m 3）、ガソリンは114,000 BTU/米ガロン（8.8 kWh/L））。[22]
2,400 psi (17 MPa) で加圧された CNG の 1 GGE は、0.77 立方フィート (22 リットル、5.8 米ガロン) です。2,400 psi でのこの体積の CNG は、1 米ガロンのガソリンと同じエネルギー含有量を持ちます (低位発熱量に基づく: CNG では 148,144 BTU/立方フィート (1,533.25 kWh/m 3 )、ガソリンでは 114,000 BTU/米ガロン (8.8 kWh/L))。[22]ボイルの法則を使用すると、3,600 psi (25 MPa) での同等の GGE は 0.51 立方フィート (14 リットル、3.8 米ガロン) です。
全米度量衡会議（NCWM）は圧縮天然ガスの標準測定単位を開発しており、NISTハンドブック44付録Dでは次のように定義されている。「1ガソリン[US]ガロン相当量（GGE）は2.567kg（5.660ポンド）の天然ガスを意味する。」[23]
米国で消費者が CNG 車に燃料を補給する場合、CNG は通常 GGE 単位で測定され、販売されます。これはガソリンのガロン単位と比較するのに非常に役立ちます。
エタノールおよび混合燃料（E85）
1.5 米ガロン (5.7 リットル) のエタノールには、1.0 米ガロン (3.8 リットル) のガソリンと同じエネルギー含有量があります。
エタノールのエネルギー含有量は 76,100 BTU/US ガロン (1 リットルあたり 5.89 キロワット時) で、ガソリンの場合は 114,100 BTU/US ガロン (8.83 kWh/L) です。(上のグラフを参照)
フレックス燃料車は、E85 (85% エタノール) 製品を使用すると、100% ガソリンに比べて燃費が約 76% 向上します。エタノールとガソリンの BTU 値を単純に計算すると、内燃機関で利用できる熱量が減少していることがわかります。純粋なエタノールは、純粋なガソリンで利用できる熱量の 2/3 を提供します。
最も一般的な計算、つまり純粋なガソリンと 10% エタノールを含むガソリンの BTU 値を比較すると、後者は純粋なガソリンの BTU 値の 96% をわずかに上回ります。ガソリンの BTU は、リード蒸気圧(エタノールを含む冬季ブレンドでは蒸発しやすくなるため (エタノールでは寒いときに車を始動しにくい)) とノック防止添加剤に関連して変化します。このような添加剤は BTU 値を低減します。
参照
参考文献
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