ガソリンガロン換算

ガソリンガロン換算（GGE）またはガソリン換算ガロン（GEG ）は、ガソリン1液量ガロンのエネルギー含有量に相当する代替燃料の量です。GGEにより、消費者は競合燃料の​​エネルギー含有量を、一般的に知られている燃料、すなわちガソリンと比較することができます。

ガソリンと他の燃料が異なる単位や物理的形態で販売されている場合、ガソリンのコストを比較することは困難です。GGEはこれを解決しようと試みます。CNG 1GGEと電気1GGEは、ガソリン1ガロンと全く同じエネルギー含有量を持ちます。このように、GGEはガソリンと、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の直接的な比較を提供します。

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] 例えば、圧縮天然ガス（CNG）は液体ではなく気体です。CNGは、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、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るCNGの価格は、GGEあたりドルで表示されます。

GGEを、内燃機関で使用される様々な燃料の貯蔵エネルギーを比較する指標として用いることは、消費者にとって一つの情報源に過ぎません。消費者は通常、自動車の年間運転コストに関心があり、そのためには特定の燃料から抽出できる有効仕事量を考慮する必要があります。これは自動車の総合効率によって測定されます。GGEの文脈において、総合効率の現実的な指標は、自動車メーカーが宣伝する燃費、つまり燃料消費量です。

効率と消費

まず、ある燃料に蓄えられたエネルギー（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に過ぎません。この指標はエンジン効率であり、内燃機関の場合は熱効率と呼ばれることが多いです。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動作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、工具や試験機器を用いた手動調整の場合もあれば、コンピューター制御の燃料噴射装置や多燃料車では自動調整の場合もあります。スーパーチャージャーやターボチャージャーを用いた内燃機関の強制吸気も、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1単位を有効な仕事（駆動輪の回転）に変換する総合的な効率には、熱効率に加えて、車両の設計に固有の動的損失を考慮する必要があります。熱効率は摩擦損失と熱損失の両方の影響を受けます。内燃機関の場合、蓄えられたエネルギーの一部は、排気システムや冷却システムによっ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、その他様々なベアリング面や小さなベアリング面でも発生します。その他の動的損失は、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（四輪駆動の場合）、デファレンシャル、ユニバーサルジョイントからの負荷、空気入りタイヤの転がり抵抗など、モーター/エンジン外部の摩擦によっても発生する可能性があります。車両の外観デザインは空気抵抗に影響を与えますが、これも総合的な効率を考慮する上で考慮する必要がある動的損失です。

バッテリー自動車や電気自動車では、自動車の全体的な有効仕事効率の計算は、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、蓄積さ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、電気モーターは、蓄積された位置エネルギーを有効な仕事に変換する上で、内燃機関よりもはるかに効率的です。電気自動車では、モーター部品から発生する廃熱が最小限で、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。電気モーターの内部摩擦は通常、メイン車軸ベアリングでのみ発生します。[引用が必要]従来の内燃車と同様に、転がり抵抗、空気抵抗、アクセサリ電源、空調制御、ドライブトレインの損失など、追加の損失が全体的な効率に影響します。GGE の小売電気料金を BTU に換算した以下の表を参照してください。

総合効率は、通常、政府の試験によって、典型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、米国外で販売される自動車の場合と同等の測定基準であり、通常、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1ガロンあたりの走行距離（MPGe）

MPGe指標は、2010年11月にEPA（環境保護庁）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。この評価は、EPAの計算式に基づいています。この計算式では、33.7キロワット時の電力はガソリン1ガロン（発熱量115,010 BTU/USガロン）に相当し、EPAが様々な運転条件をシミュレートした5つの標準走行サイクルテストにおける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の貼付が義務付けられています。[7]

ガソリンガロン換算表

GGEは、ガソリン（米ガロン）あたり114,000英国熱量単位（7,594 kcal/L）で計算されます[8]
燃料: 液体、米ガロンGGEGGE %BTU/ガロンkWh/ガロンHP -hr/galkcal/リットル
ガソリン（ベース）[9]1.0000100.00%114,00033.4144.807,594.1
ガソリン（従来型、夏季）[9]0.9956100.44%114,50033.5645.007,627.4
ガソリン（従来型、冬季）[9]1.013398.68%112,50032.9744.217,494.2
ガソリン（改質ガソリン、E10 -エタノール）[9]1.019398.1%111,83632.7843.957,449.9
ガソリン（改質ガソリン、ETBE）[9]1.019698.08%111,81132.7743.947,448.3
ガソリン（改質ガソリン、MTBE）[9]1.020298.02%111,74532.7543.927,443.9
ガソリン（10％MTBE）[10]1.017998.25%11万200032.8244.027,460.9
ディーゼル2号機[11]0.8803113.6%129,50037.9550.908,626.6
バイオディーゼル（B100）[12]0.9536104.87%119,55035.0446.987,963.8
バイオディーゼル（B20）[11]0.8959111.62%127,25037.2950.018,476.7
液化天然ガス（LNG）[11]1.5265.79%7万500021.9829.484,996.1
液化石油ガス（プロパン/オートガス）（LPG）[11]1.245980.26%91,50026.8235.966,095.3
メタノール燃料（M100）[11]2.00749.82%56,80016.6522.323,783.7
エタノール燃料（E100）[11]1.49866.75%76,10022時30分29.915,069.4
エタノール（E85）[11]1.393671.75%81,80023.9732.155,449.1
ジェット燃料（ナフサ）[13]0.9604104.12%118,70034.7946.657,907.2
ジェット燃料（灯油）[13]0.8899112.37%128,10037.5450.358,533.4
非液体燃料で計算されたGGE
燃料: 非液体ガソリンガロン換算ユニット蓄積エネルギー密度
ガソリン（ベース）[9] [14]1.0000ガロン（米国）114,000 BTU (33.41 kWh) /ガロン米国
標準条件での圧縮天然ガス（CNG） [12]123.57立方フィート (3.499 m 3 )ポンド20,160 BTU (5.91 kWh)/ポンド
2,400 psi (17 MPa) の圧縮天然ガス (CNG)0.77立方フィート (0.022 m 3 )
大気条件下の水素、101.325 kPa (14.6959 psi)357.37立方フィート（10.120 m 3）フィート3319 BTU (0.09 kWh)/ft 3 [15]
重量による水素1kg（2.205ポンド）[16]kg119.9 MJ (113,600 BTU; 33.3 kWh)/kg [17]
電気33.40キロワット時キロワット時3,413 BTU (1.00 kWh) [18] [19]

1GGEあたりの電気代
1 GGE = 33.40 kWh

1kWhあたりの地域料金		ガロン
換算ドル
0.03ドル1,000ドル
0.04ドル1.333ドル
0.05ドル1.667ドル
0.06ドル2,000ドル
0.07ドル2.338ドル
0.08ドル2.670ドル
0.09ドル3.006ドル
0.10ドル3.340ドル
0.11ドル3.674ドル
0.12ドル4,000ドル
0.13ドル4.342ドル
0.14ドル4.670ドル
0.15ドル5.010ドル
0.16ドル5.344ドル
0.17ドル5.678ドル
0.18ドル6.012ドル
0.19ドル6.346ドル
0.20ドル6.680ドル
0.25ドル8.350ドル
0.27ドル9.018ドル
0.28ドル9.352ドル
0.29ドル9.686ドル
0.30ドル10.020ドル

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）、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

天然ガス1GGEは標準状態で126.67立方フィート（3.587 m 3）です。この体積の天然ガスは、ガソリン1米ガロン（低位発熱量：天然ガス900 BTU/立方フィート（9.3 kWh/m 3）、ガソリン114,000 BTU/米ガロン（8.8 kWh/L））と同じエネルギー含有量を持ちます。[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 におけるこのCNGの体積は、ガソリン1米ガロ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は148,144 BTU/立方フィート (1,533.25 kWh/m 3 )、ガソリンは114,000 BTU/米ガロン (8.8 kWh/L)）。[22]ボイルの法則を用いると、3,600 psi (25 MPa) における同等のGGEは0.51 立方フィート (14 リットル、3.8 米ガロン) となります。

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[米]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CNG車に燃料を補給する場合、CNGは通常GGE単位で計量・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 gal（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 gal（1リットルあたり8.83 kWh）です。（上記のグラフを参照）

フレックス燃料車は、E85 （エタノール85%）製品を使用した場合、 100%ガソリンを使用した場合と比較して、燃費（MPG）が約76%向上します。エタノールとガソリンのBTU値を単純計算すると、内燃機関で利用できる熱量が少なくなることがわかります。純エタノールは、純ガソリンの2/3の熱量しか提供しません。

最も一般的な計算方法、つまり純ガソリンのBTU値と10%エタノール混合ガソリンのBTU値を比較すると、後者は純ガソリンのBTU値の96%をわずかに上回ります。ガソリンのBTU値は、リード蒸気圧（冬季混合ガソリンではエタノール（寒冷時にエンジンを始動しにくい）を含むガソリンでは蒸発しやすくなるため）とノック防止添加剤によって変化します。これらの添加剤はBTU値を低下させます。

参照

参考文献

  1. ^ Butcher, Tina; Crown, Linda; Sebring, Lynn; Suiter, Richard & Williams, Juana 編 (2006). 「付録D：定義」(PDF) . 計量機器および計測機器の仕様、許容差、およびその他の技術要件、2006年第91回全米度量衡会議採択 (2007年版). Gaithersburg, MD: National Institute of Standards and Technology . p. D-8. ハンドブック 44. 2009年1月2日閲覧.
  2. ^ Xin, Q.; Pinzon, CF (2014). 「9 - 大型車両とエンジンの環境性能向上：主要課題とシステム設計アプローチ」.ゼロカーボン輸送に向けた環境性能向上のための代替燃料と先進車両技術. Woodhead Publishing Limited. pp.  225– 278. doi :10.1533/9780857097422.2.225. ISBN 978-0-85709-742-2。
  3. ^ Hyatt, Kyle (2021年2月26日). 「日産はより熱効率の高いガソリンエンジンを開発したと主張しているが、落とし穴がある」Road/Show . CNet . 2022年4月19日閲覧。
  4. ^ 池谷 健一; 高澤 正之; 山田 剛; 朴 誠; 田石 亮 (2015). 「ガソリンエンジンの熱効率向上」. SAE International Journal of Engines . 8 (4): 1579– 1586. doi :10.4271/2015-01-1263. ISSN  1946-3936.
  5. ^ Bunkley, Nick (2010年11月22日). 「日産、電気自動車リーフの燃費は99 MPG相当と発表」ニューヨーク・タイムズ. 2011年2月17日閲覧。
  6. ^ マイヤー、フレッド（2010年11月24日）「ボルトの燃費は電気だけで93 MPG、ガス発電機で37 MPG」USAトゥデイ。 2011年2月17日閲覧。
  7. ^ 「燃費ラベル」. 米国環境保護庁. 2011年2月14日. 2011年2月17日閲覧。
  8. ^ 「1ガロンあたり114000 BTUから1リットルあたりのカロリーへ」 Wolfram-Alpha . 2015年1月4日閲覧。
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  10. ^ 「各種燃料のエネルギー当量」NAFAフリートマネジメント協会。2010年6月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  11. ^ abcdefg Gable, Christine & Gable, Scott. 「燃料エネルギー比較：ガソリン・ガロン当量」About.com . 2011年9月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年1月4日閲覧。
  12. ^ ab 「代替燃料データセンターの燃料特性比較」（PDF） .米国エネルギー省. 2013年2月27日. 2013年8月9日閲覧。
  13. ^ ab エネルギー情報局 (2005年11月). 「付録C：データの質」(PDF) .家庭用自動車のエネルギー利用：最新データと傾向. ワシントンD.C.：米国エネルギー省. pp.  151– 161. DOE/EIA-0464(2005). オリジナル(PDF)から2011年5月23日時点のアーカイブ。
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  16. ^ 「代替燃料データセンター：燃料特性比較」. afdc.energy.gov . 2024年5月29日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） 。 2024年6月2日閲覧。
  17. ^ Chandler, Kevin & Eudy, Leslie (2008年6月). SunLine Transit Agency 水素燃料公共バス：第3回評価報告書—付録(PDF) . コロラド州ゴールデン：国立再生可能エネルギー研究所. NREL/TP-560-43741-2. 2013年5月22日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2015年1月4日閲覧。
  18. ^ バイオエネルギー原料開発プログラム. 「エネルギー変換」.オークリッジ国立研究所. 2011年9月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2009年1月1日閲覧。
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  20. ^ 「州別電気料金：全国電気料金情報」アイゼンバッハ・コンサルティングLLC。
  21. ^ 「平均小売電気料金」ElectricRates.us。2015年1月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年1月4日閲覧。
  22. ^ ab 「燃料の特性」（PDF）。エネルギー効率と再生可能エネルギー。米国エネルギー省。代替燃料データセンター。2014年10月29日。 2015年1月1日閲覧。
  23. ^ 「計量・測定装置の仕様、許容差、その他の技術要件 - 付録D」（PDF）。米国国立標準技術研究所（NIST）。pp. D-13 。 2020年8月23日閲覧。
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