[論文レビュー] A Low-Cost Natural Gas/Freshwater Aerial Pipeline

Alexander Bolonkin, Richard B. Cathcart|ArXiv.org|Jan 5, 2007

Aerospace Engineering and Energy Systems参考文献 6被引用数 10

ひとこと要約

本論文は、メタンの浮力を利用して長距離にわたり天然ガスおよび淡水を輸送する、低コストで高高度の空中パイプラインを提案する。メタンの浮力（1m³あたり0.5kg）と翼型構造の統合を活用することで、費用対効果に優れ、環境に優しいエネルギーおよび水の供給が可能となり、中国西北部に位置する240億m³のガスおよび2300万トンの水を年間で供給する計画が提示されている。

ABSTRACT

Offered is a new type of low-cost aerial pipeline for delivery of natural gas, an important industrial and residential fuel, and freshwater as well as other payloads over long distances. The offered pipeline dramatically decreases the construction and operation costs and the time necessary for pipeline construction. A dual-use type of freight pipeline can improve an arid rural environment landscape and provide a reliable energy supply for cities. Our aerial pipeline is a large, self-lofting flexible tube disposed at high altitude. Presently, the term "natural gas" lacks a precise technical definition, but the main components of natural gas are methane, which has a specific weight less than air. A lift force of one cubic meter of methane equals approximately 0.5 kg. The lightweight film flexible pipeline can be located in the Earth-atmosphere at high altitude and poses no threat to airplanes or the local environment. The authors also suggest using lift force of this pipeline in tandem with wing devices for cheap shipment of a various payloads (oil, coal and water) over long distances. The article contains a computed macroproject in northwest China for delivery of 24 billion cubic meter of gas and 23 millions tonnes of water annually.

研究の動機と目的

• 長距離輸送に適した低コストで大規模なインフラソリューションの開発。
• 遠隔地や乾燥地帯における従来のパイプラインの高コストな建設および運用を是正すること。
• 特にメタンの浮力（約0.5kg/m³の浮力力）を活用し、構造的およびエネルギー的要件を低減すること。
• 二酸化炭素排出の少ない二重用途パイプラインシステムにより、乾燥地帯の農村部におけるエネルギーおよび水のアクセスを向上させること。
• パイプラインを高高度に設置することで、航空機や周辺環境への影響を最小限に抑えること。

提案手法

• 高高度で天然ガスおよび淡水を保持できる、大がかりで柔軟性があり、軽量なチューブの設計。
• 空気より密度が低いメタンの浮力を利用して、パイプライン構造を自己支持可能とする。
• パイプラインに取り付けた翼型装置により、運用中の浮力および安定性を向上させる。
• 航空機の通行を避けるために、パイプラインを1,000m以上の高度に設置する。
• 空力的および構造的荷重の計算を用いて、長距離輸送に適したシステムのモデル化。
• 中国西北部に位置する240億m³のガスおよび2,300万トンの水を年間で供給する大規模プロジェクトの提案。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 メタンの浮力は、長距離輸送用の自己支持型で低コストなパイプラインを実現するために活用可能か？
• RQ2 軽量で柔軟なパイプラインからの浮力力を最適化することで、安定した高高度での運用が可能か？
• RQ3 このようなシステムが乾燥地帯や遠隔地において技術的および経済的に実現可能か限界は何か？
• RQ4 同じ構造物を天然ガスと淡水の両方の輸送に二重用途で利用可能か？
• RQ5 このような空中パイプラインシステムの最大積載能力および運用寿命はどの程度か？

主な発見

• メタンの浮力は1m³あたり約0.5kgの浮力を提供し、構造的負荷の大幅な低減が可能である。
• 提案されたパイプラインは1,000m以上の高度で運用可能であり、航空機の通行や地上の障害物を回避できる。
• 中国西北部に位置する計画プロジェクトでは、年間240億m³の天然ガスおよび2,300万トンの淡水を輸送可能である。
• 柔軟で軽量な材料の使用により、従来のパイプラインと比較して建設および運用コストが低減される。
• 二重用途の設計により、エネルギーおよび水の両方の供給が可能となり、乾燥地帯の農村部におけるインフラ効率が向上する。
• 高高度に設置されており、低密度の材料が使用されているため、航空機や周辺環境に脅威を及ぼさない。