科学ニュース速報

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カテゴリ: エネルギー等

1: \(^o^)/ 2018/10/12(金) 01:04:02.63 ID:CAP_USER
■安くて薄い、次世代電池の本命

日本で生まれた次世代技術、「ペロブスカイト型太陽電池」の実用化が迫ってきた。安価に製造でき、薄くて曲げられるため、クルマの側面やドーム球場の屋根などにも使える。発電効率は現在主流のシリコン型に追い付きつつあるが、大型化と耐久性が課題だ。

見た目はまるで「黒いクリアファイル」。薄くて軽く、手でぐにゃりと曲げることもできる。だがよく見ると、電気を通すための金属線が横に走っている。下の写真は東芝と新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)が今年6月に発表した新種の太陽電池。材料の結晶構造の名称から「ペロブスカイト型」と呼ばれている。日本発の次世代太陽電池の大本命で、ノーベル賞の有力候補と目されている。

「低コストで簡単に作れるのに、用途は幅広い。革新的な太陽電池だ」。こう胸を張るのは、2009年に論文を公開し、この分野の第一人者として知られる桐蔭横浜大学の宮坂力・特任教授だ。かつては発電効率などに課題があったが、潜在力に着目した世界中の大学や企業が開発競争を繰り広げたことで、性能が急速に向上。実用化まであと一歩の段階まで迫ってきた。

ペロブスカイト型が「革新的」とされるのには、大きく4つの理由がある。

1つ目は、「低コスト」で製造できる点だ。ペロブスカイトとは複数の元素によってつくられる結晶構造のこと。太陽電池用には鉛やヨウ素などが使われるのが一般的だ。このペロブスカイトを液体に溶かして、軟らかいフィルムなどの基板に塗布する。十分に乾燥させ、電極などを配置して完成だ。

現在主流のシリコン型では、製造工程で真空状態をつくったり、約1400度で熱したりする必要がある。一方でペロブスカイト型は、基板に材料を塗るだけなので、大がかりな装置を使わずに済む。ありふれた物質を使うため、調達コストも安い。材料と製造設備を含めてシリコン型の半分以下のコストで製造できると試算されている。

2つ目は、「薄くて曲げられる」こと。

シリコン型は硬くて重いため、広くて平坦な土地や、耐荷重性の高い建物の屋上などに設置場所が限られる。

対照的に、薄くて軽いペロブスカイト型の用途は幅広い。クルマの側面やドーム状の屋根など、曲がった場所は得意分野。ソーラー乗用車なども実現しそうだ。建物の壁面やプレハブ小屋など、強度に乏しい場所にも設置できる。衣服などに装着すれば様々な「ウエアラブル端末」が登場するだろう。

一般的なペロブスカイト型太陽電池は濃い褐色だが、材料の組成と厚みを調節することで、半透明にもできる。ビルの窓ガラスなどにも応用できそうだ。

■発電効率は20%を突破

3つ目は「発電効率の高さ」だ。最新のシリコン型太陽電池は、光エネルギーの25%程度を電気エネルギーに変換できる。現時点でも薄くて曲げられる太陽電池は存在するが、代表選手の「有機薄膜型」の発電効率は10%程度にとどまる。

宮坂氏が発表した当初、ペロブスカイト型の発電効率は4%程度だったが、10年足らずで20%を突破。17年には韓国の研究チームが22.7%を達成した。理論上の発電効率は30%を超えるとされ、近い将来にシリコン型を抜くとみる専門家は数多い。

4つ目は放射線への耐性が高く、「宇宙での活用」が期待できることだ。

宇宙航空研究開発機構(JAXA)と宮坂氏らは、人工衛星などへの搭載を目指してペロブスカイト型太陽電池を開発している。宇宙空間で強烈な放射線にさらされると太陽電池の発電効率は低下する。耐性を持つ電池材料を開発することが、課題だ。

軽さと発電効率を両立できることも、宇宙用途に向いている。軽量化は打ち上げコスト削減に直結する。JAXAで開発を手がける宮澤優・研究員は「民間企業が人工衛星の開発に相次ぎ参入したことで、より低コストな太陽電池が求められる」と語る。

ただし、実用化には複数のハードルがある。まずは「大型化」だ。

基板の面積を大型化するほど、発電効率は低くなる。不純物の混入や結晶構造の崩れが発生しやすいうえ、適切な厚さで均一に塗布することが難しくなるからだ。近年発表されたペロブスカイト型太陽電池は発電効率が高い半面、一辺が数cm程度の小さなものが多いのが実情だ。

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https://business.nikkeibp.co.jp/article/report/20120118/226265/072700016/

引用元:http://anago.2ch.sc/test/read.cgi/scienceplus/1539273842/

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1: \(^o^)/ 2018/10/03(水) 22:02:10.01 ID:CAP_USER
「世界原子力産業現状報告」の2018年版(WNISR2018)は、2017年の原子力発電の設備容量がわずか1%の増加にとどまったのに対して、風力発電は17%、太陽光発電は35%とそれぞれ大幅に増加したことを明らかにした。

同報告書はまた、太陽光と風力が電力網に接続される電源として現在最も安価となっているとしている。一方、原子力発電所の新設は核兵器保有国に限られており、公的支援による投資で支えられているという。

WNISRは、フランスでエネルギーや原子力政策の独立系コンサルタント業を営むマイケル・シュナイダー(Mycle Schneider)氏が主導、主筆として毎年発行している報告書。

同報告書は原発の建設、運転や発電、廃炉など、原子力エネルギー産業に関連した客観的かつ総合的な内容を含む。近年は再生可能エネルギーも扱っており、同氏は自然エネルギー財団が日本国内で主催したイベントで講演したこともある。

WNISR2018では、ケープタウン大学(南アフリカ)・経営大学院のアントン・エバーハード教授が寄稿した序文で「原子力は取り残されつつある」との認識を示した。同教授はさらに、「多くの国では、電力系統に接続される電源として太陽光と風力が今や最も安価になっている」と述べている。

世界全体における原子力発電のシェアは1996年の17.5%をピークとして減少傾向にあり、2017年には10.3%まで下落している。石炭火力など温暖化ガスの排出量の多い電源を減らす必要に迫られている中国では18%と高い伸びを記録する一方、世界全体では1%の成長にとどまっており、中国以外の世界各国では0.4%の下落となっている。

「原子力発電プロジェクトは、公的支援を行う用意のある国によって支えられているが、それらは利権や汚職絡みで進められることも多い」、と同報告書では指摘している。

一方、再エネに関しては2017年に世界全体で157GWの電源が追加されており、前年の143GWを上回り過去最高の伸びを記録したとしている。そのうち52GWが風力、97GWが太陽光である。

太陽光は世界全体で35%以上、風力は同17%以上の年間成長率を2017年に達成したとしている。

同報告書では、「経済性でも再エネが原子力を上回る」という。

具体的には、「陸上風力は1MWh当たり20ドル未満、洋上風力は同45ドル未満、太陽光は同25ドル未満の最低価格を記録した。一方、英国ヒンクリーポイントC原子力発電プロジェクトの行使価格は同120ドルに達する」と指摘している。

「2017年の原子力発電へのグローバル投資額は約4GWの設備容量に対して160億ドル近くにのぼった。一方、風力では1000億ドル、太陽光では1600億ドルの設備投資となった」と述べている。

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日本経済新聞
https://www.nikkei.com/article/DGXMZO35826940X20C18A9000000/

引用元:http://anago.2ch.sc/test/read.cgi/scienceplus/1538571730/

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1: \(^o^)/ 2018/09/24(月) 12:48:13.19 ID:CAP_USER
新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)は、温室効果ガス排出量の大幅な削減が期待できる超臨界地熱発電技術について、調査井掘削に向けた事前調査に着手すると発表した。

同事業では、超臨界地熱資源の存在の可能性が高いと想定される国内複数地域で詳細な調査を実施し、資源量評価や調査井の仕様検討に取り組む他、酸性環境・高温度(500℃程度)に耐える資材、発電システムおよび超臨界地熱環境下における人工貯留層の造成手法の調査・開発を行うとともに経済性についても検討する。

最近の研究成果から、一定の条件を満たす火山地帯の3~5kmの深部には、約500℃と高温・高圧の超臨界水が存在すると推定されている。それを活用して発電する超臨界地熱発電は、従来の地熱発電よりも、1つの発電所当たりの大出力化が可能になる発電方式として期待されている。

超臨界地熱発電技術は、日本政府が2016年4月に策定した「エネルギー・環境イノベーション戦略(NESTI2050)」の中で温室効果ガス排出量を大幅に削減するポテンシャルのある革新技術の一つに位置付けられる。NESTI2050が示すロードマップでは、実現可能性調査、調査井掘削のための詳細事前検討、調査井掘削、掘削結果の検証と実証実験への事前検討、そして実証試験の5つのステップが組まれており、2050年頃の超臨界地熱発電技術の普及を目指している。

NEDOは、このロードマップを踏まえ、超臨界地熱発電に関する実現可能性調査を2017年度に実施した。その結果、妥当と考えられる前提条件を与えた数値シミュレーションにより、1坑井あたり数万キロワットの発電が可能であること、および経済性評価については従来の地熱発電と同程度の発電コストに収まることが示された。一方で、地下設備の資材開発(コストダウン検討を含む)や地上設備のシリカ対策や腐食対策などについて継続調査を行った上で、経済性を再評価する必要があるとの結果を得た。

今回、超臨界地熱発電に関する調査井掘削に向けた詳細事前調査として、日本で超臨界地熱資源の存在の可能性が高いと想定される複数地域において詳細な調査を実施し、資源量評価や調査井の仕様の検討などに着手する。また、昨年度に引き続き、酸性環境・高温度(500℃程度)に耐える資材(ケーシング材やセメント材)・発電システムおよび超臨界地熱環境下における人工貯留層の造成手法について調査・開発を行うとともに経済性についても検討する。

検討結果については、来年度末に実施するステージゲート審査において、試掘前調査へ移行可能であるかどうかを確認する予定だ。なお、事業期間は2018~2020年度。2018年度の事業予算は3億4000万円となっている。

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http://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1809/20/news041.html

引用元:http://anago.2ch.sc/test/read.cgi/scienceplus/1537760893/

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