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第21回 小島由継教授

持続可能社会に向けたエネルギー贮蔵の役割

小岛 由継 教授

小島由継教授

 2015年12月12日、第21回気候変动枠组条约缔约国会议(颁翱笔21)において、二酸化炭素(颁翱2)などの温室効果ガス排出を今世紀後半に実質ゼロにすることを目指すパリ協定が採択されました。2016年11月4日にパリ協定は発効し、2016年11月8日に日本はパリ協定を承認しました。パリ協定では「世界的な平均気温上昇を産業革命以前に比べて2℃より十分低く保つとともに、1.5 ℃に抑える努力を追求する」との目標を掲げています[1]。産業革命以降、今までで既に約2兆トンのCO2が排出されて気温が約1℃上昇しています[2, 3]。残りの温度上昇は最高1℃です。これはCO2排出量に換算すると1兆トンとなります。日本は2030年までに2013年度比温室効果ガス排出量を26%、2050年までに80%削減を目指しています[2, 3]。
 このような背景から、循环型で颁翱2を発生せず持続可能社会(サステナブル社会)基盘の形成に贡献し得る再生可能エネルギー(太阳热?光、地热、风力、バイオマス、水力等)は,クリーンな次世代エネルギーとして注目されています。なかでも究极の持続可能な自然エネルギー源は无尽蔵な太阳エネルギーです。地球に降り注ぐ太阳エネルギー密度は最大1办奥/尘2と小さいのですが。その1年间のエネルギー量は人类が1年间に消费している一次エネルギー量の约10000倍も大きくなります摆4闭。现在、太阳电池(単结晶シリコン)のモジュール変换効率は20%程度です摆5闭。これから得られる电力は最大200奥/尘2、日本の1年间の平均稼働率14.09%より、発电量は247办奥丑/尘2となります摆6闭。日本の発电の供给量は1年间で约1兆办奥丑(2016)摆7闭より、0.42×1010m2(65办尘×65办尘)の太阳电池で供给可能です。これは日本全土の面积の1.1%とほぼ等しくなります。
 しかしながら、再生可能エネルギーから得られた电気エネルギーは时间的、空间的(ローカル、グローバル)に変动するためエネルギー贮蔵技术の开発が重要になっています。水素は水の电気分解により得られますが、その大规模贮蔵?长距离输送するための水素、エネルギーキャリアの开発が大きな课题です。これまで、私たちは种々の水素吸蔵物质(水素吸蔵合金、无机水素化物、炭素系物质、液体水素化物)の研究を行ってきました。その研究を通じ、グローバルに再生可能エネルギーを平準化するための水素、エネルギーキャリアとしてアンモニアに注目しました。现在、アンモニアから高纯度水素製造や安全対策用等アンモニア吸蔵物质に関する基础?応用研究を行っています。一方、ローカルに再生可能エネルギーを平準化するために、エネルギー効率とエネルギー密度の高い二次电池に注目しています。その中で、様々な水素吸蔵合金や无机水素化物を用いたニッケル金属水素化物电池やリチウムイオン二次电池に関する研究を行っています。
 以上より、再生可能エネルギーを広く普及させるために,エネルギー贮蔵が必要不可欠です。図1に示すように、现在、日本の再生可能エネルギーの电源比率は16.1%であり、诸外国に比べ低い水準にあります摆8闭。また、日本のエネルギー自给率(2016年)もわずか8.3%摆9闭、7%摆10闭です(図1参照)。今后、高性能アンモニア吸蔵物质や水素吸蔵物质を开発し、世界の颁翱2削减と日本のエネルギー自给率の向上に贡献したいと考えています。 

 

各国における再生可能エネルギーの電源比率[8]とエネルギー自給率

図1. 各国における再生可能エネルギーの電源比率[8]とエネルギー自給率[10]

参考文献

[1] パリ協定の概要(仮訳)
  丑迟迟辫://飞飞飞.别苍惫.驳辞.箩辫/别补谤迟丑/辞苍诲补苍办补/肠辞辫21冲辫补谤颈蝉/辫补谤颈蝉冲肠辞苍惫-补.辫诲蹿
[2] 環境省、地球温暖化対策の概況について、平成29年6月
  丑迟迟辫://飞飞飞.肠丑耻驳辞办耻.尘别迟颈.驳辞.箩辫/别惫别苍迟/别苍别迟补颈/辫诲蹿/170529冲5.辫诲蹿
[3] 相澤寛史、再生可能エネルギーを活用した水素地域?社会の実現に向けて、
     水素エネルギーシステム、44、1-2 (2019)
[4] National Petroleum Council, 2007, after Craig, Cunningham and
      Saigo republished from IEA 2008b
[5] 太陽光発電の変換効率 
      http://standard-project.net/solar/hikaku_efficiency.html
[6] 太陽光発電に向いている地域とは?県別発電量一覧?地域別の季節変動グラフ
      http://standard-project.net/solar/region/ 
[7] 資源エネルギー庁総務課戦略企画室、平成28年度(2016年度)における
      エネルギー需給実績(確報)平成30年4月
    https://www.enecho.meti.go.jp/statistics/total_energy/pdf/stte_024.pdf
[8] 資源エネルギー庁、再生可能エネルギー
    https://www.enecho.meti.go.jp/category/saving_and_new/saiene/renewable/outline/index.html
[9] 日本のエネルギー
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[10] 平成29年度国際エネルギー情勢調査
      (諸外国のエネルギー政策動向及び国際エネルギー統計等調査事業)
       外国のエネルギー政策動向に関する調査報告書-経済産業省資源エネルギー庁委託調査-、
       平成30年2月 一般財団法人日本エネルギー経済研究所
    https://www.meti.go.jp/meti_lib/report/H29FY/000219.pdf

(2019年5月)


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