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再生可能エネルギーの普及の鍵のひとつ、人工光合成に注目

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管政権の所信表明演説にて、グリーン成長戦略が語られました。そのなかで、再生可能エネルギーの普及を進めるために次世代太陽電池として、ペロブスカイト太陽電池に注目します。詳しくは下記に記事にしていますので、参照して下さい。

 

torotoroupaupa.hatenablog.com

 

上記の記事の内容をまとめると、

  • 所信表明演説で、再生可能エネルギーに注力すると宣言。
  • 太陽電池業界で昔は日本企業は世界を席巻していたが、今は見事に転落。
  • 「次世代型太陽電池」は、ペロブスカイト太陽電池のこと。
  • ペロブスカイト太陽電池は、薄いので、フィルム状にできる。
  • ペロブスカイト太陽電池はまずは屋内用途で、使うのがいいのでは。
  • ゲームチェンジャーになって欲しいが、そこまでのものではない。

です。

 

この記事では、再生可能エネルギーの本命として、次世代太陽電池は大きな課題があること、他に有望な開発アイテムとして人工光合成があることを解説していきます。

 

【 目次】

 

そもそも再生可能エネルギーって、何があるの?

再生可能エネルギーというと、皆さんは何を思い浮かべますか?太陽光発電、風力、水力、この辺りはメジャーかと思います。詳しい方は、バイオマス、地熱発電を挙げられる方もいますよね。メジャーなものは、資源エネルギー庁のサイトで詳しく説明されていますので、参照してみてください。

参照:経済産業省資源エネルギー庁

www.enecho.meti.go.jp

 

他にも、海の流れを利用し発電する「海流発電」とか人が歩くことにより発生する振動で発電する「床発電」なども面白い取り組みでしょう。ただ、やっぱり、再生可能エネルギーはこれで決まりって手法はまだ見つかっていません。

参照:国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「海流発電」

https://www.nedo.go.jp/content/100881511.pdf

 

・・・大体の再生可能エネルギーって、発電量が不安定だし、急に電力が欲しいってなっても、調整しにくいし。自然を相手にしているので、仕方ないですよね。

 

ただ、地球環境を守るためにも、この不安定さを解消する必要があります。今、ちまたで進められている対策は、一般に次の2つです。

  • 蓄電池を使って、再生可能エネルギーを蓄電する
  • 複数の再生可能エネルギーを組み合わせて、最適化する

 

再生可能エネルギーの普及のために

普及のために取られている対策について、ここで解説しましょう。

 

蓄電池を使って、再生可能エネルギーを蓄電する

蓄電池は、いわゆる「リチウムイオン電池」が一番、使われています。リチウムイオン電池は、昨年のノーベル化学賞を受賞した旭化成の吉野彰さんが開発しました。スマホやパソコンのバッテリーに使われており、最近は、電気自動車で大きな注目を浴びています。

 

このリチウムイオン電池は、実は、すでに家庭用の蓄電池として、太陽光発電と組み合わせて普及が進みつつあります。しかし、リチウムイオン電池は長い間、使うと性能が悪くなり、10年程度で交換が必要になると言われていることから、課題が残っています。短期間での交換が必要なのでは、環境にも懐にも優しくないですよね。

 

また、たくさんの電力を蓄えようとすると、それはそれはたくさんの蓄電池が必要になります。さらに、電池に電力を貯めるときにロスも生じます。つまり、蓄電池を使う場合、電気を効率よくいっぱい貯めることは、案外難しいです。

 

複数の再生可能エネルギーを組合わせて最適化

屋内での電力確保を目的として行われている取り組みがそれに当たります。この取り組みは、一般に「エネルギーハーベスト」という呼ばれています。周りの環境から微小なエネルギーを収穫(ハーベスト)して、電力に変換する技術のことで、別名「環境発電技術」とも。

ただ、あくまで屋内での取り組みに過ぎず、 現状は、火力発電で電力供給を調整して最適化しているのが現状です。

 

私が考える本命、人工光合成

ここまで再生可能エネルギーの弱点を補足する技術をふたつ、紹介しました。これらがあれば、安心と言いたいところですが、まだまだ課題があるために不十分です。

 

これらの課題を踏まえて、私が考える本命は、ずばり人工光合成」です。人工光合成は、太陽光エネルギーを使って、水と二酸化炭素から水素や有機化合物などを作り出す技術のことを言います。つまり、まさしく、皆さんが目にしている植物が行っている光合成をやってやろうという技術です。

 

「人工光合成って結局、太陽光を使っているやないの。何が太陽電池と違うの?」と思われたかもしれません。いえ、この技術は、太陽電池の一歩先を行っており、まさにゲームチェンジャーになれるポテンシャルを持っています。なぜなら、今までの再生可能エネルギーと違い、自然エネルギーで「発電する」のではなく、自然から得たエネルギーを「貯める」技術だからです。つまり、再生可能エネルギーの弱点だった、発電したエネルギーを貯められないという欠点を見事に消し去れます。

 

じゃあ、バイオマスと同じではと思う方もおられるでしょう。例えば、ユーグレナが「ミドリムシ」でバイオ燃料作っているものと何が違うのと。

 

確かに人工光合成とバイオマスのイメージは、同じといっても良いですが、バイオマスは大きな問題があります。それは、植物の光合成は意外に太陽から得たエネルギーを変換する効率が低く、1%程度の太陽光しか利用できていません。つまり、無駄が多いということです。

 

もし本気で再生エネルギーとして使用するならば、一般に10%程度のエネルギー変換効率がないと、実用化が難しいと言われており、バイオマスだと不足しています。

 

そこで、人工光合成の出番。こちらは、植物を使わずに行うために変換効率の向上が見込め、実用化が見込める変換効率10%超えも可能とされています。だだ、今のところ、まだ、ようやく植物を上回った程度なので、今後の開発の進展に期待したいところです。

 

まとめ

今回の話をまとめると

  • 再生可能エネルギーは、種類はいっぱいあるけど、決め手に欠ける
  • 再生可能エネルギーの課題は、貯められないこと。蓄電池で課題を補完しているが、まだ不十分
  • 再生可能エネルギーの本命は、人工合成が有望

です。

 

以上、理系の話はいかがでしたか?興味を持ってもらえたなら、うれしいです。せっかく最後まで読んでいただいたので、ぜひ読者登録まで、よろしくお願いいたします。