溶解シリコンが次世代のエネルギーストレージになるかも

再生可能エネルギー、特に太陽光発電や風力発電をこれまで以上に活用しようという場合、大きな課題のひとつとして、その供給の不安定さが挙げられる。発電量が天候に左右されてしまうからだ。そうなると、余剰電力が生じた時にそれをなんらかの形で貯蔵しておき、電力が不足するときに補ってやる技術が必要になる。

そのような『エネルギー・ストレージ』の技術が要求されるなか、地球の地殻のなかでもっとも豊富な物質であるシリコンを使って、安価に、それでいて従来の10倍ものエネルギーの貯蔵を可能にする技術をマドリッド工科大学の研究チームが発表した。同大学のウェブサイトで紹介されている。

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source:http://www.upm.es/internacional/UPM/UPM_Channel/News/de6cc416ade97510VgnVCM10000009c7648aRCRD

シリコンを1400度に加熱

冒頭にも書いたような自然エネルギーの性質から、エネルギー貯蔵技術の開発は、いま世界中で盛んに行われている。そのうちの一部はテスト段階まで進んで来ているし、なかには商業化の段階にまで来ているものもある。それらの技術の中には、太陽熱を使って塩を溶かし、エネルギーを貯蔵するという手法がある。

しかし、その溶解塩を使った手法は、コストや安全の問題、また将来的な材料資源の枯渇など、いくつもの問題を抱えている。そこで、より低コストで豊富な資源を使用し、危険性も低い手法がないものかと、世界各地で研究されている。

そして、マドリッド工科大学太陽エネルギー研究所のチームが開発したのは、太陽エネルギーあるいは再生可能エネルギーによる余剰電力を使って、シリコンを溶解させ、摂氏1400度にまで熱してエネルギーを貯蔵しようという手法だ。

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source:http://www.upm.es/internacional/UPM/UPM_Channel/News/de6cc416ade97510VgnVCM10000009c7648aRCRD

シリコンは、1立方メートルに1MWh以上のエネルギーを貯めることができるというユニークな特性を持つ。これは溶解塩と比べて10倍以上の数値だ。このシステムにおいては、溶解シリコンは外部から熱的に隔離されて保管され、必要が生じたときだけその蓄えられた熱が電力に変換される。

シンプルな仕組みで発電

研究チームのアレハンドロ・ダタス氏は「そのような高温時には、シリコンは太陽のように強烈に輝きます。そこで、光起電セル、特にここでは熱光起電(thermophotovoltanic)セルによって、その光照射を電力に変えることができます。熱光起電セルの使用は、このシステムのキーポイントです。なぜなら、ほかのタイプの発電機では、この高温にはなかなか耐えられないからです」という。

ちなみに、この熱光起電セルは、従来の太陽光セルと比べると、ユニットの面積あたりで100倍もの電力を生み出すことができるという。この熱光起電セルは、50%以上のエネルギー変換効率を誇るというのだ。

その結果、このシステムは非常にコンパクトで、可動パーツを持たず、静かで、さらに安価で豊富な材料を使ってできるにもかかわらず、従来の技術の約10倍ものエネルギー貯蔵を可能にするという。

この装置の最初の適用は、太陽光発電の分野だと期待されている。熱を伝達するための液体やバルブやタービンといった複雑な装置を必要とせずに、電力を生み出すことができるのだ。このような簡単な装置で発電ができるようになれば、発電コストは大幅に下げることができ、再生可能エネルギーのひとつの選択肢になることも考えられる。

 

エネルギー貯蔵技術は、レドックスフロー電池を使うもの、水素やエタノールを使うものなど、バラエティに富んださまざまな技術が開発されていて、まだまだ決定的なものは出てきていない。まだ革新的な技術が出てくるだろうし、淘汰もされていくだろう。再生可能エネルギーの普及はエネルギー貯蔵技術にかかっているという面もあるので、再生可能エネルギーの技術自体と並んで注目の分野だ。

【参考】

Innovative molten silicon-based energy storage system – Universidad Politécnica de Madrid