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エネルギー貯蔵 - Wikipedia

エネルギー貯蔵ちょぞう(エネルギーちょぞう)あるいは蓄エネルギー(ちくエネルギー、えい: energy storage)とは、エネルギーあと利用りようするために一時いちじてきたくわえることである。短縮たんしゅくして蓄エネともいう[1][2]

概説がいせつ

編集へんしゅう

エネルギー貯蔵ちょぞうおこなうためのシステムをエネルギー貯蔵ちょぞうシステム蓄エネルギーシステムえい: energy storage systemESS[3][4]う。

エネルギーを貯蔵ちょぞうする手法しゅほうとしては、位置いちエネルギー運動うんどうエネルギー化学かがくエネルギーねつエネルギー(内部ないぶエネルギー)などがある。→#種類しゅるい分類ぶんるい

現代げんだい揚水ようすい蓄電ちくでん(ダムへみずをくみげる蓄電ちくでん方式ほうしき)はみず位置いちエネルギーとしてエネルギーをたくわえておいて、必要ひつようときみず落下らっかさせタービンをまわし発電はつでん揚水ようすい発電はつでん)に使つかう。最近さいきん注目ちゅうもくされるようになってきた重力じゅうりょくでん(コンクリートなど重量じゅうりょうぶつ位置いちげることで蓄電ちくでんする方式ほうしき)も位置いちエネルギーとしてエネルギーをたくわえる。時計とけいぜんまい位置いちエネルギーをたくわえる(これはばねの弾性だんせいりょくによる位置いちエネルギーとしてたくわえている)。蓄電池ちくでんち電池でんち)は電気でんきエネルギーを物質ぶっしつかたち化学かがくエネルギーのかたち)に変換へんかんしエネルギーを貯蔵ちょぞうしている。 こおり貯蔵ちょぞうタンクは、夜間やかんこおりねつエネルギー(まけねつエネルギー))をたくわえ、ピーク冷房れいぼう需要じゅようそなえる。

近年きんねんでは再生さいせい可能かのうエネルギーでメタン製造せいぞうするエネルギー貯蔵ちょぞうほう研究けんきゅうされている。→#メタン

水素すいそ使つかう蓄エネルギーは、再生さいせい可能かのうエネルギーの電力でんりょく電気でんき分解ぶんかいして水素すいそ方法ほうほうわせることで、持続じぞく可能かのうエネルギーシステム、社会しゃかいインフラを構築こうちくできるとかんがえられている。→#水素すいそ

ほかにもエネルギー貯蔵ちょぞう手法しゅほうとしては地下ちか洞窟どうくつ圧縮あっしゅく空気くうき貯蔵ちょぞうする方式ほうしきなど、様々さまざま手法しゅほう研究けんきゅうおこなわれている。

太古たいこむかしから植物しょくぶつ光合成こうごうせいで蓄エネルギーをおこなっている。→#歴史れきし

種類しゅるい分類ぶんるい

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畜エネにはつぎのような種類しゅるいがある。分類ぶんるいしてげてみる。


電力でんりょくエネルギーの貯蔵ちょぞう

編集へんしゅう

くにによっては、余裕よゆうがあるときあいだたいみずをポンプでみあげて位置いちエネルギーのかたち貯蔵ちょぞうし、電力でんりょく需要じゅようピークにそのみず使つかってタービンをまわして発電はつでんするということがおこなわれている(これは通常つうじょうあと発電はつでん使つかうこともふくめて「揚水ようすい発電はつでんんでいる。)。揚水ようすい発電はつでん規模きぼ世界せかい蓄電ちくでん能力のうりょくの94%に相当そうとうする[5]。IHAの推計すいけいで、世界せかい全体ぜんたいすくなくとも9,000 GWhの蓄電ちくでん規模きぼとなっている[5]。そして、世界せかい規模きぼ揚水ようすい発電はつでん拡充かくじゅうする傾向けいこうになっていると報告ほうこくされていると2020ねん時点じてん報告ほうこくされている[5]以前いぜん揚水ようすい発電はつでん柔軟じゅうなんせいのメリットは見過みすごされることがおおかったが、変動へんどうせいのある再生さいせい可能かのうエネルギーの急増きゅうぞう送電そうでん系統けいとうあたえる影響えいきょう抑制よくせいするために、耐用たいよう年数ねんすうながくて長期ちょうきてきたコストがひく揚水ようすい発電はつでんへの投資とうし今後こんご増強ぞうきょうする必要ひつようがある、と各地かくち判断はんだんされている模様もようである[5]。なお日本にっぽん揚水ようすい発電はつでんは2019ねん時点じてんやく40かしょで、合計ごうけい26GWの設備せつび容量ようりょうでこれは世界せかい全体ぜんたいやく16.25%[注釈ちゅうしゃく 2]相当そうとうするが、利用りよう実績じっせきつまり設備せつび利用りようりつは3%とひくい(海外かいがいでは10%程度ていど[5]日本にっぽんでは現状げんじょうだい規模きぼ揚水ようすい発電はつでん施設しせつおお地域ちいき分散ぶんさん再生さいせい可能かのうエネルギーに対応たいおうしにくいので、今後こんご全国ぜんこくやく2,700 かしょある多目的たもくてきダムを利用りようした中小ちゅうしょう揚水ようすい発電はつでんしょ建設けんせつ今後こんご蓄電ちくでんシステムとして有効ゆうこうだとかんがえられるという[5]アメリカ合衆国あめりかがっしゅうこくでもワシントンしゅうオレゴンしゅうイギリスウェールズ揚水ようすい発電はつでんおこなわれている。

電力でんりょくだい規模きぼ貯蔵ちょぞうするということは、揚水ようすい発電はつでんのぞけば、これまであまりおこなわれてこなかったが、今後こんごはその状況じょうきょう変化へんか予想よそうされている。2009ねんアメリカ復興ふっこうさい投資とうしほうもとづき、エネルギー貯蔵ちょぞうほうスマートグリッドへの応用おうよう研究けんきゅうおこなわれている[6]

2010年代ねんだいから世界せかいてきだつ炭素たんそ、すなわち火力かりょく発電はつでんらしたり廃止はいしして再生さいせい可能かのうエネルギーによる発電はつでんへシフトすることが加速かそくしてきており、その結果けっか風力ふうりょく発電はつでんしょやソーラー発電はつでんしょなど時間じかんたいにより発電はつでんりょう変化へんかする発電はつでん方式ほうしきでも社会しゃかい電力でんりょく安定あんていてき供給きょうきゅうするためにだい規模きぼなエネルギー貯蔵ちょぞうシステムが必要ひつようだと認識にんしきされ注目ちゅうもくあつまるようになってきている。そのなか有力ゆうりょく候補こうほとしてきゅう浮上ふじょうしてきているのが、ふるくてあたらしい重力じゅうりょく蓄電ちくでん英語えいごばんシステムであり、(解体かいたい工事こうじ現場げんばなどからはいコンクリートなども利用りようしてつくった)コンクリートの巨大きょだいかたまりなどを、電力でんりょく供給きょうきゅう余力よりょくがあるときあいだたいげ、それにより位置いちエネルギーとして蓄電ちくでんし、発電はつでんりょうときあいだたいにこのシステムから電力でんりょく供給きょうきゅうする方式ほうしきである[7]

一部いちぶではモータでフライホイール回転かいてんさせたりその回転かいてん速度そくどげて電気でんきエネルギーを貯蔵ちょぞうするという方法ほうほうフライホイール・バッテリー)も使つかわれている。

ねつエネルギーの貯蔵ちょぞう

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ねつエネルギー貯蔵ちょぞうのよくある形式けいしきは、こおり貯蔵ちょぞうしておいて冷却れいきゃくする方式ほうしきである。こおりみずよりもすくないりょうでよりおおくのエネルギーを貯蔵ちょぞうでき、燃料ねんりょう電池でんちやフライホイールより安価あんかである。ねつエネルギー貯蔵ちょぞうにちちゅうのピーク電力でんりょく需要じゅようをギガワット単位たんいでシフトさせ、コストもかからず、35カ国かこく以上いじょうの3,300以上いじょう建物たてもの使つかわれている。TESは、夜間やかんやす電力でんりょくこおりつくってねつエネルギーを貯蔵ちょぞうし、翌日よくじつにちちゅうにその建物たてもの空気くうきやすのにそのこおり使つかう。

the Solar ProjectSolar Tres Power Tower では、太陽熱たいようねつエネルギーを貯蔵ちょぞうするのに溶融ようゆうしお使つかい、必要ひつようおうじて発電はつでん使つか方式ほうしき研究けんきゅうちゅうである。太陽熱たいようねつねっした溶融ようゆうしお断熱だんねつコンテナに貯蔵ちょぞうし、必要ひつようなときにみずをそれでねっし、発生はっせいした蒸気じょうきでタービンをまわして発電はつでんする。

水素すいそ電力でんりょく貯蔵ちょぞう媒体ばいたいとしても研究けんきゅうされている。水素すいそはまずなんらかのエネルギーげん使つかって製造せいぞうする。現在げんざいとく焦点しょうてんてられているのは、再生さいせい可能かのうエネルギー使つか水素すいそ製造せいぞうする方法ほうほうである。

中学生ちゅうがくせい理科りか授業じゅぎょうならうことからもかるように、みずから水素すいそることは簡単かんたんであり)みず電気でんき分解ぶんかいすることによって水素すいそることができ、ぎゃく水素すいそから電力でんりょくるには燃料ねんりょう電池でんちという水素すいそ酸素さんそ反応はんのうさせ電力でんりょく装置そうち使つかえばよい。水素すいそ使つかったシステムの特徴とくちょう水素すいそやしても(つまり酸素さんそ反応はんのうさせても)、CO2排出はいしゅつせず、ただのみず排出はいしゅつされるだけで、無害むがいで、環境かんきょう非常ひじょうい、ということである[8]水素すいそによるエネルギー貯蔵ちょぞう再生さいせい可能かのうエネルギーを普及ふきゅうさせるじょうでも重要じゅうようなファクターになるとなされている。

水素すいそてい位置いち保存ほぞんしておく方法ほうほうもあるが、また水素すいそをタンクにれて輸送ゆそうすることもできエネルギーの輸送ゆそう手段しゅだんにもなる。

太陽たいようエネルギーや風力ふうりょくエネルギーなどの天候てんこうによって出力しゅつりょく変動へんどうする再生さいせい可能かのうエネルギーとわせておいて、貯蔵ちょぞうシステムから電力でんりょくもうへと電力でんりょく供給きょうきゅうするシステムがひとつの有用ゆうよう用途ようとである。(電力でんりょく需要じゅようの20%未満みまんであれば、経済けいざいへの影響えいきょうはあまりおおきくないが)電力でんりょく需要じゅようの20%をえる部分ぶぶん再生さいせい可能かのうエネルギーと水素すいそ貯蔵ちょぞうがまかなうようになれば重要じゅうようせいびてくる。再生さいせい可能かのうエネルギーで水素すいそさく貯蔵ちょぞうしておけば、電力でんりょく需要じゅようえたときなど必要ひつようなときに使つかうことができる。ニューファンドランドとう南岸なんがんにあるちいさなしま (Ramea) で、2007ねんから5年間ねんかん計画けいかく風力ふうりょく原動機げんどうき水素すいそ発生はっせい装置そうち使つかった実験じっけんおこなわれている[9]同様どうようのプロジェクトはノルウェーちいさなしま (Utsira) でも2004ねんから継続けいぞくちゅうである。

また、エネルギーを水素すいそかたち貯蔵ちょぞうしておいて、それを水素すいそ自動車じどうしゃ使つかうという方法ほうほうもある(これも車載しゃさい燃料ねんりょう電池でんち電気でんき自動車じどうしゃうごかすしくみにはなっている)。

日本にっぽんではトヨタ自動車とよたじどうしゃ川崎重工業かわさきじゅうこうぎょう岩谷産業いわたにさんぎょうなどが中心ちゅうしんとなって、水素すいそだい規模きぼなサプライチェーンを構築こうちくするためのみをすすめている。

なお、エネルギー資源しげんあつかおおきな会社かいしゃが、水素すいそあつかうための専業せんぎょうてき部門ぶもんち、だい規模きぼ事業じぎょうとして大量たいりょう水素すいそ製造せいぞう貯蔵ちょぞう輸送ゆそうしたり、電力でんりょくもう電力でんりょく供給きょうきゅうする方法ほうほうもあるが、他方たほうちいさな法人ほうじん個人こじん再生さいせい可能かのうエネルギーによる自家じか発電はつでん水素すいそ製造せいぞうしタンクに貯蔵ちょぞうしておいて必要ひつようときにその水素すいそ使つかって発電はつでんする装置そうちいちおう構築こうちく可能かのうである。

水素すいそ貯蔵ちょぞうはいくつかの方式ほうしきがある。タンクに貯蔵ちょぞうするのがオーソドックスな手法しゅほうであるが、地下水ちかすいもと貯蔵ちょぞうは、地下ちか洞窟どうくつ岩塩がんえんドーム、あるいは枯渇こかつした油田ゆでんやガスでん水素すいそ貯蔵ちょぞうする方式ほうしきである。ICI大量たいりょう水素すいそガスを地下ちか洞窟どうくつ長年ながねん貯蔵ちょぞうしているが、とく困難こんなん発生はっせいしていない[10]地下ちか大量たいりょう水素すいそガスを貯蔵ちょぞうすることで余剰よじょう電力でんりょく貯蔵ちょぞうすることができる。ターボエキスパンダー使つかって水素すいそガスを200バールまで圧縮あっしゅくするのにようする電力でんりょくりょう圧縮あっしゅくする水素すいそのエネルギーりょうの2.1%である[11]

なお、エネルギーを水素すいそ貯蔵ちょぞうする場合ばあい貯蔵ちょぞうタンクなどから水素すいそれないように配慮はいりょする必要ひつようはある[8]

また(のエネルギー貯蔵ちょぞうシステムでもそうだが)水素すいそ貯蔵ちょぞうサイクルでも、電気でんき分解ぶんかい水素すいそ製造せいぞうして液化えきかまたは圧縮あっしゅくしそれをふたた電力でんりょく変換へんかんする場合ばあい、やはりエネルギーの損失そんしつがある[12]。これは、バイオ水素すいそ使つかって93%のマイクロCHPのような燃料ねんりょう電池でんち製造せいぞう[13]、そこから電力でんりょく場合ばあいでも同様どうようである。

1kgの水素すいそ製造せいぞうするにはやく50kWh(180MJ)の電力でんりょく必要ひつようとし、この電力でんりょく消費しょうひりょう発電はつでん以外いがい用途ようと水素すいそ使つか場合ばあいでもあきらかに重要じゅうようである。アメリカ合衆国あめりかがっしゅうこくではピーク以外いがい電気でんき料金りょうきんはkWhたり0.03ドルであり、1kgの水素すいそつくるのに1.50ドルの電気でんき必要ひつようとする。アメリカで1.50ドルぶんのガソリン自動車じどうしゃ使つかった場合ばあい、1kgの水素すいそ使つかった燃料ねんりょう電池でんち走行そうこう可能かのう距離きょりがほぼおなじとなる。 [注釈ちゅうしゃく 3]

合成ごうせい炭化たんか水素すいそ燃料ねんりょう

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実験じっけんしつレベルでは、大気たいきちゅう二酸化炭素にさんかたんそ炭化たんか水素すいそ燃料ねんりょう変換へんかんできるが、なんらかのエネルギーげん必要ひつようとする。産業さんぎょうするには、太陽光たいようこうをエネルギーげんとして人工じんこう光合成こうごうせいばれる技術ぎじゅつ使つかうことになる[14][15]のエネルギーげんとしては、太陽光たいようこう発電はつでん太陽熱たいようねつ原子力げんしりょくかんがえられる[16][17]水素すいそくらべて体積たいせき格段かくだんちいさい、既存きそんのエンジン技術ぎじゅつにすぐ利用りようできる、既存きそん燃料ねんりょう供給きょうきゅう基盤きばんをそのまま使つかえるという利点りてんがある。合成ごうせい炭化たんか水素すいそ燃料ねんりょう製造せいぞう実現じつげんすれば、製造せいぞうした燃料ねんりょうやすまでは大気たいきちゅう二酸化炭素にさんかたんそ減少げんしょうさせることができ、やしても製造せいぞうまえくらべて大気たいきちゅう二酸化炭素にさんかたんそりょうえない。燃料ねんりょう消費しょうひりょう上回うわまわ製造せいぞうりょう技術ぎじゅつてき達成たっせいできれば、二酸化炭素にさんかたんそによる温室おんしつ効果こうか克服こくふくすることができる。なお、たとえエネルギー貯蔵ちょぞう目的もくてきにしないとしても、液体えきたい燃料ねんりょう使つかうしかない航空機こうくうき燃料ねんりょうとして、さらには、プラスチックなどの工業こうぎょう原料げんりょうとして石油せきゆるいする人工じんこう合成ごうせい物質ぶっしつ必要ひつようであり、炭化たんか水素すいそ人工じんこう合成ごうせい将来しょうらい必須ひっす技術ぎじゅつといえる。

メタン分子ぶんししきが CH4 というもっと単純たんじゅん炭化たんか水素すいそである。メタンは再生さいせい可能かのうエネルギーによる電力でんりょく生産せいさん可能かのうである。メタンは水素すいそよりも貯蔵ちょぞう輸送ゆそう簡単かんたんで、燃焼ねんしょう方法ほうほう確立かくりつしている。

まず、電気でんき分解ぶんかいみずから酸素さんそ水素すいそつくる。

 

つぎサバティエ反応はんのうによって水素すいそ二酸化炭素にさんかたんそ反応はんのうさせ、メタンとみずつくる。

 

メタンは貯蔵ちょぞうしておき、あと発電はつでん使つかう。みずはリサイクルして電気でんき分解ぶんかいでき、それによって必要ひつようじゅんみずりょうらすことができる。電気でんき分解ぶんかい発生はっせいした酸素さんそべつ貯蔵ちょぞうして発電はつでんにメタンを燃焼ねんしょうさせるのに使つかえば、窒素ちっそ酸化さんかぶつ発生はっせいおさえることができる。メタンを燃焼ねんしょうさせると、二酸化炭素にさんかたんそみず生成せいせいされる。

 

生成せいせいした二酸化炭素にさんかたんそさい利用りようしてサバティエ反応はんのう加速かそくさせることができ、みず電気でんき分解ぶんかいようにリサイクルできる。するとメタンの燃焼ねんしょうしょうじた二酸化炭素にさんかたんそふたたびメタンになるので、温室おんしつ効果こうかガスがまった発生はっせいしない。このようにメタン製造せいぞう発電はつでんとなわせておこなえば、全体ぜんたいでサイクルを形成けいせいできる。

ホウ素ほうそケイ素けいそ亜鉛あえん

編集へんしゅう

ホウ素ほうそ[18]ケイ素けいそ[19]リチウム亜鉛あえん[20]は、エネルギー貯蔵ちょぞう手段しゅだんとして提案ていあんされている。

力学りきがくてき貯蔵ちょぞう

編集へんしゅう

エネルギー貯蔵ちょぞう手段しゅだんとして、みずたか場所ばしょげて揚水ようすい発電はつでん使つかったり、空気くうき圧縮あっしゅくしたり、フライホイールまわしたりという方法ほうほうがある。

1kgの質量しつりょうを1000mげると、9.81KJのエネルギーを貯蔵ちょぞうできる。これは1kgの質量しつりょう秒速びょうそく140mに加速かそくするのと等価とうかである。これとおなじエネルギーを使つかえば、1kgのみず温度おんどを2.34上昇じょうしょうさせることができる。あきらかに不公平ふこうへい比較ひかくだが、1m3安価あんかいわすな、コンクリートのかたまりでもたか場所ばしょ移動いどうさせれば、1m3なまり蓄電池ちくでんちより大量たいりょうのエネルギーをたくわえることができる。鉄道てつどう利用りようしたシステムが試験しけんされている[21]

圧縮あっしゅく空気くうきかたちでエネルギーを貯蔵ちょぞうするには夜間やかん安価あんか電力でんりょく使つかえばよく、圧縮あっしゅく空気くうき地下ちか空洞くうどうめればよい。そして、電力でんりょく需要じゅようのピークの時間じかんたいにこれを解放かいほうし、普通ふつう燃焼ねんしょうがたタービンの排気はいきねつでその空気くうきねっする。ねっした空気くうき膨張ぼうちょうタービンに使つかえば発電はつでんできる。圧縮あっしゅく空気くうきエネルギー貯蔵ちょぞう (CAES) 施設しせつは1991ねんアラバマしゅうマッキントッシュに建設けんせつされ、稼動かどう成功せいこうしている。Walker Architects は二酸化炭素にさんかたんそガスを使つかったCAESによるエネルギー貯蔵ちょぞうを2008ねん10がつ24にち提案ていあんしている[22]

いくつかの企業きぎょうは、圧縮あっしゅく空気くうき自動車じどうしゃ動力どうりょくげんとする研究けんきゅう圧縮あっしゅく空気くうきしゃ)をおこなっている[20]

再生さいせい可能かのうエネルギーの貯蔵ちょぞう

編集へんしゅう

太陽光たいようこう発電はつでん風力ふうりょく発電はつでんといった再生さいせい可能かのうエネルギーは、間欠かんけつてき動力どうりょく生成せいせいする。この場合ばあい安定あんていしたエネルギー供給きょうきゅうにするにはエネルギー貯蔵ちょぞう必須ひっすである。再生さいせい可能かのうエネルギーの普及ふきゅうには、電力でんりょくもうにおけるエネルギー貯蔵ちょぞう需要じゅよう対応たいおうした供給きょうきゅう、エネルギーの変動へんどう相場そうばせい必要ひつようとなる。そういった対策たいさくこうじないと、間欠かんけつてきなエネルギーげんぜん電力でんりょくの20%から30%以上いじょう供給きょうきゅうすることができない。電力でんりょく供給きょうきゅう損失そんしつとコストを管理かんりできれば、様々さまざま間欠かんけつてき電力でんりょくげん接続せつぞくしても、電力でんりょくもう全体ぜんたい信頼しんらいせい増大ぞうだいさせることができる。

間欠かんけつてきでない再生さいせい可能かのうエネルギーげんには、水力すいりょく発電はつでん地熱じねつ発電はつでんしゅうこうがた太陽熱たいようねつ発電はつでん (CSP)、しおりょく発電はつでんEnergy towerソーラーアップドラフトタワー海洋かいよう温度おんど発電はつでんこう高度こうど風力ふうりょく発電はつでんバイオ燃料ねんりょう宇宙うちゅう太陽光たいようこう発電はつでんなどがある。太陽光たいようこう発電はつでん技術ぎじゅつてきには間欠かんけつせいがあるが、ピーク需要じゅよう時間じかんたいである昼間ひるまはある程度ていど発電はつでんできる。しかし、場所ばしょによっては太陽光たいようこうもっとつよ時間じかんたい電力でんりょく需要じゅようがピークにたっする時間じかんたい一致いっちしないことがあるため、より効率こうりつてきなエネルギー貯蔵ちょぞうほう研究けんきゅうさかんにおこなわれている。

ねつエネルギー貯蔵ちょぞう

編集へんしゅう

ねつ貯蔵ちょぞう蓄熱ちくねつ)は、あと使用しようするために一時いちじてきねつたくわえるか、またはねつ除去じょきょすることである。たとえば、太陽熱たいようねつにちちゅうあつめ、夜間やかん暖房だんぼうなどに使用しようする。実際じっさいにはこのぎゃく冷房れいぼうのための蓄熱ちくねつ利用りようほうおおい。夜間やかん安価あんか電力でんりょくこおりつくり、それをにちちゅう冷房れいぼう利用りようするといった方式ほうしきがある。

電力でんりょくもうにおけるエネルギー貯蔵ちょぞう

編集へんしゅう
 
ウェールズにあるダムと貯水池ちょすいち夜間やかん電力でんりょく使つかってみずげ、ひるにそのみず発電はつでんする(揚水ようすい発電はつでん)。電力でんりょく需要じゅよう増大ぞうだいして発電はつでん必要ひつようしょうじると、1ふん以内いないに360メガワットを発電はつでんできる。ダムのおおきさはしたほう停車ていしゃちゅう自動車じどうしゃ判断はんだんできる。

電力でんりょくもうにおけるエネルギー貯蔵ちょぞう(grid energy storage または large-scale energy storage)とは、発電はつでんしょ余分よぶん電力でんりょく一時いちじてき電力でんりょく貯蔵ちょぞう施設しせつ送電そうでんしておき、電力でんりょく需要じゅようおおきくなったときにそこが電力でんりょく供給きょうきゅうするがわになるという方式ほうしきである。これは、夜間やかん昼間ひるま電力でんりょく需要じゅよう供給きょうきゅう一致いっちさせる方式ほうしきの1つとして注目ちゅうもくされている。

自然しぜん過程かていとしてのエネルギー貯蔵ちょぞうは、宇宙うちゅうそのものとおなじぐらいふるくからある。宇宙うちゅうまれたとき存在そんざいしたエネルギーは太陽たいようなどの恒星こうせい貯蔵ちょぞうし、人類じんるいはそれを直接的ちょくせつてき(すなわち太陽熱たいようねつ)または間接かんせつてき(すなわち、作物さくもつ成長せいちょう太陽たいよう電池でんち電気でんき変換へんかんするなど)に利用りようしている。エネルギーを貯蔵ちょぞうすることで人類じんるいはエネルギーの需要じゅよう供給きょうきゅうのバランスをとることができる。今日きょう商用しょうよう使つかわれているエネルギー貯蔵ちょぞうシステムはおおまかに、力学りきがく電気でんき化学かがく生物せいぶつねつかく分類ぶんるいできる。

エネルギー貯蔵ちょぞう意図いとてき活動かつどうとして有史ゆうし以前いぜんから存在そんざいしていたが、エネルギーを貯蔵ちょぞうしていると明確めいかく意識いしきしておこなわれていたわけではない。力学りきがくてきエネルギーを意図いとてき貯蔵ちょぞうしたれいとしては、丸太まるたいし古代こだいとりで防御ぼうぎょ使つかった方法ほうほうがある。丸太まるたいしおか城壁じょうへきうえなどたかいところにあつめ、そうしてたくわえた位置いちエネルギーをてきかた範囲はんいないはいってきたときの攻撃こうげき使つかった。

ふるくから、たか位置いちにある貯水池ちょすいちなどにみずたくわ必要ひつようおうじてその位置いちエネルギーを運動うんどうエネルギーに変換へんかんして水車みずぐるままわすことはおこなわれた。

19世紀せいきまつにガソリンやケロシン、天然てんねんガスなどの精製せいせい化学かがく燃料ねんりょう電気でんき使用しようひろ普及ふきゅうしたことで、エネルギー貯蔵ちょぞう経済けいざい発展はってん重要じゅうようなファクターとなった。だが電気でんきかんしてはそれまでの石炭せきたんなどによるエネルギー貯蔵ちょぞうとはことなり、発電はつでんしたものを即座そくざ使つかうという使つかかただった[6]電気でんき貯蔵ちょぞうする手段しゅだんとしては、まず電池でんちという電気でんき化学かがく装置そうち開発かいはつされた。しかし、容量ようりょうちいさくコストがたかいため、発電はつでんシステムでの利用りよういままで限定げんていてきだった。同様どうよう問題もんだいたような解決かいけつさくとしてはコンデンサがある。1980年代ねんだい空調くうちょうへの電力でんりょく需要じゅようぞうたすため、一部いちぶ製造せいぞう業者ぎょうしゃ慎重しんちょうねつエネルギー貯蔵ちょぞう (TES) を研究けんきゅうした[23]今日きょうではごく少数しょうすう企業きぎょうがTESの製造せいぞうおこなっている。

燃料ねんりょう電池でんちという電気でんき化学かがく装置そうちは、かなりふる時期じき電池でんちとほぼどう時期じき発明はつめいされがしばらくは様々さまざま理由りゆうから開発かいはつすすまなかった。その状況じょうきょうわったのは、ジェミニ計画けいかく(1961ねん-1966ねん有人ゆうじん宇宙船うちゅうせん)で軽量けいりょう発熱はつねつしない(こう効率こうりつの)電力でんりょくげん必要ひつようとしたことが発端ほったんだった。近年きんねんでは、炭化たんか水素すいそ水素すいそ燃料ねんりょうかたち貯蔵ちょぞうしたエネルギーをこう効率こうりつ電気でんきエネルギーに変換へんかんすべく、燃料ねんりょう電池でんち開発かいはつすすんでいる。


光合成こうごうせいによる太陽光たいようこうエネルギーの貯蔵ちょぞう

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なお、植物しょくぶつ太陽光たいようあきら光合成こうごうせいおこなうことで太陽たいようエネルギーおも炭水化物たんすいかぶつなどのかたち化学かがくてきたくわえている。そして植物しょくぶつ由来ゆらい食品しょくひんには太陽たいようのエネルギーが貯蔵ちょぞうされている。[注釈ちゅうしゃく 4] 石炭せきたん石油せきゆといった化石かせき燃料ねんりょうは、基本きほんてきには大昔おおむかし太古たいこ)の植物しょくぶつ太陽たいようエネルギーを化学かがくエネルギーに変換へんかんして保存ほぞんしたものであり、地下ちか保存ほぞんされることになったものである(なお、うまく地下ちか埋蔵まいぞうされることになったそれを人類じんるいして使つかってしまうと、地球ちきゅう温暖おんだん進行しんこうはげしくなってしまう)。植物しょくぶつおこなっていることにならって[注釈ちゅうしゃく 5]人工じんこうてき光合成こうごうせい人工じんこう光合成こうごうせい)をおこな太陽たいようエネルギーを貯蔵ちょぞうしてかす技術ぎじゅつ研究けんきゅうおこなわれている。

現状げんじょうでは、エネルギー輸送ゆそう発電はつでん使つかわれている割合わりあいたかいエネルギー貯蔵ちょぞう形式けいしきは、石炭せきたんガソリン軽油けいゆ天然てんねんガス液化えきか石油せきゆガス (LPG)、プロパンブタンなどである。なかでも輸送ゆそうさい形式けいしきとしては液体えきたい炭化たんか水素すいそ燃料ねんりょう支配しはいてきである。これらは輸送ゆそうされたさきで、ねつ機関きかんタービンなどの内燃ないねん機関きかんボイラーなどのそともえ機関きかん)を使つかって、ねつエネルギーや運動うんどうエネルギーや電気でんきエネルギーに変換へんかんできるが、燃焼ねんしょうさい大量たいりょう二酸化炭素にさんかたんそ(CO2発生はっせいさせる。つまり温室おんしつ効果こうかガス発生はっせいする。地下ちか埋蔵まいぞうされている原料げんりょうして使つかうと、いずれにせよ、地球ちきゅう温暖おんだん進行しんこうはやめてしまうという問題もんだいがあり、近年きんねんではこれの使用しようりょうをどのようにらしてゆくかが課題かだいとなっている。自動車じどうしゃ列車れっしゃ船舶せんぱく航空機こうくうきでこうしたものを燃料ねんりょうとして使つかうとやはりCO2温室おんしつ効果こうかガス)が発生はっせいするという問題もんだいがあり、あるしゅのエタノールやバイオディーゼル燃料ねんりょうなどを使つか炭酸たんさんガスの実質じっしつてき発生はっせいりょう抑制よくせいする手法しゅほうは、そうした問題もんだいへの対応たいおうさくのひとつとはなっている。

脚注きゃくちゅう

編集へんしゅう
注釈ちゅうしゃく
  1. ^ 物体ぶったい上下じょうげ位置いち、つまり地球ちきゅう(の重心じゅうしん)にたいする位置いちにより位置いちエネルギー。
  2. ^ 1 かいたり5 あいだ発電はつでんするとして130GWh/かい蓄電ちくでん容量ようりょう年間ねんかんやく40TWh/y の蓄電ちくでんりょう設備せつび利用りようりつ17%)
  3. ^ なお、日本にっぽんでは現状げんじょう[いつ?]では、通常つうじょう25えん/kWh程度ていどであり水素すいそ1kgの価格かかくは1250えん夜間やかん電力でんりょく10えん/kWhとすると500えん程度ていどとなりアメリカとくら非常ひじょう割高わりだか状態じょうたいである。今後こんご改善かいぜんしてゆく見込みこみである。
  4. ^ いもるい落花生らっかせいや、砂糖さとう原料げんりょうとなるてんさいなどは地中ちちゅうにつまりやその周囲しゅういなどに太陽光たいようこうのエネルギーをたくわえる。植物しょくぶつはまた種子しゅし)にエネルギーをたくわえることもおこなっており、たとえばトウモロコシやムギやイネの「」の部分ぶぶんにもたくわえられている。ひとが「植物しょくぶつせい食品しょくひんべる」ということ、とく炭水化物たんすいかぶつるいべるということは、植物しょくぶつがその組織そしきないたくわえた化学かがくエネルギーを人体じんたいないんでいるということである。人体じんたいはそれを脂肪しぼうというかたち変換へんかんしたり(結果けっかふとたり)、あるいはクエン酸くえんさん回路かいろ(TCA回路かいろ使つか筋肉きんにく運動うんどう代謝たいしゃなどのために使つかっている。食品しょくひん表示ひょうじの「栄養えいよう成分せいぶん表示ひょうじ」に炭水化物たんすいかぶつとうしつ)(☓☓ キロカロリー)としめされている成分せいぶんるということは、植物しょくぶつ光合成こうごうせいたくわえた太陽たいようエネルギーを(露骨ろこつに)体内たいないんでいる、ということである。
  5. ^ 生物せいぶつおこなっていることを観察かんさつ模倣もほうし、人間にんげん技術ぎじゅつとしてかすことをバイオミメティクスという。
出典しゅってん
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関連かんれん項目こうもく

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外部がいぶリンク

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