エナジー ストレージ マテリアルズは蓄電用HV固体イオンキャパシタ(HV-SIC)の技術指導を行うベンチャー企業です





Top Page(概要)
 代表者の紹介
研究開発の背景
 IPCC第6次報告書の抜粋
 温暖化による異常気象
 温暖化による森林火災
 欧州のエネルギー危機と再エネ
 日本のエネルギー自給率
 BEV普及の障害
 再生エネ普及の障害(太陽光)
 再生エネ普及の障害(洋上風力)
 蓄電デバイスはカンブリア紀
 送電網とインターネットは同じ
技術の概要 (専門知識が必要)
 電池とキャパシタの比較
  熱力学的にみると
  エネルギー密度
  加熱・発火の問題
  劣化の問題
  急速充電 直列と並列
  LIBは環境に優しい?
 各種キャパシタの比較
  可能性のあるキャパシタは
  MLCC
  反強誘電体キャパシタ
  電気二重層キャパシタ
  結論:ラゴーンプロット
 HV固体イオンキャパシタ
  巨大分極の発生原理
  固体電解質の利点
  基本コンセプト
  実験による原理検証
  Li→Naによる脱中国原料
  性能予測と目標
  製造プロセス案
 キャパシタの弱点:保持特性
 キャパシタは超高収益ビジネス
 半信半疑の方へ
応用の展望
 300Wh/kgが実現した場合
  日本製PHVが世界を席巻
  充電ステーションは日本製に
  太陽光発電と社会問題の解決
  原子力発電の出力調整と安全性
 3000Wh/kgが実現した場合
  風力でエネルギー自給自足
  全ての乗り物は電動化
  ヒューマノイドは次世代産業
  軍事技術に応用すれば(1)
  軍事技術に応用すれば(2)

背景: 再生可能エネルギー普及の障害(洋上風力発電)


このページに書いてあること

 1) 浮体式洋上風力発電は再生可能エネルギーの切り札
 2) しかし、適切な場所が少なく送電にコストがかかりすぎる
 3) 技術的なブレークスルーが必要


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図1 世界の再生エネルギー発電量内訳と新規風力発電導入量の推移

風力発電は、地球温暖化対策としてでなく、国内のエネルギー源を活用できることからエネルギー自給率の向上という観点でも重要です。 図1の世界の再生エネルギー発電量内訳で示すように、世界では再エネの50%程度は風力発電です。 2020年の世界の新規風力発電容量は93GWで、陸上風力86.9GW(黄緑色)、洋上風力6.1 GW(青緑色)。全発電容量は2015年以降、年平均8%の伸びを示し、洋上風力発電のシェアは2017年以降、7.1%となっています。 日本では再エネの主流は太陽光発電ですが、風力発電も徐々に増加し、特に最近は洋上風力発電が注目されています。


図2 洋上風力発電の国別導入量と日本の風力発電導入ロードマップ

洋上風力発電は、図2に示すようにイギリス、ドイツ、デンマークなど北ヨーロッパでの導入が進んでいます。また、最近では中国でも急速に導入が進んでいます。 これらの地域では発電に適した遠浅の海の面積が大きいためです。洋上風力発電は再エネとして重要ではありますが、それに適した地形が世界中で限られていることが問題です。 日本の風力発電の導入ロードマップを図2に示しました。これはビジョンであり、この通り実現するには解決すべき課題も残されています。



図3 洋上風量発電と海底直流送電(https://mainichi.jp/)

図3の左上に示したように洋上風力発電には、着床式と浮体式の2種類があります。
着床式は、これまで洋上風力発電として一般的に用いられてきた方法で、風車の基礎となる支持構造物を海底に直接埋め込み固定する方式です。 着床式は、水深50mを越える海域では採算性が悪くなるため、遠浅の海のようにある程度条件が整った場所にしか導入できません。

これに対し浮体式は、洋上に船舶のような浮体構造物を設置し、海底のアンカーに繋ぎ止めておく方式です。 浮体式のメリットは、水深50mを越えるより広い海域で洋上風力発電が利用可能になることです。 しかし、陸上式の風力発電に比べると、風車や基礎の設置工事などに約2倍のコストがかかり、運転開始後のメインテナンスにも、陸上風車とよりは多くの費用を要します。
深い海域での洋上風力発電の最大の問題は海底送電ケーブル設置の莫大なコストです。 日本では北海道の西側が洋上風力発電に適していると言われていますが、そこから日本海を海底ケーブルで新潟まで送電するのに1~2兆円の投資が必要になります。 これにより、発電コストが増加し、消費者の負担が増えることになります。

洋上風力発電は、社会受容性も大きな問題になります。海底に基礎やケーブルのアンカーを固定すると付近での漁業に大きな影響を与えます。 このため漁業者など海面利用者の理解なくして洋上風力発電は成立しません。 また、陸地に近い海域に設置した場合は、低周波騒音問題も発生します。

さらに、近年、新たな問題として浮上しているのは安価な中国製タービンの市場拡大です。 国際競争入札を行うので安い業者が受注するのは致し方ないのですが、国の助成金を使い非常に高い価格で導入する発電設備の利益のほとんどが、中国企業に行って良いのかという議論が起きています。 国として洋上風力発電を推進するばらば、日本企業しか作れない日本の独自技術を開発しなければなりません。
後で詳しく述べますが、上に述べた浮体式洋上風力発電の問題は、非係留式の洋上風力発電機を開発し、高性能蓄電デバイスを搭載した船舶で電力を輸送することで全て解決します。
つまり、洋上風力発電の大規模な利用には、

高性能蓄電デバイスの開発が必要になります。


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