【理系オタク】

産業用IoTに攻め込むIT巨人、迎え撃つシーメンス

独シーメンスが、あらゆるモノがネットにつながる「IoT」基盤の強化を急ぐ。

これまで産業用IoTで共存関係にあったIT(情報技術)企業のエッジ(ネットワークの端末)分野への進出に備え、この分野で確かな地位を築くため。

同じく産業用IoTに活路を見いだす日本のメーカーにとっても、シーメンスの状況は対岸の火事でないでつなぁ~

産業用IoTで製造業は主導権を握れるのか――。

産業のデジタル化に伴って大手IT企業の影響力が日増しに高まる中で、全てのメーカーが直面する課題にシーメンスが先陣を切って挑んでいるでつ。

IoT基盤「MindSphere(マインドスフィア)」を次の中核事業として育てるべく、矢継ぎ早に手を打ってきたでつ。

2018年8月、アプリケーションの開発支援技術に強いソフトウエア企業の買収を発表。

並行して構造改革を進め、モーターなどの既存製品とマインドスフィアの相乗効果を追求。

シーメンスの業績は、直近では堅調。

18年度第3四半期(18年4~6月期)の連結決算では、売上高こそ204億7300万ユーロ(約2兆6615億円)と前年度同期から3.9%減ったものの、将来の業績の先行指標といえる受注額は228億200万ユーロ(約2兆9643億円)と前年度同期を15.9%も上回ったでつ。

金融を除く産業分野の利益は前年度同期比1.7%増の22億900万ユーロ(約2872億円)で、同利益の売上高に対する比率も10.7%(前年同期は10.1%)と高い水準を維持。

そんな同社がIoT基盤の強化に傾注するのは、産業用IoTでのIT企業との競争が激しくなるから。

近年、産業用IoTを巡っては、多くのメーカーやIT企業が独自のIoT基盤を打ち出しているでつ。

シーメンスは16年にマインドスフィアの提供を始めており、産業用IoTでは先駆的な企業の1社。

自社工場でマインドスフィアによるデジタル化を進めているほか、欧州を中心に自動車メーカーや機械メーカーが続々とマインドスフィアを採用。

マインドスフィアのようなメーカー発のIoT基盤は現場(エッジ)に、IT企業発のIoT基盤はクラウドに重心があり、今のところ両社は必ずしも競合しているわけではない。

むしろ、相互に連携するなど共存関係にあるでつ

だが、今後も共存関係が続くとは限らないでつ

なぜなら、米アマゾン・ウェブ・サービス(AWS)や米マイクロソフトといった大手IT企業が、エッジ向けのソフトウエアやサービスを次々と投入し、クラウドにとどまらずエッジにも勢力を拡大しようとしているからでつなぁ~

シーメンスはマインドスフィアのクラウドサーバーとしてAWSやマイクロソフトのクラウドサービスを利用してて、両社はITインフラのサプライヤーでつなぁ~

一方、両社はそれぞれ「AWS IoT」「アジュールIoTスイート」というエッジを視野に入れたIoT基盤も手掛けているでつなぁ~

IT企業のエッジへの進出によって、シーメンスがマインドスフィアで狙う事業領域との境界はあいまいになっているでつなぁ~

そこで同社がマインドスフィアの強化に向けて打った手は、

(1)アプリケーションの開発支援技術に強いソフトウエア企業の買収、

(2)カンパニー制の導入による構造改革

このうち(1)は、コードをほとんど記述せずにソフトウエアを開発できる「ローコード開発」基盤を手掛ける米メンディックスの買収。

同社は6万人以上のソフトウエア技術者をユーザーとして抱え、同社の開発基盤は既に米IBMや欧州SAPといった大手IT企業のクラウドサービスに採用。

シーメンスは今後、マインドスフィアとメンディックスの開発基盤を徐々に統合していくでつ

これによって、マインドスフィア向けアプリケーションの開発期間を半分に短縮できるでつ

買収額は約6億ユーロ(約780億円)

当初はシーメンスとの提携を前提として協議を始めたが、協議を重ねるにつれて両社の描くビジョンが一致していることが分かり、シーメンスによるメンディックスの買収に至ったでつ。

ローコード開発とは、その名の通り、最小限のコーディングでのソフトウエア開発を意味するでつ

具体的には、コードを自動生成するモデル駆動開発などを活用することで、プログラミング言語によるコーディングを極力抑えているでつ

短期間でのソフトウエア開発が可能なことから、超高速開発とも呼ばれるでつ。

一般に、あらかじめ要件を定義してから開発を進める基幹業務システムなどと異なり、IoTのアプリケーションは事前に厳密な要件を定義するのが難しい上、開発途中や運用開始後の要件変更が多いでつ

ローコード開発は、開発期間を短縮できるだけではなく、頻繁な要件変更に対応しやすいという利点でつなぁ~

さらに、コーディングがほぼ不要なので、ソフトウエアが得意ではないユーザーや、人工知能(AI)ベンチャーなど従来型のシステム開発の経験に乏しいソフトウエア企業でも、手軽にIoTアプリケーションを開発できるでつ

アプリケーション開発のハードルを下げてIoT基盤のエコシステムを拡充するために、ローコード開発のような技術の重要性が高まっているでつ。

現在、マインドスフィアでは、ユーザーやソフトウエア企業などがアプリケーション開発に「ビジュアル・フロー・クリエーター」というグラフィカルプログラミングツールを利用。

これは、オープンソースソフトウエア(OSS)の「Node-RED」をベースにシーメンスが開発したもの。

だが、ビジュアル・フロー・クリエーターで効率化できるのは開発工程の一部に限られていたでつ

メンディックスのローコード開発基盤との統合によって、より多くの開発工程を効率化できるでつ。

これまでシーメンスは、マインドスフィアを「IoTの基本ソフト(OS)」と呼び、エッジ機器やITシステムとの接続性の確保に力を注いできたでつ

コンピューターや組み込み機器でOSがハードウエアとソフトウエア(アプリケーション)を仲介する役割を担うように、マインドスフィアではエッジ機器やITシステムとの連携に必要な機能を提供。

具体的には、エッジ機器のデータの収集や分析、分析結果に基づいたエッジ機器の制御、ITシステムとのデータ交換など。

特にエッジ機器との接続性については、「さまざまな産業の知見が豊富な我々だからこそできること」(同社)として、IT企業発のIoT基盤と差異化するためのポイントに挙げていたでつ

製造業などの現場では、IoT基盤への接続を想定していない機器が大量に稼働している上、通信プロトコルの種類も多岐に渡るから。

実際、17年末に提供を始めたマインドスフィアの新版(バージョン3)では、エッジ機器とのプラグ・アンド・プレイ接続を可能にするAPI(アプリケーション・プログラミング・インターフェース)を公開。

マインドスフィアとの接続性が高いエッジ機器をサードパーティー企業が開発しやすくしたほか、通信プロトコルの種類を増やしたでつ。

シーメンスとしては、エッジ機器を押さえたとしても、上位のアプリケーションをIT企業発のIoT基盤に取られたら元も子もないでつ

「わざわざマインドスフィアを使わなくても、AWS IoTやアジュールIoTスイートにデータを集めればいい」とユーザーに思われるのが、シーメンスにとって最悪のシナリオ。

IT企業にはないエッジでの強みを生かしつつ、メンディックスの買収によってアプリケーション開発の環境を改善することで、魅力的なアプリケーションを増やし、ユーザーやソフトウエア企業を引き付けるでつ。

マインドスフィア強化のもう1つの打ち手である、カンパニー制の導入による構造改革では、既存の事業本部を統合し、「ガス&パワー」「スマートインフラ」「デジタルインダストリー」という3つの社内カンパニーを新設。

各カンパニーのトップに権限を委譲し、意思決定を迅速化する狙いがある。シーメンスの新しい会計年度が始まる18年10月1日から移行を進め、19年3月末の完了を目指すでつ。

同社は20年までの中期経営計画「ビジョン2020」を14年から推進してきたが、その目標の大部分を最近になって達成。

そこで、目標をさらに引き上げた「ビジョン2020+」を18年8月に発表した。カンパニー制への移行は、ビジョン2020+を遂行するための施策という位置付け。

マインドスフィアは、新体制ではデジタルインダストリーカンパニーに属するでつ

同カンパニーは、既存のデジタルファクトリー事業本部とプロセス&ドライブ事業本部を統合したもの。

前者は主に組み立て産業向け製品、後者は主にプロセス産業向け製品を扱っていた部門。

両事業本部の統合も、マインドスフィアの強化を念頭に置いているでつ。

一口に製造業といっても組み立て産業とプロセス産業は大きく異なるため、これまでシーメンスは組織を分けてきたでつ

例えば、同じモーターでも、組み立て産業の生産ラインなどで使われる中小型のモーターはデジタルファクトリー事業本部、プロセス産業のプラントなどで使われる大型のモーターはプロセス&ドライブ事業本部といった具合でつ。

製品が主役だった時代は顧客に合わせて組織も分けている方が理にかなっていたが、マインドスフィアのようなIoT基盤に価値の源泉が移るにつれて、そういった状況に変化が生じているでつ

産業用IoTでは、組み立て産業でもプロセス産業でも、モーターなどからデータを収集し、その分析結果に基づいて制御を最適化するという基本的な活用の考え方は同じでつ

制御技術など両産業に共通する要素も少なくない。デジタルインダストリーカンパニーとして両事業本部にあった技術の融合を進め、マインドスフィアの強化につなげるでつ

九電、太陽光発電「出力制御」実施 9759件に停止要請、大規模停電回避へ

九州の太陽光発電事業者に13日の日中に一時稼働を止めるよう求めると発表。

気温の低下で電力需要が減り、電力が余って供給が不安定になるのを防ぐでつ。

国は再生可能エネルギーの普及を目指してきたでつが、発電分を生かせないことになるでつ。

今後も増える再生エネをうまく活用するには、広域で電力を共有する仕組みや蓄電の普及が必要になるでつ。

2日夕、九電は「13日は晴天で太陽光発電の量が増える。ご理解とご協力をお願いしたい」と語ったでつ。

再生エネ事業者に稼働停止を求める「出力制御」を広域で実施するのは国内で初めて。

九電は13日に太陽光が最も多く発電する時間帯の供給量を1293万キロワット、この時間帯の需要を828万キロワットと見込むでつ。

196万キロワットを域外に送電し、226万キロワットを揚水式発電や蓄電にまわしても、43万キロワット余るでつ。

この分を午前9時から午後4時まで太陽光を止めて抑えるでつ。

当日朝の気象データに基づいて最終的に決めるでつ。

九電は再生エネの出力を専用システムで管理。

13日の再生エネ出力を予測し、制御量を計算。

発電規模を考慮して対象事業者を選び、遠隔制御するでつ。

日照条件がいい九州は太陽光発電の設置が進み、九電管内の太陽光発電の出力は807万キロワット(8月末時点)と一時的に需要の8割以上を占める日もあったでつ。

9月下旬までに原子力発電所4基が営業運転し、その出力は計414万キロワット程度でつ。

電力は需要と供給が同じ量でなければ周波数が乱れ、最悪の場合、大規模停電が起きるでつ。

北海道地震では火力発電の停止で供給力が急減し、ほぼ全域が停電する「ブラックアウト」が発生したでつが、九電は供給力の増大に悩んできたでつ。

九電は余った電力の一部を本州に融通したり、火力発電の出力を抑制したりして需給バランスを調整。

だけど、涼しくなって冷房需要が落ち、出力を制御しなければバランスを取るのが難しくなってきたでつ。

出力制御は今後、四国や中国などほかの地域でも実施される可能性があるでつ。

西日本中心に大規模太陽光発電施設(メガソーラー)は増え続け、来年以降のゴールデンウイークやシルバーウイーク前後に供給過剰になる懸念が高まっているためでつ。

四国電力は、5月に再生エネの発電量が一時、需要を上回る事態が発生。

火力発電の出力を抑え、揚水式発電を動かすことで乗り切ったものの、電力関係者は「次は四国」との見方が強いでつ。

出力制御では発電した電力を送電線に流せず、発電事業者の収益が目減りするでつ。

九電管内の場合、15年1月以降に接続承諾した事業者の損失は補償されないでつ。

余剰電力を他地域に送る連系線の容量も限界があるでつ。

再生エネの変動を吸収できる安価な蓄電池の開発、連系線の増強を含む地域を越えた需給調整体制の拡充なども求められるでつ。

アイルランドや英国、ドイツなどでは出力制御がすでに実施。

中には事業者に補償金を支払うケースもあるでつ。

国が再生エネの「主力電源化」を掲げるなか「短期的には出力制御は仕方ないが、いつまでも同じ状況が続くのは問題だ」と指摘。

太陽光発電協会は「出力制御の最小化を進めてほしい」と話しているでつ。

一方で「全体で見たら影響は軽微」(発電事業者)と冷静に受けとめる声もあるでつ。

出力制御の可能性が高いのは春と秋のそれぞれ1カ月間の休日に限られるため。

発電所ごとに順番に止めるため、影響額は年間の1%程度にとどまるでつ。

 

超伝導コイル電力貯蔵(SMES)

SMESはSuperconducting Magnetic Energy Storage Systemの略語。

インダクタンスの超伝導コイルに電流 を流し、1/2LI 2のエネルギーを蓄えるでつ。

電磁的にエネルギーを蓄えるのが特徴。
このコイルに電気抵抗が原理的にゼロである超伝導線を用い、電流を流した状態でコイルの両端を短絡した閉ループにすると、電流は損失なく永久に流れ続け、エネルギーはコイル内に蓄えられたままになるでつ。
実用化されたSMESとして、アメリカでD−SMESがあり、電力系統に設置され瞬時電圧降下に対して実用性が示されているでつ。

はずみ車による電力貯蔵(フライホイール電力貯蔵)

はずみ車(フライホイール)による電力貯蔵は、円盤回転速度の増減によってエネルギーの入出力を行う技術。

従来は回転体の損失が大きいのが問題であったでつが、近年、新材料、磁気浮上技術、超伝導軸受技術、可変速同期技術などの進歩により小形システムについては実用化されているでつ

ほかの電力貯蔵技術に対して、短時間、パルス的または回生を伴う系統電力の安定化に有効であり、実用化例として回生電車への応用があるでつ

交流励磁可変速同期発電機の技術を採用したシステムは、回転子の回転速度の変化にかかわらず電力系統と直接結合ができ、新しい電力系統制御装置として、可能性が検討されているでつ

レドックスフロー電池

レドックスフロー(Redox-Flow)という名前の由来は、還元(Reduction)、酸化(Oxidation)反応を起こす物質を循環(Flow)させることからきているでつ。

レドックスフロー電池は、正負極の電解液にバナジゥムイオン水溶液を用いてて、電池セル内を電解液が循環する際にバナジゥムイオン価数が変化することで充電あるいは放電が行われるでつ。

第5図に充放電の様子を示すでつ。

充電状態のバナジゥムイオンは、正極では5価、負極では2価の状態にあり、放電時に正極のバナジゥムイオンは5価から4価に、負極では2価から3価へ変化する。このとき、負極の電子()は負荷を通して正極へ流れ、負極の水素イオン(H)はイオン交換膜を透過して正極に流れるでつ。(第6図参照)

充電はこの逆の反応であり、正極の電子は充電装置を通して負極へ流れ、正極の水素イオンはイオン交換膜を通して負極へ流れて、正極のバナジゥムイオンは4価から5価へ、負極では3価から2価に変化するでつ。
この充放電を行う電池セルは、水素イオンを透過させるイオン交換膜を中央に配置した構造。
電極はカーボンフェルトでできており、その中を電解液が循環して充放電反応が行われるでつ。
単セルでの端子電圧は1.4V程度と低いため、単セルを100枚程度積層した電池セルスタックを構成。

レドックスフロー電池システムは充放電を行う電池セルスタックと電解液の入った電解液タンク、電解液タンクから電池セルスタックへ電解液を循環させるポンプならびに電気系統と接続する交直変換装置で構成。

特徴は…

 

  1. 長寿命:電池反応はバナジゥムイオン価の価数変化だけ。
  2. 設置レイアウトの自由大:出力(セル部)と容量(タンク部)を分離できるため、設置場所に応じたレイアウトができる。
  3. 高速応答:数ms以下で充放電応答ができる。
  4. 高出力運転が可能:秒オーダの充放電の場合、定格の3倍の高出力で使用できる。
  5. 環境に優しい:COガスなどの排ガスを発生しない。電解液中のバナジゥムは半永久的に使える。

NAS電池とは…②

 NAS電池は負極側にナトリウム(Na)、正極側に硫黄(S)を使用し、電解質としてナトリウムイオン伝導性をもつ固体電解質のベータアルミナセラミックスを使用しているでつ。
 NAS電池の充放電の動作原理を第2図に示すでつ。

放電時ではNaがNaイオンと電子に分かれるでつ。

Naイオンはベータアルミナ管を通って正極側に移動し、硫黄及び電子と反応し多硫化ナトリウムになるでつ。

電子は負荷を通って正極側に向かうでつ。

また、充電時では多硫化ナトリウムがNaイオン、硫黄及び電子に分かれNaイオンはベータアルミナ管を通って負極側に移動し、電子を受け取りナトリウムに戻るでつ。

「単電池」の構造及びモジュール電池の構造を第3図に示すでつ。

「単電池」の構造は円筒形をしており、中心からナトリウム、金属管、ベータアルミナ管、硫黄極、電槽の順に構成。

金属の容器に収納されており、単電池の異常な電流や電解質破損時の故障拡大を防止するでつ。
 活物質のナトリウム、硫黄及び反応によって生成する多硫化ナトリウムを常に溶融状態に維持して動作させるために、電池を300℃付近まで昇温する必要があるでつ。

そのため単電池を集合化させ、一括して断熱容器に収納した「モジュール電池」にして使用。

断熱容器の内部の温度は、電気ヒータ及び電池の充電時に発生するジュール熱で保温する仕組みになっているでつ。

NAS電池について以下に示すでつ。
1)高エネルギー密度:鉛電池の約3倍の高エネルギー密度。すなわち、設置面積を1/3にできる。
2)高効率:充放電効率が高く自己放電がないため、効率的に電気が貯蔵できる。
3)長寿命:2,500回以上の充放電が可能で、長期耐久性がある。
4)環境に優しい:燃焼を伴わないので、大気汚染物質を排出しない。
5)高い保守性:ポンプや弁などの可動部品が必要ないため保守が容易である。

有望な機能としては、ピークシフトによる負荷平準化、瞬低対策機能や非常用電源機能による電力品質向上などのセキュリティ対策の用途があげられるでつ。

1)変電所設置のNAS電池システム

 変電所設置用としては数千kWオーダで設置されており、都市近郊への揚水発電所機能の分散配置的役割を果たしているでつ。
また、「電力貯蔵」という役割のほかに有効電力と無効電力を柔軟に制御できる優れた運転制御機能による「系統制御」が検討されているでつ。

2)顧客サイト設置NAS電池システム(瞬低対策機能付き及びUPS機能付き)

 安価な夜間電力を蓄え、昼間に放電することによる負荷平準化に加えて、非常用電源やUPSなどの機能を付加することで、設備のより有効な運用になるでつ。

 

大容量の蓄電システム 最大624キロワット時

蓄電池容量を大幅に拡充した公共・産業用蓄電システム(写真)を開発したと発表。

最も容量が大きい同社従来品と比べ最大約5倍。

再生可能エネルギー固定価格買い取り制度(FIT)は、太陽光発電の買い取り価格が下落。

このため売電から自家消費に移行が進むとみるでつ。

さらに、事業継続計画(BCP)の見直しから企業向けに高まる大容量蓄電システムの需要を取り込むでつ。

2019年1月に発売。

2年間の累計販売目標は100台。

最近は自然災害による大規模停電が頻発。

企業はBCP見直しを迫られ、大容量の蓄電システムが求められているでつ。

新システムは78キロワット時の蓄電池を搭載。

容量は最大624キロワット時まで増設できるでつ。

停電時には非常用電源としても運用できるでつ。

 

NAS電池とは…①

地球温暖化や化石燃料の枯渇といった問題は年々深刻化してて、 それらの対策解決策の再生可能エネルギーの導入が世界的に推進されているでつが、 再生可能エネルギー設備の出力は天候や環境によって大きく変動するため、 大量に電力系統へ導入された場合には電力品質の低下などが引き起こされるのではないかということが懸念があるでつ。

これら再生可能エネルギーの出力安定化や電力負荷平準化、電力系統の安定化を実現するものとして、 現在ではNAS電池やレドックス電池といった大型の蓄電部を持つ電力貯蔵設備が注目されてるでつ。

NAS電池は、負極にナトリウム(Na)、正極に硫黄(S)、両電極を隔てる電解質にファインセラミックスを用いて、 硫黄とナトリウムイオンの化学反応で充放電を繰り返す仕組みの二次電池。

メガワット級の電力貯蔵設備を構築することが可能。

NAS電池の最も大きな特徴として、重量エネルギー密度が高く、その割には安価であることが挙げられるでつ。

また、設置場所の制約が少ないという特徴もあるため、需要変動の大きい都市部の変電所や、 再生可能エネルギーを用いた施設の近辺に設置できることもメリット。

一方で、作動温度が300度に温度を維持する必要があること、またナトリウムや硫黄が危険物として指定されていることから、 取り扱う上での安全確保や事故発生時の対策が大きな課題。

NAS電池は安全に使用され、その性能が十分に発揮されれば、節電対策やエネルギーコストの削減・環境負荷低減等に有効であり、 実証実験中のレドックスフロー電池と同様に注目度の高い電池。

今後世界的にスマートグリッドの導入が進む際には、日本の技術力を国際的にアピールできるでつ。

ノーベル医学生理学賞に、京大・本庶佑氏ら がん免疫療法開発

スウェーデンのカロリンスカ研究所は1日、2018年のノーベル医学生理学賞を、がんの新しい免疫療法を開発した京都大の本庶佑・特別教授(76)と米テキサス州立大のジェームズ・アリソン博士(70)に授与すると発表。

日本人のノーベル賞受賞は16年の大隅良典東京工業大学栄誉教授以来、2年ぶり。

医学生理学賞は大隅氏に続き、5人目。

がん治療では、外科手術と放射線療法、抗がん剤などの化学療法が主流。

本庶氏らが開発した新たな免疫療法は、第4の治療法として近年注目。

人間には、体内に侵入した細菌やウイルスなどの病原体を攻撃する免疫の仕組みが備わっているでつ。

T細胞などの免疫細胞は、体内で正常な細胞から変化したがん細胞も異物と見なして攻撃するでつが、がん細胞は免疫の働きにブレーキをかけ、攻撃を阻止。

本庶氏は、研究室の大学院生が1992年にT細胞の表面で偶然発見した分子「PD-1」の研究を進め、T細胞のブレーキ役になっていることを突き止めた。

がん細胞の表面にある「PD-L1」がT細胞のPD-1と結合することで、免疫の働きが抑制されていたでつ。

結合を阻止してブレーキを解除し、T細胞を活性化させれば新たながんの治療法になると考えた本庶氏は、小野薬品工業(大阪市)と協力。

PD-1を標的とした世界初の皮膚がん治療薬「オプジーボ」は2014年7月、製造販売承認を取得。

患者によっては大きな効果があり、肺がんや腎臓がんの治療にも使われているでつ。

授賞式は12月10日、ストックホルムで行われるでつ。

IHI、放射性廃棄物処理で韓国原発と契約更新

IHIと韓国水力原子力発電は26日、放射性廃棄物のガラス固化技術で協力協定を更新したと発表。

期間は5年。

福島第一原子力発電所から発生する放射性廃棄物の安定化を目的としたコールドクルーシブル誘導炉、プラズマトーチ炉(PTM)が対象で、CCIMを用いたガラス固化技術を日本で展開することを想定。

両社は2013年10月にCCIM、PTMに関する協力協定を締結し、韓国水力原子力発電が保有する実規模試験設備を使用した実証試験や適用性評価などを進めてきたでつ。

福島第一原発から発生する放射性廃棄物処理の技術的な見通しを得るための検討を加速させるため、協力協定を更新したでつ。

はやぶさ2の探査ロボ、小惑星「りゅうぐう」に着陸

宇宙航空研究開発機構(JAXA)は22日、探査機「はやぶさ2」の投下した探査ロボット2台が小惑星「りゅうぐう」に着陸したと発表。

りゅうぐうから送ってきた画像には、がれきや砂で覆われた地表面がどこまでも続く景色が写っていたでつ。

はやぶさ2も10月下旬の着陸を目指してて、生命誕生の謎に迫るりゅうぐうの本格調査へ期待が高まっているでつ。

地球から3億キロメートル離れた直径900メートルの小惑星に、直径18センチメートル、高さ7センチメートルの小型ロボット2台が降り立ったでつ。

小惑星の表面を移動しての探査は世界で初めてでうれしいのひと言。

新たな宇宙探査の実現に『はやぶさ2』が貢献できたことを誇りに思うとのコメントを発表。

はやぶさ2のプロジェクトチームは自動制御技術をさらに追究し、13年ぶりの再挑戦に成功。

2台は、はやぶさ2から離れた21日午後に着陸したとみられていたでつが、プロジェクトチームが確認作業を進めてて、いずれも正常。

小惑星は赤道での重力が地球の8万分の1程度と小さい。

車輪で走ると空回りするため、探査ロボットはバッタのように跳びはねて進むでつ。

内蔵のモーターで勢いをつけ、15メートル先まで跳ぶ。滞空時間は最長15分に達するでつ。

すでに探査を始めており、跳び上がってごつごつした地表面を見下ろしたような画像を送ってきたでつ。

着陸直前のりゅうぐうの画像もとらえていたでつ。

りゅうぐうは予想外に岩石が多く、はやぶさ2の着陸は簡単ではないでつ。

10月にも別の探査ロボットを下ろし、地表の情報を集めるでつ。

はやぶさ2は10月下旬から3度の着陸で、生命の起源を解明する手がかりとなる有機物などを含む岩石を採取。

19年末にりゅうぐうを離れ、20年末に地球へ持ち帰る予定。

モノづくり現場 低炭素・省エネ・生産革新の実現 キリンビール神戸工場

ビールや発泡酒などを手がけるでつ。

1997年の操業開始から製造工程にヒートポンプを採用し、省エネルギー、二酸化炭素(CO2)低減に取り組んできたでつ。

麦汁にホップを加え100度Cまで加熱する煮沸工程のエネルギー消費量は、工場全体の約35%を占めるでつ。

そこで同工程に蒸気再圧縮(VRC)技術を取り入れ、省エネを実現。

煮沸は原料中に含まれる異臭成分を水蒸気とし蒸発させ、ホップの有効成分を抽出してビール独特の味や香りをつけるでつ。

ビールの品質に影響を与える重要な工程。

同工程に取り入れたVRCは、麦汁煮沸釜から発生する排蒸気を、スクラバー(排ガス浄化装置)を通して圧縮機に吸引。

低圧蒸気として圧縮機に回収した余剰排蒸気は、再び加熱利用できる圧力や温度になるまで昇圧・昇温。

その後、煮沸用蒸気として再び供給。

従来、煮沸で発生した水蒸気は温水として回収し、工場内で利用。

一方、温水の製造後すぐに使用できるとは限らず、大型の回収湯タンクが必要だったり、適切な量が確保できなければ回収湯を廃棄せざるを得なかったりしたでつ。

麦汁煮沸で発生する水蒸気のうち、一部は温水として温度成層タンクに蓄えられ、麦汁煮沸の予熱として活用。

温水回収分以外は、VRCを通して煮沸用蒸気に再利用。

VRCの導入で蒸気削減率は従来比約55%を実現。メーカーの試算では、年間エネルギー使用量は従来比約82%減の165キロリットル、年間CO2排出量は同83%減の319トンに抑えられるでつ。

また従来、煮沸時にビール特有の臭気を含んだ排蒸気を、空気中に放出する場合があったでつ。

VRCでは完全密閉状態で排蒸気を全量回収する。凝縮、液体化して排水するため、臭気放散を抑え、環境負荷を低減できるでつ。

神岡の素粒子施設改修 超新星爆発の化石、初観測へ

素粒子ニュートリノの観測施設「スーパーカミオカンデ」で大がかりな改修工事が進んでいるでつ。

タンクを満たす水に極微量の異物を加え、検出機能を刷新する。約100億年前から今までに様々な銀河で起きた、星の大爆発で出たニュートリノを発見するのが目標。

太古の宇宙を探る数少ない手段で、ノーベル賞級の成果につながると期待。

神岡鉱山(岐阜県飛騨市)の地下1000メートルにあるスーパーカミオカンデは5万トンの水を蓄える巨大なタンク。

暗く湿った坑道を車で下ると入り口に到着する。防じん服にヘルメット、シューズカバーという姿でタンクに設けられた狭いトンネルを通り抜けると、黄金色に輝く別世界のような光景が広がっていたでつ。

12年ぶりに水を抜き、9月9日報道陣に公開。

内壁に敷き詰められた、直径約50センチメートルの大きな電球のような光センサーがむき出しになっているでつ。

その数は約1万1000個。

壊れたセンサーを交換したり水漏れのする場所を補修したりと、施設内は慌ただしい日が続く。

新たな観測に向けて欠かせない作業。しっかり改修したいとのこと。

この改修工事は、まだ誰も観測したことのない「超新星背景ニュートリノ」を見つけだすための準備。

超新星爆発は、太陽の8倍以上の重さの星が最後を迎えるときに観察できる現象。

太陽が一生の間に放出するエネルギーの約300倍分が、わずか10秒ほどで一気に放出。

その99%を大爆発の際に生まれる膨大な量のニュートリノが受け取っていると考えられているでつ。

それが超新星ニュートリノで、観測データは超新星の化石を集めることに相当。

ニュートリノに質量があることを見つけだし、梶田隆章東大教授にノーベル物理学賞をもたらしたスーパーカミオカンデは、96年の観測開始から比較的近い銀河で誕生した超新星ニュートリノの観測をねらってきたでつ。

だけど、1つの銀河で超新星爆発が起きる頻度は、30年から50年に1回と少ない。

手ぐすね引いて到来を待ち構えていたが、全く見つけられなかったでつ・

観測チームは戦略を見直し。

宇宙全体を見渡せば銀河は数千億個。

超遠方にある太古の宇宙も対象に含めれば、発見の確率をより高くできるに違いないと…

宇宙誕生から数億年後の130億年前ごろにはすでに銀河はあり、超新星爆発も起きていたでつ。

試算では、130億年以上前から現在に至るまで平均して数秒に1回、宇宙のどこかで超新星爆発が起きていてもおかしくないでつ。

このときに誕生し宇宙を飛び交っているのが超新星背景ニュートリノ。

いつの時代にどれほどの超新星爆発が起きていたのか、宇宙における物質の構成はどのように進化してきたのか、様々ななぞを探る貴重な情報。

他の物質とほとんど反応せず通り抜けてしまうため実感できないが、超新星背景ニュートリノは私たちの手のひらを1秒間に数千個通り抜けているでつ。

ただ検出するために課題があったでつ。

スーパーカミオカンデには太陽など様々な場所からもニュートリノが入り込むでつ。

超新星背景ニュートリノだけをどうやって見分けるか、方法がなかったでつ。

このニュートリノが水分子の中の陽子に当たったとき、陽電子と中性子が発生する反応に着目。

陽電子が発生したときに出る光の信号と、中性子がガドリニウムという金属元素に吸収されるときに出るガンマ線の信号をセットでとらえれば、1回しか信号を出さない他のニュートリノと区別できるでつ。

この方法の採用を決め、小規模な模型で実験を繰り返したでつ。

純水の中に0.01%以上の濃度でガドリニウムを溶かせばよいことをつかみ、専用の水処理装置の設置や配管系の改良に踏み切ったでつ。

タンクの防水対策にも力を入れた。壁に貼ったステンレス板のつなぎ目に隙間があり、これまでも1日に約1トンの水が漏れていたでつ。

新たにガドリニウムを加えるため、隙間に止水剤を詰めて漏れをなくすでつ。

故障が見つかった光センサーも数百本を取り換えるでつ。

作業は順調で、計画通り進めば、超新星背景ニュートリノを年に数個、検出できるのではないかと予想。

工事は10月中旬に終えて水をため始め、年末には再び満杯にするでつ。

19年から本格的な観測を始めるでつ。

超新星背景ニュートリノを使って宇宙の歴史をひもといてみたいと、再開を楽しみに待っているでつ。

離島の電力は…

日本の95%くらいは、離島なんでつなぁ~

そこに電力を…

こりも大きな日本の課題でつなぁ~

超電導リニア

超電導の技術も実用化されてきたでつなぁ~

リニアはどうなのかなぁ~

とりあえず奈良を通ってほしいなぁ~

一般廃棄物焼却施設改良工事 兵庫・姫路市から受注

兵庫県姫路市から一般廃棄物焼却施設「市川美化センター」(姫路市東郷町)の基幹的設備改良工事を受注したと発表した。処理能力1日当たり330トンのストーカー式焼却炉を改修し、2032年度までの長寿命化と省エネルギー化を図る。22年3月に完成する予定で、約10年の延命措置となる。受注額は75億6000万円。

92年に完成した市川美化センターは、処理能力同165トンのストーカー炉2基と関連設備で構成され、1200キロワットの発電能力を備える。今回の改良工事では、経年劣化した焼却施設の受け入れ供給設備や焼却設備、排ガス処理設備などの主要機器を更新する。

また、MHIEC独自の低空気比燃焼システムを採用し、通風設備の消費電力を低減するほか、高効率モーターやインバーターの働きにより、二酸化炭素(CO2)排出量を年間約10%削減する。

近年、一般廃棄物焼却施設を長寿命化するとともに温暖化対策も施す改良工事は増加傾向にあるという。加えて、国が10年度に創設した交付金支援制度により、一段と活発化しているという。

次世代「カミオカンデ」建設へ 3度目ノーベル賞狙う

2度のノーベル賞につながる成果を出した「カミオカンデ」と「スーパーカミオカンデ」の次世代施設が建設に向けて動き出すでつ。

東京大学などの国際チームが2019年度に建設調査を開始。約700億円を投じ、26年度の稼働を目指す。宇宙の起源や物質誕生という根源的な謎に迫るでつ。

日本のお家芸とされる素粒子物理学で世界をリードするだけでなく、新たなノーベル賞も期待されるでつ。

カミオカンデは素粒子ニュートリノを観測する施設で、02年の小柴昌俊東大特別栄誉教授、後継のスーパーカミオカンデは15年の梶田隆章東大教授のノーベル物理学賞につながったです。

新たに建設する「ハイパーカミオカンデ」もニュートリノなどを観測。

文部科学省は19年度の概算要求に調査費数千万円を盛り込んだでつ。

その後は建設費も支援する方針

岐阜県飛騨市の地下650メートルに建設。

直径74メートル、高さ約60メートルと20階建てのビルに匹敵。

規模はスーパーカミオカンデの5倍以上、建設費は7倍。

ニュートリノはどんな物質もほぼ通り抜けるが、まれに水中の電子などとぶつかって弱い光を出すでつ。

センサー部分には、浜松ホトニクス製の機器が4万本使われるでつ。

施設の巨大化とセンサーの高性能化で、ニュートリノの性質をより詳しく調べられるでつ。

素粒子物理学は宇宙や物質の成り立ちを探る学問。素粒子の観測は困難で、巨大な実験施設が欠かせないでつ。

例えば、質量の源となる素粒子ヒッグス粒子は、スイスにある巨大施設で見つかったでつ。

身の回りには物質があふれているが、そもそも物質が宇宙に存在する理由がはっきりしないでつ。

宇宙誕生直後には、物質と、物質とぶつかると消滅する「反物質」が同じ数だけあったと考えられているでつ。

そのままでは消滅するため、星も生物も生まれようがなかったでつ

謎の解明の鍵を握るのがニュートリノ。

ニュートリノの影響で物質と反物質のバランスが崩れて物質だけが残ったとの説が有力視。

ハイパーカミオカンデはこの仮説を検証。

茨城県東海村の実験施設「J―PARC(ジェイパーク)」で、物質タイプと反物質タイプのニュートリノを人工的に作り、295キロメートル離れたハイパーカミオカンデへ発射。

地中を通り抜ける間にニュートリノが変化する量が物質と反物質で違うかを調べるでつ。

変化量に差があれば、物質が残った理由の証明。

米国や英国、韓国、ロシアなど15カ国の研究者が参加。

文科省や東大は参加国に建設費用の分担を求める方針。

 

プラゴミ対策

海のゴミとなる廃棄プラスチック問題の解決に貢献しようと日本企業が動きだしたでつ。

水中に漂う微細なプラスチックのゴミ「マイクロプラスチック」の流出調査を始めたでつ。

紙素材によるプラ製品の代替化を提案する部署を立ち上げたほか、すかいらーくが日本の外食大手では初めてプラ製ストローの提供をやめることを決めるなど動きが広がっているでつ。

東京・品川の河口でマイクロプラを調査。

バケツほどの大きさのマイクロプラ収集装置を開発済み。

海や河川に沈め、スクリューを回転させて水をかき集めてマイクロプラを捕捉するでつ。

これまで関東や関西で調査を実施。

水20トンから小瓶が満杯になるほどプラ片が集まることもあったでつ。

マイクロプラのほとんどは陸で廃棄された使い捨てプラが河川から海へ運ばれ、砕けて細かくなったと考えられるでつ。

だけど、発生源について詳しい研究がされないまま対策が議論。

流出場所を特定できれば解決策も考えやすいとのこと。

ミ拾いを支援するITシステムを提供。

海ゴミ対策にも貢献しようと、マイクロプラの調査を始めたでつ。

そもそも、使い捨て製品でのプラの使用削減がマイクロプラ対策。

そこで日本製紙は8月に、プラから紙素材への代替を提案する「紙化ソリューション推進室」を新設。

飲料や食品の紙容器を提供してきた知見を生かし、代替を検討する企業への相談窓口となるでつ。

外食チェーンでは、すかいらーくHDが20年までに国内外3200店すべてでプラ製ストローの提供をやめるでつ。

まずは12月までに日本で展開するファミリーレストラン「ガスト」の1370店で廃止。

海洋ゴミの問題が注目されており、企業として廃プラの削減に取り組むことにしたでつ。

すかいらーくは年1億500万本、その内ガストは最も多い6000万本のプラ製ストローを使用。

米スターバックスコーヒーや米マクドナルドも海外店舗で廃止の方針を打ち出してて、日本の外食大手ですかいらーくが初めてとなるでつ。

欧米では使い捨てプラ製品の廃止に踏み切る企業が増えているでつ。

米マリオット・インターナショナルは、世界6500以上の傘下ホテルで19年7月までにプラ製のストローやマドラーを廃止。

米ヒルトンや英インターコンチネンタルホテルズグループもプラ製ストローを廃止すると発表。

インターコンチネンタルホテル大阪は7月中旬、会員制交流サイト(SNS)で紙製ストローを使用していると公表。

こうした取り組みは、環境対策だけが目的ではない。欧州で資源循環の議論を主導する英エレン・マッカーサー財団によると、1回しか使われないプラ包装材の廃棄量は膨大で、経済価値にすると年800億―1200億ドル(約8兆8800億−13兆3200億円)が捨てられている計算になるでつ。

使い捨てプラの削減は、巨額の損失を回避する経済効果も期待。

マイクロプラスチック=大きさ5ミリメートル以下の微細なプラスチックゴミ。

分解されずに海に漂い、有害物質を吸着する。汚染されたマイクロプラは魚や貝の体内に蓄積されるため、生態系への悪影響が懸念されるでつ。

環境省の調査で、日本周辺海域では北太平洋の16倍のマイクロプラが確認。

「水素基本戦略」 本格始動

政府が進める水素基本戦略が具体的に動き始めたでつ。

4月には豪州で「褐炭水素サプライチェーン・プロジェクト」の公式式典を実施。

8月には福島県で、水素を製造・貯蔵する施設「福島水素エネルギー研究フィールド」の建設に着手。

水素はエネルギー安全保障の確保と温室効果ガスの排出削減を両立する有力な資源として注目。

政府は水素の供給体制の確立と需要の創出に向けて活動を本格化。

褐炭水素サプライチェーン・プロジェクトは、豪州の未利用エネルギーである褐炭から水素を製造し、日本に輸送して利用する計画。

2017年末に策定された水素基本戦略の骨格の一つで、安価な褐炭を用いることで低コスト化を図るのが狙い。

経済産業省・資源エネルギー庁が政策を主導でつなぁ~

4月には水素製造プラントの着工に向け、豪ビクトリア州にある採炭場で公式式典を開いたでつ。

プロジェクトの成功に向け、緊密に連携することを確認。

豪州で採炭して褐炭をガス化し、液化水素船で日本に輸送して貯蔵・利用するサプライチェーンを構築していく方針。

同州にある採炭場は、そのサプライチェーンの出発点となるでつ。

日本政府は地球温暖化対策の国際枠組み「パリ協定」を踏まえ、水素を再生可能エネルギーと並ぶ新たなエネルギーの選択肢として位置付。

一方で他のエネルギー源に比べてコストが高く、普及を阻んでいるという問題があるでつ。

そこで「供給」サイドの取り組みとして、褐炭など安価な原料から大量に水素を製造・輸送するサプライチェーンを築こうとしてるでつ。

現在、燃料電池車(FCV)向け水素ステーションの価格は、1ノルマル立方メートル当たり100円程度。

だけど将来はガソリン車のような利用を想定し、20円程度まで引き下げる方針。

また水素発電の発電単価については、50年に液化天然ガス(LNG)火力発電と同等の1キロワット時当たり12円に引き下げる目標を盛り込んだでつ。

供給サイドの政策では、新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)などが福島県浪江町に建設する福島水素エネルギー研究フィールドのプロジェクトも本格的に始動。

この施設は再生可能エネルギーの余剰電力から水素を製造・貯蔵する「パワー・ツー・ガス」の施設であり、1万キロワット級という世界最大級の設備を備えるでつ。

製造した水素は20年の東京五輪・パラリンピックに向けて、都内で走るFCVバスなどに供給する見通し。

近年、太陽光発電や風力発電など再生可能エネルギーの導入が拡大する半面、電力系統の需給バランスが崩れる問題が浮上。

この再生可能エネルギーと福島県の水素製造システムを組み合わせることで、余剰電力を水素に置換し貯蔵することが可能。

しかも製造プロセスにおいて、一貫して二酸化炭素(CO2)を排出しないCO2フリーを実現。

加えて、東日本大震災からの復興という意味合いもあるでつ。

施設の水素製造量は毎時1200ノルマル立方メートルで、20年7月に稼働する予定。

1日の水素製造量で、一般家庭約150世帯に電力を供給でき、FCVの燃料なら約560台分に相当。

今夏に改定した国の「エネルギー基本計画」では、再生可能エネルギーを自立した主力電源にする方針を盛り込んだでつ。

施設が稼働すれば「余剰電力を無駄なく蓄えることが可能になり、自立した主力電源化の実現に一歩近づく」と効果を説明。

一方、「需要」サイドもプロジェクトが着々と進んでいるでつ。

利用量を増やすには、FCVの普及が欠かせないでつ。

そこで2月、トヨタ自動車など官民が協力し水素ステーションの本格整備に向けた新会社「日本水素ステーションネットワーク」を設立。

国の補助金などを活用して建設・運営費用を低減し21年度までに80カ所の水素ステーションを整備。

全国でFCVを使える環境を整備し、需要の最大化を図るでつなぁ~

一方、政府は水素の利活用に向け、国際的なネットワークの構築も進めているでつ。

10月には経産省が、水素に関心のある国の閣僚や企業を集めて水素の利活用を議論する「水素閣僚会議」を開くでつ。

政府関係者や水素関連企業が参加し講演やパネル討論会を行う予定で、技術的には日本がかなり先行している。日本が先導する形で水素に関するグローバルなビジョンを各国と共有したいでつなぁ~

水素を低コストかつ大量に利用する社会を実現するには、まだ多くの課題を有しているでつ。

ただ国際的な供給網など、少しずつ目に見える形で具体化しているのも事実。

水素分野では世界各国から先行しているだけに、引き続き官民連携を強めて国際競争力を高め、世界に先駆けて水素社会を実現する必要があるでつ。

福島第1ルポ 凍土壁に一定の効果、台風など不安も

東京電力が福島第1原子力発電所の汚染水削減の切り札として地中に設けた氷の壁「凍土壁」の全面凍結を始めてから約1年がたつでつ。

汚染水はひところに比べ減り雨水対策も進んだでつ。

損傷の激しい3号機では使用済み核燃料の取り出しに備えて屋根カバーが完成し、機器の点検を続けているでつ

7月下旬、敷地に入り進捗状況を見たでつ。

熱中症を防ぐため、冷却剤を4つ入れたクールベストを身につけ万全を期したでつ

それでもフィルター入りの半面マスクを装着し、手袋を三重に、靴下を二重に身につけて歩き回るとじわりと汗が出て体が重くなったでつ

「この穴をのぞいてみて下さい」、4号機の西側にある直径約1.5メートルの穴を東電の担当者が指さしたでつ

深さ約2.5メートル、底の方に50センチメートルほど水がたまっていたでつ

山側から流れてくる地下水。

11メートルほど4号機に近づいたところにもう一つ同じような穴があるでつ

こちらには水はなく、底の方に土が見えたでつ

実は、これら2つの穴の間に凍土壁が設けられているでつ

1~4号機を取り囲むように土の中につくった氷の壁。

セ氏零下約30度の冷却剤をパイプに流し凍らせているでつ

2014年6月に着工、16年3月以降、まず海側を凍らせて様子を見た後、原子力規制委員会のゴーサインを得て17年8月に最後まで残っていた山側部分も凍結を始めたでつ

経産省の委員会は18年3月、凍結が完了したと認めたでつ

地下水以外で無視できないのは雨水の流入。

斜面に雨水がしみこまないよう表面処理をするフェーシングは進んだが、隙間から雑草が茂りだしており、手入れしないと割れ目ができる可能性があるでつ

原子炉に降った雨が建屋に入り、汚染水となるのも避けられないでつ

すべてを覆うのは不可能で、大雨のたびに汚染水の増加を心配しなければならないでつ

福島第1原発で18年度のもっとも大きな作業の1つは、3号機の使用済み核燃料の取り出し。

水素爆発で上半分が吹き飛んだ原子炉建屋に沿って頑丈な骨組みを設け、屋上部を覆うかまぼこ形の屋根カバーを設置し終えて、その内部に入ったでつ

原子炉建屋には地下水や雨水が流れ込み、溶け落ちた核燃料であるデブリや放射性物質が付着した構造物、機材に触れて汚染水となって出ていくでつ

浄化設備「ALPS」を通すが、放射性トリチウムが残るためタンクに貯蔵。

タンクは計約900基に達し、限界に近づいているでつ

凍土壁は汚染水を減らす目的で約345億円をかけて建設。

専門家からは「効果は期待できないのではないか」との声があがり、当初は汚染水がどれだけ減っているのかはっきりしなかったでつ

大雨が降ると汚染水は増え、批判を受けたでつ

東電などは汚染水の削減効果は1日あたり約95トンと推定。

巨額投資に見合うのか依然として議論が分かれるでつ

そこで、地下水の遮断効果を「見える化」しようと今春、観測用の穴を開けたでつ

これを見た限り地下水はせき止められているよう。

ただ、全長約1.5キロメートルの凍土壁全体がしっかり機能し、台風による大雨などで地下水が急増しても耐えられるかはわからないでつ

氷が成長し膨張しすぎると周囲の構造物に力がかかり、破損の恐れも出るため微妙な調節が必要であるなど課題は多いでつ

3号機原子炉建屋は10階建てビル程度の約30メートルの高さがあるでつ

毎分20メートルのゆっくりした速度の専用エレベーターで屋上部のオペレーティング・フロアに着くと、目の前に巨大なつり上げクレーンがあったでつ

使用済み核燃料の集合体をカギのようなもので引っかける道具、キャスクと呼ばれる収納容器の蓋の開閉器具などが、いつでも使えるよう配置。

真ん中へ進み柵越しに下をのぞくと水面が見えたでつ

使用済み核燃料が入ったプール。

水は比較的澄んでいるが土砂や小さながれきがあり、核燃料は見えないでつ

ほんの数分で、被曝(ひばく)した累積線量の数値が0.02ミリシーベルトほど上がったでつ

水面からではなく、周囲に付着した放射性物質のせい。

「降りましょう。これ以上浴びると見学を続けられない」と促され、その場を後にしたでつ

オペレーティング・フロアのクレーンなどには多数のカメラが付いているでつ

高線量で現場作業は制限されるため、燃料をつかみ、持ち上げ、移動し、下ろすなどの一連の工程をカメラを通して遠隔操作で実施。

練習用の模擬燃料もあるでつ

5月にクレーンの制御盤でショートによる損傷がみつかったため補修。

11月の運用開始をめざすが、8月に入り燃料を取り扱う装置の異常を知らせる警報が鳴るなど、作業は遅れ気味。

将来のデブリの取り出しは、これよりもはるかに難作業。

デブリはより高濃度の放射能を帯び、形状や分布もはっきりしないでつ

2、3号機の内部でデブリと見られるものをロボットに備え付けたカメラがとらえたが、ほんの一部を見たのにすぎないでつ

敷地内の高台に上がると、2号機の壁に穴を開け中を調べるために設けた「前室」の階段を数人の作業者らが駆け下りるのが見えたでつ

「あそこは線量が高いから装備をしっかりしても、短時間しかいられない」と担当者が説明。

18年度中にも、この前室を使って格納容器内のデブリにロボットで触れる調査に着手し、19年度にはサンプルの取り出しも計画するでつが、危険を伴う作業となるでつ

 現行計画では19年度内にデブリの取り出し工法を確定し、21年に撤去を始めるでつ

その日へ向けて約4000人が着々と仕事をこなすでつ

ここ数年で作業環境が大きく改善したとはいえ、複雑でなお危険を伴う現場を目の当たりにすると、安全かつ効率的にデブリをなくすまでの道のりは長く険しいことを実感でつなぁ~

「ニュートリノ」放出する新天体 南極の施設で観測

素粒子「ニュートリノ」は常に地球に飛来。

宇宙のどこで発生しているのか全く分かっていなかったでつが、日本を含む国際共同研究チームが最近、巨大なブラックホールをもつ極めて遠い銀河で発生していたことを突き止めたでつ。

目に見えない素粒子で、見えないブラックホールなどを探る、新しい天文学における画期的な成果でつ。

ニュートリノを放出している天体を突き止めた成果は7月、米科学誌「サイエンス」に掲載されたでつ。

きっかけは南極大陸の厚い氷の中で生じた発光。

南極点近くにある、ニュートリノが氷に衝突したときに出る光を観測する施設「アイスキューブ」のセンサーが検知し、知らせは43秒後、携帯電話に届いたでつ。

この通報システムの開発で中心的な役割を果たしたでつ。

すぐに広島大学や東京大学などの国内の天体観測の研究者に連絡し、センサーの情報をもとに観測を始めるよう協力を呼びかけたでつ

ほどなくオリオン座の腕の部分のやや下のあたりで輝きが増している、40億光年先にある銀河を見つけたでつ。

02年のノーベル物理学賞の対象となった小柴昌俊東大特別栄誉教授らが観測したニュートリノは超新星の爆発で発生し、その距離は地球から約16万光年。

今回の発生源は桁外れに遠い。

そこにこの発見の意義があるでつ。

これまでに分かっているニュートリノの発生源は3つ。

1つは太陽。

中心部の核融合反応で生まれている。太陽と同じ恒星ならニュートリノを放出していると考えられているでつ

2つめは地球で、地下深部にある放射性元素が崩壊する際に生み出されるでつ

そして3つめが超新星爆発で、太陽よりも大きな星が寿命を迎えて起こすでつ

強い光とともに膨大な量のニュートリノを放出するでつ

ただしこれらニュートリノのエネルギーは比較的低いでつ

一方、地球に降り注ぐニュートリノの中には、極めてまれにしか検出できないでつが、もっとエネルギーの高いタイプがあるでつ

その発生源がやっと一つ判明し、その場所もほぼ確定できたでつ

南極の巨大な氷を受け皿として利用するアイスキューブはエネルギーの高いニュートリノの観測をねらい10年に完成し、稼働を始めたでつ

世界の研究者に光の検出を素早く連絡する通信システムも16年に利用を始め、これまでに約10件、発光を検出。

そのエネルギーは低いタイプに比べ1億倍以上だったが、発生源を突き止めるまでには至らなかったでつ

17年の発光信号はニュートリノの進行方向が詳しく分かり、「天体を突き止められる可能性が高い」と直感したでつ

超高エネルギーのニュートリノを放出している銀河はどんな天体なのか。

この銀河の中心には推定で太陽の1億倍以上の重さの巨大なブラックホールがあり、その周辺から超高温高密度のガスがジェットのように噴出していることがこれまでの観測で知られているでつ

このジェットの勢いが活発になって輝きが増したと推測し、他の観測データも調べたでつ

米国の衛星「フェルミ宇宙望遠鏡」と国際協力で運営する「マジック望遠鏡」(スペイン領ラ・パルマ島)の観測から放射線の一種、ガンマ線の放出量が目立って増え、エネルギーの高いガンマ線が飛来していることが判明。

これらは巨大ブラックホール近くのジェットがニュートリノを放出する源である証拠でもあり、観測の信ぴょう性を高めたでつ

この巨大ブラックホールの観測は、地球に降り注いでいる陽子などからなる宇宙線の起源を探る研究にも新たな手がかりを与えてくれるでつ

宇宙線は約100年前の発見以来、どこで誕生しているのか探索が続くでつ

エネルギーが低い成分は銀河系内で発生していることは分かってきたが、エネルギーが高い成分の起源は不明なまま。

天文学における大きな謎でもあるでつ。

40億光年先のブラックホールは高エネルギーのガンマ線も放出し、宇宙線の発生源と考えていいでつ

 

高エネルギーのニュートリノ観測は、天文学に新たな領域を切り開きそうでつ。

ネットワークで宇宙の謎が解き明かされていくでつなぁ~

貯蔵が…

核燃料の一番の課題でつなぁ~

敦賀に水素ステーション 市と供給網構築

水素のサプライチェーンを構築する基本協定を結んだと発表。

2021年度末にかけて、水を電気分解して水素を取り出す東芝エネルギーシステムズ製の設備を使い、地方分散型の水素ステーションの運用を進めるでつ。

最近では日立製作所も水素を配達する実証事業を始めるなど、水素サプライチェーンに関する取り組みが広がりつつあるでつ

簡易な水素製造装置「H2Oneステーションユニット」を開発し、運用実験に初めて使うでつ

近接の太陽光発電から調達する電気を運転に利用。

燃料電池車(FCV)の利用を1日当たり8台程度想定し、水素を急速充填できるのが特徴。

すでに運用実績がある電力や熱の供給装置「H2One」とセットにして、地方都市で水素の多角的な利用を実証。

敦賀市は「調和型水素社会形成計画」の策定を進めている。今回の運用実験初年度に、9900万円の補助金を出すでつ

一方、日立製作所は丸紅、みやぎ生活協同組合(仙台市泉区)、宮城県富谷市の4者で、みやぎ生協のトラックを使って水素を配達する実証事業を始めたでつ

みやぎ生協の物流センターにある太陽光パネルの電気を使い、水素製造装置を稼働させて水素をつくるでつ

水素は吸蔵合金内蔵のカセットにため、みやぎ生協が配達品と一緒に家庭3軒、店舗、児童クラブへ運ぶ。家庭などはカセットを燃料電池にセットし、水素を取り出して発電や給湯に使うでつ

4者は水素の輸送に既存配達網を使えることを証明し、地域で作った水素を地域で消費できるサプライチェーンを構築

鉄道総研、超電導電線で省エネ効果

鉄道総合技術研究所は電気抵抗がゼロになる「超電導ケーブル」を使い、東京都内のJR中央線で鉄道車両に送電する実験に成功。

400メートル超の区間で従来の銅ケーブルを置き換えたところ、消費電力を抑える効果を確認。

鉄道運行の省エネ化につながる。実際の環境に近い条件で大電流を流せたことで、数年後を目指している実用化へ道筋をつけたでつ。

超電導ケーブルは、特殊な金属で作った電線を液体窒素で極めて低い温度に冷やすことで、電気抵抗をゼロにする。現在の鉄道では銅をケーブルの素材に使っているが、電力損失が大きい。

超電導に置き換えれば、鉄道運行にかかる全体の消費電力を約5%減らすことが期待できるでつ。

中央線に隣接する東京都日野市内の専用施設内で実験。

終電後の夜間に、408メートルの区間を超電導ケーブルに置き換えたでつ。

線路上で停止している10両編成の列車10本に実際に電気を送り、車内の空調や照明などを動かしたでつ。

解析した結果、通常に比べて消費電力を減らせたでつ。

電車を走らせるには一定以上の電圧を維持する必要があるが、超電導ケーブルを使うと、電圧はほぼ下がらなくなったでつ。

従来は電圧の低下が9ボルトを超えていたでつ。

超電導の採用で、電圧を保つために数キロメートル間隔で設置している変電所の数を減らせる可能性。

 

今後は超電導ケーブルで送電し、列車を走らせる実験をするでつ。

ケーブルを長くした場合の効果も検証。

ケーブルを冷やす装置なども改良し、省エネ効率を高めるでつ。

あえて石炭火力!高効率発電に活路

世界的な環境意識の高まりから石炭への逆風が強まる中、あえて最新鋭の石炭火力発電機器向け製造設備を新設。

米ゼネラル・エレクトリック(GE)や独シーメンスといったライバルが軒並み石炭から天然ガスへと軸足を移しているのに対し、逆張りに打って出た背景には、残存者利益を狙うしたたかな戦略でつなぁ~

 

香焼工場(長崎市)で高さ約70メートルの巨大な圧力容器の一部がクレーンで持ち上げられると、大きな拍手が起こったでつ。

容器は船で東京電力ホールディングスなどが運営する勿来発電所(福島県いわき市)に出荷。

勿来は石炭ガス化複合発電(IGCC)と呼ばれる次世代石炭火力発電所。

炉に微粉の石炭と空気か酸素を吹き込みガスを発生、燃焼器でそのガスを燃やしてタービンを動かす仕組み。

排熱を回収してできる蒸気でもタービンを回すため、発電効率は40~50%と一般的な石炭火力にくらべ10ポイント程度高く、二酸化炭素(CO2)排出量も2割抑えられるでつ。

これまでは長崎市内の複数の工場で分散して製造していたでつが、2017年6月、香焼工場に圧力容器を一貫生産できる設備を完成。

IGCCの建設コストは10億ワット級で4千億~5千億円。

通常の石炭火力よりも3割程度高いが、一貫生産体制にすることで工期を数十%短くし、製造コストも抑えられるでつ。

「他のエネルギーとも十分に競争できる水準になりつつある」。

石炭に対する風当たりは強い。

15年度に約100ギガ(ギガは10億)ワットだった石炭火力新設の世界需要は16年度に3分の1へと急減。

19年度以降はさらに減り、15ギガワット前後にとどまるとみられているでつ。

保険大手の仏アクサなど機関投資家が相次いで石炭火力からの投資撤退を表明してて、計画が白紙化するケースも少なくないでつ。

苦しい状況にも関わらずあえて石炭火力に注力するのはそれでもビジネスチャンスがあると考えるからでつなぁ~

売上高全体の6割、約6000億円を石炭火力が占め、特に東南アジアでは強固な営業網を持つでつ。

石炭関連の売上高がガスの10分の1程度と低いライバルのGEとは対照的。

17年の石炭ボイラー受注額シェアでも26%と首位で、GEに対し3倍の差をつけるけど…

特に最新鋭のIGCCでは、空気を注入するタイプ、酸素方式と異なる技術を持っていたことから「すべての技術を持つ唯一の企業」という好位置にあるyぴに思われるけど空気だけというのはウソだから結局酸素炊きにはかわりないんだけど…

まぁ~飛ばない飛行機作ってるから本業でPRしないとってとこだけどウソのPRはいかんでつなぁ~

石炭ガス化は両方とも石炭ガス化でプロセスも全く同じでつなぁ~

世界的に脱石炭の動きが広がっても、インドや東南アジア、東欧など石炭産出国では自国石炭を有効活用したいというニーズはあるでつなぁ~現状では国内2件の受注しか決まってないでつが、タイ、ポーランドで事業調査に着手しており、積極投資の結果、受注残を積み上げられる公算が大きくなっているでつ。

ちゅうか国内は高くてIGCCは無理でつなぁ~

20年度に火力発電設備中心とした「パワー部門」で1兆8千億円の受注を目指しているでつ。

これは17年度実績比25%増にあたり、石炭がけん引役を担っているでつがあまくないでつなぁ~

競合他社がガスシフトを進めてて、現場からは「石炭の需要全体は下がったがライバルが減り営業がしやすくなった」との声も漏れるでつなぁ~。

株式市場の格言にある「総悲観は買い」を地で行くんだけど…

落ち穂拾いの先に果実は転がっているのかなぁ~

まぁ~戦力を石炭しかみえてないようじゃ~無理でつなぁ~

 

 

メガワット規模の電力貯蔵システム、NAS電池

大容量の電力貯蔵システムを実用化しました。メガワット規模の電力を安定して貯蔵できるNAS電池システムは様々な用途で使用できるため全世界で設置が進められています。

 「NAS電池は大容量、長寿命、高エネルギー密度が特徴で鉛電池の約1/3のコンパクトなシステムで長期的に電力供給が可能です。」

 「世界で初めて実用化されたメガワット級の大型蓄電池で正極に硫黄、負極にナトリウムを用いまして電解質にベータアルミナという特殊なセラミックスを用いております。」

NAS電池はピークカットや非常電源、瞬低対策、再生可能エネルギー安定化などの機能を備えており、スマート社会に向けた電池としても注目を集めています。

 「いままで納入したNAS電池は夜の電気を充電して昼に放電する事でピークをカットするような用途が多かったのですが、最近では太陽光や風力発電が普及していることでそのような余剰電力を充電して夜に放電するような用途も出てきております。」

 「その他でも、私が携わった製薬会社様では夏の雷による瞬時電圧低下対策や震災時に使えるBCP電源を探していらっしゃいました、そのような用途でもNAS電池をお使いいただいております。」

ピーク対策や、再生可能エネルギーの活用促進、災害時の電力安定供給などでNAS電池は採用されており、全世界で約190ヵ所の運用実績があります。近年では、海外の電力会社による系統問題のソリューションとしての需要も増えており、今後も国内外の多様なニーズに応えていきます

IHI、福島に水素研究所 復興計画と連携

IHIは福島県相馬市に水素関連の研究開発拠点を建設。

2019年半ばに稼働する見通し。投資額は明らかにしていないでつ。

10人程度が常駐する予定。

国内外の研究機関や企業と共同で実施するオープンイノベーション施設とし、交流人口を増やして地域活性化にもつなげるでつ

国や地域の復興計画と連携して進めているスマートコミュニティー事業の一環。

地域資源を活用した低炭素な水素サプライチェーン構築の事業化を目指すでつ

IHIが相馬中核工業団地内で展開する「そうまIHIグリーンエネルギーセンター(面積5万4000平方メートル)」の一画に2階建ての研究所を新設

横浜事業所(横浜市磯子区)から水素関連の研究設備を一部移設。

水素の効率的製造技術や水素キャリアへの変換・利用技術などを研究する見込み。

4月に開所した同センターでは太陽光発電による電力を相馬市の下水処理場に送るとともに、余剰電力を水電解装置で水素や熱に転換し、有効利用していく「二酸化炭素(CO2)フリーの循環型地域社会」に向けた研究を進めているでつ

今後、自治体と協議を進め、製造・貯蔵した水素や酸素を地域のハウス栽培や水産などに利用する研究なども検討。

水素エネルギーを身近な存在にするため、地域の小中学校と連携した体験学習も想定。

IHIは内閣府総合科学技術・イノベーション会議の戦略的イノベーション創造プログラム(SIP)の一環でアンモニアを燃料とした燃料電池システムを研究中で、こうした研究開発にも新拠点を活用する見込み。

バルブは…

プラントで重要な位置にあるけど意外と知らないとこあるので、勉強でつなぁ~

欧州に学ぶ再生エネ、限りある「送電網」賢く使う

欧州で再生可能エネルギーの導入が加速。

政府主導で導入目標を高く掲げ、天候に左右されやすく発電量が不安定な再生エネの課題解決に向けて送電網の運用や蓄電池の設置を進めてるでつ。

いち早く「再生エネ急増時代」を迎えた欧州が官民を上げて理想を追う姿から、日本が歩むべき道のヒントを探るでつ。

アイルランドの首都ダブリンから車で約1時間の内陸部、オファリー州。1100ヘクタールの土地に約30基の風車が連なるマウントルーカス風力発電所があるでつ

「ぶーん」とうなるような音が響くでつ

総発電量は84メガ(メガは100万)ワットと4万世帯以上の電力供給をまかなうでつ

発電所を運営するボード・ナ・モナ社はもともと泥炭ビジネスを主力としていたでつが、2014年に広大な泥炭地の一部を風力発電所に変貌させたでつ

担当者は「環境への配慮の必要性に迫られてシフトした」と話すでつ

泥炭の輸送列車が風車の間を横切る光景が象徴的。

変貌の背景にあるのは、「欧州連合(EU)が09年に打ち出した再生可能エネルギーの普及目標がある」(欧州の政府関係者)。

20年までにEU全体の電力量の20%を再エネでまかなう目標を設定。

加盟国には進捗状況の報告を義務付けたでつ

すでに20%を超え、さらに高い目標を掲げるでつ

これを受けて11年ごろをピークに再生エネへの投資が伸びたでつ

特に風に恵まれた英スコットランド地方や島国アイルランドなどで風力発電が急増。

再生エネの発電量が急速に増えたため、送電線の空き容量が不足する問題に直面。

そこで英国政府が解決策として打ち出したのが「コネクトアンドマネージ」と呼ぶ制度。

発電量が多すぎる場合に風力などの出力を抑えてもらい、送電する仕組み。

従来は送電線の工事を完了するまで再生エネの送電ができず、普及を阻む壁。

送電線の増強を終えるまでの時間稼ぎでもあるでつが、再生エネを新たに接続するまでの期間が従来に比べて5分の1ほどに短縮。

送電網の管理をしやすくする仕組みも広がるでつ

ロンドンなどで送配電を担うUKパワーネットワークス社は、送電線の空き容量がひと目で分かる地図を作製。

同社の送電網事業責任者は「風や日射条件の良いところに新設が集中しがち。

分散させて工事コストを下げたい」と解説。

発電量の不安定さも再生エネでは大きな課題。

特にアイルランドは風力が電源構成の約20%を占めるうえ、島国のため国外と電力を融通できる量がEUのほかの国と比べて少ない。

そこで期待されるのが、送電網に蓄電池や電気自動車(EV)を接続して電気を出し入れするシステムでつ。

オファリー州にある風力発電所の近隣では、鉛蓄電池とフライホイールと呼ぶ回転盤の双方を組み合わせた蓄電システムの実証が進む。

192個の蓄電池が建物内にずらり。

端を見ると送電線とつながっているでつ。

新興企業のショウングラッドエナジー社や大学なども参加し、実際に送電網に総容量約600キロワット時の蓄電池を接続。

 

英国でも電気自動車(EV)を送電網につないで電気を出し入れする大規模な実証実験が今秋にも動き出す。

英政府の研究助成機関「イノベートUK」などが総額700万ポンド(10億4千万円)を拠出し、電力会社などがコンソーシアムを発足。

実験ではピーク時間を避けてEVを充電したり、電力不足の時には逆に送電網に電気を送ったりできるか確かめるでつ。

参加する一般家庭はEVを接続しておくだけで収入が得られるでつ。

「EVはエネルギーを貯蓄する重要なプレーヤーになる」と期待でつなぁ~

日本政府は3日に閣議決定したエネルギー基本計画で、太陽光や風力などの再生可能エネルギーを「主力」にすると初めて位置づけたでつ。

現状では電源構成の15%程度の再生エネを2030年に22~24%まで増やす数値目標を掲げるでつ

 再生エネの主力化で求められるのは、送電線の容量確保。

経済産業省は18年度に英国などの制度を参考に「日本版コネクトアンドマネージ」を導入。

当面は緊急時に備えて空いている予備の送電枠を開放。

 

長期的には送電線の増設も欠かせないでつ

ただ増設には1キロメートルあたり10億円近くかかるでつ

増設が最低限で済むよう、発電所の立地を分散させるなどの工夫が必要。

すでに日本では太陽光発電などの固定価格買い取り制度(FIT)などで約2兆円の国民負担があるでつ。

経産省幹部は「FITに加えてさらに増える負担が国民に受け入れられるのか」と悩むでつ。

一方、欧州は再生エネ導入の負担を受け入れる風土があるよう。

コネクトアンドマネージを導入した英国やドイツは出力抑制によって電力事業者が失った逸失利益を補償しているでつ。

ドイツでは15年の補償額が3億ユーロ(390億円)を超えたでつ。

欧州の関係者は「コストとのトレードオフを一定程度受け入れる」と語るでつ。

将来的な利益のためには当面のコスト負担もいとわない決断。

欧州の思い切りにも学ぶべきところたくさんあるでつ。

システム情報学術

講演会も長くいってないなぁ~

酸素を作るには…

酸素を製造するには、冷却して沸点の違いでそれぞれの気体を分離するでつ。

原料となる空気だからコストがかかりないけど、原料空気を酸素・窒素・アルゴンに分離するためには仕掛け(装置)とエネルギー(液化エネルギー)が必要。

この液化エネルギーを得るために空気を圧縮する(空気は圧縮して昇圧することにより 液化しやすくなり、後に説明する深冷分離では、その分離方法から空気を昇圧する必要がある)のでつが、 酸素工場では空気を圧縮するために大型の圧縮機が使われており、多くの電力を消費するでつ。

酸素・窒素を大量にまた効率よく製造することができるため酸素・窒素の製造方法の主流となっている、深冷分離でつが、まず、物質には気体、液体および固体の三態があるでつが、このうち液体が気体となる温度を沸点というでつ(気体が液体となる温度も同様に沸点)。

空気中の酸素・窒素・アルゴンの常圧における沸点は、温度(沸点)まで冷却されると各成分は液化。

深冷分離とは、このような空気中の酸素・窒素・アルゴンの沸点の違いを利用して分離する方法。

具体的な製造方法としては、まず原料空気を(1)フィルターから吸込み、(2)圧縮機で約0.5MPaまで圧縮。圧縮した空気は80℃程度になるため、(3)水洗冷却塔で約10℃まで冷却。

その後、(4)吸着器にて低温で固化する水分ならびに二酸化炭素を吸着除去し、(5)分離機に導入した原料空気を熱交換器で-200℃近くまで冷却した後、精留塔に導入し、各ガスの沸点の差を利用して分離。

この時、低沸点成分(蒸発しやすい成分)の窒素は精留塔の上部(ガス側)から、高沸点成分(蒸発し難い成分)の酸素は下部(液側)から採取。

従って、深冷分離による酸素の製造においては、化学工場のような化学反応や燃焼等は一切なく、ガスの圧縮および冷却等といった物理操作のみで製品ガスを製造しており、非常に安全な製造方法。

水の電気分解による酸素の製造もあるでつ。

だけど、水の電気分解ではコストが高くなり、また大量に酸素を生産することができないでつ。

 

これに対し、深冷分離では酸素・窒素・アルゴンの併産が可能であり、また大量生産に対応できるため、酸素を大量に消費する製鉄所や化学工業等では、空気から酸素を生産する方法が採られているでつ。

酸素およびアルゴンについては、大半を製品として採取するでつが、窒素に関しては高純度の窒素を製品として採取し、低純度の窒素を排ガスとして精留塔の圧力調整などのため大気に放出。

排ガスの一部は、(4)吸着器が吸着した水分・CO2を大気に放出するためにも使用。

構外から見える高く四角い箱を一般的にコールド・ボックス(以下「CB」という)と言います。このCBは鋼板製で内部には精留塔、熱交換器および配管等が収められて、精留塔、熱交換器および配管等は-200℃近い低温であり、大気からの侵入熱があると精留操作が阻害されるでつ。

そのため、侵入熱を防止する目的でCBには大量の断熱材が充填されており、内部機器の低温を保っているでつ。

簡単に言えば、一般的に使われているクーラーボックスのようなもの。

発泡スチロール製のクーラーボックスに氷を入れ、魚などを冷やして活きが良いまま輸送する場合の『氷と魚』がCB内の『低温の精留塔や熱交換器』にあたり、充填されている『断熱材』が冷たい氷を外気で溶かさないための「発泡スチロール」と同じ役割。

ただし、CBに充填されている断熱材は粉末状なので、発泡スチロールのようにそれだけで容器を形成できないため、鋼板製の外槽が必要。

また、白色には太陽光を反射する効果があることは一般的にも知られているでつが、この効果を利用してより断熱効果を得るためにCBは白く塗装。

また、酸素工場には、製造した製品液化酸素・窒素・アルゴンを貯蔵する低温貯槽が設置されていますが、この貯槽もCBと同様に断熱材等によって保冷されており、その外槽も白く塗装。

他には、空気から酸素を製造する方法としては深冷分離の他に、吸着分離や膜分離があるでつ。

吸着分離はゼオライト系吸着剤のガスに対する吸着特性の違い(加圧で窒素を吸着、減圧で窒素を脱着・排気)を利用して、2筒式の吸着筒を加圧と減圧の操作(圧力変動)を交互に繰返しながら酸素を分離。

膜分離は膜の透過速度がガスによって異なることを利用して分離するもので、透過速度が速い酸素と遅い窒素を分離。

どちらの分離方法も、深冷分離と異なり常温で分離を行うため、高圧ガス保安法の規制対象外であり、また構成機器も深冷分離と比べて少なく、装置をコンパクトにでき、その結果低コストで酸素を製造することができるでつ。

だけど、どちらも高純度の酸素を大量に生産できないため、高純度を必要としない電気炉、ゴミ処理等の中規模ユーザーで使用。

物流は…

ネットショッピングとかでストックするとかの確保とか自動化等で、ダイフクとかは大忙しでつなぁ~

木造は…

高層となると強度とかいろいろあるけど、そこは技術の進歩でなんとかってとこでつなぁ~

CO2を有効利用 燃料や化学原料に

化石燃料を燃やすと発生する二酸化炭素(CO2)は、地球温暖化の原因となり厄介者扱いされているでつ。

だけど、うまく変換すれば、化学品の原料や燃料電池向けの燃料などとして活用できるでつ。

CO2は安定な物質で変換はなかなか難しかったでつが、有望な方法が最近相次いで登場。

科学者らは将来、二酸化炭素を生かす社会を実現できると展望してるでつ。

CO2を原料にしている最も理想的な反応は、植物の光合成。

太陽光を受けて水とCO2から酸素と糖を作るでつ

この反応をまねる「人工光合成」は科学者の夢。

実現はまだ難しいでつが、期待を抱かせる成果が出てるでつ

新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の事業で試作した、メタノールを合成する小型プラント。

光触媒で水を分解して発生させた水素とCO2を原料にしてるでつ

糖の代わりにメタノールを作るでつ

収率は最大で9割に…

このメタノールからエチレンやプロピレンなどの化学原料を合成する技術も開発。

従来、合成反応と同時に発生する高温の水蒸気が触媒を劣化させる問題があったでつ

研究では、「常識を覆す不死身の触媒を開発、メタノールを生かす道を切り開けた」と解説。

またCO2を原料として生かす方法に、人工ダイヤモンドの電極を使う方法を研究。

微量のホウ素を加えて化学反応を起こしやすくしたのが特色で、この電極を取り付けた装置にCO2を溶かした水を流し込むと、水の中の水素とCO2が結合してギ酸ができるでつ

余剰電力の活用法になるとみて東北電力が協力

金属電極にはみられない面白い反応を起こすダイヤモンド電極の活用法が研究テーマで、CO2から有用な物質を作る新技術が重要になると考え、数年前からこの実験を始めたでつ

ギ酸は最も簡単な構造をした酸で、水素を液体として貯槽する際の有力な候補であり、燃料電池を動作させる燃料として直接使うアイデアもあるでつ

次世代のエネルギー源として注目を集めるでつ

1時間に電極1平方メートルあたりにできる量は100グラムと、まだ基礎的な段階。

「合成効率を高め数年後には実用を見込める技術にしたい」と話し、規模を大きくした装置で実験を続けるでつ

また、アルコールの仲間のジオールとCO2を交互につないで樹脂にする触媒を開発。

植物を構成する成分、セルロースからジオールを作る方法はすでにあるでつ

「将来、空気と植物から樹脂を作る時代が訪れるだろう」と展望。

樹脂や医薬品など化学品の骨格には、炭素原子が連なった場所がたくさんあるでつ

その原料として工場などから多量に出るCO2を活用できれば、石油など化石資源の節約につながるでつ

そんな反応を開発する研究の歴史は長いでつ

CO2は1個の炭素原子の周りに2個の酸素原子が結合した物質で、化石資源を大量消費し、大気中の濃度は年々高まっているでつ

赤外線を吸収して熱を蓄える温室効果があり、地球温暖化の原因。

水に溶けると酸性になるでつ

大気中で増えたCO2が海水に溶け込んで海洋の酸性化が進むと、サンゴや貝類などが成長しにくくなるでつ

有効に活用できれば、厄介者のイメージも解消されるでつ

だけど、反応を進めるため多くのエネルギーを投入して逆にCO2の発生が増えてしまったり、特性のよい物質を合成できなかったりする課題がつきまとい、実用的な技術の開発は難航。

安定で他の物質と反応しにくい特性をもつため。

建材などに使われるメラミン樹脂の合成などでCO2を原料にする方法は実用化されていたでつが、さらに革新的な触媒や特殊な電極などを駆使して他の物質との反応を活性化させ、有用物質を作る見込みのある新技術が出始めたでつ

セラミックスを焼き固めるときに加える特殊な樹脂の原料にする方法や、自動車や家電などに広く使われるポリカーボネート樹脂を合成する方法など、産業界でも応用を目指す動きが出てるでつ

 

化石燃料を使い現代社会は発展してきたが、際限なく使えるわけではないでつ

触媒を利用する化学反応は「化石資源を持続的に使う技術の開発は、科学者の使命といえる」と説くでつ

燃料や化学原料を賢く作る技術の開発を急がなければいけないでつ

IPSは…

米国での開発スピードが速いでつなぁ~

持ち運べると…

便利だけど…

そこまで浄水しないとってとこあるでつなぁ~

自然に飲めるのがいいでつなぁ~

時代は…

原子力発電も小型化されてきてるでつなぁ~

小型のが廃棄しやすいかなぁ~

ダウンサイジングの波は原子力にもきてるでつなぁ~

凍土壁の効果は…

凍土壁が完成したけど…

どりほどの効果あるのかなぁ~

まだまだやらないといけないこと多いけど、安部さんわかってるのかなぁ~

ごみ焼却プラント設備改良による 低空気比燃焼実現と CO2排出量削減⑩

基幹的設備改良工事にて,既存のごみ焼却プラントに EGR を適用した低空気比燃焼技術を 導入した結果,蒸発量変動±約4%以下,CO ピーク発生を十分に抑制した上で,BF 出口 O2濃 度を 6.1vol%dry(ボイラ出口 O2 濃度推定 3.6vol%dry,空気比約 1.2)で安定的に運転すること が可能。

施設の安定運転だけでなく,NOx 発生量抑制効果によるアンモニア水使用量 削減,発電量増加及び消費電力量削減による売電電力量増加などお客様の運営維持管理コス ト面にもメリットがある技術であり,現在工事中の2炉目の設備改良も終えることで,更なる効果が 期待。

本技術を,新規建設のごみ焼却プラントは勿論のこと,本事例のように,既存のごみ 焼却プラントにも積極導入していくことで,低炭素社会実現に貢献していく所存。

ごみ焼却プラント設備改良による 低空気比燃焼実現と CO2排出量削減⑨

本工事による CO2排出量削減効果を表3に示すでつ。

評価条件は,西部総合処理センター の通常運転条件である2炉運転時とし,工事未実施炉と工事実施済の3号炉の2炉運転での評 価とした結果,工事前よりも 41.7%の CO2 排出量削減効果を確認。

削減効果として最も大き いのは,SAH・SGH 消費蒸気量削減による発電量増加によるものであり,消費電力については, 低空気比燃焼に伴う押込送風機の容量ダウンとインバータ化による削減効果が大きい結果。

本結果から,低空気比燃焼による CO2削減効果が大きいことを確認した。2炉ともに低空気比 燃焼運転とすることで更なる削減効果が期待。

ごみ焼却プラント設備改良による 低空気比燃焼実現と CO2排出量削減⑧

インバータ化等による消費電力削減効果を図4に示すでつ。

押込送風機は,従来の回転数を一定 としたダンパ開度制御からダンパ開度を一定(全開)とした回転数制御,誘引通風機は,ダンパ開 度及び回転数併用制御から回転数制御のみに変更したことで,押込送風機は 70%,誘引通風 機は 37%の消費電力削減効果を確認した。押込送風機については,二次送風機の新設に伴 い,二次空気量分の負荷が削減された点も削減に寄与したものと考えられるでつ

ごみ焼却プラント設備改良による 低空気比燃焼実現と CO2排出量削減⑦

SAH・SGH 使用蒸気量削減効果を図3に示すでつ。

工事前と比較して,SAH は 46%,SGH は 62% の使用蒸気量削減効果を確認。

低空気比燃焼による燃焼空気量及び排ガス量削減効果の 他,SAH については,二次送風機の新設に伴い,従来の二次空気予熱分の削減,SGH につい ては,排ガス量削減の他,BF 入口ガス温度の高温運用による再加熱温度までの温度差減少も削 減に寄与したものと考えられるでつ。

本改善により,工事未実施炉と工事実施済3号炉での2炉運転 時の比較で,発電量は工事前よりも約7%増加。

ごみ焼却プラント設備改良による 低空気比燃焼実現と CO2排出量削減⑥

表2に工事前後の脱硝前 NOx 及び脱硝用薬剤(アンモニア水)使用量の比較を示すでつ。

低空気 比燃焼による NOx 発生量抑制効果により,触媒脱硝前の BF 出口 NOx 濃度は工事前より約 31%,煙突 NOx 濃度約 32%の低減を確認。

また,アンモニア水使用量は制御下限値まで低 減し,工事前よりも約 35%低減。

電子工作は…

Raspberry Piというのがあって、こりでVBAみたいなことができるでつなぁ~

ごみ焼却プラント設備改良による 低空気比燃焼実現と CO2排出量削減⑤

従来燃焼と低空気比燃焼運転のトレンド比較を図2に示すでつ。

EGR ガスによる炉内混合攪拌効 果と自動燃焼制御の高度化により,BF 出口 O2 濃度 6.1vol%dry(ボイラ出口 O2 濃度推定 3.6vol%dry,空気比約 1.2)とした低空気比燃焼においても,未燃ガス(CO)濃度ピーク発生を十 分に抑制するとともに,発電量を一定に保つために重要な蒸発量変動を±約4%以下とした安定 的な運転が可能。

 

ごみ焼却プラント設備改良による 低空気比燃焼実現と CO2排出量削減④

西部総合処理センターの基幹的設備改良工事概要を表1に示すでつ。

本工事では,熱回 収率の向上を目的に,低空気比燃焼技術導入の手法として,排ガス再循環(EGR)送風機,EGR ダクト等を新たに設置。

低空気比燃焼による燃焼空気量及び排ガス量削減に伴い,熱回収 率向上とともに,燃焼空気や排ガスの再加熱に使用される蒸気式空気予熱器(SAH)及び排ガス 再加熱器(SGH)蒸気量の削減により,タービン発電使用蒸気量が増加し発電量が増加。

また,プラント機器消費電力の削減対策では,プラント機器の中でも大容量の押込送風機等通風 設備のインバータ化,ボイラ給水ポンプ等の高効率モータ化,低空気比燃焼に伴う負荷低減を 考慮した一部機器の容量ダウン等を実施。

機器の長寿命化対策では,経年劣化した給 じん装置,火格子更新による焼却能力の維持の他,ボイラ水管の金属溶射・肉盛等により,ボイラ の耐久性を向上。

尚,平成 28 年度に3号炉を対象とした改良工事を終え,運用を開始しており,現在は2号炉を 工事中。

ICTイノベーション2018

情報との融合でつなぁ~

ガス化のは…

固体または液体物質を気体にする操作をさすが、通常は石炭、コークスのような固体、あるいは石油、ナフサのような液体と、水蒸気、空気、酸素のようなガス化剤とを反応させて、燃料ガスや工業用の原料ガスなど気体状製品を得るプロセスのことをいう。
 古くは19世紀から、石炭やコークスを原料としたガス化法により燃料ガスを得ていた。石炭ガス、水性ガス、増熱水性ガス、発生炉ガスなどがこれにあたる。1960年代になって、より安価で処理しやすい原油、ナフサなどの液体を原料として用いるガス化法が主流となり、石炭系のガス化法は一時ほとんど姿を消した。また、1970年代後半からは液化天然ガス(LNG)の導入が盛んとなり、都市ガス用の原料としては、石油系原料からのものを上回るようになった。このように、ガス化プロセスは、その時代の原料事情に大きく影響されるが、国情によっても状況はかなり異なる。たとえば、アメリカにおいては天然ガスが豊富であるため、ガス化法による家庭用燃料ガスの製造は行われていない。
 ガス化プロセスは、原料(固体、液体)、操作(連続式、サイクリック式)、熱供給(内熱式、外熱式)などに応じて多種類あるが、基本的な反応は類似しており、(1)炭化水素原料の熱分解による熱分解ガスと残存炭素の生成反応、(2)酸素による部分酸化、(3)水蒸気との反応(水蒸気改質ともいう)、(4)気相での水性ガスシフト反応が主要な反応であり、一部のプロセスでは、(5)水素との反応を含むことがある()。
 現在操業しているプロセスの例を若干記す。重質油や石炭を原料として千数百℃の高温で(2)の反応を行うと、一酸化炭素と水素が得られ、合成用ガスとして用いられる。(3)の反応を利用すると、単位原料当りのガス収率が大きいので有利であるが、これは吸熱反応であるので、なんらかの手段で熱を供給しなければならない。石炭のガス化では(2)の反応を併発させることが一般的であり、ナフサのガス化では、反応管を外部から加熱する連続式ナフサ改質法が主流となっている。これからの技術としては、地球環境問題に注目した技術開発が求められている。熱効率を飛躍的に向上させることによって二酸化炭素(炭酸ガス)の抑制を目ざす石炭ガス化複合発電、あるいはカーボンニュートラルなプロセスであるバイオマスのガス化などに期待が寄せられている

 

酸化剤・・・相手から電子を奪って相手を酸化する物質⇒自身は還元される⇒自身の酸化数は小さくなり、相手の酸化数は大きくなる。 
還元剤・・・相手に電子を与えて相手を還元する物質⇒自身は酸化する⇒自身の酸化数は大きくなり、相手の酸化数は小さくなる。 

酸化剤となりやすいものは電子を受け取りやすいものである。つまり・・・ 
(1)酸化数の大きな原子を含むもの (下の酸化剤の①~⑥) 
(2)陰イオンになりやすい単体 (下の酸化剤の⑦~⑨) 
(3)その他 (下の酸化剤の⑩、⑪) 
還元剤となりやすいものは電子を失いやすいものである。つまり・・・ 
(1)陽イオンとなりやすい単体 (下の還元剤の①、②) 
(2)金属イオンでさらに大きな酸化数のイオンになりやすいもの (下の還元剤の③、④) 
(3)その他 (下の還元剤の⑤~⑩) 

代表的な酸化剤

※下線部の酸化数が変化する。 
①過マンガン酸カリウム(酸性溶液) KMnO2   MnO4^- →Mn^2+ 
  過マンガン酸カリウム(中性・塩基性溶液)   MnO4^- →MnO2 
②二酸化マンガン MnO2(酸性溶液)   MnO2→Mn^2+ 
③ニクロム酸カリウム(酸性溶液) K2Cr2O7  Cr2O7^2- →2Cr^3+ 
④濃硝酸  HNO3 HNO3 →NO2 
⑤希硝酸  HNO3 HNO3 →N
⑥熱濃硫酸 H2SO4 H2SO4 →SO2 
⑦ハロゲン(Cl) Cl2 Cl2 →2Cl^- 
⑧酸素 O2 O2 →2H2O 
⑨過酸化水素 H2O2 H2O2 → 2H2O 
⑩オゾン O3 O3 → H2O + O2 
⑪二酸化硫黄 SO2 SO2 → S 

代表的な還元剤

※下線部の酸化数が変化する。 
①金属単体(Na) Na   Na →Na^+ 
②水素  H2   H2 →2H^+ 
③塩化スズ SnCl2   Sn^2+ →Sn^4+ 
④硫化鉄 FeSO4   Fe^2+ →Fe^3+ 
⑤硫化水素 H2S   H2S →S 
⑥ヨウ化カリウム KI   2I^- →I
⑦シュウ酸 H2C2O4または(COOH)2   H2C2O4 →2CO2 
⑧チオ硫酸ナトリウム Na2S2O3   2S2O3^2- →S4O6^2- 
⑨二酸化硫黄 SO2   SO2 → SO4^2- 
⑩過酸化水素 H2O2   H2O2 → O

※H2O2・・・酸化剤として働くことが多いが、相手が過マンガン酸カリウムやニクロム酸カリウムのような強力な酸化剤の場合は還元剤として働く。 
SO2・・・還元剤として働くことが多いが、相手が硫化水素のような強い還元剤の場合は酸化剤として働く。 
ヨウ素の場合、I2(単体)の時は酸化剤として働くがI^-(イオン)の時は還元剤となる。 

石炭火力が…

コストが安価ではあるでつが、温暖化ガスの影響で建築がストップがかかったでつなぁ~

温暖化対策考えると…

水素への切り替えが急がれるでつなぁ~

廃棄物ガス化改質発電プロセス②

RDFとかもこの技術で活かされそうな感じだし、ガス化はやっぱり廃棄物でつなぁ~