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【研究最前線】
再生可能エネルギーのベストミックスを探り、エネルギーの「地産地消」を実現する。 電気電子工学科 泉井良夫教授

「世界にはまだ無電化地域がたくさん残されています。そうした地域こそ、地産地消のエネルギーシステムが有効です」



多様な再生可能エネルギーの
ベストミックスを探る

地産地消のエネルギーシステムが
地方創生にもつながる


日本は現在、多様なエネルギー問題を抱えている。東日本大震災の後、数多くの原子力発電所が停止しているため、化石エネルギーに依存せざるをえないが、化石エネルギーには地球温暖化を進行させるCO2を大量に放出するという問題がある。再生可能エネルギーは急速に進展しているが、安定供給できる状況にはない。2018年9月には、震度7の地震の後、北海道全域で停電(ブラックアウト)が起こり、電力レジリエンス(復元力)の課題も浮き彫りになった。


これらの課題を劇的に改善する「エネルギーマネジメントプロジェクト」に取り組んでいるのが、金沢工業大学工学部電気電子工学科の泉井良夫教授(専門:エネルギーマネジメント、電力システム)だ。


「理想は再生可能エネルギーへの転換ですが、膨大な電力を消費する都市主体で考えると困難です。しかし、集落が分散している地方なら、再生可能エネルギーとの相性がいいのです。地域で発電して使用する『地産地消』を実現すれば、遠方から送電する必要がなくなり、ブラックアウトの不安が軽減されます。ただし、代表的な再生可能エネルギーの太陽光や風力だけでは、天候に左右され、安定性が懸念されます。そこで、私が構想しているのは、太陽光、風力、地熱、バイオマス、小水力などを最適に組み合わせてエネルギーを創り(ベストミックス)、蓄電池や電動車(EV)を活用して配り、貯めることによって、出力の安定化を図る方法です」


このモデルの構築は、地方創生にもつながると、泉井教授は語る。

「例えばバイオマス発電では、近隣の森林の間伐材を使用します。それをチップに加工したり、燃やした後の残灰を肥料やセメントに混ぜて活用したりと、新たな産業を生み出すことができます」


エネルギーマネジメントプロジェクトの概要


学生が居住して実証実験を行うコテージの屋根に設けられた太陽光パネル 


バイオマス発電装置。地元産の木材チップを燃やして発電



北陸から日本全体へ、さらには
世界の無電化地域への展開も

学生がコテージで発電量などを
監視する実証実験がスタート

 

 環境にやさしい再生可能エネルギーの組み合わせで、エネルギーを地産地消できるようになる上に、それが地方創生にも結びつくとは、夢のある研究である。しかし、実現までにはクリアしなければならないことがある。

 

「エネルギーは社会インフラの根幹ですから、社会に実装した後で、うまくいかなかったというのでは大問題になります。実証実験が不可欠になるのです」


そこで強みを発揮するのが、金沢工業大学白山麓キャンパスの研究環境だ。同キャンパスでは、社会実装を目指して、植物工場、遠隔医療、自動運転など、多様な実証実験が進められているのである。


泉井教授の「エネルギーマネジメントプロジェクト」では、白山麓キャンパス内のコテージに、太陽光発電パネル、バイオマス発電、EV用の双方向高速充電器などを設置(将来的には小型風力発電も導入予定)。一定期間、研究室の学生が生活し、それぞれの発電量や、使用電力量などを、コテージの一室に設けられた監視制御画面でチェックしている。この監視は、学生が居住していないときも続けられる。人が住んでいると、日によって使用状況が変化してしまう。同一条件のもとで調べることも重要になるからである。また、4棟のコテージがあるため、複数のコテージで熱と電気をシェアする実験も実施されている。そのほか、EVは、扇が丘キャンパスとの移動の際に、いわば動くバッテリーとして使用されており、どうすればより多くの電力を移すことができるか、データの収集・分析が重ねられている。


「コテージの後は、ビル(公民館)レベルで実証実験を行う予定です。地域特性を考慮したエネルギーシステムのモデルを構築し、まずは北陸地方へ、さらに日本全体へ展開していくことが目標です。世界にはまだ無電化地域がたくさん残されています。そうした地域こそ、地産地消のエネルギーシステムが有効であり、世界的な展開も視野に入れています」


泉井教授の研究は、グローバルな広がりを見せていきそうである。



実証実験の拠点となっている金沢工業大学白山麓キャンパス KITイノベーションバブ


*当記事は2019年7月に発刊された「研究」で選ぶ理工系大学進学情報誌『F-Lab.(エフラボ) 2020 世界を変える、大学の研究』(発行 allow corporation)より許諾を得て転載したものです。



【関連記事】

再生可能エネルギーによる地産地消を目指す。白山麓キャンパス小エリア直流電力網実証実験が第2段階へ。地元産木材チップを使ったバイオマスボイラによる電熱連携を実現。双方向高速充電器も国内の大学ではじめて導入し、EVを使ったエリア間の仮想配電線実証実験を加速(2019.3.4)

「世界にはまだ無電化地域がたくさん残されています。そうした地域こそ、地産地消のエネルギーシステムが有効です」



多様な再生可能エネルギーの
ベストミックスを探る

地産地消のエネルギーシステムが
地方創生にもつながる


日本は現在、多様なエネルギー問題を抱えている。東日本大震災の後、数多くの原子力発電所が停止しているため、化石エネルギーに依存せざるをえないが、化石エネルギーには地球温暖化を進行させるCO2を大量に放出するという問題がある。再生可能エネルギーは急速に進展しているが、安定供給できる状況にはない。2018年9月には、震度7の地震の後、北海道全域で停電(ブラックアウト)が起こり、電力レジリエンス(復元力)の課題も浮き彫りになった。


これらの課題を劇的に改善する「エネルギーマネジメントプロジェクト」に取り組んでいるのが、金沢工業大学工学部電気電子工学科の泉井良夫教授(専門:エネルギーマネジメント、電力システム)だ。


「理想は再生可能エネルギーへの転換ですが、膨大な電力を消費する都市主体で考えると困難です。しかし、集落が分散している地方なら、再生可能エネルギーとの相性がいいのです。地域で発電して使用する『地産地消』を実現すれば、遠方から送電する必要がなくなり、ブラックアウトの不安が軽減されます。ただし、代表的な再生可能エネルギーの太陽光や風力だけでは、天候に左右され、安定性が懸念されます。そこで、私が構想しているのは、太陽光、風力、地熱、バイオマス、小水力などを最適に組み合わせてエネルギーを創り(ベストミックス)、蓄電池や電動車(EV)を活用して配り、貯めることによって、出力の安定化を図る方法です」


このモデルの構築は、地方創生にもつながると、泉井教授は語る。

「例えばバイオマス発電では、近隣の森林の間伐材を使用します。それをチップに加工したり、燃やした後の残灰を肥料やセメントに混ぜて活用したりと、新たな産業を生み出すことができます」


エネルギーマネジメントプロジェクトの概要


学生が居住して実証実験を行うコテージの屋根に設けられた太陽光パネル 


バイオマス発電装置。地元産の木材チップを燃やして発電



北陸から日本全体へ、さらには
世界の無電化地域への展開も

学生がコテージで発電量などを
監視する実証実験がスタート

 

 環境にやさしい再生可能エネルギーの組み合わせで、エネルギーを地産地消できるようになる上に、それが地方創生にも結びつくとは、夢のある研究である。しかし、実現までにはクリアしなければならないことがある。

 

「エネルギーは社会インフラの根幹ですから、社会に実装した後で、うまくいかなかったというのでは大問題になります。実証実験が不可欠になるのです」


そこで強みを発揮するのが、金沢工業大学白山麓キャンパスの研究環境だ。同キャンパスでは、社会実装を目指して、植物工場、遠隔医療、自動運転など、多様な実証実験が進められているのである。


泉井教授の「エネルギーマネジメントプロジェクト」では、白山麓キャンパス内のコテージに、太陽光発電パネル、バイオマス発電、EV用の双方向高速充電器などを設置(将来的には小型風力発電も導入予定)。一定期間、研究室の学生が生活し、それぞれの発電量や、使用電力量などを、コテージの一室に設けられた監視制御画面でチェックしている。この監視は、学生が居住していないときも続けられる。人が住んでいると、日によって使用状況が変化してしまう。同一条件のもとで調べることも重要になるからである。また、4棟のコテージがあるため、複数のコテージで熱と電気をシェアする実験も実施されている。そのほか、EVは、扇が丘キャンパスとの移動の際に、いわば動くバッテリーとして使用されており、どうすればより多くの電力を移すことができるか、データの収集・分析が重ねられている。


「コテージの後は、ビル(公民館)レベルで実証実験を行う予定です。地域特性を考慮したエネルギーシステムのモデルを構築し、まずは北陸地方へ、さらに日本全体へ展開していくことが目標です。世界にはまだ無電化地域がたくさん残されています。そうした地域こそ、地産地消のエネルギーシステムが有効であり、世界的な展開も視野に入れています」


泉井教授の研究は、グローバルな広がりを見せていきそうである。



実証実験の拠点となっている金沢工業大学白山麓キャンパス KITイノベーションバブ


*当記事は2019年7月に発刊された「研究」で選ぶ理工系大学進学情報誌『F-Lab.(エフラボ) 2020 世界を変える、大学の研究』(発行 allow corporation)より許諾を得て転載したものです。



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