本セミナーでは、欧州、米国で進行中の実用向け環境低負荷型シリサイド系熱電変換技術の技術開発動向、特に2013～2015の最新動向について詳細に解説いたします。
現在、300〜500℃の排熱を利用付加価値の高い電気エネルギーに変換する環境低負荷・生体適応型で、かつ高い変換効率 (10%以上) が期待される次世代環境低負荷型熱電変換材料の開発が行われています。排熱発電の重要な用途の一つとして自動車がありますが、欧州では2025年に極めて厳しい自動車向けCO2排出規制が導入されます。また、途上国での爆発的な自動車需要の増加は従来エンジンによるものが大多数であり、2030年時点でも生産台数のおよそ90%が燃焼系のエンジンを搭載すると予測されています。こうしたことから、自動車向け排熱再資源化へのニーズは近年極めて大きいものとなりつつあります。 また、近年では、自動車エンジンにおける排熱発電センシングシステム用途も拡大しつつあります。通常、エンジンの高効率制御には、メカニズムの解明や現象のモデル化のために、エンジン稼働状態をリアルタイム多点・多重計測技術が必要ですが、エンジン周りは高温環境が多く、有線配線による多点センシングは、配線増加による重量増、車種ごとのスケーラビリティ確保の観点から好ましくありません。一方、エンジン関連パラメータのリアルタイム計測ではある程度大きな電力 (数百mW程度) が必要とされるため、エネルギーハーベスティング (環境発電技術) による微小な発電量では賄いきれない状況となっています。このため、中温度域での排熱発電センシングシステムは開発時のみならず、量産エンジンへのセンシングシステム搭載が想定され、実用化実装開発が行われています。 他方、CO2排出量規制の国際的枠組みの中で、本邦も2015年中に具体的な削減量を再設定し、削減への取り組みを本格化させなければなりません。自動車用途のみならず、今後は、工業界における熱の再資源化への取り組みは大きくしていく必要があります。たとえば、工業炉・ボイラーからの排熱発電センシングにより、システムの安定稼働、稼働効率向上等、最終的には、中電力規模の排熱―電気変換へとステップアップしていくことが想定されます。こうした点についても、現在どのような方向性が検討されているかについて見ていきたいと思います。さらに、先導役の欧州および米国での開発の進捗と今後の可能性、および国際標準化を視野に入れた排熱発電プロジェクト等の海外R&D動向について、公開可能な最新の情報をわかりやすく、かつ詳細に解説します。