太陽熱を分子に貯蔵する技術が実用化へ、暖房革命の始まり？

カリフォルニア大学の研究チームが分子太陽熱エネルギー貯蔵技術で画期的進展を達成。数ヶ月間の熱貯蔵が可能に。暖房エネルギーの未来を変える可能性とは。

世界のエネルギー需要の約半分を占める暖房。その3分の2は天然ガス、石油、石炭といった化石燃料の燃焼に依存している。太陽エネルギーは有力な代替手段だが、リチウムイオン電池による太陽光発電の電力貯蔵技術は成熟している一方で、熱の貯蔵技術は大きく遅れをとっている。

数十年の課題だった熱貯蔵技術

数日、数週間、さらには数ヶ月間にわたって熱を貯蔵するには、分子の結合にエネルギーを閉じ込め、必要な時に熱として放出できる仕組みが必要だ。この化学的アプローチは分子太陽熱（MOST）エネルギー貯蔵と呼ばれる。

MOST技術は数十年前から「次世代の革新技術」として注目されてきたが、実用化には至らなかった。主な課題は効率性と安定性。分子が太陽光を吸収して高エネルギー状態に変化し、後で熱として放出する過程で、エネルギーロスが大きく、分子自体も劣化しやすかった。

最新のScience誌に掲載された研究で、カリフォルニア大学サンタバーバラ校とUCLAの共同研究チームが、この長年の課題に対する突破口を示した。

研究チームは特殊な分子構造を設計し、太陽光エネルギーを分子結合に効率的に貯蔵する方法を開発。従来のMOSTシステムと比較して、エネルギー密度が大幅に向上し、貯蔵期間も数ヶ月間まで延長することに成功した。

重要なのは、この技術が常温で動作し、特別な断熱材や複雑な設備を必要としない点だ。分子自体が「熱の貯蔵庫」として機能するため、従来の蓄熱システムのような熱損失の問題を根本的に解決できる。

日本では冬季の暖房需要が高く、特に北海道や東北地方では灯油やガス暖房への依存度が高い。MOST技術が実用化されれば、夏の太陽光で冬の暖房をまかなうことが理論的に可能になる。

パナソニックやダイキン工業といった日本の空調メーカーにとって、この技術は既存のヒートポンプ技術と組み合わせることで、全く新しい暖房システムを生み出す可能性がある。特に、エネルギー自給率の向上を目指す日本政府の政策とも合致する。

一方で、東京ガスや地方のプロパンガス業者など、従来の暖房燃料供給業者にとっては、長期的な事業転換を迫られる可能性もある。

技術的な突破口が見えたとはいえ、実用化までにはいくつかのハードルが残る。製造コスト、大量生産技術、そして既存インフラとの統合が主な課題だ。

研究チームは今後5年以内に商業化可能なプロトタイプの開発を目指している。成功すれば、化石燃料に依存しない暖房システムが現実のものとなり、地球温暖化対策にも大きく貢献することになる。