エネルギー

発明:エネルギー

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    Eicke Weber、*1949年、物理学者および太陽光エネルギー専門家

    人類は持続可能なエネルギーによって生きられる。さもなければ全く生きのびられないだろう。”



    どうすれば環境や気候に負担をかけず、エネルギーを利用することができるでしょうか?どうすれば膨らむ需要に対応できるのでしょう?ドイツは、太陽、風力、バイオマスなどの再生可能エネルギーの活用に力を注いでいます。Eicke Weberを中心としたFraunhoferの研究者たちは、太陽電池の効率化について数多くの世界記録を達成しています。

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© Fraunhofer

革新的なエネルギーの併用

ガス、石油、石炭が不足すると、照明は消えてしまうのでしょうか?現在でも世界中のエネルギーのほとんどは化石原料を利用して供給されています。とはいえもちろん、再生可能エネルギーによる確実な電力供給も可能です。Fraunhoferの研究者たちは複数の事業法人との試験的な共同プロジェクトでその方法について紹介しています。

すなわち、太陽エネルギー、風力、バイオガスを利用する発電量の少ない何十もの発電設備(発電機)をインターネット上で統合させた仮想の複合発電所を作っているのです。日光が射さない日や風が吹かない日は、操縦センターが供給不足から守ります。操縦センターはそのほか、余ったエネルギーを蓄電し、需要に応じて再びネットへ送電することも行います。


Viele regenerative Energiequellen bilden gemeinsam ein virtuelles Kombikraftwerk

    明日の光

    電球の代わりになる光を放つ壁紙、映像や写真、そして自由自在なスクリーンに、あるいは点滅するネオン管に‐有機発光ダイオード、略してOLEDの利用可能性はほぼ無限です。既に携帯電話やMP3プレーヤーのディスプレイなどには、現在OLEDが採用されています。OLEDは非常に薄い半導体の人工層で構成され、従来の発光ダイオードに比べ、さらに低い消費エネルギーと製造コストを実現しています。それだけでなく、OLEDを使ったスクリーンは柔らかく曲げることも可能です。

    とりわけOLEDには、比較的寿命が短いという課題もあります。ドレスデン、ポツダム、そしてマインツの研究者たちは、OLEDをさらに長持ちさせ、より強くそしてより明るくすることに取り組んでいます。

    ビデオ“OLED-低分子材料でできた光”を観る


    有機発光ダイオード(OLED)の利用可能性はほぼ無限です
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      太陽光を一点に集中させて

      2014年夏、Fraunhofer-Institutの研究者たちは、太陽光エネルギーシステムの世界記録を打ち立てます。彼らのソーラーモジュールが、36.7%のエネルギー変換効率を達成したのです!

      集光モジュールと呼ばれるこのモジュールは複数のレンズで構成され、これらのレンズはその下にある特に効率の高い太陽電池に太陽光を集めます。数多くの半導体が層を成し、変換効率が4倍も向上したこれらの太陽電池は、さまざまな太陽光の波長を吸収することができます。これらの太陽電池では、従来のシリコン系太陽電池よりもさらに幅広い太陽光スペクトルを使用しています。


      集光モジュールでは、非常に効率よく太陽光を利用します

      集光モジュールで使用される4倍高効率な太陽電池の製造
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        発電電動の原理

        みんなのためのエネルギー?それは、150年前には考えもしなかったテーマです。というのも、遠く離れた場所へエネルギーを輸送するには、エネルギーを電力に変えなければならないからです。そのために必要となるのが発電機です。 当時、さまざまな研究者たちが、磁界で導体を回転させて運動エネルギーを電気エネルギーに変換する装置で実験を行っています。

        そして遂に1866年、技術者であったWerner von Siemensがこのブレイクスルーに成功します。彼の発電電動機械は“自己励磁(自励式)”の原理に基づいて稼動します。つまり、機械の作動前に外からの給電を必要とせず、電磁石(回転子)の残留磁気を利用するのです。まず弱い電圧を誘導するにはこれで十分です。こうして電流が流れ、これによって磁力がさらに強まります。この原理では、発電電動機械の重量の85%を、そして購入価格を75%減らすことができるのです。このようにして、電力を包括的に供給するための基盤が創られました。これは、シーメンス・コンツェルンの世界的な成功の土台となる数多くの革新的なアイディアの一つに過ぎません。


        現在稼動中の発電所でも、機械エネルギーを電気エネルギーに変えるには、どこでも発電機が欠かせません

        1920年代、Walchensee発電所はバイエルン州全体の電力を供給していました。現在も稼働中です
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          風力を最大限に活用する

          風力発電装置でどれほどのエネルギーが得られるのでしょうか?既に1919年に、流体力学の研究者であるAlbert Betzは、風力の59%以上を利用可能なエネルギーに変えることは不可能だと予測します。可能な限りこの値に近づけるよう、ゲッティンゲンの学者Betzは、さまざまな翼型で風洞試験を行います。遂に1930年代に、BetzはKurt Bilauと共に、風力発電装置に最適な翼を構築します。


          住宅地近郊では、高い変換効率だけでなく、装置の静音性も重要になります

          現在の風力発電装置では、変換効率を上げるために最適化された翼型が取り付けられます