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エネルギー・環境問題の解決を目指して

世界的規模で拡大しているエネルギー・環境問題の解決に向けたグリーン・イノベーションの推進のため、温室効果ガスの排出量削減を実現する再生可能エネルギーなどの新エネルギーの導入を促進する技術(創エネルギー)、エネルギーを高密度で貯蔵する技術(蓄エネルギー)、エネルギーを効率的に変換・利用する技術(省エネルギー)、エネルギー資源を有効利用する技術、環境リスクを評価・低減する技術の開発を進めています。

エネルギー・環境領域の研究開発(持続可能な社会:Zero-Emission Societyの夢として、低炭素社会や産業・環境共生社会に向けて創エネ、蓄エネ、省エネ、物質循環、産業技術リスク低減技術の開発に取り組む)

重要戦略詳細

新エネルギーの導入を促進する技術の開発

東日本大震災以降、日本のエネルギー政策は大きな転換を求められており、新エネルギーとしての再生可 能エネルギーへの期待が高まっています。産総研では、再生可能エネルギーの大量導入時代に向けて、エネルギー変換効率の飛躍的向上に向けた新しい原理や構造に基づく太陽電池の研究開発、太陽光発電における発電コスト低減と信頼性向上、風力発電の発電量向上と長寿命化、地熱の適正な利用を目指した技術などの開発を行うとともに、再生可能エネルギーの有効利用に必須のエネルギーネットワークなどにも取り組んでいます。

太陽光発電パネルの写真

太陽光発電パネル

エネルギーを高密度で貯蔵する技術の開発

エネルギーの需要と供給の時間的・ 場所的な不一致を解消するため、高効率なエネルギー貯蔵技術が必要とされています。産総研では、再生可 能エネルギーなどを効率よく水素などの化学エネルギーに変換して貯蔵・利用する技術を開発するとともに、日々の生活を支えるための利便性、安全性、環境性、安定供給性を考慮したエネルギーシステムの実現を目指し、車載用、住宅用、産業用の蓄電池(二次電池)に関する、材料基礎からシステム化まで一貫した研究を進めています。

水素吸蔵合金の写真

水素吸蔵合金

エネルギーを効率的に変換・利用する技術の開発

世界的規模で急速に増大するエネルギー消費に対して、省エネルギーの推進は重要な課題です。産総研では、電力エネルギー利用の高度化・高効率化に半導体エレクトロニクスを活用するため、SiC、GaN やダイヤモンドなどのワイドバンドギャップ半導体材料を用いて、これらの結晶・ウェハ技術から、パワー半導体デバイスや電力変換機器に至るまでの幅広い技術階層を、一貫して研究開発しています。また、熱エネルギーの有効利用技術として、発電と同時に熱の有効利用が可能な燃料電池、未利用の廃熱から電気エネルギーを回収できる熱電変換などの高性能化・耐久性の向上、より高効率なエンジンの実現に向けた技術開発などにも取り組んでいます。

SiC を用いた電力変換機器の画像

SiC を用いた電力変換機器

エネルギー資源を有効利用する技術の開発

エネルギー資源の少ないわが国において、新たな資源開発とその利用によりエネルギーセキュリティを確保することが必要です。産総研では、非在来型資源としてのメタンハイドレートなどのエネルギー資源の有効利用にかかわる技術を開発しています。メタンハイドレート資源開発においては、長期的な安定生産技術、生産増進技術の開発や地層挙動の評価など、早期の商業化実現に向けた技術整備に取り組んでいます。また、褐炭などの低品位炭や非在来型資源から水素などのクリーンな燃料を高効率に製造する技術など、未利用エネルギー資源の環境調和型利用技術の開発も行い、新たなエネルギー産業の創出に貢献します。

メタンハイドレート海洋産出試験の様子の画像

メタンハイドレート海洋産出試験の様子

環境リスクを評価・低減する技術の開発

産業と環境が共生する持続可能な社会の実現に向けて、新しい技術やシステムが社会に及ぼす影響を評価し、リスクを低減するための技術開発を行います。具体的には、環境の変化をいち早く検出するための環境分析・センシング技術の開発、環境リスクやその社会影響を評価するためのリスク評価手法の開発、環境負荷を低減するための資源リサイクル技術や環境浄化技術の開発を行います。また、産業事故の防止や万一の事故の際の被害低減のための産業保安技術やシステムを開発します。

レアメタルを高純度に回収する複管式気流選別機の画像

レアメタルを高純度に回収する複管式気流選別機

最近の研究成果

セレン化銀を使用した室温付近で高性能を示す熱電変換材料を開発

室温付近で優れた性能を示すセレン化銀(Ag2Se)から成るn型の熱電変換材料を開発しました。近年、IoTなどのスマート技術の急速な発展に伴い、熱電発電を用いた自立電源や熱電冷却を用いた局所冷却に大きな注目が集まっています。これらの幅広い応用を実現するには、熱電変換技術の核となる熱電変換材料のさらなる高効率化が不可欠です。今回開発した熱電変換材料の高い性能は、結晶構造の安定化による電荷を運ぶキャリアの移動度の向上と、キャリア濃度の最適化に起因します。IoT用電子機器などで使用できる自立電源や電気機器の局所冷却などでの利用が期待されます。

エネルギー・環境領域の最近の研究成果の概要図

開発したAg2Se熱電変換材料の走査型透過電子顕微鏡写真と熱電性能指数ZT
(a)単斜晶系の結晶構造がわずかに存在するZTの低い試料
(b)Seをわずかに過剰とすることにより、単斜晶系結晶構造の形成が抑制されたZTの高い試料

都市域のCO2排出を大気観測から起源別に推定

東海大学代々木キャンパス内の観測タワー上での大気中の二酸化炭素(CO2)と酸素(O2)の高精度観測から、代々木街区での人間活動によるCO2排出量を、使用された化石燃料の種類ごとに評価する手法を開発した。この手法は、産総研が開発してきた大気中O2濃度の100万分の1の超高精度計測と、主に森林CO2吸収の評価で用いられてきた鉛直CO2輸送量の計測を、都市部での観測に応用したものである。消費する化石燃料の種類によりO2とCO2の交換比(Oxidative Ratio:OR)が異なるため、都市のCO2排出のORを超高精度観測から導出し、CO2排出量を起源別に定量化できる。今回の手法は、近未来にゼロエミッション技術が都市域に大規模導入された際に、その削減効果を実環境計測に基づいて検証する技術になると期待される。

エネルギー・環境領域の最近の研究成果の概要図

都市ガス消費、石油消費、人間呼吸におけるO2とCO2の交換比(OR)
大気観測から都市のCO2排出量を化石燃料種別に評価する。

研究ユニット

電池技術研究部門

蓄電池・燃料電池をはじめとするエネルギーを蓄え利用する技術の開発

経済と環境を両立するグリーン・イノベーションを推進し低炭素社会を実現するためには、エネルギーの効率的利用が可能な、安全性や環境性に優れた蓄エネルギー技術、電力とエネルギー媒体の変換技術が必要です。

このため、電池技術研究部門では、移動体用途や住宅・定置用途の電源技術となる二次電池や燃料電池等の電池技術開発を進めています。新しいプロダクトを生み出すもととなる新材料開発、プロセス開発およびそれらを支援する材料基礎技術などに取り組んでいます。

電池技術研究部門の研究例イメージ画像

ラミネート型酸化物系全固体電池でLED照明を作動(上)と固体高分子形燃料電池用新材料(下)

研究拠点

関西センター

参画する技術研究組合

  • 技術研究組合FC-Cubic
  • 技術研究組合リチウムイオン電池材料評価研究センター(LIBTEC)

所在地

〒563‑8577 大阪府池田市緑丘1‑8‑31
電話:072‑751‑8528 FAX:072‑751‑8528
電池技術研究部門WEBサイト

省エネルギー研究部門

熱・電気・燃料の高効率エネルギー変換等による省エネルギー技術

限りある地球のエネルギー資源の持続的有効利用と温室効果ガス排出量削減を目標に、省エネルギー技術、高効率エネルギー変換技術などの研究開発を通して持続発展可能な社会の実現、産業競争力の強化に資するグリーン・イノベーションの実現を目指します。

具体的には、(1)自動車・航空機等におけるモビリティエネルギーの最適化と推進システムの効率化技術、(2)低炭素化促進のための燃料電池、熱電発電や太陽光発電、アンモニア・水素燃焼タービン発電等における高効率エネルギー変換技術、(3)効率的に熱・電気を輸送・貯蔵・利用するための基盤技術等の研究開発に加え、これらの技術開発を支援するための計測・評価技術の研究開発を行っています。

省エネルギー研究部門の研究例イメージ画像

モビリティパワーソースのモデルベース開発イメージ

研究拠点

つくばセンター(東、中央)

参画する技術研究組合

  • 未利用熱エネルギー革新的活用技術研究組合(TherMAT)
  • 自動車用内燃機関技術研究組合(AICE)

所在地

〒305-8564 茨城県つくば市並木1-2-1 つくば東
電話:029-861-7239 FAX:029-851-7523
省エネルギー研究部門WEBサイト

 

安全科学研究部門

産業と環境が共生する持続可能な社会の実現を支える評価技術の開発

安全科学研究部門では、評価技術の開発を中心として、安全で持続的発展可能な社会の実現に貢献することをミッションにしています。

リスク評価の対象は、現存する化学物質にとどまらず、今後の産業にとって重要なナノ材料などの新規材料や新技術も含まれます。安全な社会を支えるリスク評価研究として、産業と環境が共生する社会の実現に向けて、化学物質や材料、エネルギーを適切に利用することで環境リスクやフィジカルリスクを低減するための評価研究を実施しています。

また、技術の社会実装を支援する評価研究として、具体的な新技術・製品のライフサイクル全体での環境負荷(LCA)やリスクを評価することを通じて、産業のイノベーションやSDGs・ESG対応に貢献します。

安全科学研究部門の研究例イメージ画像

化学物質のリスク評価ツール(左)、LCA インベントリデータベース(IDEA)の作成状況(右)

研究拠点

つくばセンター(西、中央、北)

参画する技術研究組合

  • 新構造材料技術研究組合(ISMA)
  • 人工光合成化学プロセス技術研究組合(ARPChem)

所在地

〒305-8569 茨城県つくば市小野川16-1 つくば西
電話:029-861-8452 FAX:029-861-8422
安全科学研究部門WEBサイト

エネルギープロセス研究部門

エネルギー資源を有効利用する技術の開発

温室効果ガスの大幅削減に向けた再生可能エネルギーの大幅な導入は喫緊の課題ですが、一方で、国産エネルギーの乏しい我が国では、エネルギーセキュリティの観点から新たなエネルギー資源の確保とその高効率利用技術も求められています。

エネルギープロセス研究部門では、これらの課題に対応するために、非在来型のエネルギー資源の高度有効利用にかかわる技術開発を行っています。特に、未利用エネルギー資源であるメタンハイドレートの商業生産に向けた技術開発や、メタンからのCO2 フリー水素製造技術、CO2を化学品などに高効率転換するプロセス技術開発、あるいは水素貯蔵に関連する技術を推進し、国産エネルギーの夢の具現化と新たなエネルギー産業の創出に貢献していきます。

環境管理研究部門の研究例イメージ画像
メタンハイドレート圧力コア解析装置(左)、加圧型メタネーション装置(右)

研究拠点

つくばセンター(西)、北海道センター

所在地

〒305-8569 茨城県つくば市小野川16-1 つくば西
電話:029-861-8400 FAX:029-861-8408
〒062-8517 札幌市豊平区月寒東2-17-2-1 北海道センター
電話:011-857-8440 FAX:011-857-8417
エネルギープロセス研究部門WEBサイト

環境創生研究部門

産業活動と環境保全を両立する新たな環境創生技術の開発

産業活動と環境保全が両立する持続可能な社会の実現に向けて、新たな環境対策・環境創生の技術開発研究を展開しています。

特に、水問題が顕在化している地域での課題解決を目指して、各種水質評価項目の計測、水処理・制御などの水処理関連技術を研究するとともに、廃電子機器類などの使用済み製品の高度資源循環を実現するために、廃製品毎の選別技術や回収資源毎の製錬・素材回収技術の開発を推進しています。

また、これまでの環境計測にバイオ・ナノ技術を融合させた次世代環境診断技術や大気・海洋での炭素や各種化学物質の環境動態評価の研究にも取り組んでいます。

環境創生研究部門の研究例イメージ画像
資源価値創生技術開発を推進するための研究拠点

研究拠点

つくばセンター(西)

所在地

〒305-8569 茨城県つくば市小野川16-1 つくば西
電話:029-861-8300 FAX:029-861-8258
環境創生研究部門WEBサイト

先進パワーエレクトロニクス研究センター

ワイドギャップ半導体を用いた新規エレクトロニクスによる効率的な電力エネルギーハンドリング

家電や自動車、各種産業機器に使われるインバータで代表されるパワーエレクトロニクスは、電気エネルギーを制御するキー技術で、現在はシリコンパワー素子で成り立っていますが、性能に限界が見え始めています。

先進パワーエレクトロニクス研究センターでは、シリコンカーバイド(SiC)、窒化ガリウム(GaN)、ダイヤモンドなどのワイドギャップ半導体のウエハ技術からパワー素子の開発、さらにその素子性能を充分に生かせる回路・実装・制御からなるパワーエレクトロニクス統合化技術へと開発を進め、システムメリットからこの限界突破を目指すとともに、エネルギー制御のためのエレクトロニクス基盤構築を将来的な目標としています。

先進パワーエレクトロニクスの研究例イメージ画像

研究拠点

つくばセンター(中央、西)、関西センター

所在地

〒305-8568 茨城県つくば市梅園1-1-1 中央第2
電話:029-861-5050 FAX:029-861-5032
先進パワーエレクトロニクス研究センターWEBサイト

再生可能エネルギー研究センター

再生可能エネルギー主力電源化の早期実現に向けた技術開発

わが国のエネルギー政策において、再生可能エネルギーは、経済的に自立し「脱炭素化」した主力電源化を目指す、と位置づけられました。これを実現するため、再生可能エネルギー研究センターでは以下の3つの研究開発課題に取り組んでいます。

  1. 主力電源化に向けた一層の性能向上とO&M技術開発
  2. 適正な導入拡大のための研究開発、データベース構築
  3. ゼロエミッション実現にむけた次世代エネルギーシステム技術開発

また、企業集積や人材育成による福島県等の東北被災県の復興に貢献していきます。

再生可能エネルギー研究センターの研究例イメージ画像

福島再生可能エネルギー研究所外観とセンターの主要研究開発テーマ

研究拠点

福島再生可能エネルギー研究所、つくばセンター(中央)

所在地

〒963-0298 福島県郡山市待池台2-2-9
電話:024-963-1805
再生可能エネルギー研究センターWEBサイト

ゼロエミッション国際共同研究センター

ゼロエミッション社会を実現する革新的環境イノベーションの創出

ゼロエミッション国際共同研究センター(Global Zero Emission Research Center, GZR)は、2020年1月に設立されました。

エネルギー・環境の技術開発は、社会実装までに長時間を要し、コスト低減に向けた開発リスクが大きいものです。政府が2020年1月21日の統合イノベーション戦略推進会議で決定した、日本と世界の二酸化炭素排出削減を目指す「革新的環境イノベーション戦略」の中で、GZRは最先端の研究開発を担う国内外の叡智を結集し、G20の研究者12万人をつなぐプラットフォーム拠点として位置付けられています。

GZRは、水素、カーボンリサイクル、エネルギーデバイス等の分野で欧米等の研究機関との国際共同研究を実施し、RD20等を通じて収集した世界のプロジェクト情報の分析評価を行うとともに、その情報を研究者・企業等に開示するプラットフォームとなります。

ゼロエミッション国際共同研究センターの研究例イメージ画像

GZRで想定する海外研究機関との国際協力

研究拠点

臨海副都心センター、つくばセンター(西、中央)

所在地

〒135-0064 東京都江東区青海 2-3-26
Eメールアドレス:gzr-info-ml*aist.go.jp(*を@に変更して使用してください。)
ゼロエミッション国際共同研究センターWEBサイト

その他の研究推進組織

プロジェクトユニット

研究ラボ

  • 固体酸化物エネルギー変換先端技術研究ラボ
  • IDEA研究ラボ
  • 次世代自動車エンジン研究ラボ

オープンイノベーションラボラトリ

ラボラトリ

連携研究ラボ・連携研究室

  • 清水建設-産総研ゼロエミッション・水素タウン連携研究室
  • 日立造船-産総研循環型クリーンエネルギー創出連携研究室

エネルギー・環境領域研究戦略部

連絡先:エネルギー・環境領域研究戦略部 研究企画室

メール:envene-liaison-ml*aist.go.jp(*を@に変更して送信下さい。)
話:029-862-6033


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国立研究開発法人産業技術総合研究所