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エネルギートランスフォーメーションとは？
わかりやすく解説
製造業は常に進化を続けています。効率とパフォーマンスを向上させる革新的なプロセスは、収益を最適化しようとする大企業によって常に求められています。
その最も有名な例の一つが、あるエネルギーの形態を別の形態に変換する「エネルギー変換」です。この記事では、この分野の基本的な原理と、実際に使用されている3つの事例を簡単に紹介します。
エネルギー変換とは
エネルギー変換とは、あるエネルギーを別のエネルギーに変換することであり、一般的には熱（熱量）から機械運動（運動量）、あるいは運動量から熱（熱量）へと変換されます。これらの変換は、変換効率、電力消費率、作業スペースの制限、必要な設備投資など、さまざまなトレードオフを伴ういくつかの方法を用いて行うことがでます。
これらの方法には、
・ヒートエンジン
・デシカント除湿機
・パワー・トゥ・ヒート
などがあります。
エネルギー変換の種類
ヒートエンジン
熱エネルギーが流れている限り、熱を機械的な働きに変換する装置。熱力学の法則により、ほぼすべての熱を仕事に変換できるため、エネルギー変換の最も効率的な形態です。一般的に高温の熱源を必要とし、消費電力の限界は非常に低いですが、外部のエネルギー源（燃料など）が必要です。
ヒートエンジンが好ましい分類:
内燃機関（ICE）、蒸気タービン、家庭用炉・ボイラー、暖房機
例：トラックエンジン、自動車エンジン、薪ストーブ、石炭炉、ゴミ圧縮機
デシカント式除湿機
熱機関の逆バージョン。この装置は、低温のエネルギー出力を、化学的または物理的なプロセス（乾燥剤など）を通じて再び熱に変換します。オフィスビルの夏季の冷房需要の一部を賄うことができ、エネルギーコストの低減に貢献します。
また、除湿機や熱ホイールで除湿した後の空気から水分を取り除くデシカントエアードライヤーとしても使用できます。
好ましい分類：エアドライヤー、逆風加湿器
例：空調、除湿機（暖房）、工業プロセス
Power-to-Heat（パワー・トゥ・ヒート）
蒸気タービンや発電所から熱を取り出し、その熱で機械的な仕事をする逆回転式の熱機関。機械に可動部がなく、より低温の熱源（冷却塔など）を使用するため、他のエネルギー変換形態と比較すると、蒸気タービンより効率が高いです。
システムの運用コストは、生産されるエネルギーの量と、機械的な仕事に変換する必要のある異なる種類のエネルギーの量に依存します。
好ましい分類：蒸気タービン、原子炉
例：蒸気タービン（発電所）
Power-to-Heatは、化石燃料を燃やすボイラーや原子力発電所で発生する蒸気を熱エネルギー源とする熱機関である
蒸気に含まれる熱エネルギー（従来の蒸気タービンではその多くが失われる）を利用して、農業用や工業用の熱を供給します。これにより、熱エネルギーの利用量を増やすことで発電所全体の効率を向上させ、運転コストの削減と温室効果ガス排出量の削減を実現します。
太陽熱や地熱など、再生可能な熱エネルギーを利用したシステム設計が可能です。従来の発電所と同様に、電気を作るための大規模な運転も、熱を供給するための小規模な運転も可能です。従来のボイラーや蒸気タービンも引き続き使用されますが、従来よりも高温・高圧で運転されるため、エネルギー効率は高くなります。
最も一般的な例は、”power-to-water”システムです。水路のあるパイプに蒸気を通し、蒸気の熱エネルギーを水に伝えるものです。システムによって温められた水は、暖房用や家庭用温水器として直接家庭に送られます。
エネルギー効率を見つめなおす事は大きな可能性を秘めている
時間を止めることはできませんが、エネルギーを管理するアプローチを再検討することは可能です。
そうすることで、エネルギーの使用・管理方法を改善し、世界中の中小企業（SME）の製造コストを削減することができるのです。世界には中小企業に依存して生活している人が何十億人もいます。
多くの場合、開発途上国では、手頃な価格で汚染もなく、信頼できる電力源へのアクセスが限られています。優れた設計と技術支援の組み合わせにより、中小企業は、競争力のあるコスト優位性をもたらすクリーンエネルギーの設計によって、これらの課題に対応することができます。
著者情報
山上 玲奈（株式会社レクサー・リサーチ マーケティング担当）
