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ペロブスカイト太陽電池について

次世代の新しい電力になると確信しているペロブスカイト太陽電池を紹介します。

フィルムのように薄く、また軽くて柔軟性のある次世代型の太陽電池は、2006年に桐蔭横浜大学の宮坂力特任教授が発明しました。
壁や屋根、柱などの曲面に設置できるほか、電気自動車やIT機器への搭載が見込まれています。
既存のシリコン製太陽電池よりも安価に製造できるとして、普及が期待され、複数の国内メーカーや大学などで実用化に向けた研究開発が進んでいます。
ペロブスカイト太陽電池は、「ペロブスカイト」という特殊な結晶構造を持つ太陽電池の総称です。
目新しい構造ではなかったのですが、宮坂教授が太陽電池として作動することを見いだしたそうです。
「ペロブスカイト」は、本来は「灰チタン石」とも呼ばれる鉱物CaTiO3を指すそうです。
170年以上前にロシアのウラル山脈で発見された立方体やダイヤモンドのような結晶構造を持つ鉱物です。
ロシアの鉱物学者レフ・ペロフスキーさんにちなんで名付けられたペロブスカイトは、主に地球のマントルに多く存在し、時には地表近くの鉱床にも存在しています。
その後、そのABX3という結晶構造が多くの鉱物に非常に一般的であることが分かり、その構造を備えた材料全般を指すようになりました。
コンデンサーなどに使われるチタン酸バリウム(BaTiO3)や、圧電材料のチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)もペロブスカイト構造を採っています。

開発に携わる東芝とかの研究者や技術者は、近い将来に変換効率25%の太陽電池を、現在普及しているSi系太陽電池の1/5の価格で実現できるとみています。
変換効率とは、電気エネルギーを可視光線(人間の目で見ることのできる波長の電磁波)にどれだけ効率良く変換できるかという指標で、 入力する電気エネルギーを100%とした場合、一般的な白熱電球の場合は10%程度、蛍光灯の場合は20%程度ですが、LEDの場合は30~50%といわれています。
宮坂教授が2009年に製作したペロブスカイト太陽電池は3%台でした。
それが2012年に10%を突破すると世界中で研究に火がつき、2014年には米カリフォルニア大学ロサンゼルス校のチームが19・3%の成果を発表し、そして2015年、韓国化学研究所が20・1%をたたきだし、20%台へ突入しました。
理論上は30%が可能とされていますが、実際の製作可能性を考えると25%は十分にいけると見られています。
それも「あと1年で25%に届くと言われている」(宮坂教授)そうです。
研究室レベルではあるがペロブスカイト太陽電池は短期間に半世紀の歴史があるシリコン系と並ぶという驚異的な成長ぶりとなっています。
圧倒的な低コストで製造できる(宮坂教授)のも大きな特徴であり、世界中の研究者を引きつける魅力です。
また、材料そのものが安く、その材料を基板に塗って製作できるためシリコン系ほど高温を必要する製造プロセスがなく安価になります。
宮坂教授は、実用化されるとシリコン系と競合しないと話しています。
屋根の上や地面はシリコン系が使われ、ペロブスカイト太陽電池はシリコン系が苦手な場所に普及することになります。
例えば軽さを生かし、ビル壁面に貼り付ける太陽電池をつくれ、フィルムのような柔らかい基板にも塗布できるので曲げ伸ばし可能な太陽電池を製作して曲面にも取り付けができます。
また、窓を太陽電池にすることも可能です。
現在でも「窓発電」はありますが、太陽電池に光が透過する切り込みを入れています。
室内に光を届けられますが、切った部分は発電しないので無駄になります。
これに対して、ペロブスカイト太陽電池は色を薄くして半透明にもできるので、窓全体を発電に使えます。
また、自動車に塗ると車体を太陽電池にもできます。
課題は耐久性だと言われています。
有機材料を使うため高温に弱く、空気や湿気による劣化も進むため、適切な封止剤を見つけて密閉する必要があります。
「劣化の原因はわかっている。犯人の物質を他の物質に置き換えればよい」とするように、課題克服の道筋ははっきりしています。世界の研究者が競い合うように開発を加速させており、実用化の日は近いと言われています。
日本でも、大企業の各社がこの実用化に取り組んでいます。
2018年、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)と東芝は、東芝が保有するメニスカス塗布技術に加えて新たなプロセス開発などにより、従来両立の困難であったセルの大面積化と高効率化を実現しています。
モジュール面積703 c㎡(世界最大)、エネルギー変換効率11.7%のフィルム型ペロブスカイト太陽電池モジュールを開発しており、面積の広さに加え、しなやかさと軽量性を併せ持つことで、将来の太陽電池の設置場所拡大につながることが期待されます。
2021年、ホシデンは、次世代の太陽電池と目される、ペロブスカイト型太陽電池事業に参入しました。
ペロブスカイト型太陽電池は、低温プロセスにより製造されるため、製造過程の電力消費量も小さく、主に有機材料を用いるため生産コストの抑制が期待できます。2021年度にサンプル展開、2022年に量産機の導入、2023年からの量産を目指しています。
リコーは、JAXA(宇宙航空研究開発機構)や桐蔭横浜大学と共同開発したペロブスカイト太陽電池の開発を行っています。
三菱マテリアルは、エネコートテクノロジーズへ出資するとともに、ペロブスカイト太陽電池の耐久性の向上に貢献する技術や鉛フリー化に必要な周辺材料などの開発を進めています。
中国やヨーロッパでは、日本よりも実用化が進んでいるとも言われています。
ぜひ実用化して、すべての家庭や会社が、自家発電での電気供給を実現してほしいものです。
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危険な台風14号の情報

台風14号の情報です。

これまで台風14号は対馬海峡付近で温帯低気圧に変わる予想でした。
台風14号は、16日9時には五島市の西南西約440キロにあって、ゆっくりした速さで西北西へ進んでいます。中心の気圧は990ヘクトパスカル、中心付近の最大風速は25メートル、最大瞬間風速は35メートルで中心の北東側390キロ以内と南西側330キロ以内では風速15メートル以上の強い風が吹いています。
台風14号は17日夜のはじめ頃から18日朝にかけて、四国地方を東進する見込みだそうです。
予想ルートでは、瀬戸内海を東進しているので、中島などの島しょ部は直撃で、普段は大雨にならない地域で雨が強まるほか、高潮のおそれもあるので、注意・警戒が必要となりました。
普段の台風は太平洋で発生して高知県に向かってやってきます。
そのため高知県では被害は大きいのですが、愛媛県側では四国山脈で受け止めるので直撃しても弱い台風になっています。
信仰の深いお年寄りは、「石鎚山が霊山なので、愛媛県側は守ってもらっている」とも言っています。
しかし台風14号は関門海峡あたりから入ってきて遮るものが何もないので、愛媛県には暖かく湿った空気が流れ込み、大気の状態が非常に不安定となる見込みです。
予想以上に台風が強まった場合は、暴風や警報級の大雨、高波となる可能性があります。
予想は次の通りです。

[雨の予想]
17日夜のはじめ頃は、局地的に雷を伴った非常に激しい雨が降るでしょう。
17日に予想される1時間降水量は、いずれも多い所で、中予、東予、南予 50ミリ
16日12時から17日12時までに予想される24時間降水量は、いずれも多い所で、中予、東予、南予 80ミリ
その後、17日12時から18日12時までに予想される24時間降水量は、いずれも多い所で、中予、東予、南予 100から200ミリ

[風の予想]
南予では17日昼過ぎから、中予と東予では17日夕方から、18日にかけて海上を中心に非常に強い風が吹くでしょう。
17日に予想される最大風速(最大瞬間風速)
 中予、東予、南予 陸上 18メートル(30メートル)
 中予、東予、南予 海上 23メートル(35メートル)
「やまじ風」の注意を要する時間帯と予想最大瞬間風速は、17日明け方から夜遅く  25メートル以上

[波の予想]
17日に予想される波の高さ
 中予、東予 2.5メートル
 南予    3メートル

[高潮の予想]
 台風の接近により、潮位が高くなり高潮のおそれがあります。

[防災事項]
 土砂災害、低い土地の浸水、河川の増水、強風、高波に注意・警戒してください。
 高潮、落雷、竜巻などの激しい突風に注意してください。
 発達した積乱雲の近づく兆しがある場合には、建物内に移動するなど、安全確保に努めてください。

[補足事項]
 今後の台風情報、警報、注意報、竜巻注意情報、気象情報に留意してください。
 次の「愛媛県気象情報」は、16日17時00分頃に発表する予定です。


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まさに松山に直撃ルートです。
被害がなければいいのですが。

VP100仕上げの井戸工事

井戸工事の様子です。

RIMG7940.jpg
東邦D-1型で15m掘りました。
VP100仕上げで洗浄を行っています。

RIMG7917.jpg
狭いところでのボーリング工事です。
通路もとれないような状態です、苦労して掘削しました。

上空から見た富士山

最近乗った飛行機から見た富士山の写真をお送りします。

S__9125899.jpg
このあたりはまだ静岡県に入ったところくらいの海上上空です。

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ちょっと近づいてきました。
伊豆あたりです。

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くっきりと雲の上に富士山が見えています。
この日は窓際に座ったのですが、普段は座らないので上空から見たのは久しぶりでした。

熱海の土石流は大規模な盛土が原因か

静岡県熱海市の伊豆山で7月3日、大規模な土石流が発生しました。
人が多く住んでいる居住地にまで土石流が流れ込んできて、渓流の河川だけでなく、道路までも川となって住居をなぎ倒して海まで流れ、多数の住民が安否不明になっています。
このような土砂災害はなぜ起きたのでしょうか。

地盤災害に詳しい東京電機大の安田進名誉教授(地盤工学)は、「被害状況から土石流が起きたと判断できる」と説明しています。
土石流は、山腹や川の土砂、石が集中豪雨や長雨などで一気に下流へ押し流される現象で、その速さは時速20~40キロとも言われています。
名古屋大の田代喬特任教授(河川工学)は、「まず非常に強い雨が降り続いたことが大きい」と話しています。
気象庁によると、熱海市網代の観測地点では、3日午後3時20分までの48時間で321mmの降水量を記録し、7月の観測史上で最多となっていました。

名古屋工業大の松岡元はじめ名誉教授(土質力学・地盤工学)は、「かなり激しい流れだ。降り続いた雨が斜面全体に浸透し、(土壌の中が)水でいっぱいとなって一気に斜面が流れ出たのだろう。土中の水の圧力が、土石流発生の根本の原因。これが水の恐ろしさだ」と強調しています。
普段は土の粒子が互いに結び付き、斜面を滑り落ちる力よりも、滑りに抵抗する力の方が大きい状態で安定しています。
土の中に浸透した水の圧力によって、粒子同士の結び付きが離れると、粒子の摩擦力がなくなります。
「そのような状態になると、斜面の傾斜が15度以下でも計算上、滑り出して土石流が起こり得る」と解説しています。

さらに現場は、近くの活火山である箱根山の過去の噴火による噴出物や火山灰が堆積していた可能性があります。
田代特任教授は、「崩れやすく、もろい地質だと思う。急峻な山間地の谷地形になっていて、周辺からの水と土砂が相まって山腹の木々も巻き込み、相当な力で一気に流れたのではないか」とみています。
ハザードマップによると、周辺は土石流や地すべり、急傾斜地の崩壊などのリスクが高いエリアに指定されていました。
田代特任教授は、「危険度が高まっているときは、空振りになるかもしれなくても、命と身の安全を守る行動をとってほしい」と呼び掛けています。

さて、ここまではまさに天災ですが、この大規模な土石流について、静岡県は4日、土石流の起点となった逢初川の上部で、開発行為に伴う盛土の崩落が確認されたと明らかにしました。
崩れた盛土は約5万立方メートルと推定され、周辺を含めると約10万立方メートルの土砂が流れ下ったとみています。
盛土の存在が土石流の被害拡大につながった可能性もあるとみて今後、開発行為の経緯を含めた原因の調査を進める方針との事です。
盛土が確認されたのは逢初川河口から約2キロの標高390メートル地点だそうです。
逢初川の起点より約400メートル西側で、盛土前に谷になっていた地形の最奥に当たるそうです。
県が昨年取得した地形の電子データと2010年頃の国土交通省のデータを比較したところ、長さ約200メートル、幅約60メートルの盛土が分かったそうです。
静岡県によると、土石流の最初の起点が盛土だったのか、盛土より下流側の崩落が盛土の崩落を誘発したのかは現時点で分かっていないそうです。
崩れた盛土の上部には車両が通行できる道が整備されていたそうですが、開発行為の目的や時期も明らかになっていないそうです。
県土採取等規制条例は面積千平方メートル以上、体積2千立方メートル以上の土地改変を行う場合、県に届け出をするように定めているます。
ただ、全国一律で盛土を規制する法律はないため県内の自治体が国に整備を要請していたそうです。
静岡県の川勝平太知事は同日、ウェブ開催された全国知事会の広域災害対策本部会議で、「雨が直接的な要因であり、開発と因果関係は明確ではないが、今後検証したい。防災の専門家の意見ももらい、全国知事会としても何らかの開発制限について国への提言など対応の強化が必要」と述べています。

愛媛県でも、田舎の林道とかは、新設する際には構造物を多くするとその分工事費がかさむので、何段もの切土をして工事費を安くする設計になっています。
ここで問題になるのが発生した土をどこに捨てるのかということです。
切土が多くなればなるほど盛土も同じくらいどこかに捨てないといけません。
できればその設計のなかで何とかしたいと思うのは当然のことで、特に谷部に大量の盛土を行うような土捨て場計画をするのは設計者としては当たり前かも知れません。
林道は、民家までの距離が遠いために熱海のような人を巻き添えにするような土石流は非常に少ないのですが、近くの山に約5万立方メートルもの盛土を行うのはものすごく危険なことと思えます。
盛土は、地山に比べると抵抗力は小さいのは当然のことなので、今後は、斜面での大規模な盛土は禁止するのが一番だと私は思います。

土石流最上部の盛り土が崩落したとみられる箇所=3日午後、熱海市伊豆山(静岡県がドローンで撮影)
土石流最上部の盛り土が崩落したとみられる箇所です。
7月3日午後、熱海市伊豆山(静岡県がドローンで撮影)(静岡新聞社)
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