製造業ニュース

再生可能エネルギー

2021年 1月 8日


法律では、資源に限りのある化石燃料とは異なり、エネルギー源として、永久に使用できると認められたエネルギーを再生可能エネルギー源といいます。具体的には、太陽光、風力、水力、地熱、太陽熱、大気中の熱その他自然界に存在する熱、バイオマスなどが挙げられます。
 日本のエネルギーは殆どが化石燃料を使用する火力発電、ウランを使用する原子力発電に依存しており、二酸化炭素による温室ガス効果問題や地球温暖化など環境への問題も指摘されています。環境問題も含め「資源が枯渇しない、自然界由来のエネルギー」として再生可能エネルギーが注目を集めるようになりました。
太陽光発電…シリコン半導体などに光が当たると電気が発生する原理を利用
         して 太陽の光を直接電気に変換する発電方法です。太陽が空
         に出ていればいつでも発電でき、化石燃料を使わないクリーン
         で環境にやさしく持続的に発電が可能ですが、天候に左右され
         やすく、夜間、雨天などは、発電ができません。
風力発電・・・・風の力を風車の羽根で受け止めモーターを回し、電気エネルギー
         に変換して発電する方法です。風さえあれば夜間でも発電でき、
         陸上だけでなく、洋上でも発電できます。温室効果ガスを排出
         しないため、環境に配慮した発電方法です。
水力発電・・・・昔からある発電方法、ダムを利用した大規模のものから、中小
         規模の河川や、上下水道を利用し、一定量の電力を供給する
         水力発電設備です。水が流れる力や落下する運動エネルギー
         で発電機を回して電気を作ります。自然条件に関係なく安定
         した電力を供給することが可能です。
   地熱発電・・・・地下から発生する地熱エネルギーを利用するため枯渇すること
         なく安定した発電ができます。発電時に使用した高温の蒸気や
         熱水は発電以外にも、農業用、暖房用など再利用が可能です。  
バイオマス発電・・・動植物から生まれた生物資源「バイオマス」を利用し、バイ
            オマスを直接燃焼させるか、ガス化するなどして発電します。
            バイオマス資源は廃棄物(家庭の生ごみ、家畜排泄物など)
            も再利用するため、自然環境改善にも役立っています。
 ほとんどの資源を輸入にたよっている日本では再生可能なエネルギーを確保するためにも開発に力を注ぐ必要があります。再生可能エネルギーはまだ開発途上で課題もありますが、地球環境に優しくクリーンでエコであり今後技術発展が見込めれば火力発電、原子力発電に次ぐエネルギーの供給源として期待ができます。 

炭素プライシング・カーボンプライシング

2020年 12月 18日


炭素プライシングについて
「カーボンプライシングは外部コストを明確にし、かつ低排出な技術の競争力を相対的に高めるため、
温暖化ガスの排出に何らかの支出を課する炭素プライシング(炭素課金、カーボンプライシング)の有効性が指摘されています。
具体的な手法としては、
・炭素税(環境税)
・クリーン開発メカニズム(CDM)、京都メカニズムとも呼ばれます。
・炭素市場ー国内排出証取引、排出権取引
・法律や条例の直接規制による削減義務
・企業に関しては、企業の社会的責任を果たす目的で自主的に削減を行う向きもあります。
また、現在変動相場制・管理通貨制の下にある通貨を「排出権本位制」や「炭素本位制」にするといった、
通貨制度の面から温暖化の緩和を図ろうとする手法も一部で提案されています。」
(「」、炭素プライシング Wikipediaより引用)

CO2などの温暖化ガス排出に価格がつくことは、経済的にものづくりの様相を変えてしまうほどの影響が出てくるのではないかと筆者は考えています。
欧州や米カリフォルニアで進んでいる炭素プライシングはこれから、目前に欧州でまずさらに厳しい基準が導入されます。
CO2や温暖化ガス排出に値がつくこと画期的な環境対応を促す施策であるとも考えられます。
気候変動・地球温暖化は地球上の大きな環境問題となってきています。

中国も環境対応の自動車に優遇措置を施策しており、自動車などのものづくりに大きく影響を及ぼす可能性も考えられます。
今後SDGs持続可能な開発目標やESG投資などといった新しい理念は炭素税などの環境税も受け入れて広まる可能性もあります。
クルマの大手メーカーも2021年には欧州EUでの炭素市場の排出権取引の規模が大きくなっていこうとしています。
今後より環境に配慮した企業運営を求められる新たなニーズの波が訪れはじめています。
アメリカや欧州の先進企業や政策などから何を見出し学び受け入れられるか今後も注視する必要があると考えられます。

ヨーロッパで先行するクルマの排ガス規制

2020年 12月 4日


2021年から欧州でCAFE規制と呼ばれるクルマの排ガス規制が始まります。
CAFEとは英称Corporate Average Fuel Efficiencyの略です。
欧州で先行する環境技術への意識は自動車のものづくりを引っ張っていこうとしています。
「CAFEとは企業平均燃費のことです。
アメリカでは自動車製造企業ごとに企業平均の燃費を算定し、その燃費が基準値を下回らないように義務付けられています。」
(「」、CAFE Wikipediaより引用)
この規制のさらに厳しい内容の規制が世界に先駆けて欧州EU地域内で2021年に始まろうとしています。

2021年に始まる欧州のCAFE規制は、EU地域内で販売したすべてのクルマを対象に、
メーカーごとに走行1キロメートルあたりのCO2排出量を95グラムに減らすことを義務付けるというものです。
これは既存の自動車製造大手各社のほとんどにとっては不利な規制です。
トヨタ自動車だけが若干の基準値をこえているというようになっているようです。
こうした状況下で有利なのが、電気自動車だけを製造し、量産している米テスラです。
テスラが開発製造しているのはすべてピュアEV電気自動車です。
その分基準値以下となった分を他のガソリン車メーカーにCO2排出枠を売ることができます。
CAFE規制で多くの大手自動車メーカーの目の前の課題解決で考えられる打開策は排ガスの排出枠を基準値以下のクルマメーカーから購入することとなってきます。

コロナ下でピュアEVや水素燃料電池車など排ガスを排出しないクルマの普及をさせるのはかなり厳しい状況ではないかと考えられます。
筆者は日本では長期的な将来には水素の燃料電池車もありなのではないかと考えています。
しかし、2021年と直近で排ガス規制のCAFE規制を導入するEU地域では特にピュアEVの普及増進が必要不可欠ではないかと考えられます。
トヨタ自動車もピュアEV電気自動車をいち早くより多く生産普及させることはできるのでしょうか。
EU地域内での電気自動車事情は直近のクルマ生産の世界をうらなう注目すべきことの1つではないかと考えられます。

廃熱から電力や熱を得る

2020年 11月 20日


廃熱発電
「廃熱発電とは、排出され大気中や水中に廃棄される熱を利用した発電方法です。
一般に廃熱はあまり高温ではないことからスターリングエンジンや熱電変換素子を用いることが多いですが、
太陽光を集約して高温を得てから発電することにより汽力発電を行うものもあります。
2011年現在は、熱電変換素子により地熱、工場の廃熱、宇宙空間における排熱を利用しているものが多いです。
中には鍋やストーブの残熱を利用するものもあります。
また自動車の燃料の3分の2が使用されずに熱として排出されているものを利用した発電なども研究が進められています。」
(「」廃熱発電 Wikipediaより引用)

熱電発電
「熱電発電は近年、廃熱から電力エネルギーを直接回収できる環境に優しい技術として世界的に注目が集まっています。
日本では新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の支援のもと何度かのプロジェクトが組まれました。
現在、これらの成果をもとに民生及び産業の分野から発生する工場や自動車の排熱、
地熱や温泉の熱などの未利用熱エネルギーを電気エネルギーとして利用するための手段として研究開発が進められています。」
(「」熱電発電 Wikipediaより引用)

上記の、一般に廃熱はあまり高温ではないとあるように、割と低温の熱を廃熱として利用する技術が注目されたりしています。
火力発電所などで発生する熱エネルギーの7割は熱水などで海や川に排出されているといいます。
廃熱を電力として活用したり、廃熱の熱を利用したりする技術は効率が良ければなお導入されるべきものと考えられます。
大規模なインフラ投資を必要としない地産地消のエネルギーについては今後考えていく必要があると考えられます。
電気を貯蔵したり活用したりする蓄電池(二次電池)や熱を貯蔵したり活用したりできる媒体などは有用なのではないかと考えられます。
大規模なインフラ投資を必要としないことと、エネルギーの地産地消の網はこれからのエネルギーを考えるキーワードのような気がしています。

ごみ発電・廃棄物発電

2020年 11月 6日


ごみ発電施設は最近、海外諸国で積極導入されようとしています。
実は日本のごみ焼却発電プラントのメーカーが受注し、建設して運用されています。
スウェーデンなどは燃料となるごみを海外から輸入してごみ発電・熱利用をしているといいます。
筆者がテレビで報じられているのを見たのは「ごみの分別機能がほぼ完全にできている」ごみ焼却発電プラントです。
生活者1人に至るまでごみ処理の意識が徹底されているから実現できるごみ焼却発電プラントなのだと感動した記憶があります。

ごみ発電・廃棄物発電とは
「廃棄物発電は、廃棄物をエネルギー源として行う発電です。
ごみ発電とも言われます。
再生可能エネルギーであるバイオマス発電に分類されます。
地球温暖化問題に絡む化石燃料代替のための新エネルギーとして注目されるようになった経緯を持ちます。
ただし、燃焼させる燃料としての廃棄物にはプラスチックや化学繊維など化石燃料由来のものも混じる理由から、
厳密には燃料全てが再生可能エネルギーとは言えません。」
(「」廃棄物発電 Wikipediaより引用)

環境問題的には、もうごみを積極的に輸入していた東南アジアや中国も輸入しない傾向に落ち着いてきています。
ごみ処理の問題と電力発電供給の中身は環境問題的にも非常に重要です。
プラスチックはケミカルリサイクルに注目が集まっています。
日本はごみ焼却施設プラスチックごみのサーマルリサイクルを燃焼させることで積極的に行っています。
しかし、日本でも諸外国からのサーマルリサイクルに対する厳しい意見や注意によって分別やごみ処理の意識がこれから変わっていくと考えられます。
可燃ごみや生ごみだけを焼却するごみ焼却発電プラントはこれから、再生可能エネルギーの中でも重要な位置を占めるのではないかと考えられます。
現にスウェーデンが輸入可能な可燃ごみを焼却することで発電、熱利用ができているのです。
この事例を東南アジアや中国や日本が手本として参考にすることは有意義な面もあるのかもしれません。

エネルギーミックスについて

2020年 10月 16日


最近になって国が再生可能エネルギーの普及のため、原子力や火力発電より再生可能エネルギーを優先して
送配電網に供給できるように制度の見直しています。
再生可能エネルギーは天候や自然条件によって生産量が左右される負の側面もあります。
脱石油依存や脱炭素社会の実現はヨーロッパの先進国が積極的に模索しています。
現在の日本は石炭火力、LNG火力と限られた原子力、そして再生可能エネルギーなどで賄われています。

東芝が力を入れている水素
エネルギーミックスの中身を考える上で重要となってくるのは脱炭素、温暖化ガス排出大幅削減です。
水素は燃焼する際に水(水蒸気)だけを発生させる貴重な燃料です。
また送配電網を駆使して送電するだけではない供給体制の選択肢も水素は可能とされています。
つまり送配電網を使って送電するだけにとらわれず、他にも水素を生んで、貯めて、運んで活用する融通の選択肢があるということです。
水素を水の電気分解で低コストで生むことや、水素を貯蔵する、貯蔵された水素を運び、供給して、使うことなどが重要です。
水素に対応した燃料電池も開発されています。
現に水素燃料電池自動車が発売されています。

日本は再生可能エネルギー、太陽光発電や風力発電などを主要電源として全体の30%台を確保したいとして準備を加速しています。
そうした際に、天候や自然条件によってエネルギーの融通が必要な不足時に役立つのが水素によるエネルギー・電力になるのではないかとも考えられます。
エネルギーが余剰になった場合の融通にも再生可能エネルギーの発電の電力で水の電気分解をするなどを工面できていれば心強いです。
余剰となって使われないままになってしまうことのない再生可能エネルギーが水素という燃料としてかたちを変えて貯蔵可能となれば、
より地産地消のエネルギー構成としては手厚くなります。
今後大胆に再生可能エネルギーへのシフトが進むことを考えれば、
太陽光や風力などの再生可能エネルギーと水素のエネルギーミックス構成を豊かにすることができれば良いのではないかと考えられます。
心配なのはエネルギーの使用料金ではないかと考えられます。
より安く賢い電気が消費されることは実際の現実の問題として、たいへん大きな課題・目標となりそうです。

TSMCの繁栄

2020年 10月 2日


TSMCは台湾積体電路製造とも呼ばれます。
台湾の半導体製造の最大手です。
コロナ禍で業績不振に陥るメーカーの中でTSMCの業績は好調をキープしています。
またTSMCはARM製のAppleのMac機搭載向けCPU、「Apple Silicon」の製造を担うと報じられています。
AppleもARMもファブレスのメーカーで独自設計した半導体設計を受託生産・製造メーカーに設計通りに製造してもらう業態となっています。
そうした受託生産・受託製造で世界最先端を行くのがTSMC台湾積体電路製造です。

TSMCについて
「TSMC 英文正式社名はTaiwan Semiconductor Manufacturing Co.,Ltd.です。
中華民国新竹市新竹サイエンスパークに本拠を置く半導体製造ファウンドリです。

概要
1987年に浙江省寧波市出身でアメリカ合衆国のテキサス・インスツルメンスの上級副社長だった
張忠謀(モリス・チャン)が孫運センに招かれた台湾で創業しました。
2002年には半導体生産トップ10、2014年には半導体売上3位に入り、
初めて全世界のファウンドリチップ製造量の半分を超え、世界最大の半導体製造ファウンドリとなりました。
2017年のファウンドリシェアは55.9%、台湾証券取引所、ニューヨーク証券取引所に上場しています。
顧客企業はクアルコム、AMD、NVIDIA、Apple、ファーウェイなどで、製造ラインを持たない企業(ファブレス)が多く数百社に上ります。」
(「」、TSMC 台湾積体電路製造 Wikipediaより引用)

2020年7月中旬執筆現在、アメリカ政府が中国のファーウェイ、ZTE、ハイクビジョン、ダーファ・テクノロジー、ハイテラの5社製品
を使う企業に対して、2020年8月から取引排除の法律を施行することが報じられています。
TSMCは米中の貿易摩擦の中、アメリカで5nmのプロセスルールの半導体の工場を2024年に新たに設ける計画であるといいます。
半導体の微細化・微小化は現在7nm、そしてその次の5nmのプロセスルールでの開発が進んでいます。
TSMCだけに関わらず、中国5社への対応が日本のメーカー、企業にもアメリカから迫られていくことになりそうです。

送電線網再生可能エネルギーを優先へ

2020年 9月 18日


送電線網はずっと原子力や火力発電の電力が優先的に送電されています。
これを経済産業省は再生可能エネルギーで発電された電力のほうを優先する計画を発表しました。
福島の原発事故から、日本は火力発電シフトで国内の電力を賄っています。
国内の電力は石炭火力・LNG火力・石油火力・原子力・再生可能エネルギーで賄っています。
近年になって、日本の火力発電は国際的に問題視されており、日本でも対応を迫られています。

経済産業省によると、
火力発電のうちの石炭火力発電所の休廃止を検討するといいます。
石炭火力発電所は約110基日本で配備されています。
そのうちの低効率の100基を休廃止する計画を発表しています。

石炭火力を大幅に依存を減らしていく分、その分を代替エネルギーで電力を生み出さねばなりません。
そこでまず再生可能エネルギーに送配電網での送電を優先させ、
日本の電力エネルギーのうちの再生可能エネルギーをより多く生産できる基盤・環境をつくろうとしています。

電力エネルギーの問題は環境の問題と密接につながっています。
それだけではなく電気代など国民の電力費用の負担、つまり経済の問題でもあります。
経済産業省は火力を全面的に休廃止することは現実的ではなくLNG火力発電などは引き続き進行させていくようです。
つまり火力発電の中身の改革をしようとしている模様です。

温室効果ガス排出の大幅な削減のため、ヨーロッパの先進国ではゆくゆくは石炭火力発電の全廃を目標の1つとして定めています。
日本でもメーカー企業で再生可能エネルギーを工場のエネルギー源とするといった取り組みを進めている企業があります。
海外の製造業・メーカーでも100%再生可能エネルギー採用を実現しているAppleなど大手メーカーの存在があります。
地産地消で、再生可能エネルギーが自社工場での生産によって賄えるシステム配備が進めば、話題も少し明るくなりそうです。
メーカー企業でできたモデルが小さい地元地域のエネルギーの地産地消に一役買ってくれたら良いなとも考えます。

LEDについて

2020年 9月 4日


LEDとはLight・Emitting・Diode(ライト・エミッティング・ダイオード)の略で日本語では発光ダイオードと訳されています。
電気を流すと光る性質を持つ半導体を言います。
物質には銅やアルミなど電気を通す「導体」と、ゴムやガラスなどの電気を通さない「絶縁体」があり、半導体はその中間に位置します。
人間が与える条件で電気を通したり、通さなかったりする半導体素子(電子部品)の事をLED素子と呼びます。
半導体素子だけでは機能しないため、電極やワイヤーで電気を流せるようにしてパッケージに成形することでLEDとして機能します。
材料の違いにより、赤、オレンジ、緑、橙、青など様々な色に発光するものがあり、1993年日本の研究者が青色発光ダイオードを発明したことにより、光の三原色(赤、緑、青)が揃い、ディスプレイの分野を中心にその開発、発展に広く貢献したと言われています。
また、2011年の東日本大震災後より、全国で節電意識が強まり、LED照明への関心が高まってきました。 
    
LED照明のメリット 
1、寿命が長く取り換える手間がかからない。(蛍光灯の4倍の約4万時間)
2、電気代が白熱電球の10分の1と安く省エネ(低コスト)で、かつ低発熱。
3、on/offの切り替えが激しいトイレや洗面所でも寿命は変わらない
4、フィラメントやガラスを用いていないため、衝撃や振動に強く、壊れにくい。
5、気温、室温に左右されず安定した発光効果が保てる。
6、電圧に対する反応が早く、点灯直後に最大の明るさが得られる。
LED照明のデメリット
1、蛍光灯に比べ値段(コスト)が高い。
2、電球と本体が一体化しているため電球だけの交換ができない
3、光に指向性があるため均一に光を放射できない。
4、LEDは蛍光灯と比べて最大輝度は、暗い部類に入る。
5、熱に弱く、大電流を流すとLED素子が損傷することがある。

  現在、LEDの特性を生かして家庭用LED電球をはじめテレビやパソコンのモニター、イルミネーション用電飾、液晶ディスプレイ、自動車用、模型用LEDライト、信号機などに幅広く活用され、もはや私達の生活には必要不可欠な存在です。
  昨今はマイクロLEDと呼ばれる新技術が注目を集めています。マイクロLEDが登場したことで、ディスプレイは薄型、軽量になり、高い解像力で高品質な迫力ある画像を楽しむことが出来るようになります。更にマイクロLEDの技術が確立すれば、机や壁など好きなところに画像を映し出せるプロジェクターや、映画のワンシーンのように空間に映像を浮かべて楽しむことが出来るようになります。マイクロLEDの技術は、実用化に向けて着実に進化しています。

スーパーコンピュータ富岳

2020年 8月 21日


富岳について
「富岳は日本のスーパーコンピュータです。
2021年に本格的な運用開始予定です。
2020年6月のTOP500ランキングで1位となりました。
富岳は理化学研究所のスーパーコンピュータで京の後継機として2014年に開発を開始しました。
設置場所は兵庫県神戸市・ポートアイランドの理化学研究所計算科学研究センターです。
主要ベンダーは富士通です。」
(「」、富岳 Wikipediaより引用)

この富岳ですが、本格的な運用開始予定は2021年の予定でしたが、
新型コロナウィルスの危機でこのウィルスに効果があるとされる薬物の割り出しに早くも活用されていく模様です。
他にも災害のシミュレーションや避難場所の候補の特定などの割り出しなどにも使われそうです。
富岳は京の100倍の計算能力を持つとされています。
スーパーコンピュータは日本では略してスパコンとも呼ばれます。
「富岳にはCPU数152964個も搭載されています」
(「」、富岳 Wikipediaより引用)
富岳の高い計算能力は様々なシミュレーションを担えるとして期待されています。

シミュレーションとは
「シミュレーションは何らかのシステム挙動を、
それとほぼ同じ法則に支配される他のシステムや計算によって模擬することを言います。
Simulationには「模擬実験」や「模擬訓練」という意味もあります。
なお「シミュレイション」と表記されることもまれにあります。」
(「」、シミュレーション Wikipediaより引用)

AIもスーパーコンピュータも量子コンピュータも何に使われるかという用途が非常に大切であるといいます。
それぞれの特性・特長に合わせた計算・処理を最適化させていくのも今後のテクノロジーやものづくりに欠かせません。
これからは、AI、スーパーコンピュータ、そして量子コンピュータに何を担わせていくのが最適かが、
模索され定まっていく大切な時期であるのかもしれません。