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図1: 航空機の推進系における超伝導モータの置き換えイメージ [3, 一部引用].

企業と手を取り合い“脱炭素実現”を目指す 経済産業省・環境経済室長が「GXリーグ」に込めた思いを語る

UoC UNIVERSITY of CREATIVITY 共同編集長の近藤ヒデノリ(Hide)と平井美紗(Misa)がお届けするInterFMの番組「UoC Mandala Radio」。クリエイターに“ワクワクする社会創造の「種」を聞く”というテーマで、毎回さまざまな領域で社会創造をおこなっているゲストを招き、未来に向けた創造やアクションについて語らいます。 3月23日(水)の放送では、経済産業省・環境経済室長の梶川文博(かじかわ・ふみひろ)さんがゲストに登場。経済産業省が賛同企業を募集している「GXリーグ」について解説しました。

◆経済産業省が基本構想を発表した「GXリーグ」とは?

2002年に経済産業省に入省し、中小企業金融、経済成長戦略、IT政策、経産省の組織開発を担当。現在は環境問題に関わる取り組みに尽力しています。 梶川:私は今、環境経済室長という役職なんですけども、環境と経済を両立させるのが一番の目的です。菅前総理は「2050年にカーボンニュートラル(温室効果ガスの排出を全体としてゼロにすること)を目指す」や「2030年に温室効果ガスを(2013年度比)46パーセント削減する」といったことを宣言し、国全体で気候変動の対策をおこなう動きになっています。「異常気象やいろんな障害が多くなるので気候変動の対策をして止めましょう」というのは、世界全体で共有されている概念です。 そのなかで私の仕事は「気候変動と企業の取り組み」です。どういう関係があるのかと言いますと、日本のCO2排出量はだいだい11億トンぐらいありますが、3分の1弱ぐらいが産業関連で出ているんですね。経済活動をするときに出てくるCO2というものをできる限り少なくして、環境負荷が少なくなるビジネスを目指していきます。 そのための省エネ投資をするときのご支援や、業界全体で目標を決めてみんなで動いていく取り組みをおこなっています。我々経済産業省がそういったことに対してお声掛けをし、ルールを作って進めていく。これが基本的な仕事の中身です。 Hide:主に産業サイドのルールを作って進められているんですね。そんななかで今、「GX(グリーントランスフォーメーション)リーグ」というものを始めて、賛同企業を募集されていますよね。まず、「GXリーグ」がどういったものか教えていただけますか? 梶川:たとえば、DX(デジタルトランスフォーメーション)は「デジタルで世の中を変えていこう」というものですよね。GXは「カーボンニュートラル(脱炭素)の世界を目指して動き、社会経済システムを変えていきましょう」というのが基本的な考え方です。 そしてGXリーグは「GXをして世界の気候変動対策を引っ張っていこう」という“企業群”を集めて、一緒になって先端的ないろんな取り組みを一緒におこなっていきたいというのが基本的な考え方ですね。現在、経産省は「GXリーグ基本構想」を打ち出していまして、基本的な考えにご賛同いただける企業に手を挙げていただいております。募集期間は3月31日(木)の夜までです。

企業と手を取り合い“脱炭素実現”を目指す 経済産業省・環境経済室長が「GXリーグ」に込めた思いを語る

UoC UNIVERSITY of CREATIVITY 共同編集長の近藤ヒデノリ(Hide)と平井美紗(Misa)がお届けするInterFMの番組「UoC Mandala Radio」。クリエイターに“ワクワクする社会創造の「種」を聞く”というテーマで、毎回さまざまな領域で社会創造をおこなっているゲストを招き、未来に向けた創造やアクションについて語らいます。 3月23日(水)の放送では、経済産業省・環境経済室長の梶川文博(かじかわ・ふみひろ)さんがゲストに登場。経済産業省が賛同企業を募集している「GXリーグ」について解説しました。

◆経済産業省が基本構想を発表した「GXリーグ」とは?

2002年に経済産業省に入省し、中小企業金融、経済成長戦略、IT政策、経産省の組織開発を担当。現在は環境問題に関わる取り組みに尽力しています。 梶川:私は今、環境経済室長という役職なんですけども、環境と経済を両立させるのが一番の目的です。菅前総理は「2050年にカーボンニュートラル(温室効果ガスの排出を全体としてゼロにすること)を目指す」や「2030年に温室効果ガスを(2013年度比)46パーセント削減する」といったことを宣言し、国全体で気候変動の対策をおこなう動きになっています。「異常気象やいろんな障害が多くなるので気候変動の対策をして止めましょう」というのは、世界全体で共有されている概念です。 そのなかで私の仕事は「気候変動と企業の取り組み」です。どういう関係があるのかと言いますと、日本のCO2排出量はだいだい11億トンぐらいありますが、3分の1弱ぐらいが産業関連で出ているんですね。経済活動をするときに出てくるCO2というものをできる限り少なくして、環境負荷が少なくなるビジネスを目指していきます。 そのための省エネ投資をするときのご支援や、業界全体で目標を決めてみんなで動いていく取り組みをおこなっています。我々経済産業省がそういったことに対してお声掛けをし、ルールを作って進めていく。これが基本的な仕事の中身です。 Hide:主に産業サイドのルールを作って進められているんですね。そんななかで今、「GX(グリーントランスフォーメーション)リーグ」というものを始めて、賛同企業を募集されていますよね。まず、「GXリーグ」がどういったものか教えていただけますか? 梶川:たとえば、DX(デジタルトランスフォーメーション)は「デジタルで世の中を変えていこう」というものですよね。GXは「カーボンニュートラル(脱炭素)の世界を目指して動き、社会経済システムを変えていきましょう」というのが基本的な考え方です。 そしてGXリーグは「GXをして世界の気候変動対策を引っ張っていこう」という“企業群”を集めて、一緒になって先端的ないろんな取り組みを一緒におこなっていきたいというのが基本的な考え方ですね。現在、経産省は「GXリーグ基本構想」を打ち出していまして、基本的な考えにご賛同いただける企業に手を挙げていただいております。募集期間は3月31日(木)の夜までです。

超伝導技術は大空へ 超伝導モータによる航空機推進系の電動化革命 寺尾 悠 東京大学 大学院新領域創成科学研究科 特別WEBコラム GX 取引システム GX 取引システム GX : グリーントランスフォーメーションに挑む応用物理

ビジネスのグローバル化や格安航空会社(Low Cost Carrier: LCC)の普及により,航空機による移動は私たちにとって非常に身近となりました.現在は新型コロナウィルスの影響で世界的に航空機の運行量は減少しているものの,それまでは2秒に1回,世界のどこかの空港から航空機が離陸していました.つまり,みなさんがこのコラムを読み始めてから既に数機の航空機が世界中の空港から空へ向けて飛び立ったことになります.これだけの数の航空機が世界中で上空1万メートル付近を飛行するようになると,化石燃料を燃焼させたエンジンで推進力を得ている航空機としても,近年の地球温暖化に関する問題と無縁ではいられません.

ここから,一気に100人規模の航空機まで技術拡張と行きたいところなのですが,100人規模の乗客を輸送するための航空機の推進システムとしてバッテリー,電力変換器,永久磁石モータなどの重量が過大であることが問題となっており,これらを航空機に搭載するためには出力を維持しつつ軽量化を行う,「高出力密度化」が重要となります.例えばモータに関しては,一般に200人乗り程度の航空機に搭載するために求められる出力密度が,16 kW/kgと言われていますが [2],1人乗り用航空機のモータとして開発されたSiemens社の開発した永久磁石型同期モータ(261 kW, 2500 rpm)は出力密度が5 kW/kg程度 [3] であり,今後出力密度向上をさらに3倍以上(重量を1/3以下に低減)向上させることが求められています.この様な状況の中で注目されているのが,図1に示すようにターボファンエンジンの内部を「超伝導モータ」に置き換えた電動推進システムです.

図1: 航空機の推進系における超伝導モータの置き換えイメージ [3, 一部引用].

そもそもなぜ航空機の推進システムに超伝導技術が必要なのでしょうか? これは一般的に,モータが銅線コイルと鉄心でできた,いわば「銅と鉄の塊」であることに理由があります.一般に超伝導線材は,液体窒素(−196 °C, 77 K)や液体水素(−253 °C, 20 K)などの冷媒を用いて極低温まで冷却することで,銅線の数十,数百倍の電流を流すことが可能です.言い換えれば,同じ電流を流すことができる断面積が,超伝導線材の場合は銅線と比べて数十,数百分の一で済むということを意味します.つまり銅線と比べて軽量・コンパクトなコイルを作り出すことが可能です.

図2に東京大学で研究を行っている電動推進航空機用全超伝導モータの全体図と断面図を示しました.2種類の超伝導線材を界磁/電機子コイルに使用し,これらを液体水素(−253 °C, 20 K)で冷却した全超伝導モータの研究を行っています.特に電機子コイルに多芯線構造のMgB2超伝導体でできた線材を使用することで,上記の交流損失を低減できると期待されています.現在,この超伝導モータに関して色々なシミュレーションなどを行ったところ,設計条件によっては出力密度として5.0 MW級で25.6 kW/kgが得られるとの見通しが得られています GX 取引システム [4].

図2: 東京大学で研究を行う電動推進航空機用全超伝導モータ.

では,上記のような超伝導モータを搭載した場合,将来的にどのような航空機が実現するのか,その一例を図3に示しました.この推進システムは東京大学とJAXAが共同で検討を進めているシステムです [5].液体水素(LH2)を超伝導発電機/モータの冷却のためだけでなく,燃料としてガスタービンに送り込むという構造にしています.すなわち,①ガスタービン(GT)を直結した超伝導発電機(SCG)を回転して発電し,②発電した交流電力をコンバータで交直変換(AC→DC)します.そして,③機体後部の推進用ファンまで直流電力として送電し,④複数のファンにそれぞれつながった超伝導モータ(SCMs)をインバータ(DC→AC)によって駆動することで推進力を確保します.そして⑤SCG/SCMsの冷却をした際に熱を吸収してガス化した水素をGTに燃料として送り込みます.このシステムにより,水素ガスを再度液体に戻す電力エネルギーが必要なくなり,かつガスタービンエンジンの回転に使用する燃料の一部を水素にすることで化石燃料の消費を低減することができます.この電動推進システムは現在NASAやAirbusなどのグループでも検討がされており,各々が将来の実用化に向けて盛んに研究を行っています.特にAirbusは,2021年3月にASCEND (Advanced Superconducting & Cryogenic Experimental powertrain Demonstrator)と呼ばれる,超伝導機器(直流・交流ケーブル,モータなど)を用いた電動航空機推進システムのデモ機製作プロジェクトに関するプレスリリースを行っており,今後の進展が期待されます [6].

図3: 超伝導技術を用いた電動推進航空機の一例 [5].

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