エイリアンのテクノロジータワー？ああ、それは人工の太陽熱発電所だった

制作：中国科学普及協会

著者: ハンム・ディアオメン (ポピュラーサイエンスクリエイター)

プロデューサー: 中国科学博覧会

タワー型太陽熱発電所について聞いたことも見たこともない人が、何万枚もの鏡と高い塔が砂漠の真ん中に空高くそびえ立つのを見ると、本当にこう叫ぶかもしれません。「これはエイリアンの技術なのか?」

タワー型太陽熱発電所は、正式名称を「タワー型溶融塩太陽熱発電所」といい、その視覚効果によって強烈なテクノロジー感がもたらされています。

敦煌100MW溶融塩塔太陽熱発電所

（写真出典：中国政府ウェブサイト）

品質が良く、価格が安く、寿命が長い

技術が満載ですが、タワー型太陽熱発電所の原理は非常にシンプルです。簡単に言うと、ヘリオスタット機能を備えた多数の平面鏡が太陽光を塔の頂上に反射し、そこで溶融塩が摂氏500度以上に加熱され、高温の溶融塩を通じて電気が生成されます。

これは、火力発電所が石炭を使って蒸気を加熱し、その蒸気を使って電気を生成する方法に似ています。

新疆義烏県ナオマオフ鎮の太陽熱発電所では、14,000台以上のヘリオスタットが集熱塔を照らしている。

（写真出典：中国政府ウェブサイト）

それで、どうやってこんなに高い塔を所有しているのですか?一般的に必要なものは次のとおりです。

太陽光は火力発電所における石炭に相当します。

鏡面フィールドは平面鏡が敷かれる場所です。

ヘリオスタット機能を持ち、反射鏡の金属フレーム、平面反射鏡、溶融塩、タービンや発電機などの発電設備を支持する役割を担っています。

ミラーフィールド

（写真出典：中国政府ウェブサイト）

この機器セットは品質が良く、価格が安いと言えます。

太陽エネルギーは、CSP 発電所にとって、天然ガスが天然ガス発電所にとって、石炭が火力発電所にとってのようなものである。太陽光は常に無料であり、それがすべての太陽熱発電を支える最大の前提条件です。

ミラーサイトの場所は砂漠やゴビ砂漠であることが多く、土地の価格が非常に安く、場所によっては無料の場合もあります。

反射鏡は平面鏡であり、基本的に各家庭で使用されている平面鏡と変わりません。ただし、風や砂に耐えるために硬度は異なります。太陽光を最大効率で反射するために、透過率も変化します。しかし、どれだけ違っていても、本質的には単なる平面鏡です。大量生産とさまざまな技術および設計の最適化を組み合わせることで、コストは必然的に低下します。

リフレクター

（写真出典：中国政府ウェブサイト）

現在一般的に使用されている溶融塩は、60% の硝酸ナトリウムと 40% の硝酸カリウムの混合物です。 「天日塩」と呼ばれることが多いですが、これはあくまでも仮の名称です。現在、各国はより安価で性能の優れた次世代溶融塩の研究を強化している。例えば、塩化ナトリウム（家庭用塩）、塩化マグネシウム、塩化カリウムの混合物から作られる溶融塩化物塩は、中国やその他の国で研究開発の焦点となっています。

次世代の溶融塩がどのようなものになるにせよ、2 つのことは確かです。それは、その蓄熱性と熱伝導性はより強力になり、コストは低くなるということです。

発電設備の中でコスト削減が最も難しいのは蒸気タービンと発電機です。この2種類の設備は何十年も開発されており、技術が成熟し、あらゆる可能なコスト削減策が長い間講じられてきたためです。

蒸気タービンと発電機に加えて、太陽追跡機能を実現するために必要な装置（自由に回転する金属支持フレーム）も高価です。このタイプの機器は、最初に設計されたときにコストが最も高くなりますが、技術が完成し、後続のプロジェクトが量産を開始すると、コストは主に材料に反映されるため、コストはあまり下がりません。

太陽熱発電所で使用されるさまざまな材料は非常に耐久性があります。例えば、読者は平面反射鏡の寿命を想像することができます。もう一つは溶融塩で、これも寿命が長いです。 30 年の耐用年数を維持できないものは、次世代の溶融塩の代替品となることはほとんどないでしょう。

タワー型太陽熱発電所の現在の建設コストはまだ比較的高いと主張する読者もいるかもしれません。他の発電技術と比較して、コスト効率が良いと言えるのでしょうか?

その大きな理由は、国内の多くのプロジェクトがまだ「実証」段階にあることだ。

原子力発電はすでに第4世代に発展しており、火力発電も数世代を経ており、タワー型太陽熱発電所はまだ第1世代を終えていません。第一世代のコストと、数世代にわたって発展してきた他の産業のコストとを比較するのは明らかに不公平です。タワー型太陽熱発電所の開発は今後も期待できる。

二重の属性：エネルギー貯蔵と環境変換

タワー型太陽熱発電所は溶融塩を利用して熱を蓄え、伝導するため、当然「エネルギー貯蔵」機能を備えています。その結果、昼間だけでなく夜間にも発電できるようになります。

独自のエネルギー貯蔵機能を備えており、これが太陽光発電や風力発電との最大の違いです。

屋外用の平面鏡の場合、砂やほこりが大量に付着している状態で普通の雑巾で拭くと、硬い砂でガラスに簡単に傷が付くため、お勧めできません。

作業員がヘリオスタットの定期メンテナンスを行っている

（写真出典：中国政府ウェブサイト）

もっと安価な方法としては、ヘアドライヤーを使って鏡のほこりを吹き飛ばすことですが、ほこりは他の鏡に飛んでしまいます。

したがって、最も効率的な方法は、上から下に向かって水で洗い流すことです。その結果、もともと草が生えていなかったゴビ砂漠にも、時折水が浸透し、必然的に大量の草が生えることになります。草には土壌と水の保全という一定の機能があり、草があるところには羊がいます。

これを見て、環境変革もタワー型太陽熱発電所のもう一つの特質であることがお分かりいただけたと思います。

敦煌の100MWタワー型太陽光発電所の地面と周囲は今はまだ黄土色だが、5年後に再び見たとき周囲は緑に変わっているだろうか？

敦煌の100MWタワー型太陽熱発電所周辺の黄土

（写真出典：中国政府ウェブサイト）

答えは「はい」であると予想されます。環境変革を組み合わせることができれば、タワー型太陽熱発電所はさらに進歩するでしょう。

簡単にスケールアップ

タワー型太陽熱発電所が今後も発展を続け、低コストで高性能な溶融塩、低コストの反射板やブラケットなどの主要技術が継続的に改良され、規模のメリットも加われば、発電コストは大幅に削減されると期待されます。

そして、本当にその日が来たら、その大規模な出現は避けられない。

敦煌100MWタワー型太陽熱発電所

(画像出典: 衛星地図のスクリーンショット)

上の写真は、敦煌100MWタワー型太陽熱発電所の衛星地図のスクリーンショットです。問題は、この場所が建築できるのであれば、その周辺地域も建築できるのか、ということです。

今後の建設地選定コンセプトマップ

（画像出典：衛星地図のスクリーンショットを元に作者が作成）

今後、タワー型太陽熱発電所の技術がさらに進歩すれば、コストは大幅に削減され、安定した投資収益と環境改善効果が得られることは間違いありません。建てることができるだけでなく、建てることができる場所も数多くあります。

結論

ゴビ砂漠に輝く塔は、宇宙人が偶然地球に落としたハイテク機器でもなければ、人間が設置した太陽でもありません。科学者によって開発されたタワー型太陽熱発電所です。

タワー型太陽熱発電所はまだ初期段階ですが、その大きな利点のおかげで、近い将来、砂漠にこのようなタワーが数多く出現し、エネルギーを蓄えて発電するとともに、砂漠に緑をもたらすようになると私は信じています。