再生可能エネルギー 2010 国際会議 ／ AIST Session
エネルギー技術研究における国際研究協力の役割
2010年7月1日(木)
パシフィコ横浜
紹介講演は日本語で、本講演は英語で行われます。同時通訳はありません。
| 13：00〜13：10 |
開会挨拶と趣旨説明 |
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| 13：10〜13：25 |
紹介講演１ （日本語） 「水素エネルギー技術研究における国際協力」
産総研エネルギー技術研究部門 中村 優美子
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| 13：20〜14：25 |
講演１ （英語） 「水素貯蔵材料の原子構造の解明」
ロスアラモス国立研究所 トーマス・プロフェン博士
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| 14：25〜14：40 | 休憩 |
| 14：40〜14：55 |
紹介講演２ （日本語） 「エネルギーネットワーク研究における国際協力」
産総研エネルギー技術研究部門 村田 晃伸
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| 14：55〜15：55 |
講演２ （英語） 「マイクログリッド：スマートグリッド（SG）の要素としての展開」
ローレンス・バークレー国立研究所 クリス・マーネー博士
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| 15：55〜16：10 |
紹介講演３ （日本語） 「パワーデバイス研究における国際協力」
産総研エネルギー技術研究部門 西澤 伸一
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| 16：10〜17：10 |
講演３ （英語） 「炭化ケイ素生成過程の数値シミュレーション：電子工学に於けるエピタキシャル構造設計のための評価ツール」
グルノーブル理工科学校・国立科学研究センター・ジョゼフ・フーリエ大学
ミッシェル・ポンス教授 |
| 17：10 |
閉会挨拶 |
燃料電池自動車をはじめ、水素貯蔵技術は将来の水素社会のキーテクノロジーである。その貯蔵容量増大のためには材料科学の基礎からの解明が不可欠である。本紹介講演では水素貯蔵技術の最近の動向、産総研が実施している国際共同研究の狙いや研究成果について説明し、本講演のための紹介とする。
水素貯蔵は水素経済を実現するために必要な、鍵となる要素の一つである。水素貯蔵材料の原子構造、及びそれと巨視的貯蔵特性との関係を解明することは、今後のこの材料を系統的に研究する重要な一歩となる。この物質に対する従来の結晶学的解析は結晶系にのみ適用され、その平均的な構造だけしか明らかできなかった。一方、全散乱法は非晶質やナノ結晶、あるいは乱雑な構造をもつ物質にも利用できる。全散乱データは局所及び中・長距離構造についての構造情報を含んでいる。中性子全散乱は、水素貯蔵材料の研究に特に有用である。というのは水素のような軽元素への中性子の感度がいいからである。
関連する多くの金属水素化物(例えば、MgCo)の全中性子散乱研究は、産業技術総合研究所(AIST)とロスアラモス国立研究所(LANL)の継続的な共同研究のテーマである。 この講演では実験施設と全散乱技術の概要が、さらにボールミル粉砕したMgCo合金の全散乱研究についての最近の包括的結果も発表する。中性子データはルジャンセンターにある中性子粉末回折法(NPDF)によって集められ、高エネルギーX線全散乱データはアルゴンヌ国立研究所の高度光子源ビームラインID11-Bで得られた。
トーマス・プロフェン博士は1995年、F・フレイ教授のもとでミュンヘンのミュンヘン大学の博士号を取得。博士研究員としてT・R・ウェルベリー教授のもとオーストラリア国立大学で研究し、その後ビリンジ教授のもとミシガン州立大学に勤めた。2001年からプロフェン博士はロスアラモス国立研究所所員及びルジャン中性子散乱センターの中性子粉末回折計(NPDF)機器担当科学者となった。博士は全散乱を使って複雑な材料の正しい原子構造を知ることに関心を持っている。
再生可能エネルギーが多数導入されようとするこれからの時代、電力系統のますますの高度化が求められている。米国などではマイクログリッドあるいはスマートグリッドとして、情報通信技術を利用した電力系統技術が盛んに研究されている。本紹介講演ではこのマイクログリッド技術の世界的な動向、産総研における取組み、さらに国際的な共同研究の現状について紹介する。
このプレゼンテーションは3つに分かれている。1. 現在米国で展開されている電力インフラストラクチャーの進化がどのような考えで行われているのか、2. バークレー研究所でのマイクログリッドの最適化に対する取り組みの結果、3. 米国エネルギー省のスマートグリッドに関するR&Dの進捗の報告、である。
クリス・マーネー博士は環境適合エネルギー技術研究部門 、技術評価・モデリング・評価チーム(TEMA)のリーダーを務めている。かれはそこで25年間働いている。氏は小規模な分散型エネルギー源(DER)の将来的な導入パターン、特に地域的に半自律で制御されたマイクログリッドにDERが集中する場合に関する経済環境問題をモデル化している。また電力供給信頼性対策チームの一員でもあり、マイクログリッドの原理、経済性、応用について多くの研究成果を発表をしている。
分散型エネルギー源を研究することにより、DERの顧客適合モデルの発展につながった。このモデルにより、設備と運用計画の技術に対して中立な最適組み合わせが見出された。このとき、その時の経済状況やエネルギー貯蔵や電気自動車を含む利用可能な設備機器仕様は与えられていると仮定される。
その他業務として、様々な政策分析に利用されるエネルギー情報局最新版国家エネルギーモデリングシステムのメンテナンス、稼働、強化も含まれる。氏は米国エネルギー省向けの確率論的エネルギー展開システムにより商業及び住居用ビルの分析モジュールの開発をリードした。
氏はカリフォルニア大学バークレー校において開発研究で学士号を、農業資源経済学で修士号を、エネルギー資源の博士号を取得している。またロンドン・スクール・オブ・エコノミクスとハワイ大学でも学び、テキサス大学オースチン校に勤めた。さまざまな機会に講演を行い、例年のマイクログリッド討論会では議長を務めている。2006年春には日本学術振興会特別研究員として北九州大学に在籍し、2008年に産業技術総合研究所の研究者安芸裕久を客員研究員に迎えた。
SiCなど従来のシリコン基半導体の限界を超える性能が期待されるパワーデバイスは、産業から民生まで幅広い分野での省エネルギーに貢献するばかりでなく、エネルギーネットワークの重要な要素としても積極的な導入が期待されている。紹介講演では次世代パワーデバイスとして期待されるSiC結晶成長技術の動向と今後、産総研における国際共同研究の狙い、現在までの状況を報告する。
物理蒸気輸送法(PVT)と化学蒸着法（CVT）による炭化ケイ素成長過程のモデリングとシミュレーションは、結晶成長装置を設計するツールとしてと同様、技術者の訓練ツールとしても十分に技術的に成熟している。例えば、新しいプロセス機器を作る、あるいは古い機器の容量アップを図るときとかに利用されている。これは不純物添加同様に、温度と蒸着分布を正確にシミュレート可能だ。成功のカギは「日々の対話」の中でのシミュレーション、実験、そして特性評価をうまく組み合わせることであろう。いろいろな例を紹介するが、このような手法がSiC基素子製造に使えるエピタキシャル構造の最適化において大変重要なものとる特性評価ツールとなりうるのを示すのが目的である。
ここ10年以上AISTとグルノーブル理工科学校は緊密な協力により、限定的な現象を科学的に記述するとともに、温度、圧力、濃度、応力場の複雑な関係を明らかにする指針をつくることに貢献できた。
主な用語：炭化ケイ素生成過程、反応器モデル化、シミュレーション、バルク成長、エピタキシャル成長
ミシェル・ポンス氏はフランス国立科学研究センター(CNRS)の研究所長であり、材料・プロセスの科学技術研究室 (http://simap.grenoble-inp.fr/)の室長である。氏はグルノーブル大学で1978年に治金学の工学学士を、1982年に物理学の博士号を取得した。1982年にフランス国立科学研究センターに入り、表面処理（レーザーとイオン打ち込み)による鋼の摩耗と防食に対する保護について実験と理論的研究を行った。氏は2年間マイクロエレクトロニクスの研究開発活動に参加した(1987〜1989)。ここでは化学蒸着法によるタングステン被覆法及びCVD装置のモデリングとシミュレーションを開発した。
1990年からは ミクロ電子工学と治金的応用のためのCVD材料の研究に参加した。15年間に亘る氏の研究テーマはリアクターの開発と高温での結晶成長、炭化けい素および窒化アルミニウムのエピタキシーである。氏はこの分野での国内外の研究プログラムの管理に携わっている。ポンス氏は材料科学、プロセス工学、治金学、エネルギー、微細電子工学の分野で200以上の研究論文を発表し、会議講演を100回以上行い、専門書に5章寄稿し、特許を3つ所有している。
