フィリピンの大学生であるカーヴェイ・エーレン・メグが新しいソーラーパネルのアイデアを思いついたのは、小雨が降るある曇天の日だった。その日、調光レンズのメガネをかけていた彼は、日が陰っているにもかかわらず自分のレンズの色が暗く変化したことに気づいたのだ。
調光レンズは普通、紫外線の量に反応して色を変化させる。レンズの色が変わったということはつまり、曇りの日でも十分な量の紫外線が地上に降り注いでいるということだ。マプア大学で電気工学を専攻する彼は、すぐさまこの紫外線を使って曇りの日でもエネルギーを生み出す発電方法を考え始めた。曇りの日でも太陽光から電気を生み出す、廃棄農作物由来の新素材「AuREUS」の始まりである。
オーロラと薬草
温室効果ガスを排出しないクリーンな発電技術として太陽光発電が気候変動対策としても注目されるなか、天候や日光の照射時間に左右されずに安定して電力を供給できる発電技術の開発は急務になっている。これまで、バクテリアを使った太陽光発電から宇宙太陽光発電まで、天候に左右されない発電技術はいくつも考案されてきた。実際、紫外線を使った発電技術もすでに複数の企業が開発している。
だがメグにとって壁となったのは、そうした技術に必要なペロブスカイト構造と呼ばれる特殊な結晶構造をもつ化合物と、それを処理するための装置が自国で手に入りづらいことだった。そこで彼は、紫外線をまず可視光線に変換し、それを従来の太陽光発電のメカニズムによって電気に変える方法を考えた。
「たまたま観ていたオーロラのドキュメンタリーから着想を得ました」と、彼は言う。オーロラの発光現象の裏では、大気中の粒子が宇宙から降り注ぐ高エネルギーの粒子を低エネルギーに変換しているが、同様の仕組みを利用して高エネルギーの紫外線を低エネルギーの可視光線に変換すればいいのではないか、と考えたのだ。
そして、この変換に使う樹脂基盤の材料に、AuREUSのもうひとつの革新性がある。彼が使ったのは、廃棄予定になっていた農作物なのだ。
「農作物を使うアイデアは、祖母との思い出から生まれました」と、メグは言う。「小さいころから祖母が薬草を栽培するのを手伝っていたのですが、彼女が傷口の消毒薬として使っていたウコンのエキスに紫外線を可視光に変換する粒子が含まれていることを知ったのです」
ウコンのほかにも使える素材はないかと、メグは地元フィリピンで採れる作物約80種類を試し、結果として長時間の使用にも耐えうる9種類の作物を選びだした。作物をアップサイクルしてソーラーパネルをつくるという仕組みは、気候変動で増えている台風や異常気象によって甚大な被害を受ける地元の農家の助けにもなる。
「利用できる作物はまだ限定的ですが、現在はあらゆる生分解性の素材から同じ樹脂基盤をつくる方法を研究しているところです。これによって、農業以外で発生する廃棄物も積極的に活用できるようになればと思っています」と、メグは言う。
建物や乗り物、繊維への応用も
完成したAuREUSは、試験でエネルギー変換効率（光を電気に換える割合）が48％に相当する結果を出した。一般的な太陽光発電のエネルギー変換効率が10～25％であることを考えると、大きな飛躍だ。とはいえ、メグは性能のさらなる向上を目指しており、ゴールとする発電効率は従来の太陽光発電パネルの3倍だという。
また、散乱した紫外線を使って発電できるAuREUSは従来のソーラーパネルのように平面上に設置する必要がなく、曇りや雪の日でも十分な効果を発揮するという。さらに、半透明でさまざまな形状に成型できるというその特性を考えると、建物や乗り物、繊維などへの応用も考えられる。
メグがこの技術を使った最初のプロジェクトとして考えているのは、台風の影響を受けにくい最先端の屋内農場施設の建設だ。壁や天井にAuREUSのパネルを設置することで、厳しい天候から作物を守りながら発電し、土地を有効活用するのが目的だという。
人々の手に届いて初めて「ソリューション」になる
2年かけて開発されたこの技術は、次世代のエンジニアやデザイナーの支援・育成を目的とする国際エンジニアリングアワード「James Dyson Award 2020」に新設された「サステナビリティ賞」を受賞した。しかし、メグにとって発明はほんの始まりでしかないという。
「わたしにとって、発明は旅の半分にすぎません。残りの半分は、その発明を最も恩恵を受けるであろう人々のもとに届けることです。そうして初めて、自分の発明がソリューションに変わるのです」
James Dyson Award 2020による紹介動画。VIDEO BY JAMES DYSON FOUNDATION
彼が目標とするのは、再生可能エネルギーの「民主化」だ。コンピューターやデータがこの数十年で大企業や研究機関だけが使える技術から個人が利用できるものへと変わったように、再生可能エネルギーも一般の人々が活用できるものになればとメグは考えている。
「AuREUSがあれば、再生可能エネルギーをより身近なものとして提供できるようになると思います。そうすることで、社会全体がサステイナビリティの概念を受け入れ、実現する役に立てると考えています」
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TEXT BY ASUKA KAWANABE