海はエネルギーの源！
海洋の温度差を利用した発電を研究

再生可能エネルギーの中でも、まだまだ未利用のエネルギーが数多くあります。中でも注目されているのが海。
安永准教授は、海水の温度差を利用した発電の技術を研究しています。無尽蔵とも言える海水を資源として活用し、海に囲まれた温暖な島しょ国や地域の生活を豊かにする技術です。

たった20度の温度差で　
電気をつくる技術とは!？

エネルギーは「違い」によって発生します。温度、圧力、濃度などが違うもの同士の間で、同じ状態になろうと移動する力がエネルギーになります。
安永准教授の研究テーマは、温度の違いから生まれるエネルギー。つまり温度差を使った発電です。中でも注目しているのは、海の表層と深層の温度差を利用した海洋温度差発電です。海面表層の25℃～30℃の海水でも、水深約600ｍになると海水温は5℃～10℃まで低下します。この約20℃という小さな温度差を発電に利用する研究です。
通常、火力や原子力発電では水を循環させて水蒸気の力を利用します。海洋温度差発電は利用する温度差が小さいため、沸騰する温度が低い液体（作動流体）を循環させます。その液体を表層の海水で温めて蒸気にし、その蒸気でタービン/発電機を回して発電します。回転動力となった蒸気は、そのあと深層の海水で冷やされ液に戻ります。このサイクルを繰り返すのが、海洋温度差発電です。

さらに効率よく熱を伝える　
熱交換器を開発

海洋の熱は、太陽熱や風力などと同じように、発電時に温室効果ガスを排出しないため環境にやさしく、半永久的に利用できる持続可能なエネルギーです。一方で、利用できる温度差が小さいため、エネルギー密度が低く、非常に大きな熱交換器が必要という難点があります。そのため、発電量を大きくするには、熱交換器の性能を上げて、コンパクトにする必要があります。このとき問題になってくるのがコストです。海洋温度差発電では、熱交換器内に海水を流すことから、腐食に強いけれども高コストな素材-チタンを使う必要があります。
そこで安永准教授は、熱交換能力を上げるために熱交換器の数（伝熱面積）を増やすのではなく、「伝熱効率」に着目し、熱交換器の効率を高める技術を開発しています。伝熱効率を上げるには、スムーズに流れて効率よく熱が伝わるようにすることが重要です。安永准教授は、プレートを何層にも重ねたコンパクトな プレート式熱交換器の形状を研究しています。
また、伝熱プレートの中を流れる海水の流れにも、効率を高めるためのヒントがあります。海水はスムーズに流れるだけでなく、ほどよく乱れて流れることで伝熱効率が高まるのだとか。安永准教授は、技術的には相反する「スムーズな流れ」と「乱れ」のバランスを取り、最も効率よく熱を伝えるプレートの形状や表面加工をシミュレーションと実験の両面から探求しています。