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ペルチェ素子電子部品とその将来性について

ペルチェ素子を元にしたデバイスの進化に注目が集まっています。この「ペルチェ」とはフランスの科学者がジャン・ペルティエによって発見されたもので、異なる金属の接合部に電流を流すと熱が発生したり熱が吸収される現象で、ペルチエ効果やペルティエ効果と呼ばれることもあります。

この素子が注目される理由は、電流を熱に変えたり吸収する特徴を逆に利用した「電力変換」にあります。この素子を元にした電子部品(デバイス)では、熱源と電子部品の間に温度差が1度あれば、熱を電力に変換することができるのです。

これは大型の発電システムである水力・火力・原発などタービンを回転させ摩擦熱を起こし電気を発生させる発電法に比較すると発電量は小さいのですが、非常に小さな電子部品を利用して行えることから再生エネルギー・小型発電や医療分野への応用が研究されています。

また、ペルチェ素子電子部品をの技術の進化により、10年前と比較すると熱変換効率が10%に達し、電子部品を稼働させるために必要な電力も約10分の1となりより実現性が高まっています。

また、地熱・温泉熱など配線が難しい場所での発電に向いていることから、今までは発電設備が設置できなかった場所でも発電が可能となります。

それらに加えて、日米欧を中心として体温を熱源として利用する医療機器、焼却炉・工場・自動車の排熱を利用した発電が研究されており、小型であること、配線などが理由で設置できなかった場所、大型発電ではコストが高い時などに利用することができます。

また、太陽光発電と組み合わせたり充電装置・電池と組わせた、より身近でコンパクトな発電装置が開発・研究されているのです。

 

ペルチェ素子を使用して発電することは可能です

東日本大震災以降、自然エネルギーに注目が集まり様々な発電方法が開発されてきました。中でも、太陽光発電は政府が全量買取制度を導入したこともあって、最も注目されていますが、様々な事業者が登場し、どれが本当に経済合理性に叶うのか疑問な状況となっています。

そんな状況の中、新たな素材が注目されています。それは、ペルチェ素子と呼ばれる物質で、電圧を加えることで冷却ができる素子として知られています。

このペルチェ素子の持つ特質の逆作用を利用して、電気を作る試みがいよいよ実用段階に達しようとしているのです。 難しい理屈は抜きにして簡単に説明すると、ペルチェ素子は電圧を加えると冷却作用があるのだから、熱を加えると電気を作るのではないかということです。

そして、この熱を利用した技術が近年、次世代の再生可能エネルギーとして大きな期待を集めているのです。

それは、この技術によって工場や発電所、ゴミ焼却場などで大量に排出されてきた廃熱を電気エネルギーとして回収することが可能となるからです。

特に、恒常的に排出される工場廃熱を利用することができれば、太陽光より遥かに安価な再生エネルギーとなることは確実視されている程です。再生可能エネルギーというと太陽光や風力にばかり目がいきがちですが、人類は生産活動を通じて膨大な熱を作り出しているのだから、これを利用しない手はありません。

ペルチェ素子を利用したユニットは、産業用のゼーベック熱発電ユニットとして実際に運用され始めており、家庭用のユニットが投入される日もそう遠くは無いはずです。

 

ペルチェ素子は冷却に利用されるだけではありません

ペルチェ素子とは、耳慣れない言葉ですが、実は凄い特質を持った物質です。その特質とは、電圧をかけると冷却作用を発現するというものです。

効率自体はそれ程高くないため、家庭用の冷蔵庫やエアコンで使用されることはありませんが、小型化が可能なためコンピューターのCPU冷却、車載用小型冷温庫、医療用冷却装置など幅広い分野で使用されています。

ペルチェ方式は、従来のフロンガスや温暖化係数の高いガスを使用する方式に比較して多くの利点があり、人にも地球にもやさしい技術として注目を集めています。

このように素晴らしい特質をもったペルチェ素子ですが、最近になって違う使用方法も開発されています。それは、電圧を加えると冷却するのだから、逆のサイクルを考えたらどうなるのだろうという発想に基づいています。

つまり、従来とは逆の熱を加えると発電するという使用方法も開発されているのです。それがペルチェ発電です。

再生可能エネルギーとしては太陽光発電や風力発電がポピュラーですが、人間は様々な生産活動を通じて膨大な熱を排出しています。この排熱を再生可能エネルギーとして利用しない手はありません。

工場やゴミ焼却場では、恒常的に膨大な熱が排出されているので、これを利用して発電することができれば、従来の再生可能エネルギーより遥かに安価な電力が得られことはほぼ確実です。

この技術は、まだ開発されたばかりで、産業用として一部に導入されているだけです。しかし、これから技術開発が進みコスト低下が実現すれば、私たちが家庭で使えるような製品も近い将来にはきっと登場することでしょう。