ブログ

校長ブログ

「第4回 高校生が競う エネルギーピッチ」 

本校理数科2年生が、「第4回 高校生が競う Energ y Pitch! ””30年後の現役世代”が2050年を構想する 社会の問題解決 with Energy プラン コンテスト」に出場し、その内容について、校長室へ報告に来てくれました。

私達チームは、「海水から生まれる水素の可能性」について説明しました。

私達が将来エネルギーを有効活用していくための方法として提案するのは「水素ステーションを各地に作り水素シティを作る」です。このことがなぜ将来有効だと考えたのか、実現するには何が必要かを、詳しくお伝えします。

まず動機です。私達は、現代社会や地理の授業でカーボンニュートラルについて知り、興味を持って調べてみたところ、日本は2050年までにカーボンニュートラルを実現すること、再生可能エネルギーの使用量を増やすことを目標にいていることが分かりました。そこから、実質的なカーボン排出量0にするためには水素の供給を今よりさらに増やすべきだと考えたため、今回の研究テーマに取り上げました。

日本のエネルギー問題についてです。日本の主な発電方法は火力発電であり、多くの化石燃料を使用しています。このグラフは2021年、日本が発電に使用しているエネルギーの割合を示したものです。これによると日本は発電の際おおよそ70%の化石燃料を使用していることが分かります。これにより多量の二酸化炭素が発生し地球温暖化を進めているのが現状です。しかし、世界にはそれを解決できるエネルギーが存在します。それが皆さんのよく知る再生可能エネルギーです。太陽光や水力など、どれも二酸化炭素は排出しないのが特徴ですが、その再生可能エネルギーはあまり広がっていません。なぜでしょうか。

一つ目は非常に安定性に欠けるからです。例えば太陽光では日中の日が当たる時間は発電量が多く、反対に夜間は日が当たらないため発電することができません。水力や風力も、常に十分な水量や風量を確保するのは難しいです。二つ目は土地生産性があまり良くないことです。こちらの表は日本最大の火力発電と日本最大の太陽光発電所の発電量、敷地面積から1平方キロメートルあたりの発電量をそれぞれ求めたものです。これは我々がデータをもとに作成し計算したもののため、誤りがあるかもしれません。この表によると、火力発電と太陽光発電の間には51倍の差があることがわかります。あくまでも例なので一概に発電効率が悪いとは言えませんが、太陽光発電には広い敷地が必要ということがわかります。水力発電もダムという大きな建造物が必要になってしまいます。また、風力発電に関しては洋上に建てることで、土地の問題は解決できますが、洋上設置時のリスクは地上と比べて非常に大きく、また、落雷による火災で装置が故障した場合の環境への影響は計り知れません。

このように、今注目される再生可能エネルギーもデメリットがあることがわかります。しかし、これらの問題も解決できる、非化石エネルギーがあります。それこそが冒頭で取り上げた水素なのです。水素についてです。水素はまさに次世代エネルギーといえるでしょう。まず、利点として水素を燃やして電気を得る際に二酸化炭素を排出しないことが挙げられます。しかも、現在の火力発電に使われている化石燃料を水素に置き換えるだけなので、発電効率は現在の火力発電とほぼ変わりません。次に水素はアンモニアに変換することが可能です。水素は気体のため体積がかなりあります。そして電気そのものは貯蓄が難しいです。しかし、その水素をアンモニアに変換すれば、水素の体積を1300分1にすることができ、また電気の貯蓄もエネルギーの形を変えて保管できます。貯蓄ができれば災害時にその水素を利用して発電がおこなえますし、各地で水素が足らなくなった場合は貯蓄したものを運搬することもできるのです。またアンモニアそのものを肥料や工業用に利用することも可能です。さらに、水素は車の燃料にも使えます。現在トヨタにて販売されているMIRAIは燃料電池自動車として販売されています。そして工業面での還元剤としても使えます。現在製鉄をする際には炭素を使って酸素を還元し二酸化炭素に変えて鉄の純度を高めています。その還元剤として水素を使うことで発生する物質を水に変えることができます。これらの利点をまとめるとこのようになります。仮に水素が利用できる時代になれば素晴らしい社会を作れるでしょう。

ここまでの用途を聞くと水素は発電以外の私たちの生活にも大きく関われることがわかるのですが、どうして水素がまだ私たちの生活にあまり入り込めていないのでしょうか。

その理由はまだ水素には乗り越えるべき大きな問題が存在しているからです。一つ目は水素の価格が他のエネルギー源に比べて高いことです。この図を見てください、このように水素は非常に価格が高く、現状需要が広がっていません。二つ目は水素を安価で製造するにあたって二酸化炭素が出てしまうということです。それでは発電時に二酸化炭素は排出しないものの、全体的には二酸化炭素を排出してしまっています。

つまり、その水素を得る場所をどこにするのかというのに、問題があるのです。そもそも現在、日本で工業的に水素を得る方法のほとんどは、水蒸気改質法です。これは化石燃料と水蒸気を反応させて水素を得る方法ですが、生産過程において二酸化炭素を排出しています。冒頭の日本のエネルギー問題でも語りましたが、そのままでは地球温暖化を進めてしまいます。そこで、私達は海水を電気分解して水素を得てはどうかと考えました。なぜ海水がいいのか、それには3つの理由があります。一つ目は地球上にある水の97%は海水であるからです。なんと私たちが普段の生活で使用している淡水は地球上で僅か3%しかなくそのうちのほぼ全てが地球上の氷であるのに対し、海水は97%も存在しているのです。よって資源として枯渇することがほとんどなく、持続的に補給することが出来るのです。二つ目は日本が島国であるからです。エネルギー源を海水にすれば、他国に比べてエネルギー自給率が劣っている日本でも容易でかつ多量にエネルギー源を入手できます。三つ目は自国でエネルギー源を自給できるため、世界のエネルギー情勢に左右されないからです。例えば、この記事にあるようにロシアとウクライナの戦争により、エネルギー源を55%もロシアに依存していたドイツでは、ロシアからのガスが途絶えてしまい、家庭用のガス料金は平均的に危機前の2倍に上昇しました。日本も輸入に頼っているだけでは、いつかドイツと同じような状況になってしまう可能性があります。ですので、自給自足できる海水は日本にとって最適なエネルギー源と言えるでしょう。

それでは、水素はどのように生産すればいいのでしょうか。これは、私たちがフィールドワークで学んだ海水を電気分解して水素を得る方法です。

私たちはこの中でSOECが一番優れていると考えました。アルカリ、PEMは海水をろ過して不純物を取り除いてから電解するのに対し、SOEC、MnO2は海水を直接電解するので効率が良いです。運転温度ではSOECが一番効率は悪いのですが、アルカリでは電解質を入れなければならないので手間がかかり、PEMは貴金属のため価格が高いデメリットがあります。大型化したときの電力は開発によって向上すると考えると、SOECはこの中で一番システム効率がよいため期待できます。そのため、私たちは日本では「SOEC」が適していると考えました。

では、その水素を製造するときに使う電力はどこから得るのでしょうか。それは日本などの先進国の場合は余剰電力を使用します。余剰電力とはその名の通り、需要を越え余分に作られてしまう電気のことです。現在日本では、余剰電力が発生したときに再生可能エネルギー関連の発電所を停止させることで電気の流し過ぎを起こさないようにしています。つまり、本来再生可能エネルギーで作れるはずの電気を無駄にしてしまっているということです。そのときに、余剰電力の受け入れを水素製造工場で行うことができれば、環境に負荷をかけることなく水素を製造することができます。

先進国でない国では新たに再生可能エネルギーの発電所を水素製造工場の建設とパッケージとしてともに建設を進め、再生可能エネルギー由来の電力で水素を製造することで電力を得ていきます。

しかしながら、欠点があるのは事実。そこで「SOEC」の欠点を解決する方法について考えていきます。まず、700℃の高温水蒸気を作るための熱を何から得るかということです。この熱は、現在稼働している火力発電、原子力発電や、排熱が多い職種である鉄鋼、パルプ、食料品工場、ゴミ処理場などの排熱を利用することが効率のいい方法だと考えました。特に食品工場について、日本はツナ缶工場のような海産物を加工する工場が沿岸部に多いので、排熱の利用がしやすいと考えました。次に考えるのは将来に多くの水素が利用されるようになると、自国の生産では足りなくなる日が来るかもしれないということです。その時は海外から水素を輸入することが必要になります。その対策として提案するのは日本が、海水に面しているのに飲料水を手に入れられないような国に、海水をろ過する技術を教えることです。そこから生産された飲料水の一部を「PEM」を使って水素を作ります。なぜならこの場合ろ過した水を用いる上に、飲料水に困るような途上国では管理が比較的簡単な「PEM」がふさわしいからです。そうしてできた水素を日本が買い取るのです。そうすれば日本は水素を手に入れられますし、その国の経済と国民の命を助けることになります。日本は国際社会での地位を築けるかもしれません。

それでは、水素の輸送にはどうすればいいでしょうか。水素の輸送には液化水素にする、トルエンに水素を反応させてMCHにする、窒素と反応させてアンモニアにする、CO2と反応させてCH4とするなどして体積を小さくしてから運ぶことが考えられます。まず海外からの輸送についてかんがえていきます。この中ではアンモニアが適していると私たちは考えました。アンモニアにすることで体積を水素よりも1300分の1にできる上、現在はアンモニアのインフラ整備が整っており、アンモニアのままでも発電できたり、肥料として使用することもできたりするからです。次に日本国内の輸送を考えていきます。水素を運ぶ方法としてパイプラインがあればトラックでの輸送と比べて少ないエネルギーで運べますが、現在日本ではパイプラインが整っていないため、新たに設置するのにコストがかかってしまいます。

そこで私たちは、あえて生産や輸入によって臨海部で得た水素を遠くまで運ぶようなことはせず、港などを利用して水素シティを作り、輸送コストを抑えて利用するという方法を考えました。それこそが、私たちが描いた水素シティの案なのです。

日本国内で工場の排熱と再生可能エネルギーを使い、海水から水素を「SOEC」によって生産します。また海外と日本で水素の取引をする際はアンモニアという形で輸出入を行います。水素は電力のバランスを整えたり、工場の熱として利用したり、燃料電池自動車を動かしたりできます。また、余った水素はアンモニアに変えて貯め、必要な時は水素に戻したりそのまま電力にしたり、肥料などとして利用したりします。さらに水素の発電で発生した水は飲料水として販売します。このように水素シティではただ水素を使って発電するだけではなく、様々な産業と関係しながら地域に貢献していくでしょう。こうして港で水素を多く使うと、やがて水素の需要が増えて価格が安くなり、港から離れた所へと少しずつ水素が普及していくのではないでしょうか。

報告に来てくれた生徒一人ひとりが、活き活きと輝いていました。

無限の可能性を予感しました。

「『可能性の扉を開く鍵』がきっと見つかる」

☆科学技術高校☆

 

 

12月23日 終業式・壮行会

12月23日(金)、2学期終業式を行いました。

コロナ感染症拡大の影響により、放送で実施しました。

校長講話から

「2学期終業式を迎えました。2学期、みなさんにとってどんな出来事がありましたか。

3年生のなかには、この2学期が、人生の大きな節目になったという人もいるでしょう。進学や就職試験に臨み、科学技術高校を卒業した後に進む道が決まり、来年春からの生活を楽しみにしている人もいます。また、年明け、1月14・15日に行われる大学入学共通テストまであと3週間となりました。大学入試の本番が近づき、志望校合格を目指して、毎日一生懸命勉強に励んでいる人もいます。

試験は、辛く厳しいものですが、夢を叶えるための関門のひとつです成功であれ失敗であれ、その先に未来があります。くれぐれも体調管理に気をつけて、自身をもって臨んでください。心から応援しています。

2年生のみなさんは、あと1年。1年生のみなさんは、2年後、その立場になります。自分の1年後、2年後をイメージしながら、残りの高校生活を有意義なものにしていってください。

さて、2学期始業式の講話で、「人に自分の可能性を決めさせない。」という話を紹介しました。この言葉をくださったのは、今年8月、本校で開催したイングリッシュサマーキャンプにおいて、アメリカからリモートで講義をしてくださった前田さんという方でした。18歳の時に交通事故に遭い、脳挫傷のダメージを受けて生死の渕をさまよい、九死に一生を得ましたが、片方の目の視力を失いました。アメリカの大学教授と出会い、片目が見えなくてもパイロットになっている人がいることを教えてもらい、目が見えないからパイロットになれないという先入観は間違っていることを知り、正しい情報をもつことの大切さ、何をしたいのかわかっているのに、挑戦しないことがいかに不幸であるかを学んだそうです。

「人に自分の可能性を決めさせない」ことの重要性とともに、「自分で自分の可能性を決めつけない」ことがもっと大事だと訴えかけてくれました。

先日まで熱戦が続いていたサッカーのワールドカップ。日本代表チームが躍進し、「新しい景色を」という言葉を何度も見たり聞いたりしました。厳しい戦いを勝ち抜き、見事優勝したアルゼンチンの代表選手メッシは、「努力するから報われるのではなく、報われるまで努力するんだ」という、ずっしりと心に響く言葉を語っています。

数ある選択肢のなかから、この科学技術高校への進学を選び、日々勉強や部活、様々な活動に励んでいるみなさん。みなさんひとりひとりに、自分でも気が付かない「未見の我」がまだまだ眠っていると思います。私たちひとりひとり、それぞれの「新しい景色を」見に行こうではありませんか。

いつも繰り返しお話している「微差は大差」の心構えで、まずは自分のできることから、本気で行動してみましょう。本気でやったときにだけ、「未見の我」を見つけられます。そこからきっと「新しい景色」が見えてくるはずです。

一年の締めくくり、そして始まる新しい一年。この節目に、自分の可能性を開く一歩を、踏み出しましょう。

再び、新型コロナウイルスの影響が深刻な状況で冬休みに入ります。油断せず、感染症対策を徹底した生活を心がけていきましょう。3学期、夢と希望に満ちた皆さんに会えることを楽しみにしています。」

教務課長、生徒課長の先生からお話がありました。

 

終業式に続いて壮行会を行いました。

1月7日・8日、大阪で開催される「ジャパンマイコンカーラリー2023」に出場する佐藤さん(電子工学科3年)

1月28日、大阪で開催される「2022ロボットアイデア甲子園」に出場する望月さん(ロボット工学科2年)

1月14日・15日、ナショナルトレーニングセンターで開催される「第28回東海高等学校ウエイトリフティング競技選抜大会」に出場する、小野さん(機械工学科1年)、藤浪さん(電子物質工学科1年)、三浦さん(電子物質工学科1年)

静岡新聞記者の取材を受けました。

激励のことば

「あこがれの舞台、誰もが立てるわけではありません。科学技術高校の、そして静岡県の代表として、これまで積み重ねてきた努力の成果を発揮して、笑顔と感謝の気持ちを忘れず、のびのびと楽しんでください。さらなる「未見の我」との出会いがきっと待っていることと思います。まだ見たことのない「新しい景色」を見てきてください。活躍を期待しています。」

『可能性の扉を開く鍵』がきっと見つかる」

☆科学技術高校☆

 

12月23日 大掃除③

12月23日(金)、大掃除を行いました。

目のつけどころがさすがです。

☆科学技術高校☆

 

 

12月23日 大掃除②

12月23日(金)、大掃除を行いました。

図書館

目のつけどころがさすがです。

トイレットペーパーやせっけん液の補充もばっちりです。

☆科学技術高校☆

 

12月23日 大掃除①

12月23日(金)、1・2時限目の授業の後、大掃除を行いました。

お世話になった場所を念入りに掃除しました。

☆科学技術高校☆

 

12月23日 科学技術高校 授業風景⑧

12月23日(金)、今日の科学技術高校の様子を一部紹介します。

建築デザイン科

制作中だった建築模型が完成!

「『可能性の扉を開く鍵』がきっと見つかる」

☆科学技術高校☆

 

12月23日 科学技術高校 授業風景④

12月23日(金)、今日の科学技術高校の授業の様子を一部紹介します。

国語 百人一首大会

<図書館情報>

「『可能性の扉を開く鍵』がきっと見つかる」

☆科学技術高校☆

 

12月23日 科学技術高校 授業風景③

12月23日(金)、今日の科学技術高校の授業の様子を一部紹介します。

理数科1年生が工業科の実習を受けています。

機械工学科

慎重に瞬間接着剤をつけています。

ストーブ、温まります。

「『可能性の扉を開く鍵』がきっと見つかる」

☆科学技術高校☆

 

 

 

12月23日 科学技術高校 授業風景②

12月23日(金)、今日の科学技術高校の授業の様子を一部紹介します。

理数科1年生が工業科の実習を受けています。

ロボット工学科

「『可能性の扉を開く鍵』がきっと見つかる」

☆科学技術高校☆

 

 

12月23日 科学技術高校 授業風景①

12月23日(金)、今日の科学技術高校の授業の様子を一部紹介します。今日は金曜日課5・6時限目の授業を行い、大掃除、終業式、壮行会の予定です。

理数科1年生が工業科の実習を受けていました。

都市基盤工学科 測量

「ナスカの地上絵」を描こうとしています。

別のグループは「クリスマスツリー」を描きます。

「『可能性の扉を開く鍵』がきっと見つかる」

☆科学技術高校☆

 

 

12月23日 科学技術高校 朝風景④

12月23日(金)、今朝の科学技術高校の様子を一部紹介します。

朝補講が始まっています。

「『可能性の扉を開く鍵』がきっと見つかる」

☆科学技術高校☆

 

12月23日 科学技術高校 朝風景③

12月23日(金)、今朝の科学技術高校の様子を一部紹介します。

早めに登校して授業の準備などをする生徒たち。

「『可能性の扉を開く鍵』がきっと見つかる」

☆科学技術高校☆

 

 

12月23日 科学技術高校 朝風景②

12月23日(金)、青空が広がるさわやかな朝をむかえました。今朝の科学技術高校の授業の様子を一部紹介します。

トレーニングに励む生徒たち。

「『可能性の扉を開く鍵』がきっと見つかる」

☆科学技術高校☆

 

12月23日 科学技術高校 朝風景①

12月23日(金)朝、雪化粧した富士山がみえました。

今日の富士山頂の最低気温はマイナス30.9℃(午前9時40分)

 

今日も最幸の一日になります。

☆科学技術高校☆

 

 

 

12月22日 科学技術高校 放課後風景

12月22日(木)放課後、科学技術高校の様子を一部紹介します。

雨があがり、きれいな青空がひろがりました。

授業で取り組んできたイスが完成し、家に持ち帰ります。

部活動がはじまります。

「『可能性の扉を開く鍵』がきっと見つかる」

☆科学技術高校☆

 

 

 

12月22日 科学技術高校 風景

12月22日(木)、1年生全員にクロームブックが貸与され、クッション素材のケースに入れて持ち帰りました。

存分に活用して学習などに役立ててください。

「『可能性の扉を開く鍵』がきっと見つかる」

☆科学技術高校☆

 

12月22日 科学技術高校 昼風景

12月22日(木)、今日の科学技術高校食堂のメニューを一部紹介します。

日替わりランチは「ヒレカツ&アジフライ定食」です。

日替わり丼は「カレーうどん 小ライス付」です。

迷っています

カレーうどんをチョイス

サイドメニューも充実

午後も頑張れそうですね。

☆科学技術高校☆

 

12月22日 科学技術高校 授業風景⑥

12月22日(木)、今日の科学技術高校の授業の様子を一部紹介します。

国語 図書室で授業していました。

「『可能性の扉を開く鍵』がきっと見つかる」

☆科学技術高校☆

 

 

12月22日 科学技術高校 授業風景⑤

12月22日(木)、今日の科学技術高校の授業の様子を一部紹介します。

都市基盤工学科

興味を持った分野について研究した成果を、互いに発表しあいました。

どれも興味深い内容で思わず身を乗り出して聞いていました。

「『可能性の扉を開く鍵』がきっと見つかる」

☆科学技術高校☆

 

 

12月22日 科学技術高校 授業風景②

12月22日(木)、今日の科学技術高校の授業の様子を一部紹介します。

都市基盤工学科

今年最後の授業で、自身の振り返りをレポートに作成していました。

「『可能性の扉を開く鍵』がきっと見つかる」

☆科学技術高校☆

 

12月22日 科学技術高校 授業風景①

12月22日(木)、今日の科学技術高校の授業の様子を一部紹介します。

今日は、午前中に水曜日課5・6・7時限目、月曜日課7時限目、午後にLHRで防災訓練を行います。

ロボット工学科

「『可能性の扉を開く鍵』がきっと見つかる」

☆科学技術高校☆

 

 

12月22日 科学技術高校 朝風景③

12月22日(木)、今朝の科学技術高校の様子を一部紹介します。

朝補講が始まっています。

「『可能性の扉を開く鍵』がきっと見つかる」

☆科学技術高校☆

 

 

12月22日 科学技術高校 朝風景②

12月22日(木)、今朝の科学技術高校の様子を一部紹介します。

早めに登校して授業の準備などをする生徒たち。

登校時に濡れてしまった靴と靴下を履き替えていました。

先輩から教えてもらったそうです。

木の幹と枝を作っています。

『可能性の扉を開く鍵』がきっと見つかる」

☆科学技術高校☆

 

 

12月22日 科学技術高校 朝風景①

12月22日(木)、雨の降る朝をむかえました。今朝の科学技術高校の様子を一部紹介します。

トレーニングに励む生徒たち。

愛情の詰まったおにぎりを食べて頑張っています。

今日も最幸の一日になります。

☆科学技術高校☆

 

応援指導部が小学校で演舞を披露 ③

12月21日(水)放課後、応援指導部の生徒たちが、静岡市立千代田小学校を訪ね、放課後子ども教室のイベントとして、演舞を披露しました。

子どもたちが片付けを手伝ってくれました。

演舞の後でふれあう場面も。

サインを求められてノートに書く団長

☆科学技術高校☆

 

応援指導部が小学校で演舞を披露 ②

12月21日(水)放課後、応援指導部の生徒たちが、静岡市立千代田小学校を訪ね、放課後子ども教室のイベントとして、演舞を披露しました。

☆科学技術高校☆

 

応援指導部が小学校で演舞を披露 ①

12月21日(水)放課後、応援指導部の生徒たちが、静岡市立千代田小学校を訪ね、放課後子ども教室のイベントとして、演舞を披露しました。

会場の体育館入口、すてきな看板で迎えてくださいました。

挨拶をして開始しました。

☆科学技術高校☆

 

12月21日 科学技術高校 授業風景⑪

12月21日(水)、今日の科学技術高校の授業の様子を一部紹介します。

物理 「気柱の共鳴」の実験を行っていました。

「『可能性の扉を開く鍵』がきっと見つかる」

☆科学技術高校☆

 

 

12月21日 科学技術高校 授業風景⑩

12月21日(水)、今日の科学技術高校の授業の様子を一部紹介します。

電気工学科

「シャーリング」という機械を使用して金属板を裁断加工します。

「『可能性の扉を開く鍵』がきっと見つかる」

☆科学技術高校☆

 

12月21日 科学技術高校 昼風景

12月21日(水)、今日の科学技術高校食堂のメニューを一部紹介します。

日替わりランチは 「魚(サケ)の味噌マヨ焼き定食」です。

日替わり丼は「豚玉丼」です。

サイドメニューも充実

午後も頑張れそうですね。

☆科学技術高校☆

 

12月21日 科学技術高校 授業風景④

12月21日(水)、今日の科学技術高校の授業の様子を一部紹介します。

音楽

手拍子や机を叩いて、揃ってリズムをとっていました。

「『可能性の扉を開く鍵』がきっと見つかる」

☆科学技術高校☆

 

12月21日 科学技術高校 授業風景①

12月21日(水)、今日の科学技術高校の授業の様子を一部紹介します。

水曜日課1・2・3・4時限目の授業を行います。

朝、都市基盤工学科1年生が、現場見学会に出かけていきました。清水港で行われている津波対策工事を見学する実習で、バス2台に分乗して、エスパルスドリームプラザ近くの工事現場へ向かいました。

よろしくお願いします。

「『可能性の扉を開く鍵』がきっと見つかる」

☆科学技術高校☆

 

12月21日 科学技術高校 朝風景③

12月21日(水)、今朝の科学技術高校の様子を一部紹介します。

朝補講が始まっています。

「『可能性の扉を開く鍵』がきっと見つかる」

☆科学技術高校☆

 

12月21日 科学技術高校 朝風景②

12月21日(水)、今朝の科学技術高校の様子を一部紹介します。

早めに登校して授業の準備などをする生徒たち。

「『可能性の扉を開く鍵』がきっと見つかる」

☆科学技術高校☆

 

12月21日 科学技術高校 朝風景①

12月21日(水)、青空が広がるさわやかな朝をむかえました。今朝の科学技術高校の様子を一部紹介します。

トレーニングに励む生徒たち。

今日も最幸の一日になります。

☆科学技術高校☆