はじめに

今日の日課１３日目です。
今日はこれまで読んできたIT系から趣向を変えて、エネルギー分野の論文を読みました。

手法

論文をperplexityで調べて、PDFをChatPDFで要約します。
論文本文は英語版とDeepLで翻訳した日本語版を保存しときます。
要約の中のわからない単語や追加の質問などをChatGPTに聞きます。
これらをWordにまとめて保存、Qiitaに投稿します。

今日の日課

論文について

論文名：イエローストーンカルデラ火山発電施設：火山性エネルギーを利用した新しい工学的アプローチ
Yellowstone Caldera Volcanic Power Generation Facility: A new engineering approach for harvesting emission-free green volcanic energy on a national scale

出典： Contents lists available at ScienceDirect Renewable Energy journal homepage: www.elsevier.com/locate/renene
Renewable Energy 198 (2022) 415–425 Available online 17 August 2022 0960-1481/© 2022 The Authors. Published by Elsevier Ltd. This is an open access article under the CC BY license (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960148122012290

論文内容

【アブストラクト】
米国は、3つの壮大な問題に直面している。(1)国の現在と将来のニーズを満たす規模のエネルギー生産の必要性、(2)100％排出されない再生可能なグリーンエネルギーのみを生産して気候危機に正面から立ち向かう必要性、(3)イエローストーン超火山の噴火を永遠に阻止する必要性である。
この論文は、上記のすべての問題を同時に解決する、証明可能な実用的で新しい解決策と思考実験の両方を提供するものである。前例のない規模の銅ベースの新しい工学的アプローチにより、イエローストーン超巨大火山の強大なエネルギーを地球内部から引き出し、タービンを回すための蒸気を十分な速度と規模で過熱し、米国全体に電力を供給する安全な手段を提案する。そのために、スター型トポロジーを利用したグリッドアレイ方式を採用しています。
その結果、このスーパーボルケーノが再び噴火することを防ぐことができるのです。この COMSOL シミュレーションは、地球と研究コミュニティにとって明らかに重要であり、ここで提案するソリューションが、膨大な量のグリーンで排出物のないエネルギーを地球の表面で利用することを実証するものです。米国の現在および将来のニーズを満たすために、1年間で11兆ワット時以上の電気エネルギーを生成することが可能であることが示されました。この方法論は、現在および過去の研究成果を超えて、惑星規模の多大な利益をもたらす可能性があります。

論文要約

　再生可能エネルギーというエキサイティングな世界へようこそ！このPDFファイルでは、排出のない緑の火山エネルギーを全国規模で採取するための画期的なエンジニアリングアプローチを紹介しています。

要点

１．イエローストーンカルデラ火山発電施設とは、一体どのようなものなのでしょうか？

A. イエローストーンカルデラ火山発電施設は、イエローストーンカルデラ・スーパーボルケーノから火山性地熱エネルギーを採取するためのソリューションとして提案されたものです。この新しい工学的アプローチは、現在のすべての火山エネルギー収穫技術とは異なり、まったく新しい銅ベースの工学的アプローチを必要とします。この論文は、工学的設計とシミュレーションを通して、火山エネルギー採取の実用的でスケーラブルな実体的手段を提案し、米国が実施可能な具体的ソリューションのアーキテクチャを敷衍しています。しかし、これは提案されたソリューションであり、まだ実際の施設ではないことに留意する必要がある。

２．この新しいエネルギー生成のアプローチは、環境と社会全体にとってどのようなメリットがあるのでしょうか？

A. イエローストーン・カルデラ・スーパーボルケーノから火山性地熱を利用した発電が実現すれば、アメリカはもちろん、それ以外の国でも100％排出されないグリーンなエネルギーを生産することができます。これは、温室効果ガスの排出を削減し、気候変動を緩和することで、環境に大きなメリットをもたらすでしょう。さらに、この新しいアプローチは、今後何年も何世紀も続く長期的なエネルギー源となる可能性があります。さらに、イエローストーン超巨大火山が再び噴火する可能性を回避できる可能性も指摘されています。このように、環境問題にも配慮しながら、持続可能で信頼性の高いエネルギー源を提供できる可能性があるのです。

３．この技術に潜在する欠点や課題はありますか？

A. この技術に関連する潜在的な欠点や課題に関する情報は、PDFファイルには記載されていません。しかし、どんな新しい技術や工学的アプローチにも、対処すべき潜在的なリスクや課題があることに注意することが重要です。この提案されたソリューションの安全性と実現可能性を確保するためには、さらなる研究開発が必要であると思われる。さらに、イエローストーン・カルデラ・スーパーボルケーノを取り巻く地域の生態系やコミュニティへの潜在的な影響も考慮することが重要です。潜在的な悪影響がある場合は、慎重に評価し、適切な手段で対処する必要があります。

４．地熱エネルギーは具体的にどのように取り出すのですか？

A. PDFファイルには、地熱エネルギーの取り出し方についての詳しい情報は記載されていません。しかし、一般的に地熱エネルギーは、地殻に井戸を掘って、地球の熱で自然に発生する熱水や蒸気を利用することで取り出されます。この高温の水や蒸気を利用してタービンを回し、発電することができるのです。地熱エネルギーの採掘方法は、利用する場所や地熱資源の種類によってさまざまです。一般的には、井戸を掘って水や蒸気を地表に送り、熱交換器で熱エネルギーを作動流体に変換してタービン発電機を駆動させます。

５．スター型グリッドアレイシステムとは何ですか？

A. スター型グリッドアレイシステムとは、グリッドアレイ内の複数のノードをスター型トポロジーで接続するネットワーク設計手法の一つです。この方式では、各ノード群が集合的に中心ノードを星型に囲むことで、媒体（銅など）を介してデータや物質（水や熱など）を確実に転送することができます。また、スター型トポロジーは、ノード間のエネルギー生成の均一な分配を可能にします。このアプローチは、イエローストーンカルデラスーパーボルケーノから火山性地熱エネルギーを採取することを目的とした「イエローストーンカルデラ火山発電施設」の設計の一部として、PDFファイルで提案されています。

６．この方法が実現した場合、どれくらいの電気を作ることができるのでしょうか？

A. PDFファイルによると、イエローストーンのカルデラに建設される発電施設は、2050年にアメリカ全土で使用されると予測される5.5兆ワット時の2倍以上（2×）を発電することができるとされています。つまり、この施設は、米国が1年間に使用する11兆ワット時以上の電気エネルギーを生成することができるのです。PDFファイルに記載されている設計上の計算では、一定の電力需要を想定した場合、この需要を満たすためには、少なくとも1,255,707,762,557.1Wの電力を連続的に発電できる必要があるとされています。

わかったこと

・アメリカ全土をカバーできるほどの電力を地熱発電で生産可能なことに驚いた。
　この研究のシミュレーションが本当ならすごいことだと思う。
・日本も世界的な地熱資源が豊富な国なので、地熱発電の実現は地球温暖化対策にも、電力需給の安定にも大きく貢献できると思う。

まとめ

今日はエネルギー関連の論文を読みました。
これからはIT系だけでなく、様々な分野の論文や本などを読んでいこうと思っています。