寄稿 Contribution
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人口の環流
3.11大震災や原発事故のこともあり、北海道への人再生可能エネルギーの積雪寒冷地技術で北方圏に寄与する口の還流を進めるべきときが来た。そのためには、新たな生業と新たなまちづくり、教育拠点づくりが必要である。新たな生業といえば、北海道では、今後、農業、観光、エネルギーが伸び代があり、日本全体をリードしていかねばならない。

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エネルギーではエネルギー分野でいえば、これからのエネルギー政策の中においては、過度に化石エネルギーなどに頼らずに機能する社会を段階的に作り上げていくことが求められている。そのためには、徹底した省エネルギーでスリム化した後、あらゆる再生可能エネルギーを最大限に利活用することが大切で、その地域にある使いやすい各種の再生可能エネルギーを最大限に利用することが、光熱費の削減やCO2の削減だけでなく、セキュリティの向上にもつながる。
さて、本年 7 月 1 日に固定価格買取制度ができて、8 月末の水力を除く再生可能エネルギーの認定発電設
備量は、目標の600万kW／年をクリアする勢いである。
その中身であるが、 2 カ月間の認定設備容量は、太陽光／住宅が30.6万kW、太陽光／非住宅が72.6万kW、風力が26.2万kW他合計139万kWという。そして、九州を抜いて、北海道がトップになった。
日本地熱学会と日本地熱開発企業協議会が、震災前の2008年に作成した「2050年自然エネルギービジョン」
では、電源構成では、水力を含む自然エネルギーの割合が67％、熱利用では31％としているが、あながちド三木 康臣 （みき やすとみ）リームシナリオではなくなるかもしれない。

北見工業大学准教授、一般社団法人日本太陽エネルギー学会理事
1988年九州大学大学院総合理工学研究科博士課程エネルギー変換工学専攻修了（工学博士）。同年九州大学工学部助手。93年北見工業大学助教授（2007年より准教授）、11年JSES/JWES（日本風力エネルギー学会）大会（稚内）実3

再生可能エネルギーの最大潜在量
それでは、道内にはどのくらいの賦存量があるのだ

行委員長、12年から一般社団法人日本太陽エネルギー学会理事、北方圏技術ろうか。北海道エネルギー問題懇談会提言・資料編部会長。専門は伝熱科学・未利用熱科学。著書に、『太陽熱利用に関する新（2010年 3 月）によれば、太陽光が74.7PJ※1、陸上風分野及び新利用形態等ニーズに関する調査報告書』（分担）（NEDO、2008）、力が11PJ、バイオマスが34.2PJ、中小水力が17.7PJ、ほか論文多数。

※１ PJ（Peta Juule：ペタジュール）ペタは10の15乗。ジュールはエネルギーの単位。

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Contribution
一方、三つをどう組み合せるかも課題であり、例え地熱・温泉熱が38.6PJ、雪氷冷熱が781PJという。

ば、観光＋エネルギーで「エネルギー観光」である。

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地域にマッチした組み合わせで、予期せぬ化学反応（シナジー）が期待

次に、地域の特徴をどう打ち出していくかが課題でできる。それはキーパーソンとインサイト（洞察力）ある。そのような情報を得るためには、以下のようなが可能にする。キーパーソンやインサイトは、臨場感、データベースが利用できる。

すなわち、先進的ものづくりの現場を経験、あるいは・見聞することによって養生される。そのためには、産再生可能エネルギー導入ポテンシャルマップ・

学行政連携でも、縦横無尽のネットワークが役に立つ

http://www.env.go.jp/earth/ondanka/rep/のである。

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ゾーニング基礎情報（2011年度版）
NEDOデータベース

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http://www.nedo.go.jp/library/shiryou̲database.

積雪寒冷地技術／北方圏技術の必要性
さて、「積雪寒冷特別地域における道路交通の確保

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地域のエネルギー政策を考える上では、資源の賦存に関する特別措置法（国土交通省）」によれば、「積雪量やエネルギーの生産施設について知ることが重要で、地」とは、「 2 月の積雪の最大値の累年平均（最近 5堀尾正靱（現（独）科学技術振興機構（JST））らが年以上の間における平均）が50㎝以上の地域」であり、※2開発したPEGASUS を利用することもできよう。

「寒冷地」とは「 1 月の平均気温の累年平均が 0 ℃以

http://www.pegasus-web.org/pegasus/下の地域」である。北海道は全域が「積雪寒冷地」でControllerServlet?mode=titleあり、南東北に位置する福島県でも、積雪寒冷地は県土面積の85％であり、県民の74％が居住している。図5

臨場感のある教育
地域で有望な再生可能エネルギーが見つかったなら1 に示すように、日本全体では、国土面積の約 6 割に相当し、国民の約 1 / 4 が居住している。

ば、次は、それを実現するための、お金（補助金も含めて）、人、ものをどう手当するのか……というのが現実の社会で物事を進める手順である。
■積雪寒冷地

ところが、高等教育を含めて従来の学校教育では、■寒冷地

いわゆる「積み上げ式」の手法がほとんどであり、先■積雪地に目的を明確化して、そのためにどうすればよいのかという現実社会で要求される手法については、訓練する場がないのが現状である。国内にいて英語を勉強する際に最重要な「臨場感」が、ものづくりにおいても最重要であることには変わりがない。それが、ここでいう教育拠点づくりの根幹である。
ところで、稚内であれば、「風」がキーになる。日照時間は1,484時間と少ないが、夏季最高温度が21℃と冷涼なため、ハウス栽培も可能であり、一見非常識を好機に変える発想の転換も重要となる。

図1

積雪寒冷地に該当する地域㈳雪センターのウェブサイトより※２ PEGASUS（Public Energy/Environment GigaAnalyzer for Sustainable Society）
横断的視点から地域の物質・エネルギーリサイクル計
画ができる公共的データプラットホーム。

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Contribution
再生可能エネルギー利用において、例えば、太陽光試験を実施し、NEDOのウェブサイト（http://www.

発電は大幅な設置面積を要するので、積雪寒冷地、特nedo.go.jp/library/database̲index.html）に報告書がに北海道は国内でも有利である。また、太陽電池は半あるので参照されたい。そこでは、GL※5‑ 5 mまでの導体なので熱伝導率が悪く、特に、シリコン・結晶系浅層の地中熱利用に最重要な地温の推移をまとめたもの太陽電池は、太陽光によりモジュール温度がかなりのや冬季から夏季までのアースチューブの連続運転時上昇し（60〜70℃までも）、発電効率が低減することの性能評価結果など、先駆的で重要な結果を示した。

から、積雪寒冷地の冬季の寒冷さや夏季の比較的冷涼

また、施設園芸へのアースチューブの導入は、2003年

さは発電量にとって有利な条件となる。また、雪の反には涼房評価試験を実施し、日韓熱流体会議（済州島、射も上手に利用すれば、それだけ利得があろう。3.11

JSME/KSME※6主催）でも報告済みである。主に水の大震災や原発事故で被災した東北太平洋沿岸部は、内蒸発潜熱を使用する他の 2 種類の方法とも比較してい陸部に新たなまちづくりのプランがあるが、今後、積るので、参照されたい。
さて、上記の研究で最も重要な情報は、浅層地中熱

雪寒冷地に住居を移す住民も少なくないだろう。の情報である。図 2 、図 3 は、著者らが作成した北見7

北の大地は簡単には答えないが、真 摯に問う者にはヒントを与えてくれる
ただ、積雪寒冷地で太陽光発電を普及させるには、積雪寒冷地特有の気候に応じた対策が必要である。太陽電池上への降雪対策が発電量を左右する。太陽電池モジュールの設置角度（傾斜角度）は無雪の場合30数度が最適であるが、一年通した最大発電量を得る傾斜角度は、札幌市内では、30度、45度、60度、75度、90度のうち90度であったという報告がある。稚内のメガソーラー実証研究（2009〜11年度）でも、太陽光発電における雪対策について検証された。
（太陽電池や太陽集熱器の雪対策は著者もトライしているが、通年で図２

北見市における浅層地中温度と外気温度データを収集した先駆者には敬服する）同様に、太陽集熱器でも同様に雪対策が必要である。寒さ対策を施した集合住宅向け、戸建住宅向けの太陽集熱器も近年開発されたが、前述の発電試験も含めて一般社団法人
日本太陽エネルギー学会（JSES）（以下、太陽エネルギー学会）本部北方圏技術部会員の成せる技である。
今度は、著者が直接関わった事例を紹介しよう。元々
建築の分野では、アースチューブ※3、クールチューブ・ヒートチューブ、エアトンネルと呼ばれるものである。
著者らは、NEDO※4提案公募（1997〜98年度）で寒冷地での住宅への導入を想定したアースチューブの性能※３ アースチューブ（Earth-tube）
地中温度は外気温度に比べ、夏は低く、冬は高く、深い所ではほぼ一定の温度を保つ。
建物に導入する外気を地中に埋めたチューブに通し、地中熱と熱交換を行い、冷却（クールチューブ）・加熱（ヒートチューブ）するシステム。
※４ NEDO（New Energy and Industrial Technology Development Organization）
新エネルギー・産業技術総合開発機構。日本のエネルギー、環境分野と産業技術の開発と普及を目的とした独立行政法人。

図３※

北見市における浅層地中畜エクセルギー※7
図 2 、図 3 は北見工大研究報告, 33- 1 , 2001より引用※５ GL（Ground Level）
地盤面。
※６ JSME/KSME
一般社団法人日本機械学会（The Japan Society of Mechanical Engineers）と韓国機械学会（The Korean Society of Mechanical Engineers）。
※７ エクセルギー（exergy）
ある系から力学的な仕事として取り出せるエネルギーのことであり、有効エネルギーともいう。

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Contribution
市内の浅層地中熱の自然状態の温度（測定は北見工業

セミナーや見学会などの普及啓発活動を計画している

大学寒地気象観測室による）、冷温エクセルギーの通が、今秋のJSES／JWES大会では、部会特設セッショ年変化である。浅層地中熱利用では、水平型でGL‑ 1ンで 4 件の関連講演が予定されており、道内大学から〜 2 m、垂直型でGL‑ 5 mまでの情報が不可欠である。

は、「積雪地域における太陽光発電の課題」と「積雪冬季が温エクセルギーであり、夏季が冷エクセルギー

寒冷地における太陽熱と地中熱の活用」、本州企業とである。なお、ヒートポンプを使えばより効果的では道内大学との共同研究として「積雪寒冷地における太あるが、イニシャルコストは格段に高くつく。

陽集熱器の雪対策とエコキュートシステムに関する実

ちなみに、施設園芸へのアースチューブの実規模の検証は空知地域でも数年来実施されている。

証試験」、青森県内高専からの太陽光／風力ハイブリッ
ド住宅に関する講演もあり、ここが原点になろう。
関西支部がJSESの西の翼ならば、北方圏支部（仮称）

その結果、四季成りいちごのクラウン冷却では収量が高まるなど成果が確認されつつある。
省エネ技術としては、道内大手の農材会社では、豪はJSESの北の翼になろう。国内の積雪寒冷地のみならず、世界の北方圏への寄与が期待される。

雪地に立地した連棟タイプのエアーハウスの雪対策に9取り組み、効果があったという。

日本の再興は北からそう、「積雪寒冷な大地は、簡単には答えないが、最後に、図 4 はオランダ国フェンロー市で開催され真摯に問う者にはヒントを与えてくれる」のである。

た2012年フェンロー国際園芸博覧会（フロリアード2012）での施設園芸における2020年CO2 排出ゼロ温室

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JSESの北の翼への模型であるが、これまでの太陽エネルギー（温室は今夏、太陽エネルギー学会に「北方圏技術部会」を太陽集熱装置で、余剰温冷熱は帯水層に蓄熱）に加えつくった。設立目的・趣旨は、「太陽エネルギーを主て、地中熱、バイオエネルギーの積極的導入の2020年とする再生可能エネルギーの積雪寒冷地技術（JSESシナリオが明確に示されている。江戸時代から400年

では、ソーラー建築、太陽光発電、太陽熱利用、光化に及ぶ日蘭の良好な関係であるが、技術・知恵の交流学などの太陽光の直接的な利用のほか、浅層地中熱、が期待される。
そして、「日本の再興は北から」である。

バイオマス、風力なども太陽エネルギーの別形態としてその範疇とし、海洋、小水力などの各種自然エネルギーや水素なども扱う）に関する研究者及び技術者の相互交流を図り、研究関連の情報の収集、発信を行って、その技術の発展と利便の向上に資するとともに、産業界及び地域社会との共働により、再生可能エネルギーの積雪寒冷地での普及に寄与する」である。
北方圏支部の実現には、圏内のJSES会員の増加が課題となるが、道内の複数の太陽電池施工会社やエネルギー関連会社の参加や公設試検研究機関からの参加、協力者も増加傾向にあるが、地中熱も含めた再生可能エネルギー関連の研究者、開発者の参加を求む。
北方圏技術部会としては、今後、北海道、東北地区で、図４

オランダの施設園芸における再生可能エネルギー（うち太陽熱/帯水層）導入PRのための展示模型

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