ビル・ゲイツ氏が支援する企業が太陽光発電の画期的進歩を主張、産業プラントにおける化石燃料の代替を目指す
連続起業家で発明家のビル・グロス氏が創設し、マイクロソフトの共同創業者であるビル・ゲイツ氏を含む投資家の支援を受けている太陽エネルギー技術企業は、世界の炭素排出に大きく貢献している工業プロセスにおいて化石燃料を置き換えるのに十分な高温で集光太陽エネルギーを作り出す方法を開発したと発表した。
最先端のコンピュータービジョン技術を用いて、多数の鏡を並べ、太陽光を正確な目標に反射させる仕組みです。このプロセスでは1,000℃（華氏1,832度）を超える高熱を発生させ、セメント、鉄鋼、石油化学製品などの製造において、石炭、ガス、石油といった従来の燃料に代わる燃料として活用することができます。
ロサンゼルスに本社を置くヘリオジェン社は火曜日の朝、カリフォルニア州ランカスターの商業施設で高温の節目を達成したと発表した。
このイノベーションは「気候変動の解決に向けた大きな一歩」であり、産業プロセスからの温室効果ガス排出量を劇的に削減できる可能性があると報告書は述べている。こうしたプロセスは世界の炭素排出量の5分の1を占めていると考えられている。
ゲイツ氏は、エディサンという名称だった以前の資金調達ラウンドで、同社に非公開の金額を投資した。これは、10億ドル規模のブレークスルー・エナジー・ベンチャーズ・ファンドから、自身の会社テラパワーを通じた次世代原子力発電の追求まで、ゲイツ氏が再生可能エネルギーや代替エネルギー分野で推進している数多くの取り組みの一つである。
「これらの素材は私たちの生活のあらゆるところに存在していますが、手頃な価格で炭素排出量ゼロの製品を生み出すような、実証済みの画期的な技術はまだありません」とゲイツ氏はヘリオジェンのニュースリリースで述べています。「全体の炭素排出量をゼロにするには、まだまだ多くの発明が必要です。ビル・ グロス氏の革新的な太陽光集光技術に早期から支援できたことを嬉しく思います。これらのプロセスに必要な高温を実現できるこの技術は、将来、化石燃料に取って代わるという目標に向けた、将来有望な開発です。」
さらにヘリオジェンは、同社の技術は最終的に二酸化炭素と水を分解して水素やその他の化石燃料を生産できるほどの最高1,500度の温度を生成できる見込みだと述べた。
カリフォルニア工科大学出身で、スタートアップインキュベーター「アイデアラボ」を設立したグロス氏は、南カリフォルニアで10代の頃、配給制のガソリンを求めて車が列をなす様子を見て以来、再生可能エネルギー分野におけるイノベーションを模索してきた。現在、彼はカリフォルニア工科大学、マサチューセッツ工科大学（MIT）、その他の一流研究機関の科学者やエンジニアからなるチームと共に、ヘリオジェンで研究を行っている。
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グロス氏はGeekWireとのインタビューで、ヘリオジェンのアイデアは、マイクロソフトの共同創業者が2010年に世界のエネルギーの将来を確保するためにイノベーションが必要であると語るTEDトークを聴講していた後にゲイツ氏とのブレインストーミングセッションで生まれたと語った。
「ビル・ゲイツに初めてこの話を持ちかけた時、彼はとても興奮していました」とグロス氏は振り返る。「まだ初期段階のアイデアでした。うまくいくかどうか分かりませんでしたが、彼は初期の支援者でした。」
これは世界の気候危機のどの程度に対処しているのでしょうか?
「ああ、それは莫大な量です」とグロス氏は言った。「セメントだけでも世界の排出量の8%を占めています。ですから、セメントからCO2を除去できれば、その影響はほぼ10分の1になります。…大気中に排出されているCO2の非常に大きな部分は太陽によって除去できると思いますし、それを実現できるだけの土地は十分にあります。」
AOL創業者のスティーブ・ケース氏も初期の投資家の一人だった。ヘリオジェン社によると、他の投資家にはベンチャーキャピタルのネオトライブ氏や、ロサンゼルスを拠点とする投資家兼起業家のパトリック・スーン＝シオン博士（同氏が率いる投資会社ナント・キャピタルを通じて）も含まれているという。
集光型太陽熱発電所は数十年前から存在し、カリフォルニアからスペインに至るまで様々な地域で電力を供給してきました。こうした発電所では通常、600℃（華氏1,100度）を超える温度には達しませんが、これは高負荷の産業プロセスには低すぎます。
一部の研究者は、より環境に優しい代替案を研究している。例えば、より低い温度で処理できる材料から作られた「グリーンコンクリート」や、温室効果ガスを排出せずに生産できる新しいタイプの鉄合金などだ。
しかし、ヘリオジェン社が集光型太陽エネルギー技術を拡大できれば、排出物のない工業材料の処理への近道を提供できる可能性がある。
ビル・グロス氏とのインタビューから編集した抜粋を引き続きお読みください。
Q: あなたは文字通り10代の頃からこの挑戦に取り組んできました。この画期的な進歩の意義をどのように捉えていらっしゃいますか？
ビル・グロス：これはまさに私の人生の集大成です。私は残りの人生を気候変動に捧げており、この研究が大きなプラスの影響を与えることを心から願っています。長年、太陽光を有用なエネルギーに変換する研究に取り組んできましたが、10年ほど前に、太陽光をさらに効率的に集光できれば、化石燃料に代わる新たな可能性が開けるという結論に至りました。そして、ソフトウェアを使ってそれを実現する新しい方法について、初期段階からアイデアを思いついたのです。
ビル・ゲイツに初めてこの話を持ちかけた時、彼はとても興奮していました。まだ初期段階のアイデアだったので、うまくいくかどうか分かりませんでしたが、彼は私の初期の支援者でした。スティーブ・ケースも初期の支援者でした。
そして私たちは、太陽光をかつてないほど集光する方法を見つけるというミッションに乗り出し、小規模ではソフトウェアで実現可能であることを証明しました。そしてついに、砂漠の数エーカーの土地に合計400枚の鏡を設置した大規模な商業プラントを完成させました。2週間前に稼働させたところ、予想を上回る成果を上げました。最初の試みで1000度以上を達成できただけでなく、さらにずっと高い温度を実現できるのです。基本的に1000度から1500度まで、必要な温度を実現できるのです。
これにより、化石燃料削減のための再生可能エネルギーという新たな大きな分野が開拓されました。これまで再生可能エネルギーは利用できませんでした。高温の熱化学反応はどれも集光型太陽熱発電ではほぼ不可能でしたが、今やそれらが利用されています。
これまでの人生で、太陽光をより良く集光する方法を見つけようと試みてきた数々の試練と苦難が、ついに報われたような気がします。そして、これを世界に発表できることを大変嬉しく思っています。1000℃を超えることがどれほど大きな意味を持つのか、どれだけの人が理解してくれるか分かりません。しかし、1000℃を超えると様々なことが起こるので、その重要性は計り知れません。セメントは1000℃以上で作られ、鉄鋼は1000℃以上で作られ、水素は1000℃以上で作られ、バイオマスの熱分解も約1000℃で起こります。つまり、その温度が必要なのです。しかし、この業界では、これは本当に、本当に素晴らしい出来事になるでしょう。
50年間、集光型太陽熱発電の研究者たちは600℃を目指して努力してきましたが、なかなか達成できませんでした。そして今、明日、1000℃を超える温度を実現したと発表します。これは業界全体の長年の目標であり、まさにソフトウェアの力によるものですから、きっと驚かれると思います。ビル（ゲイツ）がこれほど興奮したのも、きっとそういう理由でしょう。
基本的に、NVIDIAカードのGPUプロセッサを使用しています。暗号通貨とゲームのおかげでGPUの価格が大幅に下がり、これまで誰もがCPUを使用していた分野でGPUを使えるようになりました。GPUの処理能力は非常に高く、リアルタイム画像認識、レイトレーシングなど、太陽光をこれまで以上に効率よく集光するためのあらゆる機能を実行できます。この成果は、ソフトウェアとハードウェアの融合によって実現できたことにも大きな期待を寄せています。
Q: 一般の人のために、太陽光線と鏡とソフトウェアを使って何をしているのか説明していただけますか?
ビル・グロス：手に鏡があり、太陽が出ているところを想像してみてください。その鏡を使って、100メートル離れた対象物に光を反射させたいとします。手をしっかりと持ち、ビームを非常に正確に向けなければなりませんが、1枚の鏡で太陽光を遠くの対象物に反射させることは可能です。しかし、その鏡の直径が1.5平方メートル、つまり大画面テレビの大きさだと想像してみてください。そして、鏡を非常に平らに、そして非常にしっかりと持つ必要があります。そして、鏡を非常にしっかりと持つ必要があります。そして、1,000個の鏡がフィールド上にあると想像してみてください。フィールド内の各人の位置はそれぞれ異なるため、それぞれの鏡はわずかに異なる角度を向いています。太陽光ビームをそのタワーに向けて正確に反射させる必要があります。1,000個のビームすべてが、数百メートル離れたタワー上で同時に重なり合うようにする必要があります。
昔は、大きなギアボックスとたくさんの機械を使って、ギアボックスの精度を非常に高くしようとしました。非常に頑丈にしようとしました。地面に正確な位置に設置し、土地を正確に測量しようとしました。しかし、基本的には、鏡を正しい方向に動かすためのエンジニアリングプロジェクトでした。オープンループと呼ばれる方法で追跡しているため、すべての鏡が目標に当たるかどうかはわかりません。つまり、すべての鏡を必要な場所に動かし、すべてのビームが重なることを期待するのです。
私たちは閉ループトラッキングを行う新しい方法を発明しました。つまり、鏡が地面のどこに設置されているかを見る必要はなく、鏡を正確な方向に保持する必要もありません。私たちが行っているのは、カメラを使ってフィールドを注視し、毎秒30フレームの速度でリアルタイムにすべての鏡の位置を観察し、微調整を行うことで、すべてのビームが正確に重なり合うようにすることです。つまり、ビームがどこに行くかを推測して正しい場所に送ろうとするのではなく、何が起こっているかを観察して調整するロックシステムのような、閉ループロックを想像してみてください。
基本的な考え方は、高解像度センサーを用いてソフトウェアでビームの位置を観測することです。基本的には、現在入手可能な高解像度カメラを使用しますが、画像処理、あるいはフィードに画像処理を施して、全てのミラーを適切な位置に移動します。さて、この巨大なミラーアレイ全体から発せられる1000本のビームがすべて正確に重なり合っているところを想像してみてください。ビームがすべて正確に重なり合うと、一点に膨大な熱強度が生じ、それによって任意の温度を超えることができるのです。
実際には、9300万マイル（約1億4000万キロメートル）離れたところから地球に降り注ぐ太陽光線を捉え、広大な陸地上に多数の鏡を設置して一点に集めることで、太陽表面温度の4分の1という驚異的な温度を実現しています。これらの光線を再び集めることで、太陽とほぼ同じ温度を実現しているのです。これが重要なのは、地球上で私たちが使用する材料を作るための熱化学反応には、化学反応を起こさせるために非常に高い温度が必要だからです。
例えば、水を分解するようなものです。水は地球上で最も豊富で安価な物質です。水は分子で、2つの水素原子と1つの酸素原子が非常に強く結合しています。この結合を切断できれば水素が得られます。ただし、この結合を切断するには非常に高い温度が必要です。私たちは、水素、酸素、あるいは水の結合を切断するのに十分な温度を実現し、太陽光を使って完全にクリーンな水素を製造できるようになりました。これは画期的な進歩です。これまで不可能だったことです。
Q: 実用的な観点から、写真を見ると、これは小さな設備ではありません。
ビル・グロス： 2エーカーです。
Q: これはどのようにして世界中の業界に影響を与える形で展開されるのでしょうか?
ビル・グロス：そうですね、大体1エーカーあたり1メガワットくらいです。つまり、1メガワットの燃料を置き換えたいなら1エーカー、2メガワットの燃料を置き換えたいなら2エーカー、1ギガワットの燃料を置き換えたいなら1000エーカー必要です。つまり、線形にスケールするということです。私たちは、カリフォルニア州セントラルバレー、アリゾナ州の砂漠、サハラ砂漠、中東、中国、チリといった日照量の多い地域に行きます。皮肉なことに、非常に日照量の多い地域では土地が非常に安いので、1エーカーあたりのコストはほとんどかからず、このような大規模なアレイを建設できます。そして、集められるエネルギーはミラーの数に比例します。まさに線形です。
投資家としてビル・ゲイツ氏と仕事をするのはどのような感じでしたか？彼からどのような影響や助言がありましたか？
ビル・グロス：本当に素晴らしいですね。彼はこの分野において、まさに先見の明がある人物です。まず、このプロジェクトに自信を持って、チャンスを掴む覚悟を持っていました。2010年にはエネルギーについて、そして低コストの再生可能エネルギーの重要性についてTEDトークを行いました。地球上でゼロカーボンの再生可能エネルギーを実現する必要があるというテーマで、私にとって大きな刺激となりました。2010年、ロングビーチで開催されたTEDカンファレンスで彼が講演した時、私はその場にいました。その後、彼に声をかけました。すると彼は「シアトルに来て、一緒にこのプロジェクトについてブレインストーミングしませんか」と言ってくれました。ビルとネイサン（・ミアボルド）、そして彼らが招いた他のメンバーと、ブレインストーミングを行いました。私たちは、このプロジェクトを実現するための様々な方法について話し合い、そこから様々な技術的課題と実現方法を徹底的に考えるようになりました。彼は本当に素晴らしい人です。もちろん、彼は世界中を回って、このプロジェクトについて人々に伝えています。
彼は、この取り組みがいかに重要かを世界に訴えかけています。そして、彼の当初のビジョンをほんの少しでも実現できたこと、そして私たちがこれを実現できたことを、大変光栄に思います。彼も大変興奮しています。なぜなら、このような気温を実現できたのは初めてであり、彼は100%再生可能エネルギーへの移行が必要だと考えているからです。ですから、たとえ100%電力化できたとしても、それは問題のほんの一部に過ぎません。電力が利用できない別の分野にも影響を与えることができるという事実こそが、彼がこの取り組みにこれほど興奮している理由だと思います。
御社は、世界中で設備の構築と実装を監督する予定ですか? それとも、他社に技術のライセンスを供与して、自社でそれを実行する予定ですか?
Bill Gross:ライセンス供与し、人々と提携して構築します。私たちは、Intel inside、またはMicrosoft、DOS、この集光型太陽熱のオペレーティングシステムのようになりたいと思っています。しかし、私たちはそれを開発し、改良し、常に改善し、コストを下げる方法を見つけるテクノロジー企業になります。しかし、顧客にそれを提供するために他のパートナーと協力します。たとえば、世界的なエンジニアリング会社であるParsons Engineeringと協力しています。彼らはインフラや空港などに取り組んでいます。そのため、彼らは大規模な産業顧客に行き、「こんにちは、私たちはHeliogenと協力しています。このテクノロジーの展開方法を知っています。必要なことを教えてください。Heliogenが技術サポートを提供し、すべてを統合する方法を教えてくれます」と言うことができます。
排出量を気にする多くの顧客には、他に選択肢がありませんでした。太陽光をどう活用するか、これまで何もできなかったのに、今はできるのです。私たちは模倣者さえ求めています。この需要は1兆ドルに達するはずです。これは非常に大きなチャンスです。私たちだけでは到底実現できません。だからこそ、模倣者さえも求めているのです。
