エアコンからの排熱をより効率的に電気に変換するシステムを開発

香港城市大学は、2021年4月1日、エアコンから排出される熱を効率的に電気に変換するシステムを開発したと発表した。

夏場にエアコンがないと過ごせない環境にある都市は世界中に多く存在し、エアコン使用によって熱が放出され都市の気温が上昇するという悪循環が大きな問題となっている。また、エアコンが排出する温室効果ガスも問題だ。

排熱の再利用というコンセプト自体は新しくないが、従来利用されている技術は200℃以上の高温の熱が対象となる。エアコンが排出する熱は50～80℃のため、従来の技術は適用できない。今回、研究者らは、このような低温の排熱から熱エネルギーを回収して電気に変換し、エアコン本体や照明などの電気製品に利用するシステムを開発したという。

開発されたシステムは、熱科学とナノテクノロジーを融合した「thermal nano technology（TNT）」が特徴で、回収した電気エネルギーによってエアコンのエネルギー使用量を最大で20％削減できることも実証された。低温の排熱を効率的に電気に変換するため、システムには有機（オーガニック）ランキンサイクルを応用したという。さらに、熱エネルギーから直接畜電できる熱電気化学キャパシタを採用。電極は、酸化グラフェンをベースとしている。

研究者らは有機金属構造体（MOF）吸着剤を開発し、吸着式冷却システムも改良した。これによって、従来のエアコン以上の冷却効果を得られるという。他にも超疎水性基盤と親水性部位で構成するナノ構造の熱交換器を開発し、低温熱の回収を改善した。そして、排熱の際に出てくる風を利用するための発電用風車も取り付けたという。

開発された一連の技術は統合して利用することも、個々に利用することも可能だ。持続可能性の向上に貢献するだけでなく、新しいビジネスチャンスの可能性もあると研究者らは語っている。

エアコンからの排熱をより効率的に電気に変換するシステムを開発