第6回高校生が競うエネルギーピッチ

日時:9月19日(土)午後1時~午後2時30分
テーマ:SDGsとエネルギー問題 今年のキックオフイベントとなった「エネルギー基礎講座」は、9月19日(土)の午後、
出場する3校と東京の講演会場を結んだオンライン形式で行われ、およそ50人が参加しました。

総合コーディネーターの開沼博・立命館大学衣笠総合研究機構准教授が開幕にあたってメッセージを発信。「地球規模の課題、また歴史の転換点などをよく見ていくと、背景にエネルギーを巡る問題が存在しています。エネルギー問題には社会の成り立ちを考えるための多くのヒントが詰まっている。今回の課題に広く深い視野をもって取り組み、これからの人生に役立つきっかけをつかみ取ってもらいたい」と、高校生たちを励ましました。
続いて竹内純子・国際環境経済研究所理事・主席研究員が「SDGsとエネルギー問題」をテーマに講演。冒頭、「クリーン・クッキングと聞いて何を思い浮かべるか」と高校生に問いかけ、世界最大の環境健康リスクは実は大気汚染であること、中でも途上国などでの薪を使う屋内調理で発生する煤(すす)が引き起こす死亡リスクが非常に大きいことについて説明し、「クリーン」という言葉の意味合いやエネルギーの価値は、経済的な立場や資源の入手のしやすさなどによっても大きく変わることを示しました。
そのうえで、国内外のエネルギー需給構造や気候変動問題とエネルギーの関わりなどを幅広く説明し、「気候変動問題は経済問題です。低炭素化対策も理念だけではだめ。やはりコストが適正でなければ続きません」と指摘。イノベーションや技術革新と同様に、今使われている技術を低コスト化することも実際には効果が大きいということなどについて、わかりやすく解説していただきました。
高校生たちからは、講演内容への質問のほかにも「太陽光発電の拡大は発電由来のCO2削減にはなるが、希少資源の大量消費でもある。リサイクルや廃棄物などについての課題解決策はありますか」「バイオマス燃料と森林資源保護、食料問題との両立はできるのでしょうか」「途上国でのイノベーションはコストの面で難しいのではないでしょうか」など、日ごろの学習や関心から生まれた幅広い内容の質問が飛び出しました。竹内さんも「よく考えられた質問ばかり」と感心しながら、活発なやりとりが続き、予定時間を超過しても質問が絶えないという盛り上がりの中で閉会しました。

竹内氏によるリモート講義風景/東京会場にて
教室での受講風景

【オンライン講義】
10月~11月 各校別に実施

【合同講義】
日時:11月7日(土)午後1時30分~午後3時
テーマ:自動車の未来とSDGsの達成

2020年度 高校生が競うEnergy Pitch!」+WWL連携校 合同講座

研究内容を深めていく過程で、本やネット情報の「調べ物」で終わらせず、その課題に大人たちがどう向き合っているのか、一線の研究者たちとの対話を行う場を設けているのもエネルギー・ピッチの特徴です。新型コロナ感染防止のため、実際の訪問はかないませんでしたが、「オンライン講義」は機会を多く得ることができました。
講師の方々からは、「目的意識をもって学んでいるので、大学でも聞かれない的を射た質問が多かった」(渡邉信・筑波大学特命教授・藻類バイオマス・エネルギーシステム開発研究センター長)などの評価も。また「完璧な一つの技術というものはなく、特質を組み合わせて一つずつ問題を解決していくのが現実的。研究テーマの『周辺』にも目を配ってほしい」(浅井靖史・西松建設株式会社技術研究所環境技術グループ上席研究員)など、企業人としてのアドバイスにも耳を傾ける場となりました。

高校名 研究テーマと講義の内容 対応企業・大学
駿河総合高校 微細藻類の生態・特徴
バイオ原油実用化の研究と動向
・筑波大学藻類バイオマス・エネルギーシステム開発研究センター
・西日本技術開発株式会社
三島北高校 宇宙エレベーターの仕組みと開発計画 ・株式会社大林組
静岡市立高校 微生物燃料電池の研究開発動向と活用法 ・西松建設株式会社
・日本工営株式会社
出場校3校+静岡高校、沼津東高校の合同 2050年の低炭素化に向けて―
電動車の普及拡大
・トヨタ自動車株式会社

このほか、11月7日にはエネルギー・ピッチ参加校と、静岡県のワールドワイドラーニング連携校の静岡高校、沼津東高校の合計5校・およそ50人が三島北高校に集まり、合同講義も実施しました。講師はトヨタ自動車広報部の大島翔太さんです。静岡県裾野市に未来型の都市を構築予定のトヨタ自動車は将来、エネルギーとモビリティが融合する世界を想定しています。
大島さんは、自ら都内から三島北高校まで運転してきた燃料電池車「MIRAI」を高校生たちにみせながら、電動車の普及拡大と低炭素化社会への貢献について、わかりやすく解説。水素社会の実現に向けてのインフラ整備の現状や、バッテリー開発の動向などについても高校生たちから多くの質問を受けるなどで、熱心なやりとりが行われました。

日時:11月21日(土)午後1時~午後7時30分
場所:あざれあ 大会議室

発表会は2日間にわたって開かれました。初日は予選会。
論旨があいまいな点や不足している内容などを、審査委員が指摘します。また生徒同士も互いに疑問を投げかけます。

予選、本選を通じて行った「グラフィックレコーディング」とは、発表内容を図解し「見える化」するもので、発表者自身も見えていなかった課題が明確に整理できる仕組みです。各校ごとに作成されたレコーディングペーパーは疑問点を張り付けた付箋でいっぱいに埋まりました。
審査委員からは、全体を通じて、「フィールドワークで指導を受けた企業や大学からの資料の引用と、自分たちのチームのアイデアの部分について、区別を明確にするように」「使用するデータは出所もしっかりとチェックし、正しく扱うこと」との指摘がありました。
個別には、静岡市立高校には微生物燃料電池について自分たちで実験を行ったことが評価された一方、それをもっと発表に生かしてはどうかとの指摘がありました。また時間内に発表が終わらなかった駿河総合高校には、本番では時間内に発表を終えるために内容を絞りこむ、また訴えたい部分の順番などへの工夫が必要との注文もつきました。三島北高校には、主題としている宇宙エレベーターそのものの仕組みや開発の意義についての説明がほしいとの意見も出されました。審査委員からのアドバイスや他校からの指摘を踏まえ、翌日の本選をどうブラッシュアップして臨むか―。高校生チームの修正作業は、夜遅くまで続きました。

疑問点を貼り付けた付箋がいっぱいに
修正作業は夜遅くまで続いた
東京大学大学院、岩田忠久教授によるリモート講義

日時:11月22日(日)午後12時~午後3時30分
●場所:あざれあ 大ホール

本選は「あざれあ」の大ホールでの開催と文字通り「晴れの舞台」でしたが、
今回は残念ながら、コロナ感染対策として無観客で実施しました。

冒頭、総合コーディネーターの開沼博・立命館大学准教授が、これまでのフィールドワークなどで学んだ内容を整理しながら解説しました。また静岡県出身で、アフリカの布を使ったビジネスを展開している仲本千津さんがビデオメッセージの形で登壇。「自分が何をやりたいかを常に問い続け、定まったら一歩、行動に踏み出してほしい。壁にぶち当たっても諦めずに」と生徒たちにエールを送りました。

 発表は、三島北高校、駿河総合高校、静岡市立高校の順で行われ、三島北は、宇宙空間に建設する発着場と地上をワイヤで結ぶ「宇宙エレベーター構想」を主題に掲げました。ワイヤと昇降機の間に生じる摩擦熱を発電に用いるアイデアが称賛された反面、技術的・政治的課題の解決策を問われました。二番手の駿河総合はアオコや雑藻類を用いてバイオ燃料を生産する内容。審査委員から需要と供給能力について問われると、フィールドワークでの聞き取りを踏まえ、具体的な数字を用いて回答しました。静岡市立は「微生物燃料電池」の活用が主題。電極の素材を変えるなどの実験にも取り組んできた点が高い評価を受けたほか、予選からより効果的な発表の組み立て方に修正した点が評価されました。

仲本千津さんからビデオメッセージ

審査では、3校ともいずれかの審査委員が最優秀賞に推すなど、実力は伯仲。それぞれの研究内容や発表の手法などの良かった点などについて、具体的に議論を行いましたが、最終的には得点評価を重視しつつ、予選会から大胆に発表手法を修正した駿河総合が最優秀賞を獲得しました。同校は2年連続の最優秀賞です。また、静岡新聞社賞に三島北、電気新聞賞に静岡市立がそれぞれ選ばれました。

静岡市立高等学校

「The way to solve international issues by MFC
―微生物燃料電池でSDGsをソリューションする。―
指導教諭:海野貴央
研究メンバー:伊藤風太、井柳利功、浦山綾斗、片岡慶汰、丸橋奏

今後、世界では人口増によりエネルギーの使用量は増加すると考えられており、こうした社会においては、従来型の化石燃料中心の発電からCO2を発生しない、よりクリーンな発電方法が求められる。そこで私たちは微生物燃料電池(MFC)に着目した。田んぼや湖沼などの一般的な泥の中にも発電を行う細菌が含まれることがわかっており、これを使って水中で発電を行う。発電菌が有機物を分解する際に電子を出し、それが電極の近くで酸素などと反応して発電する仕組みだ。
 このチームでは元々、年間を通じた学校の研究テーマとしてMFCを研究しており、実際にMFCを製作し、電極をアルミニウムとグラファイトシートで比較したり、発電菌からパン酵母に変えたりしながら、さまざまなデータを取って研究を進めていた。安価な素材で手軽に作れるのもMFC利点の一つだが、どうしても発電量が少なく、安定性が乏しいのが課題となる。実社会において、このような発電技術を適用できる分野はあるのだろうかと考察を進めた。
MFCの利点は発電に加え、水質浄化とリンの回収を同時に行えること。泥と微生物があれば発電できるため、メンテナンスが不要というのも強み。発電量が少ないものの、蓄電池などに貯めておけば災害時に活用できるであろうし、家庭用の下水処理や農業用水と組み合わせてリンの回収と発電の両用で考えることもできるかもしれない。
私たちが考えたモデルとしては、養殖用の池などでの活用を検討した。魚が食べ残したエサは水を汚すものの、MFCがあればそれを分解して浄化でき、また発電した電力も回収できる。グローバルで見れば、アフリカなどの無電化地域では役立つのではないか。今後、アフリカは人口が爆発的に増加する見通しで、そうなればエネルギー需要も増す。無電化地域は安全な飲み水もない地域が多い。MFCならば電気の供給と水の浄化を同時に達成でき、エネルギーの確保だけではなく、SDGs目標の多くの課題解決に貢献できると考えている。MFCのような技術こそ、海外に対して日本がどんどんと発信すべきではないか。

静岡県立駿河総合高等学校

発表タイトル「雑藻類を用いた地産地消オイルプラント」
指導教諭:氏原潔
研究メンバー:安藤凜太郎、大石真一郎、塚田凪砂、鳥澤勇輝、北條珠誠、村松豊

今後のエネルギー需要増加と自給率の向上、また地球温暖化対策を同時に解決するためには、CO2を排出しない国産エネルギーが必要となる。そこで私たちは、河川や沼に生息する雑藻類とアオコからバイオ原油を安定生産するプラントの実用化を提案する。
 現在の微細藻類由来のバイオ原油生産はユーグレナなどオイル含有量が高い、いわゆる「エリート藻類」を安定・大量に培養するというものだが、私たちがフィールドワークでお話を聞いた渡邉信・筑波大学特命教授・藻類バイオマス・エネルギーシステム開発研究センター長によると、こうした単一種の場合、培養の環境の影響を受けやすく、全滅などのリスクがある。一方で、その土地に何億年もかけて住み着いた雑藻類は、それぞれのオイル含有量こそ少ないが、気温・環境等の変化に強い。このため、国内のあらゆる場所に繁殖している雑藻類と河川や湖沼などの環境を汚染するアオコも混ぜて活用すれば、バイオ原油生産と環境汚染防止の両面の対策につなげられると考えた。また、培養には窒素やリンといった肥料が必要だが、下水処理場やダム底にたまった汚泥から窒素とリンを回収して使えば、処理コストの低下も見込める。
 具体的な生産は、渡邉先生の研究所で開発した手法を用いる。培養した雑藻類とアオコを回収後、ドラム式装置で脱水する。それを連続水熱液化装置にかけ、350度・200気圧を加えれば10~30分で乾燥重量当たり5割分のバイオ原油を生産できるという。生産に必要な電力は焼却炉の熱を応用し、足りない分は太陽光発電などで賄うことも考えた。FIT(再生可能エネルギー固定価格買取制度)の補助金を活用することと、下水を利用し培養を加速するという条件で考えれば、化石燃料由来の原油と競争できるレベルであると聞いている。
 アオコなどを培養する場所は下水処理場近くの空き地が最適ではないか。見つからない場合は耕作断念地が良いかと考えた。田畑であれば日照時間も比較的長いからだ。この技術を発展させるためには国の理解が必要。企業がバイオ原油製造事業に進出しやすくなるような施策も欠かせない。

静岡県立三島北高等学校

発表タイトル「未来を変える宇宙エレベーター」
指導教諭:山梨睦
研究メンバー:石原諒、片桐紅、佐藤虎太朗、原田尊

2050年に求められる発電の方法は、CO2を排出せず、有限な燃料も使わない中で安定供給できるものではないかというのが研究のスタート地点になった。これが実現可能な方法として、宇宙に着目した。地上のように、昼夜、天候の影響を受けることなく太陽光発電が稼働するという条件が整っているからだ。
そうした中で、2050年には「宇宙エレベーター」が運用開始に向けて開発が進んでいるということを聞いていた。宇宙エレベーターとは、静止軌道上に発着場を建設し、そこからワイヤを地上へ引く構想。ワイヤに沿って昇降機を動かすことで地上から宇宙へ物資を運ぶというもので、ロケット一回ずつ飛ばすよりは安く資材を運べるとして、期待されている。
これらの情報を踏まえ、3種類の発電方法を考えた。まずは宇宙太陽光発電。宇宙エレベーターで資機材を運搬し、静止軌道上に建設する。点検方法などで課題はあるものの、100万キロワット級のプラントが想定されている。二つ目は、太陽光を当てると回転するラジオメーター。小規模なものではインテリアとして普及しているが、大型化すれば風力発電装置と同じ役割を果たせると考えた。
三つ目は、宇宙エレベーターの昇降機とワイヤから発生する摩擦熱を利用する方法。それぞれCO2を排出せず、有限な資源を使わずに発電できるのが利点だ。宇宙太陽光発電とラジオメーターは天候に左右されず、地上と比べて1・4倍も強度の高い太陽光で発電できるので安定供給が可能となる。
 宇宙空間で発電した電力を地上に送電する方法としては、マイクロ波、レーザー光線、超電導の3種類があると考えている。マイクロ波は長距離送電が可能だが、受信側の地上に大型のアンテナが必要となる。レーザー光線は天候に左右されやすく、効率が少し悪い。超伝導は天候の影響を受けず小さなアンテナで送電できるものの、極低温の環境が必要になる。このうちのどれか一種類を使うのではなく、それぞれの特長を生かし、組み合わせる方式を採用したい。高度3万6000キロメートルの静止軌道から同90キロメートルまではレーザー光線、そこから同80キロメートルまでは超電導、地上まではマイクロ波を使う方式だ。

山本 隆三氏 常葉大学経営学部教授
3校の発表内容については実は大きな差はありませんでした。駿河総合が勝っていたのは、予選の時からスライドの修正を重ね、発表内容を大胆に修正してきたこと。逆にいえば、三島北と静岡市立は駿河総合に比べて思い切りが足りなかったのかなと感じました。個人的には、3校とも研究内容をSDGsに関連させようとするところに無理が見えました。無理せず、研究内容からSDGsの解決に導くことが難しかったと率直にいっても良かったかもしれない。このあたりはもう少し意識しても良かったかもしれません。とはいえ、この二日間、素晴らしい発表会でした。予選会よりも本選のほうが随分と良くなったし、もう1日取り組む時間があれば3校とも最優秀賞を獲得できるレベルに上がっていたでしょう。頑張れば成果に結びつくという好事例。今回の経験を、今後の勉強や研究に生かしてください。

萱野 貴広氏 静岡大学教務
審査会場ではそれぞれの意見がぶつかり合う場面もあり、それだけ実力が拮抗していたということだと思います。私は三島北を推しました。単純に、宇宙エレベーター構想が最もワクワクする感じがしたからです。発表内容を聞いていても、生徒たちの伝えたい思いと、楽しんで取り組んでいることが感じられました。現代社会のさまざまな課題は、「科学技術」や「経済活動」という「…だけ」では解決できない複雑化の様相を呈しています。新型コロナウイルスの感染拡大で都市封鎖を行うかどうかというのもそうですし、2030年のエネルギー政策をどうするかという議論も、そうした複雑な問題に該当します。いずれも難問ですが、そこから目をそらさず、しっかり考えて課題に挑戦してもらいたいと思います。

築地 茂氏 静岡新聞社編集局論説委員兼編集委員
エネルギー・ピッチは昨年からスタートしましたが、ここから2年連続で審査委員を務めました。昨年の生徒たちと同様、予選会の後で夜遅くまでチーム一体で発表内容の修正に取り組む姿を見て、本当に頭が下がる思いがしました。昨年に比べて、今年はメンバーに女性が少ないなと感じたので、率直に感想を申し上げました。一般社会は、決して同じような年代や性別で構成されることはなく、多様な人々の背景から生まれた、多様な意見で構成されています。これからの時代は「多様性」は一つのキーワードになると思います。今後のあゆみにおいても、こうした視点を忘れずにいていただければと願っています。

開沼 博氏 立命館大学准教授(総合コーディネーター)
昨年から全体のコーディネーターも務めており、今回の発表も昨年に劣らず、素晴らしいものでした。今年は、研究の組み立ての段階からオンラインでのアドバイスミーティングも行ってきたので、半年前ぐらいから比べて、論をしっかり組み立てられているなど、成長度合いに感動を覚えたほどです。フィールドワークもオンラインとなってしまいましたが、これも良い面にとらえれば、専門家との対話の機会も増えたことで、昨年と比べ議論の水準が様々な点で上がり、また事実をしっかりと踏まえて説明しようとする姿勢も良かったと思います。ひとつ覚えておいてほしいのですが、事実の積み重ねは重要ですが、発表にほんの少し、主観、これは考え抜いて自分たちの中から出てきた意見や熱意を入れると「本物」になります。聴衆にもそれは伝わります。今回のエネルギー・ピッチが、今後の皆さんの人生に役立ち、社会に良い変化を与えてくれると嬉しく思います。

新田 毅氏 日本電気協会(電気新聞)新聞部長
予選会も含め2日間にわたって、発表内容をじっくり聞かせてもらいました。予選会の印象から、修正を経て、たった一日でよくここまで中身を練り上げてきたことに感心しました。予選では意味が今一つ伝わらなかった点もすんなりと理解できるように収まり、プレゼンテーションの技術も格段に高まったと感じました。これまでおよそ半年かけて、各方面の講師の方からの指導を受けるなど、しっかり研究を進めてきてくれた成果も見えました。もっと大勢の人の前で発表していただきたかったのですが、新型コロナの感染拡大が収束せず、無観客での実施となりました。今後も、人生は色々な意味で思い通りに進まないことがあると思いますが、その時に仲間とやり遂げた今回の経験を思い出して踏ん張ってほしい。このエネルギー・ピッチが皆さんの人生の糧となれれば、主催者冥利に尽きます。