西安理工大学の太陽熱温水プロジェクト

中国の「デュアルカーボン」目標（2030年までに炭素排出量のピークアウト、2060年までにカーボンニュートラル）とグリーンキャンパス開発を背景に、エネルギー消費と環境教育の鍵となる大学は、再生可能エネルギーの活用を模索しています。西安理工大学は、陝西省の豊富な太陽光資源を活用し、教員と学生の温水需要に対応するため、1日10トンの太陽熱温水プロジェクトを開始しました。この取り組みは、キャンパスライフに安定したクリーンエネルギーを提供し、低炭素コンセプトを体現するとともに、大学のエネルギー変革のための実践可能なモデルを提供しています。

I. プロジェクトの背景：需要と責任

数万人の学生を擁する総合大学として（教師と生徒）西安理工大学では、日々の給湯需要が非常に高かった。以前は、エネルギー消費量、コスト、二酸化炭素排出量、そしてメンテナンスコストがかさむ、従来のガスボイラーと電気ヒーターに依存していた。生活の質に対する要求の高まりと、国のグリーン大学基準の厳格化に伴い、旧システムは「省エネ、環境に優しい、効率」という目標を達成できなくなっていた。

陝西省西安市は、年間日照時間が2,000～2,600時間、日射量が4,500～5,000MJ/㎡と、豊富な太陽光資源に恵まれています。このため、同大学は太陽光発電プロジェクトを活用してエネルギー構造を変革し、「温水へのアクセスとコストの問題」を解決すると同時に、環境責任を果たし、グリーンキャンパスの開発を促進することができました。

II. 技術的ソリューション：10トン/日設計

需要と効率のバランスをとるため、大学は太陽光発電会社と提携し、「熱収集、蓄熱、補助加熱」に重点を置いたカスタマイズされた1日10トンのシステムを開発した。

集熱：寮と教育棟の屋上に、120㎡の高効率平板型集熱器を設置しました。高吸収コーティングを採用することで、西安の冬でも60%以上の効率を維持し、曇りの日でも基礎暖房を確保します。直列接続された集熱器は太陽エネルギーを熱に変換し、不凍液を介して蓄熱タンクに蓄えます。

蓄熱：ポリウレタンフォームを使用した5トン断熱タンク2基が熱損失を低減（外気温5℃で24時間あたり3℃以下の温度低下）。大容量の貯湯タンクが夜間や早朝のピーク時に備えて日中のお湯を蓄え、温度変動を防ぎます。

補助暖房：西安の冬季の日照不足に備えて、空気熱源ヒートポンプが追加されました。太陽熱が設定温度の55℃に達しない場合、ポンプが作動し、年間を通して供給を確保することで、電気暖房の高コストと太陽熱の「天候依存」を回避します。

インテリジェント制御: センサーが温度、水位、使用状況を監視し、ポンプとヒーターを自動的に調整します。（教師と生徒）キャンパスアプリで供給を確認し、管理者がリモートでトラブルシューティングを行うことで、メンテナンスの効率が向上します。

III. 運用結果：3つのメリット

このシステムはほぼ 2 年間安定的に稼働しており、経済的、環境的、社会的利益をもたらしています。

経済的メリット：高コストの従来型供給に代わる、年間約48,000kWh相当の電力を発電し、天然ガス使用量を約18,000m³削減、年間エネルギーコストを60,000元以上削減します。15年の耐用年数で、合計約900,000元の節約となり、5年で投資回収が可能です。モジュール設計により、ボイラーと比較して年間メンテナンスコストを約12,000元削減します。

環境効果：年間のCO₂排出量を約48トン（標準石炭16トン相当）、SO₂排出量を約1.4トン、NOₓ排出量を約0.7トン削減します。これは2,600本の植樹に相当します。ボイラーの騒音と排気ガスも削減され、よりクリーンなキャンパスを実現します。

社会的メリット：温水は、現在「オンデマンド」（55～60℃、安定した圧力）で、95％以上（教師と生徒）満足度。「太陽光発電普及コーナー」では、ディスプレイやQRコードを使った啓発活動が行われています。学生クラブでは、低炭素社会の実現に向けたエコ活動を展開し、「エネルギー変換」と「教育」を融合させています。

IV. 今後の展望：実践から推進へ

このプロジェクトの成功は貴重な経験となります。大学は、食堂や体育館へのシステムの導入（普及）を推進し、供給量を1日あたり25トンに増やして化石燃料の使用を削減するとともに、「太陽光＋エネルギー貯蔵」とキャンパス内の太陽光発電プロジェクトを組み合わせ、「太陽熱＋太陽光発電」のグリーンシステムを構築し、多様なクリーンエネルギー供給を実現する計画です。

また、地元の大学や企業と協力し、経験を共有することで、教育における太陽光発電の活用を促進することを目指しています。陝西省におけるキャンパスエネルギーのパイオニアとして、このプロジェクトは、再生可能エネルギーが地域の資源とニーズと連携することで、キャンパスライフを向上させ、グリーン開発を推進し、「ゼロカーボンキャンパス」や都市の実現に貢献できることを証明しています。