データセンターのＰＵＥ１．０台をめざせ、スターリングエンジンの可能性

水のみ鳥、あるいは平和鳥、ハッピーバードというのをご存知でしょうか。こんなおもちゃのようなものです。



鳥の形をしたシリンダにはアルコール系の液体が入っていて、室温により温められた液体がシリンダを上ると水のみ鳥が水を飲み、嘴が濡れて蒸発することにより、冷却され触媒が収縮してコットンと元に戻るという玩具です。

私は熱力学や機械工学はまったく無知です。このような外部の熱エネルギーを使った動力を外燃機関といいます。よく知られているのは蒸気機関車です。しかし蒸気機関車は熱効率が非常に悪く、石炭のエネルギーの２０％くらいしか動力に変換できません。残りは熱として放出されてしまいます。

一方、自動車のエンジンなどに使われる内燃機関は効率が高いと言われます。繊細な加工が必要で、燃料を選びます。やはり排気ガスやエンジンの熱などでかなりのエネルギーが失われてしまいます。

スターリングエンジンは Wikipedia によるとわずかな熱の変化を動力に変える機関です。ハッピーバードは厳密にはスターリングエンジンとはちがいます。

構造は簡単で既に２００年前からアイディアとして存在していたのですが、実用化は遅れています。最近ではディーゼル＋蓄電池の潜水艦の補助動力（蓄電用）として利用され、高い評価を受けています。内燃機関と異なり、「高熱と高圧による爆発」という作用を使わず、僅かなケシロンなどの燃料を燃やした熱と外部の冷たい海水との熱交換によってピストンを動かすため、静かで高いエネルギー効率があるそうです。

スターリングエンジンの最大の欠点は、トルクの少なさ、パワーの弱さ、出力制御の難しさです。この欠点を克服しようとすると、設備が大きくなりすぎてコストがかかります。

そこで、電力の補助機関として検討すると、蓄電池の充電などの目的には最適です。

データセンターには必ず無停電運転をするためのバッテリーがあり、商用電源がブランクアウトした際に緊急で作動するディーゼルエンジンなどが備わっています。福島原発事故ではこのようなバックアップシステムの障害が被害を増大させました。

データセンターの内部のコンピュータは巨大な熱源です。一般的にITビジネスはクリーンなビジネスですが、排気熱という汚染物質を大量に発生させます。この熱源と亜寒帯性気候の北海道、石狩、空知地方の豊富な雪熱を利用すれば、夏場の風の少ない好天時に空冷ファンの動作程度には利用できると思います。Surachipt 砂川市の名産品はメロンでも米でもなく、窒素やドライアイスなどの化学製品です。また、冬場の氷点下２０度の外気とコンピュータルームとの温度差は数十度になります。このエネルギーでくデータセンター自体が発電をすることも夢ではないと私は考えます。でーたせんたーは巨大な電力消費者であり、また巨大な熱源です。自然からエネルギーを取り出すという考え方は新しいものではありません。化石燃料も自然が創りだしたものであり、太陽光や風による発電は地球が受け取る自然を別な形で利用しているだけです。利用したエネルギーを再利用できないものでしょうか。

出力が必要な場合、スターリングエンジンは燃料を選びません。灯油、アルコール、薪、ごみ、燃やせるものなら何でも燃やして、Surachipt の豊富な沢水との熱交換により、スターリングエンジンを効率よく動作させることが出来ます。

アリゾナの砂漠を全部光パネルで覆ってしまえば、北米の電力はまかなえるという主張をするヒトがいます。では光パネルで全て覆われた真っ暗な地球の下で我々は豊富な電気を使った生活をすればよいのでしょうか。はたしてこのような「自然エネルギーの開発」が自然に与える負荷を考えてもいいのではないかと思います。エネルギーは得るものではなくリサイクルするものです。

日本のエネルギー事情は深刻さを増しています。廃熱と石狩川流域の厳しい気候を使った新しいエネルギー源として、スターリングエンジンはいかがでしょうか。

勝手に Surachipt 北海道にデータセンターを作るプロジェクト