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2024-09-16 19:55:00
もしあなたの家の窓が熱を伝えなかったらどうなるか想像してみてください。窓は冬には熱を室内に、暑い夏には屋外に保ってくれます。暖房や冷房の費用は下がり、エネルギー消費量と二酸化炭素排出量は減り、一年中快適に過ごせるでしょう。
エアロシールドMIT からスピンアウトしたスタートアップである AeroShield は、このような窓の製造を開始する準備を整えています。建物の運営は世界の二酸化炭素排出量の 36% を占めており、今日の窓は建物のエネルギー効率の悪さの主な原因となっています。建物の効率を改善するために、AeroShield は熱損失を最大 65% 削減し、建物のエネルギー使用量と二酸化炭素排出量を大幅に削減できる窓技術を開発しました。そして、同社は画期的なエネルギー効率の高い窓を製造するための新しい施設の開設を発表しました。
「私たちの使命は、建築環境の脱炭素化です」と、エアロシールドの共同創設者兼 CEO である Elise Strobach SM ’17、PhD ’20 は述べています。「手頃な価格の断熱窓が利用できることで、この目標を達成できると同時に、住宅所有者の暖房と冷房の費用も削減できます。」米国エネルギー省によると、ほとんどの住宅所有者にとって、その費用の 30 パーセントは窓の非効率性によるものです。
MITにおける技術開発
エアロシールドの窓技術の研究は、10年前にMITのフォード工学教授エブリン・ワン氏の研究室で始まりました。ワン氏は現在、エネルギー先端研究計画局（ARPA-E）の所長として休職しています。2014年後半、MITチームはARPA-Eから資金提供を受け、その後、2016年にMITタタ技術デザインセンターを通じたMITエネルギーイニシアチブなど、他のスポンサーも続きました。
この研究は、超多孔質でマシュマロよりも軽く、レンガを支えられるほどの強度があり、熱の流れを他に例を見ないほど遮断する優れた材料であるエアロゲルに焦点を当てた。エアロゲルは 1930 年代に発明され、NASA などが断熱材として使用していた。MIT のチームは、熱が建物から逃げたり入ったりしないようにするために、エアロゲル シートを窓に組み込む可能性を見出していた。しかし、問題が 1 つあった。エアロゲルを透明にできた人は誰もいなかったのだ。
エアロゲルは、透明で緩く結合したナノスケールのシリカ粒子でできており、95% が空気です。しかし、エアロゲル シートは、それを通過する光がシリカ粒子によって散乱されるため、透明ではありません。
MIT チームは、5 年間の理論と実験を経て、透明性の鍵はシリカ粒子を小さく均一なサイズにすることにあると結論付けました。これにより光が直接通過し、エアロゲルが透明になります。実際、粒子のサイズが小さく均一である限り、断熱性を高めるためにエアロゲル シートの厚さを増やしても、透明度が下がることはありません。
MIT 研究室のチームは、超断熱透明エアロゲルのさまざまな用途を検討しました。一部のチームは、システムの効率を高めてコストを削減することで太陽熱集熱器を改善することに焦点を当てました。しかし、ストロバッハ氏にとって、窓の熱効率を高めることは、気候変動を軽減する手段として特に有望で、潜在的に重要であるように思われました。
研究者たちは、エアロゲルシートを二重窓の隙間に挿入することで、断熱性が 2 倍以上になることを突き止めました。この窓は、既存の生産ラインで少し変更するだけで製造でき、その結果得られる窓は、現在入手可能な窓の選択肢と同じくらい手頃な価格で、幅広いスタイルのものになります。何よりも素晴らしいのは、窓を購入して設置すれば、電気代、エネルギー使用量、二酸化炭素排出量を削減できるということです。
建物のエネルギー使用への影響は相当なものになる可能性がある。「冬だけを考えても、米国の窓は5000万世帯以上の電力をまかなうほどのエネルギーを失っている」とストロバッハ氏は言う。「その無駄なエネルギーは約3億5000万トンの二酸化炭素を発生させる。これは7600万台の自動車が排出する量を上回る」。超断熱窓は、住宅や建物の所有者が二酸化炭素排出量をギガトン単位で削減すると同時に、冷暖房費を数十億ドル節約するのに役立つ可能性がある。
エアロシールドの物語
2019 年、ストロバック氏と MIT の同僚であるアーロン・バスカービル・ブリッジス MBA ’20、SM ’20、カイル・ウィルケ PhD ’19 は、エアロゲル ベースの技術を窓やその他の用途にさらに開発し、商品化するために、エアロシールドを共同設立しました。その後 5 年間、彼らの懸命な努力は注目を集め、最近 2 つの大きな成果につながりました。
同社は2024年春、マサチューセッツ州ウォルサムに新しいパイロット製造施設を開設すると発表しました。この施設では、最初の製品発売に向けて、最初のフルサイズの窓とパティオドアを製造、テスト、認証することになります。12,000平方フィートの施設は、最先端のエアロゲル研究開発ラボ、製造設備、組立ライン、試験設備を備え、同社の能力を大幅に拡大します。ストロバッハ氏は、「当社のパイロット施設は、最初の製品を発売する際に窓やドアの製造業者に供給するほか、透明エアロゲルを使用した次世代のエネルギー効率の高い製品を開発する際には、研究開発本部としても機能します」と述べています。
また、2024年春には、エアロシールドはARPA-Eの「潜在能力のある主要エネルギー技術への重要な進歩の創出」（SCALEUP）プログラムから1,450万ドルの助成金を獲得しました。このプログラムは、「市場への実行可能な道筋を示した」過去のARPA-E受賞者に新たな資金を提供します。この資金により、同社は生産能力を年間数万、あるいは数十万ユニットにまで拡大することができます。
ストロバッハ氏はまた、SCALEUP 賞のあまり知られていない 2 つの利点についても言及しています。
まず、この資金によって、同社は技術開発のスケールアップ段階をより迅速に進めることができるようになります。「基礎研究と実験室での実験から、玄関やパティオのドアに使用できる大面積のエアロゲル シートを製造できることがわかっています」とエリーズは言います。「SCALEUP の賞金によって、私たちはそのビジョンにまっすぐに進めることができます。大きなエアロゲルを製造できることを証明するために、エアロゲルの段階的なサイズをすべて試す必要はありません。この賞金によって、大きなエアロゲルを製造するための大型機器を購入するための資金が得られます。」
第二に、SCALEUP の受賞は、他の潜在的な投資家や協力者に対して、同社の実行可能性を証明するものです。実際、AeroShield は最近、既存の投資家である Massachusetts Clean Energy Center と MassVentures、および新規投資家である MassMutual Ventures から 500 万ドルの追加資金提供を受けることを発表しました。Strobach 氏は、同社には現在、投資家、エンジニアリング、および顧客パートナーがいると述べています。
彼女は、エアロシールドの使命を達成する上でのパートナーの重要性を強調しています。「根本的な観点から、私たちが得たものが業界を変えることができるとわかっています」と彼女は言います。「今、私たちは外に出てそれを実行したいと考えています。適切なパートナーと適切なペースで協力すれば、建物のエネルギー効率を早期に向上させ、気候変動に本当に影響を与えることができるかもしれません。」
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