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半導体が脱炭素化をどのように推進しているか

エネルギー需要の増加、天然資源の枯渇、気候変動により、エネルギーを生成、送電、貯蔵、消費するより効率的な方法が求められています。インフィニオンの半導体ソリューションは、エネルギーをより効率的に生成し、使用することを可能にします。

記事

10/07/2025

エネルギー消費量の増加、CO2排出量の増加:解決策はどこにあるのか?

2024年は、地球の気温が前例のない年となりました。産業革命前に比べて平均気温が明らかに1.5°Cを超えた最初の年となりました。コペルニクス地球観測計画¹ の最新の知見は、憂慮すべきものである。2024年には、温室効果ガスのレベル、気温と海面温度の両方で複数の世界記録が破られ、洪水、熱波、山火事などの極端な現象の一因となりました。この報告書は、できるだけ早くネットゼロ排出量を達成することが急務であることを強調しています。しかし、世界は依然として化石燃料に強く依存しており、化石燃料は気候変動の最大の要因の一部です。

人口と産業がかつてないほどの速さで成長する一方で、エネルギーの必要性は絶えず増加しています。したがって、それらを削減するための世界的な努力にもかかわらず、国際エネルギー機関(IEA)によると、エネルギー燃焼および産業プロセスによる世界のエネルギー関連の二酸化炭素排出量は、2024年に過去最高の378億トンに増加しました。一方ではエネルギー消費量の増加、他方ではCO₂削減は、世界中の社会にジレンマをもたらしています。

これらの問題を解決するためには、エネルギーをより賢く使う必要があります。

テクノロジーを活用してグリーンエネルギー革命を推進

私たちはまだグリーンエネルギー革命の初期段階にあります。IEAのWorld Energy Outlook 2024によると、太陽光、風力、水力などの産業は今日、巨大な製造事業に成長していますが、IEAのWorld Energy Outlook 2024によると、世界のエネルギー供給の約12%にしか貢献していません。しかし、IEAの2050年までのネットゼロエミッションシナリオを達成すれば、これは最大70%の成長が見込まれています。

気候変動に対処し、炭素排出量を削減するには、事後対応型ではなく、積極的なアプローチが必要です。ここでテクノロジーが重要な役割を果たすことができ、発電、貯蔵、送電、消費など、エネルギー変換チェーンのすべての段階を最適化するのに役立ちます。特にマイクロエレクトロニクスは、再生可能エネルギーを最大限に活用し、エネルギーを最小限の損失で貯蔵および伝送し、効率的なデバイスや機械でエネルギー消費を削減できるようにすることができます。その可能性は膨大です!

革新的なマイクロエレクトロニクスがエネルギー転換にどのように貢献できるか

実際、半導体技術は、CO₂ 排出量と資源不足の課題に対処するのに役立つ重要な技術として浮上しています。

半導体ソリューションは、グリーンエネルギーの提供と、産業、モビリティ、消費者など、さまざまなセクターの電化を可能にします。例えば、再生可能エネルギー発電所は半導体に大きく依存しており、半導体がなければ機能しません。

具体的には、半導体は電力変換を最適化してエネルギー効率を最大化するように設計されています。これにより、熱生産と冷却の要件が削減されるだけでなく、エネルギーの浪費とCO₂排出量の削減にもつながります。

節約されたエネルギーは生成されたエネルギーです

世界最大の半導体企業の1つであるインフィニオンの業界専門家は、半導体がCO₂排出量の削減と脱炭素化の促進にどのように貢献しているかについて、いくつかの実例を紹介しました。

風力と太陽エネルギーはそのような分野です。風力や太陽エネルギーをグリッドへの供給に適した交流に変換するなど、各電力変換ステップでは、エネルギー損失が発生し、熱として放散されます。最新の半導体は、これらの変換損失を最小限に抑え、風力や太陽光から収集できるエネルギー量を増やすのに役立ちます。

2023年、インフィニオンの製品は290万台以上の新しい太陽光システムと18,600台の風力システムに設置され、合計210GWのクリーンエネルギー容量を生成することができました。これは、年間2億2,500万トンのCO₂排出の回避に相当します。

データセンターのエネルギー節約の可能性

データ使用量は、AIアプリケーションの急速な進歩に牽引されて、指数関数的に増加しています。世界のデータ量は2027年までに291ゼタバイトに達すると推定されています(IDC Data Age Report 2025)。この開発とデジタル社会のバックボーンは、企業のサーバーから「AI工場」まで、データセンターです。データセンターは、膨大な量のデータを保存、ネットワーク化、処理します。同時に、彼らのエネルギー需要は急速に増加しています。

IEAによると、データセンターは世界の総電力の約2%、つまり460TWhを消費しており、これは約1億5,300万世帯のエネルギー消費量に相当します。通常、エネルギーの最大40%は冷却のみに使用されます。さらに、平均的なデータセンターでは、さまざまな電力変換ステップでエネルギーの約17%が失われています。

廃熱を削減し、冷却要件を最小限に抑える革新的な電源ソリューションが強く求められています。そこで登場するのがパワー半導体、特に炭化ケイ素(SiC)や窒化ガリウム(GaN)などの最新技術です。

これらのコンポーネントは、エネルギー効率を大幅に向上させ、グリッドからプロセッサまでの電力変換のすべてのステップを最適化します。このアプローチは、持続可能性を促進しながら運用コストを削減するのに役立ちます:冷却の必要性を減らすことで、オペレーターは水資源を節約し、CO₂ 排出量を大幅に削減できます。

インフィニオンの最先端の半導体を組み合わせることで、データセンターの消費電力を大幅に削減することができます。

グリーンスマートホーム – センサーで構築

今年、スマートホームの数は世界中で5億台に達すると予想されており、利便性が向上するだけでなく、エネルギー消費も増加します。気候変動の課題に対処するには、特にスマート機能を通じて、全体的なエネルギー消費を削減することが重要です。これを実現する1つの方法は、接続されたデバイスが周囲を理解し、それに応じて反応することを可能にするセンサーの助けを借りることであり、これは「コンテキスト認識」として知られる概念です。

ここでは、センサーが私たちの家をより環境に優しくする方法の2つの例を紹介します。

レーダーセンサーは、人の存在を検出することができます。例えば、Samsung Frame TVは、インフィニオンのレーダーセンサーを使用して部屋にいる人を検出し、誰もいないときにアートモードをオフにすることで、OLEDの寿命とエネルギーを節約しています。同様に、この動き検出または存在検出の原理は、照明システム、サーモスタット、エアコン、またはセキュリティカメラにも機能します。全世界で5億台のスマートホームがあり、各デバイスが1日平均100Whの節約になると仮定すると、年間90TWh以上のエネルギー節約に達することができます。

また、インフィニオンの環境センサーを搭載したインテリジェント換気システムも導入しており、部屋にいる人の数からCO₂濃度を測定します。したがって、換気ユニットは計算された量の新鮮な空気を供給するため、「Energy and Buildings」ジャーナル(2020年3月)で説明されているように、エネルギーを最大54%節約できます。これらのセンサーを組み込むことで、スマートホームはエネルギー消費を最適化し、CO₂排出量を削減し、ユーザーエクスペリエンスと快適性を向上させることができます。

これらの有望なユースケースは、テクノロジーが環境に優しく、効果的でインテリジェントなソリューションをどのように提供するかを示しています。マイクロエレクトロニクスは、私たちが気候目標を達成するのに大きな役割を果たし、持続可能な未来への道を切り開くことができます。

出典：^[1] Copernicus (2025年1月): Global Climate Highlights 2024

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