統合的持続可能エネルギー変換と貯蔵：バイオマス原料、触媒経路、電気化学システム、ハイブリッド再生可能アーキテクチャ

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides a structured overview of technology integration and identifies key research gaps for system-level optimization.

🏢実務担当者:Offers comparative techno-economic data (LCOE, efficiency ranges) useful for project planning and technology selection.

🏛政策担当者:Highlights trade-offs between biomass energy use and carbon sequestration, informing sustainable resource allocation.

低炭素エネルギーシステムへの移行には、効率的な個別技術だけでなく、原料、変換、貯蔵、システムレベルの各段階にわたるそれらの整合的な統合が必要である。本レビューは、バイオマス原料、触媒経路、電気化学的貯蔵技術、およびハイブリッド再生可能エネルギー構成に焦点を当て、統合型持続可能エネルギー変換・貯蔵システムの構造化された分析を提示する。2015年から2025年の間に発表された文献を、対象を絞った選択戦略を用いて批判的に評価し、主要な性能傾向、材料の限界、およびシステムレベルのボトルネックを特定した。定量的比較によれば、バイオマス変換効率はリグニン含有量とプロセス条件に応じて大きく変動し（30–75%）、一方、触媒システムは不純物レベルと再生サイクルに対して強い感応性を示す。貯蔵技術の中では、リチウム–硫黄電池が高い理論エネルギー密度（>400 Wh kg⁻1）を示すものの、安定性とライフサイクルの課題に直面しており、一方、ナトリウム–硫黄電池やフロー電池などの代替システムは、コストと拡張性において利点を提供する。技術経済的指標によれば、バイオマスベースのエネルギーシステムは通常、均等化発電コストが0.08–0.15 USD kWh⁻1の範囲を示し、一方、新興の貯蔵技術は材料およびシステム統合の制約によりコスト感応性のままである。本研究の主要な貢献は、資源特性、触媒性能、貯蔵挙動、およびハイブリッドシステム設計を統一された分析構造内で結び付けるマルチスケール統合フレームワークの開発である。このフレームワークは、エネルギー利用のためのバイオマス利用と土壌炭素隔離との間の競合や、バイオ水素製造の水強度（10–20 L kWh⁻1）を含む、重要なトレードオフを浮き彫りにする。本レビューは、システムレベルの最適化、経済評価、およびクロスドメイン統合における主要な研究ギャップを特定し、持続可能で強靭なエネルギーインフラを前進させるための実行可能な方向性を提供する。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

The transition toward low-carbon energy systems requires not only efficient individual technologies but also their coherent integration across feedstock, conversion, storage, and system levels. This review presents a structured analysis of integrated sustainable energy conversion and storage systems, focusing on biomass feedstocks, catalytic pathways, electrochemical storage technologies, and hybrid renewable architectures. Literature published between 2015 and 2025 was critically evaluated using a targeted selection strategy to identify key performance trends, material limitations, and system-level bottlenecks. Quantitative comparisons indicate that biomass conversion efficiencies vary widely (30–75%) depending on lignin content and process conditions, while catalytic systems exhibit strong sensitivity to impurity levels and regeneration cycles. Among storage technologies, lithium–sulfur batteries demonstrate high theoretical energy densities (>400 Wh kg⁻1), but face stability and lifecycle challenges, whereas alternative systems such as sodium–sulfur and flow batteries offer advantages in cost and scalability. Techno-economic indicators reveal that biomass-based energy systems typically exhibit levelized costs of energy in the range of 0.08–0.15 USD kWh⁻1, while emerging storage technologies remain cost-sensitive due to material and system integration constraints. A key contribution of this work is the development of a multi-scale integration framework that connects resource characteristics, catalytic performance, storage behavior, and hybrid system design within a unified analytical structure. This framework highlights critical trade-offs, including the competition between biomass utilization for energy versus soil carbon sequestration and the water intensity of bio-hydrogen production (10–20 L kWh⁻1). The review identifies major research gaps in system-level optimization, economic assessment, and cross-domain integration, providing actionable directions for advancing sustainable and resilient energy infrastructures.

• openalex https://doi.org/10.59400/esc4267first seen 2026-06-17 04:42:30 · last seen 2026-06-17 07:07:06