コージェネレーション 推進事業

 
 

コージェネレーションとは?

 
 コージェネレーションとは、発電に使う燃料が持つエネルギーを100%とすると工場で使う電気(40%)と排熱(60%)というように使う電気以上の排熱が生じますが、この排熱を利用(動力・温
 熱・冷熱)して総合エネルギー効率を高めるエネルギー供給システムになります。
 これにより、熱を作るのに使う燃料を大幅に減らすことができるようになり経済効率の向上と資源の浪
 費防止が期待できるようになります。
 
・電力会社などは軽油や重油を燃料とした化石燃料によるコージェネレーションが普及

・建築設備用は、天然ガスを利用するガスコージェネレーションが幅広く普及


 また、清掃工場の付近に温水プールを設ければ排熱をプールの昇温に用いられるため、ただ捨てるしか
 なかった「」を利用できるためエネルギー効率が高まり、排熱を給湯や冷暖房に利用することで限ら
 れた資源エネルギーを有効利用し、エネルギー効率を改善することがコージェネレーションシステムの
 大きな目的になります。
   

自然エネルギーとの連携

 
 
 太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーは天候に左右されるという弱点がありますので自然エネル
 ギーの出力が低下する夜間・雨・曇りの時などをコージェネレーションで補う形にすれば太陽光発電や
 風力発電などの再生可能エネルギーの安定したエネルギー供給電源化を実現させる仕組みになります。
  

コージェネレーション種類

 
ガスタービンエンジンシステム
 
発電用ガスタービンエンジンの排気を利用して蒸気を製造するシステムになります。
 発電効率23%~39%、総合効率で69%~86%になります。
 ガスタービン発電機とその排熱を利用した蒸気タービン発電機を組み合わせて発電を行うものを
 「コンバインドサイクル発電」と言います。

ガスエンジンシステム
 
発電用ガスエンジンの排気排熱ボイラで熱交換を行うシステムになります。
 発電効率26%~49%、総合効率で72%~92%になります。
 ガスエンジンで、「ヒートポンプ」を駆動する形式のモノもあります。

燃料電池システム

コージェネレーションシステムとは

水素と空気中の酸素から電気をつくりだし、副次的に発生する熱を蒸気や温水として回収するシステムです。水素は、システム内でガス・灯油・アルコール・バイオマスなどから取り出し排出されるものはCO2・水以外ほとんどなく騒音や振動も少ないシステムになります。燃料電池は、運転温度が80℃前後のため給湯に都合がよく排熱を回収することで給湯負荷を大きく低減でき、運転温度が比較的低温なため機器のオンオフを繰り返す間欠運転にも追従できるという非常に良い特性を持っていると言え、発電効率35%〜65%、総合効率で80%〜90%になります。

■ 自動車
 
自動車の内燃エンジンからの排熱は車内暖房の熱源として利用されています。

■ 家庭用
 代表的なモノは燃料電池(エネファーム)・エコウィル(小型ガスエンジン発電)が挙げられます。 

コージェネレーションのメリット

 発電と排熱利用を同時に行えることで大幅な省エネルギー化が図れるほか、万が一の停電の時でも長時間にわたり電力を供給できるのでCO2が少ないために地球にやさしいといったメリットがあります。

発電設備を「最も大きな電力を必要とする時間帯」に利用すれば、電力ピークカットが図れ電力の平準化を推進でき、暖房器具や浴槽に供給すれば熱エネルギーとして再利用が可能であり、エネルギー回収ができれば本来放出されるはずだったCO2・NOx・SOxを低減することにも寄与し環境性の向上を図れます。

非常時の電源供給が可能
 コージェネレーションシステムは「発電機」と「熱源」を一体化した設備であり、停電時には非常用電
 源としての電源利用が可能になり、非常時に自立電源として利用する場合、電力会社への逆送電を避け
 るため通常時はピークカット用として使用している発電機であっても停電時には一旦発電機を停止し、
 電力会社との連系を解除した状態から施設内に電力を供給することになります。

ガス料金の節約が可能
 コージェネレーションシステムなど、定常的に天然ガスを使用できる設備を導入する場合、ガス会社か
 ら安価な契約メニューの提供を受けられる可能性があります。
 ガスの消費の大口需要家となるため、コージェネレーションとともに厨房機器やガスヒートポンプ空調
 機などを同時に導入すると総合的にランニングコストを抑えられます。
 

工場からの排熱の利用

 通常、燃料を燃やして蒸気などの形で利用した熱は使い終わると温度が下がり排熱として捨てるしかありませんが、温度が下がった熱を圧縮することで再び温度を上げ温度が上がればその熱は元どおり利用することができますので、これを、繰り返せば圧縮するのに多少のエネルギーを使うだけで熱を何度でも利用できるようになり捨てる熱はなくなるので、新たに燃料を追加する必要もなくなるため大幅な省エネにつながり、この圧縮により圧縮に使うエネルギーを含めても従来に比べエネルギー消費を7分の1に減らせることも実証されています。 

工場の排熱から水素

 「熱」は保存したり運搬したりするのが困難であり今までは、地産地消をするのが最も有効な利用方法とされてきましたが現在、研究されているのは工場の排熱を使って水から水素を作りだし排熱のエネルギーを水素に蓄えようというものです。
 水素は今後の普及が期待される燃料電池自動車などの燃料となり、保存や持ち運びも可能なので排熱の利用範囲が広がればエネルギーの消費を減らすことにもつながります。

 実用化の鍵を握るのは「電解質」と呼ばれるフィルターになりますが、電解質は水蒸気を分解する際に酸素だけを通すことで水素と酸素を別々にする役割を持っていますが、従来の電解質が機能するには1000度もの高温が必要で、それより、はるかに温度が低い工場の排熱では酸素を通して分離することができませんでしたが最新の研究では300度で機能することが確認され、これにより、工場の排熱を水素と酸素に分離して利用することが可能となりました。  

都市はエネルギーの宝庫

 
地中熱の利用
 地中熱とは、水を流すチューブを埋める深さはせいぜい100メートルであり温度は年間を通じて15度前
 後と安定しているので冷暖房に使うエネルギーを削減できます。
 通常、夏は熱い大気を冷やすために冬は冷たい大気を暖めるために多くのエネルギーを消費しますが、
 地中熱は大気に比べ温度変化の幅が小さいためエネルギーが少なくて済みます。

下水熱の利用
 下水熱とは、風呂やシャワーの排水が流れ込む下水管の熱を利用したシステムであり大気より温度が 高めなので、その熱を暖房や給湯に利用することを目的としており、地域全体のエネルギー消費を大きく減らすことができます。  

コージェネレーション推進について

 
コージェネレーションは、発電と今までは捨てるしかなかった排熱の利用を同時に行えることで、大幅な省エネルギー化が図れるほか、万が一の停電の時でも長時間、電力を供給できるなど非常にメリットが大きな都市型のシステムになります。
また、二酸化炭素排出量が少ないために地球にやさしいといったメリットもあり原子力発電や火力発電のようにゴミや二酸化炭素などの副産物が発生しにくい非常にクリーンなシステムですので、これからの日本には必須のシステムといえます。
エネルギー自給率が10%もない現在の日本は「国の生き死に」を海外に握られている状態であり今のような高すぎる食物とエネルギーの海外依存は早急に見直すべきであり、国家安全上、当たり前のことですが食物とエネルギーを日本のレベルで依存している国は世界中に1つもなく日本以外の先進国は自国の食物とエネルギーの自給率を上げるのに打てるべき政策を総動員しています。
このような状況下の中で日本だけが化石燃料のウェイトを下げられない理由はなく再生可能エネルギーは設置に向き・不向きはありますが、コージェネレーションは工場の排熱や下水熱・地中熱など日本では、どこにでもあるモノを利用して推進できるシステムなので民間でも最優先で推進すべきです。 



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