効率的な分散型エネルギーシステム　ガスコージェネレーション - 日刊工業新聞 Business Line

業界展望台

効率的な分散型エネルギーシステム
　ガスコージェネレーション

7月25日（月曜日）付日刊工業新聞　7面広告特集から

　次世代のエネルギーインフラとして電力に熱を融合し、地域のエネルギー使用効率を最大限に高める「スマートエネルギーネットワーク」構想を推進する都市ガス業界―。その核になるのが天然ガスなどを燃料としたガスコージェネレーション（熱電併給）システム。発電時に発生した排熱を給湯や空調、蒸気などに再利用し、エネルギーの高効率化を図る。今夏、全国的な電力不足が懸念される中、これを補う手段としてガスコージェネへの注目が高まっている。

スマートエネルギーの核に－家庭用も普及拡大

　スマートエネルギーネットワークは電気、ガスの最適利用に加え、自然エネルギーの円滑な導入や、現在は捨てられている未利用エネルギーまで取り込もうという壮大な構想となっている。電力のみに頼らず、ガスとのベストミックスによるエネルギーセキュリティーの確保や省エネなど低炭素社会の実現に向けたエネルギー戦略といえる。

　真夏の電力不足を乗り切るため、1日から電力の使用制限が開始された。電力需要のピーク時にコージェネで発電すれば、電力会社の不足分を補える。さらに、需要の大半を占める空調のエネルギーをガスに切り替えればピーク時の負荷を一層、平準化できる。

　ガスコージェネはガスで発電すると同時に、排熱を給湯や空調、蒸気などの用途に活用するため、エネルギーの総合効率が70―90％と高く、従来システムの約2倍となり省エネ性能に優れ、二酸化炭素（CO2）の発生を大幅に抑制するなど環境保全性に優れたシステム。

　また、省コスト、エネルギー供給の信頼性、電気設備の軽減のほか、必要とするその場でエネルギーを製造する分散型エネルギーシステムのため、送電などエネルギー輸送に伴う損失がない。分散型システムは太陽光や風力など自然エネルギーとの相性も良い。これらは発電量が気候条件に左右されるため、気候条件が悪い時はコージェネの電力で補えばその弱点を解消できる。制御システムにより、自然エネルギーの発電量とコージェネの発電量をマッチングさせ、電力の品質を安定させることも可能だ。

　さらに、従来の集中型発電方式では廃棄していた排熱も有効利用できる。工場などから排出するCO2の削減に着目して天然ガスを利用したシステムへ燃料転換する施設が増えている。最近では、ほかの熱エネルギーと融合させた活用例も出てきている。その一例として太陽熱を利用した冷暖房・給湯システムや、地域の未利用エネルギーの活用などがある。

　日本ガス協会がまとめた2009年度の都市ガス利用コージェネレーションの累計設置容量は448万7000キロワットとなった。その内訳は業務用が102万7000キロワット、産業用が337万キロワット、家庭用が9万キロワットとなっている。また、天然ガス導入促進センターエネルギー高度利用促進本部（旧日本コージェネレーションセンター）がまとめた09年度のコージェネ累計導入実績（全燃料）は設置件数で8444件、発電容量で944万キロワットとなっている。これは日本全国の電力用発電設備の約3％を占める。

ガスコージェネレーションの種類

　ガスコージェネは発電方式でガスエンジン、ガスタービン、燃料電池の三つに大別される。

　ガスエンジンによるコージェネは、ガスを燃料に発電機を回して電気を発生させ、同時にエンジンから排熱を回収する仕組みだ。液化石油ガス（LPG）用では発電容量が数キロ―数百キロワット、都市ガス用は1キロワットから数千キロワットに対応している。最近では9000キロワット級の大型ガスエンジンも登場するなど、蒸気利用が多い用途を除けば、導入件数でガスエンジンが優位な位置にある。

　ガスタービン式はガスを燃料にタービンを高速駆動させて発電するもので、その排熱を蒸気または温水で回収する。ガスエンジンよりも発電容量が大きく、工場などで使われている。排熱の温度が高く量も多いため、蒸気の利用を望む顧客に向くシステムである。

　燃料電池はガスから取り出した水素と空気中の酸素を反応させて電気を得る。化学反応のため、ガスエンジン、ガスタービン方式に比べ、排出ガスの量が少なく、環境性に優れる。業務用ではリン酸形燃料電池（PAFC）がすでに商用化されているが、固体高分子形燃料電池（PEFC）の実用化も進んでいる。

　コージェネといえば、従来はビルや工場などの業務・産業用途が主流だった。コージェネのもともとの性格は需要家に燃料を送り、そこで発電するもので、自家発電できるのが特徴。太陽光発電など家庭発電がブームになりつつある中、家庭でのコージェネが普及期を迎えようとしている。

　家庭用では小型エンジンを搭載したガスエンジン給湯器「エコウィル」が03年に商品化された。続いて、熱交換機で排気中の水蒸気を水に排気中の潜熱をも回収し、熱効率を大幅に向上した潜熱回収型給湯器「エコジョーズ」も投入された。

　09年にはガス業界が世界に先駆けて家庭用燃料電池「エコファーム」を投入し話題となった。原理は燃料電池コージェネそのもの。化学反応で発電し、発生熱を給湯に利用する。ユーザーにとっては、燃料電池という技術の先進性と自宅で発電できる喜びから関心が高い。エネルギー問題に社会の関心が集まり、販売は好調に推移している。

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