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エネルギーの効率利用技術

エネルギーの効率利用技術. ＤＰ： ＴＡ： 受講生：. 佐治　明　 ( 中部電力 ) 三橋　慎介　 ( 化学・生物工学Ｍ２） 河村　真一　 ( 結晶材料工学Ｍ１ ) 内藤　淳平　 ( マイクロ・ナノシステム工学Ｍ１ ) 宮田　章弘　 ( 物理工学Ｂ４ ). 発表内容. １．背景 ２．実験内容 ２．１．条件 , モデル ２．２．実験結果 　　　　 ２．２．１．自然エネルギー 　　　　 ２．２．２．コジェネレーションシステム 　　　　 ２．２．３．バイオマスエネルギー ３．考察 ４．感想 ５．参考文献. ２ . １．実験の条件.

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Presentation Transcript

  1. エネルギーの効率利用技術 ＤＰ： ＴＡ： 受講生： 佐治　明　(中部電力) 三橋　慎介　(化学・生物工学Ｍ２） 河村　真一　(結晶材料工学Ｍ１) 内藤　淳平　(マイクロ・ナノシステム工学Ｍ１) 宮田　章弘　(物理工学Ｂ４)

  2. 発表内容 １．背景 ２．実験内容 ２．１．条件,モデル ２．２．実験結果 　　　　 ２．２．１．自然エネルギー 　　　　 ２．２．２．コジェネレーションシステム 　　　　 ２．２．３．バイオマスエネルギー ３．考察 ４．感想 ５．参考文献

  3. ２.１．実験の条件 ５００戸の住宅に、新エネルギーを利用した分散電源を導入したモデルを仮定し、 ・環境負荷低減効果（CO2削減効果） ・経済的メリット を明らかにする。 建築環境・省エネルギー機構の文献より NEDO資料における電気事業、ガス事業の実績より 500戸の住宅における　 年間電力使用量　　2203×103kWh 年間ガス使用量　　195×103m3 電力由来CO２発生量832.7×103 kg-CO2 ガス由来CO２発生量458×103 kg-CO2 分散電源を導入した場合 系統電源、都市ガスのみを利用した場合 CO２発生量削減？

  4. 2.2.1. 太陽電池の仕組み 光が当たり、半導体間に電位差が生じることで 電池となる。 ポイント ○直流電流を交流電流に変換する パワーコンディショナーが必要 ○余剰電力は電気代と同値段で 　 電力会社に売却可能 ○日本は最大の太陽電池生産国

  5. 2.2.1. 風力発電 ポイント ○風による影響が大きく、変動を予想しにくい ○安定した環境が必要　→　例．ヨーロッパの洋上発電

  6. 2.2.1. 太陽光・風力の導入予想 考察 ・太陽電池は非常に高額 ・風力はコストが低い（ただし土地代の計算は入っていない） CO2削減に大きな効果がある！

  7. + + - - 2.2.1. 電力系統との連携 電圧変動 風力 太陽光 系統電力は600.2Hz、101 6Vの変動に抑える必要がある 対策 風力・太陽光を大量に導入する場合には 変動を緩和する大容量電池を電力系統との間に設置する

  8. 2.2.1. ヒートポンプの仕組み ポイント 空気の熱を利用することで 効率を高める 入力電力量に対して ３倍以上の効果が得られる (COP:3~)

  9. 2.2.1. ヒートポンプ導入予想 考察 ・空気の熱を利用しているため、効率を上げることに成功している 非常に省エネ＆低コストであることがわかる ※都市ガスを110[円/m3]で計算。ガス代81円を境に逆転 家庭でも導入できる新エネルギー

  10. コジェネ導入前 コジェネ導入後 電気エネルギー 40 ％ 電気エネルギー 40 ％ 燃料のもつエネルギー 100％ 燃料のもつエネルギー 100％ 熱エネルギー　 40％ 利用していないエネルギー 60％ 利用困難なエネルギー 20％ 2.2.2. コジェネレーションシステム 発電により発生した排熱を利用することで エネルギーを効率よく利用

  11. 2.2.2. ガスコジェネ導入予測 考察 1000kWh,200kWh導入時はCO2排出量が増加している 使用電力量、ガス量に対して発電量が多く、熱が効率よく利用されていない

  12. 2.2.2. 燃料電池コジェネ導入予測 系統電源から完全に独立すると効率が とても悪い

  13. 2.2.3. バイオマスエネルギー バイオマスエネルギーとは 木材、草類、糞尿、生ごみ、古紙などの 生物由来の資源から作り出されたエネルギー メリット カーボンニュートラル エネルギー発生時・・・CO2発生 　植物成長時 ・・・CO2吸収 全体としてCO2排出量ゼロ

  14. 2.2.3. 生ごみメタン発酵の仕組み 生ごみ 生ごみを発酵させ、燃料となるメタンを作ることができる。 破砕・分別 発酵槽 混合槽 精製 ガスホルダ 不適物 脱水機 生ごみ投入からメタンガス生成まで1週間程度必要

  15. 2.2.3. 一般家庭から排出されるごみ 500戸世帯の年間生ごみ量 生成メタンの量 64.4 t 6,500m3 ※ごみ1 tからメタン約100m3強 それに対して… 38倍 燃料電池100 kWの出力で1年間発電するのに 必要なメタンガスの量は　250,000 m3 生ごみ　約2450ｔ 今回のケースでは導入しても十分な効果が望めない

  16. 3. 実験のまとめ 新エネルギー利用による環境負荷の低減効果 以下の点に注目して実験全体をまとめる １．CO2削減量 ２．費用対C０２削減効果 ・導入しやすい新エネルギー ・解決すべき課題

  17. 3. CO2削減量 過剰な設備を導入した ため熱が余る！ CO2削減のためには熱を効率 よく利用しなければならない 利用する電力に見合った 設備投資が必要

  18. 3. 発電効率の違いによる削減効果 30％…ガスエンジン 32％…固体高分子型 燃料電池 45％…溶融炭酸塩型 燃料電池 発電効率の高い設備ではＣＯ２削減量は大きい

  19. 3. 費用対CO2削減効果 コスト計算方法 228*10^3*50=11,400,000 100*3*10^4*0.084=2,520,000 設備コスト×年経費率＋年間燃料費＋年間運転経費 発電コスト＝　―――――――――――――――――――――― 　　　　　　　　　　　　　　　　　　年間発電電力量 年経費率　＝　r/(1-(1+r)(-n)) rは利子率、ｎは運転年数 　利子率を３％、運転年数を１５年とすると、年経費率＝0.084 　設備コストより年間燃料費のほうが発電コストに 大きな影響を与える

  20. 3. 費用対CO2削減効果 費用対CO2削減効果 太陽光・風力・ヒートポンプは大きな効果がある

  21. 3. 発電単価 発電単価 系統電力料金 新エネルギーのコストは系統電力と大きな違いは無い。 中でも風力は発電コストが安く導入が進んでいる

  22. 3. まとめ 新エネルギーはCO2削減効果がある！ コスト面から見ても、導入できるものがある！ 家庭でも導入できる新エネルギー CO2削減に効果の高い新エネルギー ヒートポンプ 太陽光（少し高め…） 地域で導入できる新エネルギー コジェネレーションシステム・風力 効率を上げることでコストを大きく改善できるため 研究開発を促進してほしい！

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