Transcript カナダ - RETScreen International

クリーンエネルギー技術の現状
クリーンエネルギープロジェクト分析コース
ウィンドファーム
パッシブソーラハウス
写真提供: Nordex Gmbh
写真提供: McFadden, Pam DOE/NREL
© カナダ天然資源省 2001 – 2005.
目的
• 再生可能エネルギー技術 (RETs) 及びエネルギー効率基準
の知識拡大

マーケット

代表的な機器
木材残渣利用の発電設備
写真提供: Warren Gretz, NREL PIX
太陽光発電と太陽熱温水器
写真提供: Vadim Belotserkovsky
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定義
エネルギー効率

クリーンエネルギー
技術
少ないエネルギー資源で同じエネル
ギー需要に対応
再生可能エネルギー

枯渇しない自然エネルギーでエネル
ギー需要に対応
エネルギー需要
100%
75%
50%
25%
0%
高断熱パッシブソーラー住宅
写真提供: Jerry Shaw
従来
Conventional
効率の向上
Efficient
効率の向上と再生可能
Efficient &
エネルギー
Renewable
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クリーンエネルギー技術の根拠
• 環境

気候変化

地域汚染
• 経済

ライフサイクルコスト

化石燃料の枯渇
• 社会
風力エネルギー: 発電コスト（セント／ｋＷｈ）
40
30
20
10
0
1980
1990
2000
年

雇用創造

地域経済の流出削減

エネルギー需要の増加 (2050に3倍)
出典: National Laboratory Directors
for the U.S. Department of Energy (1997)
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クリーンエネルギー技術の共通特性
• 従来技術との比較:

初期コストが高い

一般的にオペレーティングコストが安い

環境的にクリーン

ライフサイクルコストベースでは有利
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エネルギー生産及び消費システムの
トータルコスト
• トータルコスト

購入コスト
• トータルコスト
=
購入コスト
+ 毎年の燃料、運転、保守コスト
+ 大規模オーバーホールコスト
+ 解体費用
+ 財務コスト
+ その他
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再生可能エネルギー
発電技術
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風力発電の技術と応用
• 要求風況
(>4 m/s @ 10 m)
 海岸地域、尾根、平野

ローターブレード →
風
ナセル内に
ギアボック
と発電機
• 応用:
ハブ高さ
風
←タ
ワー
中央電力網
Warren Gretz, NREL PIX
独立電力網
Phil Owens, Nunavut Power
単独
Southwest Windpower, NREL PIX
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風力発電市場
毎年の風力タービン設置容量（全世界）
8,000
全世界での設置容量 (2003): 39,000 MW
7,000
(~2060万世帯 @ 5,000 kWh/世帯/年 及び 30% 負荷率)
7,000
6,000
6,000
4,000
ドイツ
スペイン
アメリカ合衆国
デンマーク
3,000
２００７年には83,000 MW (予測)
5,000
14,600 MW
6,400 MW
6,400 MW
3,100 MW
5,000
4,000
3,000
2,000
2,000
1,000
1,000
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
1990
1989
1988
1987
1986
1985
0
1984
0
1983
MW
8,000
出典: Danish Wind Turbine Manufacturers Association, BTM Consult, World Wind Energy Association, Renewable Energy World
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小規模水力発電 技術と応用
水力発電システムの構成要素
貯水池
• プロジェクトタイプ:
貯水池
川の流れ
ダム
• 応用:
余水路
中央電力網
独立電力網
単独
発電所
水路
フランシスタービン
送電線
発電機
タービン
放水路
吸出し管
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小規模水力の市場
•
•
全世界の電力の19%は水力発電による
全世界:


•
中国:



•
43,000 現状プラント数 (プラント規模 < 25 MW)
19,000 MW 開発済み
さらに 100,000 MW が経済的に可能
ヨーロッパ:


•
20,000 MW 開発済み (プラント規模 < 10 MW)
予測:2020年に 50,000 to 75,000 MW
10,000 MW 開発済み
さらに 4,500 MW 経済的に可能
カナダ:


2,000 MW 開発済み
さらに 1,600 MW 経済的に可能
データ出典：ABB, Renewable Energy World, and International Small Hydro Atlas
小規模水力発電プラント
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太陽光発電 (PV)の技術と応用
ＰＶ アレイ
住宅の太陽光発電システム
一般的ＰＶプラント
出力
メーター
配電所・発電所
調整器
メーター
写真提供: Tsuo, Simon DOE/NREL
送電網
バッテ
リー
照明
太陽光発電揚水
電力網と結合したビルの太陽電池
写真提供: Strong, Steven DOE/NREL
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太陽光発電の市場
毎年の全世界の太陽光発電設置容量
800
700
800
全世界設置容量 (2003): 2,950 MW p
700
(~120万世帯 @ 5,000 kWh/世帯/年)
600
2003年には32% 出荷量増加
500
500
400
400
300
300
200
200
100
100
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
1990
1989
1988
0
1987
0
1986
MWp
600
出典: PV News
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熱電併給 (CHP)
• １つのエネルギー源から同時に２つ以上のタイプのエネルギーを生産
(「コージェネレーションと呼ばれる)
排気ガス
熱回収効率(55/70)=78．6％
15ユニット
総合効率（(30+55)/100)=85．0％
熱 55ユニット
熱回収蒸気
発生器
熱負荷
熱+廃棄
70 ユニット
電力
30ユニット
燃料
パワーシステム
発電機
電力負荷
100ユニット
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熱電併給(CHP)の応用, 燃料及び機器
様々な応用
様々な燃料
埋立地ガス
蒸気発生
収集サイクル
プロセス
埋立地ガス捕獲
パイプシステム
バイオマス CHP
写真提供: Gretz, Warren DOE/NREL
様々な機器
コンプレッサ クーラ/
フイルタ
ドライヤ
発電
写真提供: Gaz Metropolitan
フレア
写真提供: Gaz Metropolitan
発電機用往復動エンジン
写真提供: Rolls-Royce plc
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熱電併給の応用
•
•
•
•
ビル単独
商業及び産業
ビル群
地域エネルギーシステム
(地域社会)
• 産業プロセス
CHP Kitchener City Hall
写真提供: Urban Ziegler, NRCan
LFG CHP地域暖房システム, Sweden
写真提供: Urban Ziegler, NRCan
温室のマイクロガスタービン
写真提供: Urban Ziegler, NRCan
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熱電併給の燃料タイプ
• 再生可能燃料







木材残渣
埋立地ガス (LFG)
バイオガス
農業副産物
バガス
エネルギー目的作物
その他
• 化石燃料



バイオマス CHP
写真提供: Gretz, Warren DOE/NREL
間欠泉
天然ガス
ディーゼル油
その他
• 地熱エネルギー
• 水素
写真提供: Joel Renner, DOE/ NREL PIX
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熱電併給の機器と技術
• 冷却設備



コンプレッサー
吸収式チラー
自然冷却
• 発電設備






ガスタービン
ガスタービンコンバインドサイクル
スチームタービン
往復動エンジン
燃料電池
等
ガスタービン
写真提供: Rolls-Royce plc
• 加熱設備
ボイラー
 排熱回収

冷却設備
写真提供: Urban Ziegler, NRCan
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熱電併給の市場
地域
容量
コメント
カナダ
12 GW
ほとんど紙パルプ産業と石油産業向け
アメリカ
67 GW
CHP支援政策により急速に拡大
中国
32 GW
石炭炊き CHPが主力
ロシア
65 GW
電力の約30% がCHPから
ドイツ
11 GW
自治体のCHPマーケット拡大
イギリス
4.9 GW
再生可能エネルギーに強いインセンティブ
ブラジル
2.8 GW
電力網と独立したデイーゼル発電
インド
4.1 GW
ほとんどのバガス利用CHPは砂糖工場
南アフリカ
0.5 GW
主として石炭火力の置き換え
世界
247 GW 毎年 10 GW の増加予測
出典: World Survey of Decentralized Energy 2004, WADE
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再生可能エネルギー
加熱及び冷却技術
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バイオマスエネルギーの技術と応用
• 熱供給のため木材、農業廃棄物、自
木材チップ化
治体廃棄物の燃焼制御
単独ビル及び地域暖房
写真提供: Wiseloger, Art DOE/NREL
写真提供: Oujé-Bougoumou Cree Nation
加熱プラント
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バイオマス暖房（加熱）マーケット
• 全世界:
世界の一次エネルギー(TPES)全体の11% がバイオマスの
燃焼
 20 GWth 以上の燃焼制御暖房（加熱）システム

• 途上国:
出典: IEA Statistics– Renewables Information 2003,
Renewable Energy World 02/2003
02
20
00
20
98
19
96
19
94
19
92
19
熱、電力、木ストーブ
フィンランド: 一次エネルギーの19%
スエーデン: 一次エネルギーの16%
オーストリア:一次エネルギーの 9%
デンマーク:一次エネルギーの 8%
カナダ: 一次エネルギーの4%
アメリカ: 全再生可能エネルギーの68%
8,000
7,000
6,000
5,000
4,000
3,000
2,000
1,000
0
オーストリアにおける小型
New
Installations of Small
バイオマス加熱システム
Scale
(<100 kW) Biomass
（<100ｋＷ）の新規設置
Heating
Systems in Austria
90







8,000
7,000
6,000
5,000
4,000
3,000
2,000
1,000
0
19
• 先進国:
燃焼室
写真: Ken Sheinkopf/ Solstice CREST
88
料理、暖房（加熱）
サステナブルとは限らない
アフリカ: 一次エネルギーの50%
インド: 一次エネルギーの39%
中国: 一次エネルギーの19%
19





出典: Ingwald Obernberger citing the Chamber of Agriculture and Forestry, Lower Austria
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空気式集熱太陽熱暖房の技術と応用
• 予備加熱用空気式集熱
太陽熱コレクター
• 冷い空気が金属製熱吸
収パネル(SolarwallTM)
拡散器
多孔式ソー
ラーパネル
の小穴を通り抜ける時
加熱される。
• ファンによって暖められ
ファン
新鮮な
空気
た空気をビル内に循環
させる。
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空気式集熱太陽熱暖房の市場
• 大量のフレッシュエアーを必要
産業用ビル
とするビル換気の予備加熱
• 作物の乾燥
• 新規ビル又は大規模改修に対
写真提供: Conserval Engineering
してコスト競争力がある
太陽熱作物乾燥
写真提供: Conserval Engineering
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太陽熱温水器の技術と応用
• ガラス有り及びガラスなしコレクター
• 貯水装置 (タンク又はプール)
商業ビルおよび公共ビルとプール
アクアカルチャー - Salmon Hatchery
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太陽熱温水器のマーケット
• 全世界で3,000万 m2 以上のコレク
住宅とプール
ター
• ヨーロッパ:

1,000万 m2 のコレクターが稼働中

毎年の成長率 12%

ドイツ、ギリシャ、オーストリア

2010年の目標: 1億 m2
集合住宅
• スイミングプール用マーケットが世界
的に堅調
• バルバドスは35,000システムを保有
出典: Renewable Energy World, Oak Ridge National Laboratory
写真提供: Chromagen
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パッシブソーラー暖房の技術と応用
夏
• 暖房シーズンに20 ～ 50%
の暖房需要を供給
冬
• 太陽熱を獲得するには南向
きでハイパフォーマンスな窓
が有効
集合住宅のパッシブハウス暖房
• ビルの構造体に蓄熱
• 夏季の進入熱を減らすため
に庇を利用
写真: Fraunhofer ISE (from Siemens Research and Innovation Website)
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パッシブソーラー暖房マーケット
商業ビル
• 効率の良い窓の使用がパッシ
ブソーラーであり、今日では標
準仕様
• 新建築に対して – コスト増加は
ほとんどない



高効率窓
ビルの方位
適当な庇
DOE/NREL 写真提供: Gretz, Warren
住居ビル
• 新ビル及び改修に対してコスト
競争力 がある
写真提供: DOE/NREL
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地熱ヒートポンプの技術と応用
垂直グランドループ
• 暖房／温水加熱及び冷房
• 電力で蒸気圧縮サイクル運転
• 冬季は地中熱を利用及び夏季
は地中熱を取り入れない
水平グランドループ
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地熱ヒートポンプの市場
住宅用 GSHP
• 全世界:
800,000 ユニット設置済み
 総容量 9,500 MWth
 年成長率 10%

• アメリカ: 毎年50,000セット設置
• スウェーデン、ドイツ、スイスがヨー
ロッパの主なマーケット
商業用、社会事業,産業向けビル
• カナダ:



30,000+ 住宅用ユニット
3,000+ 産業及び商業用
ユニット
435 MWth 設置済み
写真提供: Geothermal Heat Pump Consortium (GHPC) DOE/NREL
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その他商業用クリーンエネルギー技術
• 燃料: エタノール及びバイオディーゼ
•
•
•
•
•
ル
高効率冷却システム
可変速モータ
太陽光照明及び高効率照明システム
換気熱回収
農業廃棄物燃料供給
写真提供: David and Associates DOE/NREL
その他
スケートリンクの高効率冷却
太陽光照明及び高効率照明
写真提供: Robb Williamson/ NREL Pix
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新規のクリーンエネルギー技術
• 太陽熱発電
• 海洋温度差発電
• 潮汐発電
パラボラ-雨どい 太陽熱プラント
写真提供: Gretz, Warren DOE/NREL
• 海流発電
• 波力発電
• その他
太陽熱プラント中央レシーバー
写真提供: Sandia National Laboratories DOE/NREL
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結論
• 経済性が高い可能性がある
Parks Canada PV-Windハイブリッドシステム (北極圏 北緯81°)
• 多くの成功体験がある
• マーケット成長中
写真提供: Michael Ross Renewable Energy Research
• 再生可能エネルギー及びエ
ネルギー効率の向上は有
効
600 kW 風力タービン設備
写真提供: Nordex Gmbh
PV 電話
写真提供: Price, Chuck
© カナダ天然資源省 2001 – 2005.
質問?
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