Transcript 地域エネルギーシステム - RETScreen International

熱電併給
プロジェクト分析
クリーンエネルギープロジェクト分析コース
熱電併給プラント
写真提要: Warren Gretz, DOE/NREL PIX
© カナダ天然資源省 2001 – 2005.
目的
• レビュー 熱電併給(CHP)システムの基礎
• イラスト
CHPプロジェクト分析
の主要な考察
• 紹介 RETScreen CHPプロジェクトモデル
®
© カナダ天然資源省 2001 – 2005.
熱電併給 (CHP) システムの供給方法
• 電気
• 熱

建物

地域社会

産業プロセス
バイオマス火力発電プラント, USA
…さらに…
•
•
•
•
エネルギー効率の向上
ムダや排出物の削減
送配電 ロスの削減
写真提供: Andrew Carlin, Tracy Operators/NREL PIX
地域エネルギーシステムの可
能性
• 冷却（冷房）
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CHP システムの利点
• 従来の中央電力供給システムの非効率性

エネルギーの１／２～２／３が廃熱

この廃熱は産業プロセス、暖房、温水加熱、冷却（冷房）などに利用可能
• 電力は熱より
利用価値が
多い
バイオマス
地熱1，024
石炭
17，075
自家消費963
発電による変換ロス24，725
送配電ロス1，338
石油3，215
発電用一
次エネル
ガス8,384 ギー
40，180
原子力7,777
合計発電量 正味発電量
14，491
１５，４５４
水力2，705
Adapted from World Alliance for Decentralized Energy
顧客へ渡
す電力
13，153
産業5，683
非産業7，410
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CHPの概念
• １つのエネルギー源から、同時に２つ以上の有効なエネルギ
ーを生産する(コージェネレーションとも呼ばれる)
• 発電設備からの排熱利用
熱回収効率(55/70)=78．6％
排気ガス
総合効率（(33+55)/100)=85．0％
15ユニット
熱 55ユニット
熱回収蒸気
発生器
熱負荷
熱+廃棄
電力
70 ユニット
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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CHPの解説
機器 と 技術
• 冷却機器



コンプレッサー
吸収式チラー
ヒートポンプ等
• 加熱機器
ボイラー / 炉 / ヒータ
 廃熱回収
 ヒートポンプ等

ガスタービン
写真提供: Rolls-Royce plc
• 発電機器





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
レシプロエンジン
燃料電池等
冷却機器
写真提供: Urban Ziegler, NRCan
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CHPの解説(続き)
燃料タイプ
• 化石燃料
天然ガス
 ディーゼル油(#2 oil)
 石炭等

• 再生可能燃料






木材残渣
埋立地ガス (LFG)
バイオマス
農業副産物
バガス
燃料作物
• 地熱エネルギー
• 水素等
バイオマスCHP
写真提供: Warren Gretz, DOE/NREL
地熱間欠泉
写真提供: Joel Renner, DOE/ NREL PIX
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CHP解説 (続き)
用途
•
•
•
•
ビル単体
CHPキッチナー・シテイホール
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
写真提供: Urban Ziegler, NRCan
埋立ガスCHPの地域暖房システム適用 , Sweden
マイクロガスタービンの温室適用
写真提供: Urban Ziegler, NRCan
写真提供: Urban Ziegler, NRCan
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地域エネルギーシステム
• CHPプラントの熱は隣接するビル群の暖房や冷房のために供給される。

断熱鋼管は地下0.6～0.8 mに埋設される。
• 個々のビルが独自のプラントを保有するのと比較し:





高効率
一つのプラントで
排気制御
安全
快適
操作の利便性
地域エネルギープラント
地域熱供給の温水管
• 初期コストは一般に高い
写真提供: SweHeat
写真提供: SweHeat
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CHPシステムのコスト
• コスト変化大
• 初期コスト






発電機器
加熱機器
冷却機器
電力網
内部連係
アクセス道路
地域エネルギー
供給パイプ
RETSc re e n 発電方式
レシプロエンジン
ガスタービン
ガスタービン複合発電
蒸気タービン
地熱発電
燃料電池
風力発電
水力発電
太陽電池モジュール
代表的な設置コスト（ ドル/ ｋＷ）
7 0 0 －2 ,0 0 0
5 5 0 - 2 ,5 0 0
7 0 0 - 1 ,5 0 0
5 0 0 - 1 ,5 0 0
1 ,8 0 0 - 2 ,1 0 0
4 ,0 0 0 - 7 ,7 0 0
1 ,0 0 0 - 3 ,0 0 0
5 5 0 - 4 ,5 0 0
8 ,0 0 0 - 1 2 ,0 0 0
注：代表的な設置コ スト は2005年１月のカナダドル。　こ のときの換算レ
ー ト は、１カナダドル＝0.81米ドル、　1カナダドル＝0.62ユ ー ロ
• 運転維持コスト
燃料
 運転及び保守
 設備・機器の交換及び修理

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CHPプロジェクト考察
• 信頼性、長期間の燃料供給
• 資本コストをコントロール下に維持
• 「顧客」の熱需要と電力需要

オンサイト電力に余剰があれば、電力会社への売電を交渉すべき
• 代表的なプラント規模は熱をベースロードとする(言い換えれ
ば、通常オペレーション時のミニマム熱需要）

代表的には熱出力は電気出力の100%～200%に相当

熱は吸収式チラーを通して冷却として利用可
• リスクは将来の不確定な電気／ガス料金幅と関連する
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事例: Canada
単独ビルディング
• ビル側の要求：暖房、冷房及び安定的
な電力供給

病院、学校、商業ビル、農業ビル等
病院, Ontario, Canada
写真提供: GE Jenbacher
往復動エンジン
写真提供: GE Jenbacher
排熱回収スチームボイラー
写真提供: GE Jenbacher
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事例: Sweden and USA
複数ビル群
• セントラル暖房／冷房、電力供給を受けるビル群


大学、商業複合施設、地域社会、病院、工場団地等
地域エネルギーシステム
地域エネルギープラント
タービン： MIT, Cambridge, Mass. USA
写真提供: SweHeat
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事例: Brazil
産業プロセス
プロセス加熱用バガス at a Mill, Brazil
• 熱と冷熱の需要が一定で大きい産
業はCHP適用の有力な候補です。
燃料
燃焼器
コンプレッサ
ガスタービン
電力
負荷
発電機
写真提供: Ralph Overend/ NREL Pix
廃棄ガス
空気
熱回収蒸気
発生器
• 熱と電力を生産するため
蒸気
蒸気タービン
給水
抽気
ポート
発電機
電力
負荷
の廃棄物を出している産
業も適用可能
背圧
ポート
熱負荷 熱負荷
コンデンサ
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事例: Canada and Sweden
埋立地ガス
• 埋立地より廃棄物が分解しメタ
ンが発生
• このメタンガスは冷房、暖房又
は電力プロジェクトの燃料として
利用可
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
コンプレッサ クーラ/
フイルタ
ドライヤ
発電
フレア
写真提供: Gaz Metropolitan
地域暖房システム、LFG CHP , Sweden
写真提供: Urban Ziegler, NRCan
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RETScreen CHPプロジェクトモデル
®
• 世界規模のエネルギー生産分析、ライフサイクルコスト分析及
び温室効果ガス排出削減分析






冷房、暖房、電力及び
それら全ての組み合わせ
ガス又はスチームタービン
往復動エンジン、燃料電池、
ボイラー、圧縮機等
広範囲な燃料、化石燃料から
バイオマス燃料や地熱の範囲
運用戦略の多様性
埋立地ガスツール
地域新エネルギーシステム
• さらに以下が含まれる:

複数言語、単位切替スイッチ
及びユーザーツール
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RETScreen CHP
プロジェクトモデル
®
• 様々なタイプのプロジ
加熱システ
ム
熱
暖房負荷
燃料
回収した熱
熱
ェクトへの可能性

加熱のみ

電力のみ

冷却のみ

加熱と電力の組合せ

冷却と電力の組合せ

加熱と冷却の組合せ
冷却システ
冷熱
冷房負荷
ム
電力
電力

冷却、加熱、電力の組合せ
発電シス
テム
電力負荷
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RETScreen CHP プロジェクトモデル
暖房システム
®
負荷
ピーク負
（ｋＷ）
荷暖房
中間負荷暖房
ベース負荷暖房
1
２
３
４
５
暖房
６
月
７
電力
８
９
１０
１１
１２
冷房
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RETScreen CHP プロジェクトモデル
冷房システム
®
負荷
（ｋＷ）
ピーク負荷冷房
ベース負荷冷房
1
２
３
４
５
６
７
８
９
１０
１１
１２
月
暖房
電力
冷房
© カナダ天然資源省 2001 – 2005.
RETScreen CHP プロジェクトモデル
発電システム
®
負荷
（ｋＷ）
ピーク負荷電力
中間負荷電力
ベース負荷電力
1
２
３
４
５
６
７
８
９
１０
１１
１２
月
暖房
電力
冷房
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RETScreen
®
CHP エネルギー計算
負荷と需要の推定
・加熱プロジェクト
・冷却プロジェクトまたは、
・発電プロジェクト
機器の特性を決定
機器の特性を決定
供給するエネルギーと
対応する燃料消費量の計算
e-テキストブック参照
クリーンエネルギープロジェクト分析：
RETScreen®エンジニアリングとケース
熱電併給プロジェクト分析章
CHPエネルギーモデルフローチャート
© カナダ天然資源省 2001 – 2005.
RETScreen CHP プロジェクトモデル
有効性の例
®
• 独立したコンサルタントによる全体の有効性確認 (FVB Energy
Inc.) 及び産業界、電力業界、政府、学術界から多数のβ版試験
者
• 他のいくつかのモデルとデータ等を比較し優秀な結果（例えばス
チームタービンの性能計算は GEの「Energy process simulation
software」（GateCycle））と比較
スチームタービン性能計算の比較
計算例
1
2
3
4
入口流量
P,T
Kpph/ psia/ F
出口流量
P,T
Kpph/ psia/ F
50/ 1000/ 75 40/ 14/ 210
50/ 1000/ 545 50/ 60/ 293
50/ 450/ 457 50/ 60/ 293
50/ 450/ 457 50/ 14.7/ 212
Kpph = 1,000 lbs/hr
抽出流量
P,T
Kpph/ psia/ F
効率
10/ 60/ 293
0
0
0
80%
80%
80%
80%
ゲイトサイクル RETScreen CHP
発電量
発電量
MW
MW
3,896
2,396
1,805
2,913
3,883
2,404
1,827
2,915
© カナダ天然資源省 2001 – 2005.
結論
• 熱電併給(CHP)システムは廃熱の効果的な利用を可能とす
る。
• RETScreenは、最小限のインプットデータで、加熱（暖房）、冷
却（冷房）、電力の様々な組合せについて、需要と負荷の期
間カーブ、エネルギー供給、燃料消費を計算する。
• RETScreenはコスト節約に関する初期のフィージビリティスタ
ディを提供する。
© カナダ天然資源省 2001 – 2005.
質問?
熱電併給プロジェクト分析モジュール
®
RETScreen International クリーンエネルギープロジェクト分析コース
詳細については RETScreen ウェブサイトをご覧下さい。
www.retscreen.net
© カナダ天然資源省 2001 – 2005.