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用語集

コージェネレーション

2012年09月26日

コージェネレーション(以下コジェネと略)とは、「石油やガスなどの1つのエネルギー源から、電気と熱の2つのエネルギーを作り出すシステム」です。その歴史は、19世紀末、ドイツのボストシュラッセ発電所で、蒸気タービン方式によって発電のために生成された蒸気を、市庁舎へ供給し、熱源として利用したのが世界初のようです。しかし、現代では、原動機回転方式や燃料電池方式のように発電時に発生する排熱を利用し、電気、熱を合わせて供給する総合熱効率向上を図るシステムを指します。(「3.仕組み」を参照のこと)

導入例としては、ビル単独のものから地域として供給するものまで、さらには医療・福祉施設、大型ショッピングセンター、工場など、さまざまな規模の施設で利用されています。そして、廃熱の用途も給湯から冷暖房、さらには寒冷地における融雪まで、さまざまです。

下図は原動機回転方式(タービンタイプ)の大まかな仕組みです。

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最近の動向

●BCPソリューションとして

コジェネは、1997年の京都議定書の採択を受けて、地球温暖化対策として、開発・導入を積極的に推進する方針が決まりました。これにより、産業を中心に順調に導入が進んでいきました。その後、東日本大震災を契機に、停電や瞬停対策の役割を担う電源セキュリティの重要性が認識され、BCP(事業継続計画)の観点から自家発電装置の採用に際し、エネルギー効率の高いコジェネを選択するケースが増えております。

コジェネ導入の際には、国や外郭団体、地方自治体から多数、補助金が出ています。

●一般家庭用製品について

一般家庭用のコジェネは、燃料電池方式を採用しており、エネファームと呼ばれています。発電出力は1KW前後で、一般家庭での消費電力の4分の1程度ですので、通常は、電力会社からの供給と併用することになります。購入価格は300万円前後(2012年7月時点)ですが、各メーカとも、今後、低価格化を図っていく方針のようです。

活用のメリット・デメリット

コジェネは、以下のようなメリットやデメリットがあります。

メリット1) 高いエネルギー利用効率

電力と熱を同時に生成するため、総合的なエネルギー利用効率が高くなります。一般的に、原料の70~80%のエネルギーを利用できると言われています。ちなみに、集中発電により電力のみを生成する場合の効率は、35~40%と言われています。

メリット2) 高い発電効率

集中型発電では、常に需要を上回る発電が必要であり、また、送電ロスも発生します。一方、コジェネは分散型発電のため、需要に連動した効率よい発電ができ、送電ロスも発生しません。
※集中型発電とは:大規模発電所により発電を行い、送電線を使って広域に電気を供給する仕組み
 分散型発電とは:電気を利用する場所で発電を行う仕組み


デメリット1) 設備メンテナンス費がかかる


コジェネには大きく分けて2つの技術様式がありますが(次項にて解説)、回転系の設備の場合は、定期的にメンテナンスを実施する必要があります。導入時は、このコストも計算しておく必要があります。

デメリット2) 向き不向きがある


熱源を必要としない場合は、当然、コジェネを導入しても効果はありません。
※導入例:工場、病院・福祉施設、オフィスビル、レジャー施設、ショッピングセンター、集合住宅など
コジェネの技術様式は原動機回転方式と燃料電池方式に大別されます。
 

(1)原動機回転方式

原動機とは、原料を燃焼させ動力(この場合は電気)を生成する装置で、コジェネでは、主に、ガスタービン、ガスエンジン、ディーゼルエンジンの3タイプがあります。いずれも燃焼機構部分が高温になること、また、排出するガスが高温、高圧であることを利用して、その熱を回収します。
  1. ガスタービン
    圧縮機・燃焼機・タービンの3要素で構成されます。圧縮機で加圧した気体を、燃焼機で燃料と混合し、燃焼させることで高温・高圧の燃焼ガスを発生させ、そのガスでタービンを回転させることにより、発電機を回します。
  2. ガスエンジン
    車のエンジンの機構とほぼ変わりません。異なる点は、燃焼させる燃料が最初から気体ですので、気化の必要がないことです(車の燃料はガソリン、つまり液体です)。燃焼によりピストンを駆動し、発電機を回します。
  3. ディーゼルエンジン
    ディーゼルエンジンを使った発電機そのものです。現在、最も普及している方式です。この方式の難点は、排出されるガスが公害になる可能性があることです。


(2)燃料電池方式

燃料電池は、水の電気分解とは逆に、燃料となる水素と酸素を反応させて、電気を作り出す発電装置です。酸素は空気を使いますが、水素は灯油やLP/都市ガスを原料に、改質器を使って取り出します。また、発電による反応の際に、熱を発生するため、この排熱を回収します。

(文責:狭間 流

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