蓄電池専門用語集 - コージェネレーションシステム

コージェネレーションシステム(Cogeneration)

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ガスタービンエンジンやディーゼルエンジン、燃料電池などで発電を行った後に生じるガスなどの排熱を利用して活用するシステム。コージェネレーション、コージェネ発電、熱電併給システムともいう。

ガスタービンエンジンは圧縮空気の中で燃料を燃やして発生させた高温ガスでタービンを回し、発電する。この使用後のガスには多量の熱が含まれているものの、通常であればそのまま排気されて空気中に拡散してしまうため、大きなエネルギーロスを生んでしまう。火力発電所などで利用されているガスタービンでは発電効率が40%程度なので、使用する燃料のうち60%が無駄に消費されていることになる。
コジェネレーションシステムでは、この排熱を利用し、温水や蒸気にして活用している。温水は施設内での給湯や空調などに、蒸気は蒸気タービンによって別途発電したり、工場などの施設内で利用したりすることもできる。

コージェネレーションシステム

こうして再利用される熱エネルギーが十分に活用された場合、発電と熱利用による総合的な効率は80%にも及ぶ。エネルギーの有効利用は、言い換えれば同程度のエネルギーを生み出すのに必要な燃料が少なることを意味しており、二酸化炭素排出量の削減や発電コストの改善につなげることができる。

もともと、コジェネレーションはヨーロッパで早くから導入されており、それが日本に入ってきたものである。
地理的・気候的な相違として、普及率の高い北欧では一年を通して暖房を多用するため、コジェネレーションによる暖房などが多く活用される。しかし日本は季節によっては冷房・暖房を使用しない時期もあるため、空調機能は一年を通して活用できるわけではない。そのため国内では汽力発電(蒸気による発電)が主であり、発電された電気は売電することもできる。

ガスタービンと汽力発電、二つの発電を組み合わせた複合発電のことを「コンバインドサイクル発電(ガスタービンコンバインドサイクル発電)」といい、日本の各地の火力発電所で採用されている。これは二酸化炭素の排出量削減という理由も当然のことながら、海外からの輸入に頼っている化石燃料(石油・石炭・LNG)を有効的に活用するという意味合いもある。なお、コンバインドサイクル発電での発電効率は60%程度となる。
火力発電は発電量の調整力に優れているという特徴を有しているが、太陽光発電や風力発電が普及するほどに重要性が増してくる。発電量が不安定であるために電力の供給が不足した際に追加発電を行って需給バランスを保つためである。将来的には蓄電システムの導入や、天候が悪くても供給を賄えるほどに再エネ由来の発電が多く導入された場合など、将来的には火力発電の重要性も変わるかもしれないが、現状では電力の安定供給に欠かすことができないものであり、高い発電効率のコンバインドサイクル発電は重要性が高いと言える。

エネルギーの有効活用という利点を持つコジェネレーションだが、その多くは火力発電所をはじめ、ガスタービンを設置できるような工場や事業所が主なものであった。
しかし最近ではエネファームのようにガスや水素で発電を行い、発電時の排熱を給湯に利用する家庭用のコジェネレーションも普及しつつある。
他にも、九州大学では排熱から水素を製造する技術開発行われており、空圧電池では空気圧縮時の熱を蓄熱することで充放電効率を向上させている。
このように失われるはずだった熱エネルギーを様々な形で有効利用しようという研究が各所で進められており、省エネ・低酸素社会・地球温暖化対策として新しい成長が見込まれる分野といえる。

コジェネレーション普及については、いまだハードルが多い。
通常の発電よりも売電価格にインセンティブがつくとはいえ、温熱利用であれば施設全体の改修やリフォームも必要であり、知名度も導入率もまだまだ低い。加えて、太陽光発電などと違ってガスなどの燃料費も必要である点も、投資効率を下げる要因になっている。
しかしながら、経済産業省の「平成27年長期エネルギー需給見通し」には、2010年には300億kWhだったコジェネレーションに対して1,190億kWh程度の導入促進を図るものと記載されており、分散型エネルギーシステムとしての普及と活用が期待される。

関連用語 再生可能エネルギー イニシャルコスト 太陽光発電 風力発電
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