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①発生蒸気の高温、高圧化に向けた、耐食性に富むスーパーヒーター材料や、腐食の生じにくい炉構造および燃焼方法などの開発エネルギー供給システムをどう構築するか②ガス化溶融などの次世代型廃棄物発電技術の開発③ゴミ焼却炉で回収した低温の蒸気を、石油代替燃料などで再加熱する技術の実証ここで、③のより具体的なシステムの一例として、発生蒸気を昇温させるために、ガスターピンをトッピングに導入し、ガスタービン発電を行うとともに、その発生排熱で前述の蒸気を昇温して、蒸気タービンを高効率で回転させて発電を行う「スーパーごみ発電」がある。
これは、パワリングシステムの一種であるが、さらに排熱を地域熱供給に積極的に活用することにより、総合熱効率の高いシステムを構築することが可能となる。
電力と熱を同時に発生することから、次に述べるコージ工ネレーシヨンの一種でもある。
なお、ここで述べた太陽、風力および廃棄物発電からの余剰電力については、電力業界が購入を表明し、供給電力としての品質と比べて相対的に高い価格で購入されている。
コージェネレーション・燃料電池発電従来、火力発電などでは、各種燃料を使用して高温領域の熱エネルギーでタービン動力を発生して発電し、電気に変換することができなかった低温領域の熱エネルギーはむだに自然界に捨てられてきた。
しかしながら、この排熱をプロセス蒸気や、冷暖房、給湯などに活用することができれば省エネルギー化に役だつことは明らかであろう。
これが「コージェネレーション」と呼ばれるもので、熱併給発電または熱電併給と訳されている。
一九九九年三月末時点で民生用八八万KW、産業用三七五万KW、合計四六三万KWの発電設備が導入されているが、この値には主に産業用のクラシカルなボイラー・蒸気タービン型のものは含まれておらず、小規模分散型のガスタービン、ガスエンジン、ディーゼルエンジンおよび燃料電池を主要構成機器とするシステムに関するデータである。
また、前述の蒸気タービン型については、出力一０００ｍ以上の発電設備容量として九七年月末時点で約九一万KWあるが、より小規模設備を含めたデータについては集計されていない状況である。
今後、基準ケースについては二０一０年度で八二二万KWまで普及する見通しであるが、省エネルギー化促進の視点から、対策ケースとして一００二万Wまで導入を図る目標となっている。
なお、ヨーロッパにおいては、気候がわが国と比較して寒冷なために熱需要量が多く、大型火力発電所からの排熱を積極的に地域熱供給に利用していることもあり、総発電電力量においてコージェネレーションの占める割合(ただし、日本の値は蒸気タービン型を除く発古代ローマ帝国公共浴場での熱エネルギー有効活用電設備ベース)は高い値となっている。
今後EU全体としては、一九九八年の九%というコージェネレーシヨン発電割合を二０一０年までに一八%に高め、CO2削減の一助に資する目標をもっている。
またアメリカにおいては、現時点の四六００万聞というコージェネレーション設備容量を０一０年までに倍増するのがエネルギー省の目標となっている。
ここで、コージェネレーション・システムの構築において、基本的な考え方となっている、熱エネルギーのカスケード的有効活用について、ひとこと述べておこう。
古代ローマ帝国はヨーロッパ中に約五六００の植民都市を建設したが、これらの都市における公共浴場では、炉で木材を燃やし、青銅の鍋に入れた水を沸騰させて発生した蒸気をまずサウナ室に導き、次に高温浴室で利用し、最後に低温浴室に導いて水泳を楽しんだようである。
また、燃焼時の排ガスを床や壁面の煙道に導き、暖房用に活用している。
彼らは、電気の存在は知らなかったが、熱エネルギーのカスケード的有効活用は十分熟知していたわけである。
その意味で、この考え方は古典的ではあるが、逆にエネルギー有効活用の視点から考慮すべき当然の技術といえよう。
これまでに取り上げてきた原子力のリパワリングやコージェネレーション、火力のアドバンスト・コンバインド・サイクル、スーパーごみ発電などは、すべてこの考え方を反映したものとなっている。
また、今後のわが国のエネルギー供給システムの構築において、欧米諸国にみられるような大型火力発電所からの排熱を地域熱供給に活用していくことは重要な課題である。
しかしながら、わが国においては地域熱供給システムの建設における配管コストが割高であることや、暖房・給湯に加えて冷房を行う必要性もあり、約百四十近くある地域冷暖房システムにおいて、唯「和歌山マリーナシティ」において活用されているにすぎない。
なお、小規模のものについては、現在二三地区で五五基、約十二万KWのコージェネレーション発電設備が熱供給事業で稼働中である。
なお、燃料電池発電であるが、水の電気分解の逆反応を利用したこのシステムは、比較的小規模でも発電効率が高く、またコージェネレーションとして活用した場合、さらに高いエネルギー効率となる。
また、環境特性にもすぐれているという特長をもっている。
なお、リン酸形については実用段階にあるが、溶融炭酸塩形、固体電解質形、固体高分子形については、今後、システムの長期的信頼性や設備コスト低減化に向けての各種技術開発がさらに必要な状況にある。
力負荷平準化わが国においては、主に夏季の冷房需要などの急増に伴って電力のピーク負荷が尖鋭化し、その結果として発電設備の年負荷率が減少傾向にあった。
この年負荷率は一九九四年度で五五%と最低となったが、その後電力負荷平準化への努力もあって九八年度時点で五八・三%まで上昇している。
しかしながら、さらに設備投資抑制の視点からも、年負荷率を今後も上昇させていくことは重要なテーマとなっている。
負荷平準化のための対策としては、デマンド・サイド・マネジメント(DSM)などに代表され開制山時消費者サイドでの方法もあるが、供給サイドでは、何らかの形で電気エネルギーの貯蔵を行い需給バランスをとる必要がある。
ギー貯蔵(SMES)、圧縮空気エネルギー貯蔵力の電口一円ここで、電気エネルギーの代表的貯蔵技術としては揚水発電があり、将来技術として、レドックスフローなどの二次電池、超電導エネル(CAES)、超電導軸受によるフライホイール電力貯蔵技術などの研究もなされている。
また、夏季最大電力の約四割を冷房需要が占めることから、深夜に電動ヒートポンプを駆動して、冷水または氷などの形で蓄熱し、昼間の冷房需要に対応する空調システムの促進がテーマとなっている。
今後の課題本章では、電気エネルギーの供給システムに限定して述べざるを得なかったが、ここで消費者サイドの問題も含めて今後の課題について少々私見もまじえて述べてみたい。
電力供給システムは、言及するまでもなく非常に巨大であり、その構築には長い年月を要し、また変更を加えていくには多大の労力やコストが必要である。
わが国の電力周波数が、五０および六０ヘルツの二系統で供給されていることは、明治の意志決定を平成の我々が引きずっている象徴的な一例となっている。
また、地球環境問題においても、技術先進国であるわが国にとって、地球主義的観点に立った国際的共生の道への努力を払っていくことが要請されている。
このようなエネルギーや環境問題は、不特定多数というよりは、全人類が原因者でかつ被害者であるという側面をもっている。
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