再生可能エネルギー時代の扉が、今開こうとしています

現在、使用しているエネルギーの大部分を占めているのが、石油と石炭等の化石燃料です。
石油や石炭、天然ガスなどの化石燃料は、動植物の死骸などの有機物が長い歳月にわたり地下に堆積して形成された地下資源です。
石油,石炭は、無限に存在するものではありません。
使い続けると、埋蔵量は減少し、やがて枯渇します。 また、化石燃料が燃焼する際に生じるCO2は地球温暖化の大きな原因となっています。
そこで、化石燃料に代わる新しいエネルギーとして、近年注目を集めているのが再生可能エネルギーです。

 

イワテックは将来社会の柱となる再生可能エネルギー分野の
開発・事業化を積極的に推進しています

太陽光や太陽熱・地熱・バイオマス・風力・水力などのエネルギーは、一度利用しても比較的短期間に再生が可能であり、地球が自然からの恩恵を受けて発電するエネルギーとしてほぼ無限に使用する事が出来ると考えられています。
これらは、「再生可能エネルギー」ともいわれ発電時や熱利用時にCO2を殆ど排出しない環境性に優れたクリーンエネルギーです。
「自然に元々存在するエネルギーを利用する」という観点において地球環境にやさしいエネルギーの活用促進が重要課題となっています。
私たちイワテックは、将来社会の柱となる再生可能エネルギー分野の開発・事業化を積極的に推進しています。

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地熱発電事業

世界有数の火山国「日本」の豊かな資源が創り出すエネルギー

地熱発電は、地球の内部で生成され、蓄えられている地熱をエネルギー源として発電します。
地下に浸透した雨水や海水が地熱によって温められ、熱水や水蒸気となります。この熱水や水蒸気を用いてタービンを回し電力を作るという仕組みです。
純国産エネルギーであることや、二酸化炭素の排出量が少ないため環境に優しく、天候や季節の変化による影響を受けにくいため安定した電力を生み出せるといった特徴があります。

 

地熱発電の種類

フラッシュタイプ地熱発電

火山や温泉がある地帯では、深さ数kmという比較的浅い地下の断層に、1,000℃前後のマグマ溜りがあります。地中に浸み込んだ雨水や地下水は、このマグマ溜まり付近では加熱されて高温・高圧の地熱貯留層を形成しています。地熱発電において、火力発電所のボイラーにあたるのがこの地熱貯留層です。
そこに生産井と呼ばれる井戸を掘り、マグマからの熱で熱せられた高温かつ高圧の地下水である地熱流体を取り出し、気水分離器で蒸気と熱水に分離します。
蒸気はタービンを回して発電し、熱水は還元井を通して再び地中深くに戻されます。
仕事を終えた蒸気はタービン出口の復水器で冷却され、凝縮して圧力が急減し、タービンを回す蒸気の効率を高めます。
凝縮して復水器に溜まった温水は、冷却塔を通りさらに温度が下げられ、冷却水として蒸気の凝縮に再利用されます。

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シングルフラッシュ発電
地下でフラッシュ(減圧沸騰)した蒸気と熱水が混合した地熱流体から、蒸気を気水分離器で1回だけ分離し、その蒸気でタービンを回す方法です。

ダブルフラッシュ発電
気水分離器で分離した熱水をフラッシャー(減圧器)に導入して蒸気をさらに取り出し、高圧蒸気と低圧蒸気でタービンを回す方法。高温高圧の地熱流体の場合に採用され、シングルフラッシュ発電よりも10~25%出力が増加します。

 

バイナリー地熱発電
地熱流体が150℃程度以下の中低温であれば、分離した蒸気では直接タービンを回すことができません。
その場合、水より沸点が低い媒体と熱交換し、この媒体の蒸気でタービンを回す発電方法があり、バイナリー発電と呼ばれます。
この発電方法は地熱発電の可能性を大きく拡げるもので、年々増加しています。
また、高温の温泉水が噴出する温泉地では、浴用に利用できない50℃以上の熱水は、冷まして使う必要があります。
しかし、バイナリー発電を用いれば、高温温泉(70~120℃)の熱水で発電した後、温度が低下した熱水を浴用に利用でき、一石二鳥です。
低沸点媒体には、不活性ガスやペンタン、アンモニアなどが用いられます。

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バイオマス発電事業

カーボンニュートラルで、地球温暖化防止に貢献

バイオマス発電とは、木くずや家畜の排せつ物など、生物由来の廃棄物を燃料として、燃焼する際の熱を利用した発電方式です。
木材などの植物は、燃やすと二酸化炭素(CO2)を排出しますが、植物の成長過程では光合成によりCO2を吸収しているので、植物が排出する炭素量と吸収する炭素量は同じであるという考えがあります。
これを「カーボンニュートラル」といい、この考えに基づいてバイオマス発電は行われています。

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バイオマス発電の種類

消化ガス燃焼エンジン発電
下水汚泥や、家畜糞尿、食物残渣等を加熱し、嫌気性発酵すると、消化ガスが発生します。消化ガスはメタンを多く含んでいるため、燃やすことができ、発電に利用できます。また、燃焼時の廃熱を利用して温水を得ることも可能です。

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バイオ燃料燃焼蒸気タービン
間伐材や、建築廃材などを細かく粉砕した木質チップを燃焼させた熱で水を高温・高圧の蒸気に変え、蒸気の圧力でタービンを回転させて発電を行う方法です。
人の手の行き届かない森林の木材を利用することによって、雇用の創出、森林整備にも寄与できます。

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水素・燃料電池事業

再生可能エネルギーと水で創る次世代のクリーンエネルギー

私たちが使っている電気は、原子力発電所や火力発電所で大規模に発電し、発電所と消費地を送電網で結ぶ集中型のシステムで、電力網が拡大されてきました。
このような発電方法は、発電時に二酸化炭素を大量に排出するだけでなく、送電ロス、災害時の停電などが起こり、決して効率が良い発電方法であるとは言えません。
これからは、大規模な発電所だけに電力を頼るのではなく、消費地のそばで発電を行い、排熱でお湯をつくってタンクに貯め、必要なときに給湯や暖房に使うのが、エネルギーの効率利用につながるのです。
この時活躍するのが「水素」なのです。

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  1. 従来の大規模発電所による電力供給
    発電時にCO2を排出し、送電ロスや、災害時に停電などが起こります。
  2. 大規模太陽光発電所の欠点
    一日の出力変動が大きく不安定電源であり、市街地から離れた広い土地に建設されることが多いため、送電ロスが起こります。
  3. 再生可能エネルギーの安定化
    蓄電池を用いて出力変動を吸収し、安定電力として電気を供給します。
  4. 水電解装置
    再生可能エネルギーの電力を水の電気分解によって、水素ガスに変えます。
  5. エネルギーの貯蔵・輸送
    電気を水素ガスとして貯蔵します。電気とは違い、必要な場所に必要な量を供給できます。
  6. 水素エネルギーの効果
    燃料電池により水素エネルギーから電気を取り出します。同時に発電時の排熱を利用した温水も得ることができます。
 

発電のメカニズム   Mechanism of power generation

水の電気分解による水素発生
水素は水の電気分解により発生させることができます。
この電気に太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーを用いれば、化石燃料に頼らないCO2フリーの水素を製造することができます。

燃料電池の仕組み
燃料電池は、水素と酸素(空気)を供給することで、水の電気分解の逆反応により発電することが出来ます。
水素と酸素の反応なので、生成物は水のみで、大気汚染の原因となるNOX, SOX, 粒子状物質(PM)などの排出がなく、排ガスがクリーンです。

燃料電池セルの構造・発電のしくみ
燃料電池は、電極と電解質を組み合わせた「セル」と呼ばれる1組の単電池を、何枚も重ね合わせた「セルスタック」から電気を得ます。
1組のセルがもたらす電圧はわずかですが、たくさんのセルを重ねることで、必要な電圧と電力を得ることができます。燃料電池の場合、水素と酸素を供給する事で電気が発生します。

燃料電池のタイプ
  • 改良型燃料電池システム
    改質型燃料電池は国内で最も市場導入されている燃料電池です。各家庭に送られている都市ガスや、プロパンを改質装置を使って水素に変え、発電に利用することができます。また、再生可能エネルギーであるバイオガスを水素に改質し、発電に利用することもできます。
  • 純水素型燃料電池システム
    水素を燃料としているので、改質装置が不要です。発電に、太陽光や風力、地熱などの再生可能エネルギーから作られた水素を利用すれば、化石燃料に頼らない、CO2フリーのエネルギーが実現できます。

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