新エネルギー籾殻発電国士舘大学非常勤講師荻須吉洋

Size: px

Start display at page:

Download "新エネルギー籾殻発電国士舘大学非常勤講師荻須吉洋"

ひとおしもね
4 years ago
Views:

1 新エネルギー籾殻発電国士舘大学非常勤講師荻須吉洋

2 自然エネルギーの種類 ( エネ庁統計の項目より ) 太陽熱太陽光バイオマス発電バイオマス直接利用雪氷地熱中小水力発電廃棄物エネルギー回収廃棄物発電黒液直接利用廃材廃タイヤ廃プラスチックス廃棄エネルギー直接活用 ( 排熱回収利用 )

3 バイオマスとはエネルギー源または工業原料として利用できる生物体の集積を指す生物は太陽エネルギーを蓄積した有機物と考えられるので再生可能であり炭素中立である植物を構成する主要な物質はセルロースであるセルロースはグルコースが1500 以上重合した構造をしている (C6H12O6)n (n>1500) 発熱量はおよそ4000kcal/kg( 高位発熱量 ) 3677kcal/kg( 低位発熱量 ) 籾殻は灰分が多いので質量当たりの発熱量は少し低い値になる

4 バイオマス生成の基本反応光合成太陽エネルギー水炭酸ガスグルコース酸素バイオマスを利用することは太陽エネルギーを有効利用することと同じ効果がある

5 グルコースが重合してセルロースとなるイメージ参考 1 個のグルコース

6 日本におけるいろいろな作物残渣の発生量と特徴日本エネルギー学会編シリーズ 21 世紀のエネルギー太陽の恵みバイオマス松村幸彦著コロナ社発行より

7 籾殻発電籾殻は資源量の多いバイオマスであるこれを燃焼して熱を取り出しランキンサイクルにより発電することができる籾殻をガス化してガス燃料としこれをガスエンジンで燃焼して発電する技術もあるしかし我国ではどちらもまだ商業的には実施されていない今後エネルギー源の多様化が必至であり籾殻も燃料としてこれから大いに注目されるものと思われる

8 籾殻の発生状況米粒を包む殻でありコメ ( 玄米 ) の生産量の 23% 程度発生する平成 22 年度の我国の米生産量 ( 玄米 ) 8,483,000 トン / 年これより籾殻の発生量は 195 万トン / 年と推定される生産された籾は農家によりライスセンターに持ち込まれ精米されるすなわち籾殻はライスセンターで集中的に発生するので極めて扱いやすいバイオマスである

9 カントリーエレベーターとライスセンター

10 籾乾燥器

11 籾すり機

12 現在の籾殻の用途と今後の燃料としての可能性日本国内の籾殻発生量は 208 万トン / 年 (2005 年 ) 籾殻の約 63.5% 132 万トンがマルチ畜舎敷料堆肥薫炭暗渠資材床土代替などに使われ燃料焼却は合わせてわせて 1 5% でありこの 31 万トンが燃料として活用できる可能性のある籾殻の量である籾殻の発熱量を 3500kcal/kg とすると 31 万トンの籾殻の有する熱量は kcal/ 年となるこれは原油換算 (9250kcal/L) で万 kl/ 年となるこの熱を使って発電するとしよう仮に発電効率 30% とすると 3.78 億 kwh の電力に相当するこれは 1 世帯が一日 10kWh 使用すると仮定して約 10 万世帯の電力を 1 年間賄う電力量である 12

13 籾殻利用状況用途利用量 ( 万 t) 利用率 (%) マルチ 11 5 床土代替 8 4 暗渠資材 16 8 畜舎敷料堆肥くん炭 9 4 燃料 2 1 焼却その他不明合計 % 63.5% には有効な用途がある燃料焼却 15% NEDO 資料より NEDOが用いた統計資料農林水産省大臣官房統計部 (2005) 作物統計農林水産省大臣官房統計部 (2005) 13 農林水産関係市町村別データ

14 利用率 (%) マルチ床土代替暗渠資材畜舎敷料堆肥くん炭燃料焼却その他不明

15 世界のコメ生産 1) 世界の水稲米の年間生産は 5 億 7950 万トン (2002 年 ) 籾殻の生産量はその 20% 1 億 1590 万トン 2) その内上位 20 カ国によって 95% が生産されている 3) 日本は世界の 1.9% の生産量である * 籾殻生産はコメの生産の 20% と推定 * 灰の産生は籾殻の 1 8% と推定

16 籾がらが有用な資源に変わる!! 籾がら燃焼灰の高溶解性ケイ酸質肥料化法高温で燃焼させた籾がら灰は 90% 余りを占めるケイ酸が不溶化して肥料としての価値がなくなるしかし低温で燃焼させた籾がら灰は非晶質の溶解性の高いケイ酸資材 16 となる ( 中央農業総合研究センターの研究による )

17 籾がらが有用な資源に変わる!! 籾がら燃焼灰の高溶解性ケイ酸質肥料化法中央農業総合研究センターは ( 有 ) 高田エンジニアリングと共に籾がら燃焼灰の高溶解性ケイ酸質肥料化法を開発し特許出願した出願特許では高品質で溶解性の高いケイ酸質肥料資材の生産を可能とする籾がらの燃焼条件を明らかにした空気吹き込み式撹拌流動層燃焼炉を用いることによって籾がらの熱エネルギーと灰を有効に利用する技術として実用化できる 17

18 籾殻の循環利用システムの構築水田籾米ケイ酸肥料工業利用灰低温燃焼籾殻電力排熱熱従来の用途

19 100kg/h の燃焼炉 1 基籾殻消費量 126t/ 年のユニットの概念 ( 籾殻 ) 2 籾殻燃料 126t/ 年 ( 燃料 ) 1 農業水田 94~120ha 籾殻発生 : 126t/ 年 ( 灰利用 ) その他用途 4 灰発生 21t/ 年 3 籾殻低温燃焼 126t/ 年 ( 灰 ))

20 籾殻の賦存量と未処理籾殻量の全国と東北 6 県及び北海道の比較県名籾殻賦存 (t) 籾殻未処理 (t) 可能ユニット数青森県 39,870 5, 岩手県 59,500 11, 秋田県 120,772 12, 宮城県 110,830 14, 山形県 110,135 12, 福島県 64,365 9, 東北計 465,602 61, 北海道 110,135 37, 合計 575,737 98, ( 参考 ) 全国 2,000, ,000 2,380 * 未処理の籾殻は籾殻賦存量の 15% 1 ユニットは 126t/ 年

21 低温燃焼用流動層燃焼炉 21 高砂機器株式会社パンフレットより

22 従来の燃料としての籾殻燃焼の問題点比重が小さいので輸送効率貯蔵効率が悪い燃料の約 18~20% が灰分であり灰の処理に困る灰の主成分が二酸化ケイ素であり炉内にクリンカートラブルを発生しやすい灰の主成分は二酸化ケイ素であり水田がケイ素分を必要としているにもかかわらず灰中のケイ素の水への溶解度が低く肥料としての効果が少ない 22

23 低温燃焼用流動層燃焼炉の概念 23

24 今年雪の中で燃焼試験をした

25 籾殻をホッパーに移す作業

26 燃焼実験風景

27 サンプルの籾殻一袋 12kg 100 袋

28 燃焼状態 1

29 燃焼状態 2

30 低温燃焼の燃焼灰

31 中外炉工業バイオマスガス化発電システム木材などのチップを外熱式多筒型キルンによりガス化し酸素付加による部分燃焼などによりクリーンなガスに改質する技術を用いた日本初のガスエンジン発電機によるコージェネレーションシステム

32 実在するミャンマーの籾殻焚き発電プラントについて平成 6 年 8 月 8 日国連開発投資セミナー資料より抜粋

33 平成 6 年 8 月 8 日国連開発投資セミナー資料より抜粋

34 ミャンマーの籾殻発電所の例発電能力 600kW のプラント日本コンサルタント協会資料 (1986 年 9 月 ) より

35 籾殻発電所の内部

36 小規模籾殻発電の試算籾殻燃焼炉の能力を標準的な小型燃焼炉である 100kg/h とする籾殻の発熱量を 3500kcal/kg とすると総発熱量は 35 万 kcal/h であるボイラーの熱効率を 80% とすると換算蒸発量は約 520kg/h となるバイオマス発電に適した発電装置のユニットとして神戸製鋼所のスクリュー式小型蒸気発電機シリーズを用いることとする

37 スクリュー式小型蒸気発電機ユニット

38 発電ユニットの接続例

39 スクリュー式小型蒸気発電機概略機器構成 1. 給気蒸気仕切弁 2. ドレン分離器 3. 緊急遮断機能付容量制御弁 4. スクリュー式膨張機 5. 排気蒸気仕切弁 6. 発電機 7. コンバータ 8. インバータ 9. 制御器 10. 動力ケーブル 11. ユニットカバー ( 屋外設置可 )

40 モデルケースの試算この発電機ユニットのカタログから見ると 3 気圧の蒸気を用いると最大 1.5t の蒸気が流れ 55 kw の発電能力があるとされている籾殻 100kg/h の燃焼炉と組み合わせると蒸発する蒸気量が 0.52t であるから発電能力は約 1 9kW となる燃焼した籾殻の発熱量から見た発電効率はボイラー効率も含めて約 4.7% であるなおこの発電機では 100 の蒸気が排出されるのでこれを熱源として利用することも可能である

41 籾殻の固形燃料化モミガライト 41 株式会社トロムソカタログよ

北杜市新エネルギービジョン

北杜市新エネルギービジョン概要版平成 18 年 3 月山梨県北杜市 1 新エネルギーとは深刻化する地球温暖化心配される化石燃料の枯渇といった課題への対策として注目されているのが新エネルギーです新エネルギーとは太陽や風森林などの自然のエネルギーなどを活用するもので石油代替エネルギーとして導入が期待されているもののコストなどの制約から普及が十分でないため積極的に促進を図る必要があるもの

新エネルギー 籾殻発電 国士舘大学非常勤講師荻須吉洋

新エネルギー籾殻発電国士舘大学非常勤講師荻須吉洋