次世代高効率石炭ガス化技術 A-IGCC システムの特徴水蒸気ガス化によるエクセルギー再生による高い発電効率 低温流動層による水蒸気ガス化 タービン排熱の効果的な回収 Cool Earth 技術開発ロードマップ 開発課題 低温で高効率に動作する流動床ガス化炉 1700 ガスタービン 700 高温蒸気

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1 ゼロエミッション石炭火力技術開発プロジェクトゼロエミッション石炭火力基盤技術開発次世代高効率石炭ガス化技術最適化調査研究 次世代高効率石炭ガス化技術の 最適化に関する検討 電力中央研究所 エネルギー技術研究所 NEDO 環境部事業成果報告会 2015 年 7 月 14 日

2 次世代高効率石炭ガス化技術 A-IGCC システムの特徴水蒸気ガス化によるエクセルギー再生による高い発電効率 低温流動層による水蒸気ガス化 タービン排熱の効果的な回収 Cool Earth 技術開発ロードマップ 開発課題 低温で高効率に動作する流動床ガス化炉 1700 ガスタービン 700 高温蒸気配管 所内率の低減 噴流床ガス化 次世代酸素製造技術

3 本調査研究で検討した IGCC システム 目的 :IGCC のさらなる高効率化 1 噴流床ガス化炉に水蒸気を添加する IGCC システムを想定し ガス化性能解析とシステム解析から送電端効率を評価する 2 次世代の酸素製造技術 ( 高温酸素透過膜 ) を IGCC に組み込むことによる送電端効率の向上をシステム解析から評価する 水蒸気ガス化による冷ガス効率向上 生成ガス 乾式ガス精製による熱効率向上 技術革新による酸素製造動力削減 空気 高温酸素透過膜 空気側 石炭 酸素側 酸素 実績のある噴流床ガス化

4 1 酸素吹き噴流床ガス化をベースとしたIGCCシステムにおける水蒸気添加効果の評価 勿来実績を参考に酸素吹き二段噴流床ガス化炉を想定した性能解析を実施 石炭搬送ガス 圧石炭搬送ガス空気搬送ガス 溶融スラグ 力容器生成ガス + チャー 二段噴流床方式 2015 リダクタ C + CO 2 2CO C + H 2 O CO + H 2 CO + H 2 O CO 2 + H 2 石炭 揮発分 + チャー コンバスタ石炭 揮発分 +チャー揮発分 +O 2 CO 2 +H 2 O C+O 2 CO+CO 2 チャー スラグホール サイクロン リダクタ石炭 コンバスタ石炭酸素水蒸気 考慮条件 運転条件パラメータ 瀝青炭 60t/h 蒸気温度 566 コンバスタ温度 チャー循環量 水蒸気量 酸素供給量 給炭量比 R/T スラグ 生成ガス生成チャー 投入チャー量補正 リサイクルチャー ガス化反応速度と熱物質収支を考慮した一次元数値解析モデル 4

5 冷ガス効率 [%] ガス化性能の解析結果 水蒸気添加量 [t/h] 添加無し 83.0% 91.8% 基準 生成チャー量固定コンバスタ平均温度固定 冷ガス効率 酸素吹き ( 水蒸気添加無し ) 水蒸気添加 ( 基準量 ) CO2 H2O0.0% 0.0% N2 7.1% CO2 H2O2.6% 0.2% 添加した水蒸気をガス化剤として有効に利用することで 酸素比を低減し 冷ガス効率を向上させることが可能 チャー量とコンバスタ温度の想定条件をともに満たすとき ( 基準 ) 理想的な反応条件での冷ガス効率は 91.8% と予測された ただし 水蒸気投入方法などの検証が必要 H2 29.2% 11.8 MJ/Nm CO 63.7% 冷ガス効率 83.0% H2 37.0% 生成ガス組成 N2 6.3% 11.5 MJ/Nm 3 CO 53.8% 冷ガス効率 91.8%

6 ガス系蒸気系(一次元解析結果)石炭ガス化炉システム解析による熱効率向上の評価 ガス化炉の性能解析結果を踏まえ 発電システム熱効率解析汎用プログラム (EnergyWin TM ) を用い IGCC システムの熱物質収支を解析 ASU 周り 本節で解析対象とする範囲 窒素 空気 ASU 酸素 石炭 SGC 乾式ガス精製 蒸気タービン 空気 ガスタービン HRSG ガス化蒸気

7 熱効率の解析結果 56% 発電端効率 効率 54% 52% 発電端効率 ( チャー量一定 ) 送電端効率 ( チャー量一定 ) 50.7% 発電端効率 ( コンバスタ温度一定 ) 送電端効率 ( コンバスタ温度一定 ) 送電端効率 50% 瀝青炭 : 60t/h GT: 1500 級 ST: 566 / % 48% 基準 添加無しガス化蒸気供給量 (t/h) ガス化炉へ水蒸気を抽気することにより 理想的な条件において 2.4% の送電端効率の向上が見込まれた

8 2 APCI 社の高温酸素透過膜開発動向 セラミックモジュール工場 100TPD パイロットプラント 2014 年 数機の 1TPD モジュールを設置し 酸素製造に成功した 2018 年を目途に 数 100TPD (5,000Nm 3 /h クラス ) の酸素製造プラントの商用化を目指す 870 ( 図の出典 : Air Products and Chemicals, Inc. 発表資料 )

9 高温酸素透過膜を組み込んだシステムの性能評価 水蒸気添加 IGCC システムに対して高温酸素透過膜を組み込んだシステムを想定し EnergyWin TM を用いて熱物質収支を解析 送電端効率試算結果 : 51.5% (0.8% の向上 ) 原料空気 ガス化ガス 圧縮機 助燃用燃焼器 圧縮機 ガス化ガス 空気側 酸素側 酸素透過膜 ( 透過率 :80%) IGCCベースシステム原料空気 燃焼器 IGCC ベースシステムへインテグレート 酸素冷却器 発電機 タービン (1500 級 GT) 酸素昇圧機 HRSG 蒸気系 排ガス 製品酸素 ( ガス化炉へ ) APCI 社が実用段階とするシステムを想定したインテグレーション 酸素製造の高温排ガスをガスタービンで利用する理想的なシステム条件を設定し 送電端効率の向上が見られた

10 まとめ ガス化反応速度と熱物質収支を考慮したガス化炉性能解析から 水蒸気添加により噴流床ガス化炉の冷ガス効率が大幅向上する可能性を確認した この結果を反映したIGCCのシステム解析から 冷ガス効率の向上によりガスタービン出力が増加することで 送電端効率が向上する可能性を確認した IGCCの所内動力の大半を占める酸素製造について新技術を用いたときのシステム解析から 送電端効率が向上する可能性を確認した 40 水蒸蒸高蒸蒸気気温気気添添酸添添加加素加加無+透無+し水乾過し乾式膜水ガス精製 送電端効率 % (HHV) 級 GT 1700 級 GT 高温酸素透過式膜水ガス精製+

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25 Copyright; 2015 IAE. All rights reserved. 0 ゼロエミッション石炭火力技術開発プロジェクトクリーン コール テクノロジー推進事業 CO2 分離回収技術の検討 一般財団法人エネルギー総合工学研究所 ( 再委託先 ) 電源開発株式会社一般財団法人石炭エネルギーセンター

26 Copyright; 2015 IAE. All rights reserved 概要 目的 2014 年時点で今まで開発された石炭火力発電所からのCO2 分離回収技術の開発状況を取りまとめ CO2 回収コストを比較評価して 今後の開発の方向性を明らかにすることで 今後のCCS 技術開発に資することを目的とする 本調査では 石炭火力発電所から CO2 を分離回収する技術について 既に先行開発されているアミンやアンモニア吸収法などの他 各国で開発されている膜法などの CO2 分離回収技術を整理し 各技術の特徴と CO2 回収エネルギーを比較した また 各技術の実現可能性 開発進捗度 1,000MW 級石炭火力発電への適用可能性を調査する その結果を天然ガスコンバインドサイクル 石炭ガス化複合発電および微粉炭石炭火力に対して 調査した CO2 分離回収技術を 1,000MW 級の発電所に適用した場合の CO2 回収後の kwh 当りの CO2 発生量と 発電コストの関係を求め 比較検討した

27 2. 火力用 CO2 分離回収技術の開発状況の調査 ポストコンバッションにおける CO2 回収技術 技術名称 開発者 ページ 化学吸収法 1KS-1 三菱重工 関西電力 4 2RITE-6 / RN-3 RITE ( 地球環境産業技術研究機構 ) 5 3H3-1 日立製作所 6 4TS-1 / TS-2 東芝 7 5IHI advanced system IHI 8 6Gustav200 BASF Linde PWEPower 11 7CESAR TNO( オランダ応用科学研究機構 ) を中心とする EU プロジェクト 12 8KoSol-3 韓国電力公社を中心とする国家プロジェクト 14 固体ソルベント法 1 固体ソルベント RITE 16 2 固体ソルベント 韓国 21 3 固体ソルベント スペイン Foster Wheeler 社 スペイン国立研究所 (CSIC) ほか 27 4 固体ソルベント 台湾セメント 台湾工業技術院 (ITRI) 37 5 固体ソルベント (KCC 法 ) 川崎重工 42 Chilled Ammonia 法 Chilled Ammonia process Alstom EPRI AEP 52 PSA ( 物理吸着法 ) 1PSA RITE 57 2PSA AIST ( 産業技術総合研究所 ) 58 3PSA JFE スチール 59 CO2 ハイドレート CO2 ハイドレート JFE エンジニアリング 61 技術名称 開発者 ページ MCFC による CO2 回収 MCFC 中国電力 61 イオン液体 イオン液体ノートルダム大学ほか 62 Membrane System Membrane System IEA 技術マップ 65 Metal Organic Frameworks Metal Organic Frameworks (MOF) Enzymatic Membrane University of California Berkeley など 66 Copyright; 2015 IAE. All rights reserved. 2

28 Copyright; 2015 IAE. All rights reserved 火力用 CO2 分離回収技術の開発状況の調査 プレコンバッションにおける CO2 回収技術 技術名称 開発者 ページ 化学吸収法 1UCARSOL (MDEA ベース ) BASF 71 2HiPACT BASF 日揮 77 物理吸収法 1Rectisol Lurgi 82 2Selexol UOP 85 膜分離法 1 分子ゲート膜 RITE クラレ 日東電工 新日鉄住金エンジ 92 2 促進輸送膜 ルネッサンス エナジー リサーチ 95 3Polymer / Ceramic / Hybrid 膜 SINTEF ( ノルウェーの研究機関 ) 98 4Inorganic Molecularsieve 膜 CO2CRC ( オーストラリア ) 99 固体吸収法 1Ca-Looping 法 Ohio 州立大学 101 2Chemical Looping 法 Ohio 州立大学 104

29 3. 将来大幅な進展が望める技術の開発課題の検討 ポストコンバッションにおける各 CO2 分離回収技術の課題点と解決要件 1000MW 省エネ性に関して A, B について 詳細検討 技術名称 化学吸収法 1,000MW 適用性 省エネ性 1KS-1 A A 2RITE-6 / RN-3 B A 3H3-1 A B 4TS-1 / TS-2 B B 5IHI Advanced system 6Gustav200 B B 7CESAR B C 8KoSol-3 A C 固体ソルベント 1RITE C A 2 韓国 A C 3 スペイン C A 4 台湾 C A 5 川重 KCC B A B B 実用化までの技術課題 CO2 回収エネルキ ーが大きい 長期運転劣化データの欠如 吸収液が高価 高炉ガス対応なため 石炭排ガスのためのプロセス改良が必要 CO2 回収エネルキ ーが大きい 長期運転劣化データの欠如 吸収液が高価 CO2 回収エネルキ ーが大きい 長期運転劣化データの欠如 吸収液が高価 アミンと充填剤の性能確認 CO2 回収エネルキ ーが大きい 長時間運転試験 CO2 回収エネルキ ーが大きい 長時間運転試験 CO2 回収エネルキ ーが大きい スケールアップ 長時間運転試験 CO2 回収エネルキ ーが大きい 長時間運転試験 システムの確立 固体吸収材が高価 吸収剤の製造法の確立 CO2 回収率の向上 再生エネルギーの低減 廃吸収剤の有効利用法 石灰再生のための O2 製造費が高価と熱源の有効利用法 廃吸収剤の有効利用法 石灰再生のための O2 製造費が高価と熱源の有効利用法 固体吸着剤の性能向上 システムの改良 課題解決に必要な条件と期間 4,776tCO2/d のプラントが稼働 (2016 年末 ~) COURSE50 step 年を目途に実用化 シャンド石炭火力 ( カナダ ) が 2014 年から稼働 石炭排ガス実証済み あとはスケールアップ 2017~ 実証試験 2018~ 商用機建設 運転予定 褐炭焚きで実証済み デモプラント 商用機を計画亜瀝青炭焚きで実証済み EU プロジェクト次第 2015 年から 3rd ステージ ~300MW 2015 年から民間会社と共同で実用化研究開始 300MW へのスケールアップを計画中 416MWe へのスケールアップを計画中 30MWth へのスケールアップを計画中 2015~ 実用化計画 50t/d 2020~ 商用化計画 500t/d Chilled Ammonia 法 Chilled Ammonia A B アンモニアの漏えい対策 40MWth 計画中 PSA ( 物理吸着法 ) JFE スチール B B 高炉ガス対応なため 石炭排 COURSE50 step2 ガス用のプロセス改良が必要 2020 年を目途に実用化 Copyright; 2015 IAE. All rights reserved. 4

30 Copyright; 2015 IAE. All rights reserved 将来大幅な進展が望める技術の開発課題の検討 プレコンバッションにおける各 CO2 分離回収技術の課題点と解決要件 技術名称 1,000MW (500MW 2) 適用性 省エネ性 実用化までの 技術課題 課題解決に必要な 条件と期間 化学吸収法 1 UCARSOL (MDEA ベース ) A A 特になし商用化 2 HiPACT A A 特になし 物理吸収法 1 Rectisol A A 特になし商用化 2 Selexol A A 特になし商用化 膜分離法 1 分子ゲート膜 C C モジュールやユニットの開発 材料費 建設費の低減 天然ガス向けで商 用化 2015~ 実ガス試験 2 促進輸送膜 C C 固体吸収法 Chemical Looping B C スチームパージによる装置腐食 ( ウェットな CO2 ガス ) 材料費 建設費の軽減 長時間運転データの蓄積 吸収剤の価格低減 吸収剤の性能評価 住友化学の工場内で実証試験中 ~3MW 試験

31 Copyright; 2015 IAE. All rights reserved 将来大幅な進展が望める技術の開発課題の検討 酸素燃焼などでの各 CO2 分離回収技術の課題点と解決要件 技術名称 1,000MW 適用性 省エネ性 実用化までの 技術課題 課題解決に必要な 条件と期間 Callide A B FutureGen 2.0 A B Oxy-fuel IGCC B C ケミカルルーピング燃焼 B C O2 分離のエネルギー低減 CO2 回収エネルギーの低減 ガス化炉 ガスタービン燃焼器 ガス精製などの装置開発 空気分離装置の低所要動力化 石炭ガス化特性など キャリアコストの低減 反応機構 灰などの影響調査 装置設計 2030 年頃の商用化 2015~3TPD 試験 2030 年頃の商用化

32 Copyright; 2015 IAE. All rights reserved 燃料別発電設備における CO2 回収率 (CO2 排出量 ) と発電単価の検討 検討の前提 検討ケース NGCC; 化学吸収 IGCC; 物理吸収 化学吸収 SCPC; 化学吸収 ( アミン ) 固体ソルベント ( 第一 第二世代 ) Chilled Ammonia PSA 酸素燃焼

33 4. 燃料別発電設備における CO2 回収率 (CO2 排出量 ) と発電単価の検討 微粉炭火力の発電単価の構成は CO2 回収法により大きく異なる コスト低減のためには建設費低減と再生のためのエネルギーの削減が重要である IGCC では 直接費の割合が大きく 建設費の低減が有効である ケミカル原料その他固定費減価償却 0.52 SCPC ケミカル原料その他固定費減価償却 IGCC 発電単価 [ 円 /kwh] アミン チルト アンモニア Oxy-fuel 第二世代 固体ソルヘ ント 第一世代固体ソルヘ ント PSA CO2 回収コスト [ 円 /t-co2] Selexol 1500 J-POWER MDEA 1500 J-POWER 注 ) 開発中の技術では 建設費の推定が困難である ここでは アミン法を基準に倍率をかけて概算しており あくまで傾向を把握するためのものである 今後 開発が進むに従い 大きく変化する可能性がある Selexol 1300 NETL Copyright; 2015 IAE. All rights reserved. 8

34 4. 燃料別発電設備における CO2 回収率 (CO2 排出量 ) と発電単価の検討 微粉炭火力 (SCPC) における CO2 回収後の CO2 排出原単位と発電単価の関係は下記の通りである 現状 アミン法 (RITE-6) が低めである 固体ソルベントは 開発中であり 再生のためのエネルギーが小さいことから有望技術である PSA( 物理吸着 ) は CO2 濃度が高いケースで有効である 30 発電単価 円 /kwh PSA アミン法 第二世代固体ソルベント CO2 排出原単位 g-co2/kwh 注 ) 発電単価は その時々の燃料代や立地条件で大きく異なる ここでは 3 技術の特徴を把握するために試算を行ったもので 傾向を示すものである Copyright; 2015 IAE. All rights reserved. 9

35 4. 燃料別発電設備における CO2 回収率 (CO2 排出量 ) と発電単価の検討 微粉炭火力 (SCPC) IGCC NGCCのCO2 排出原単位と発電単価の関係は下記の通りである NGCCでは発電単価が高め目であるが 燃料費によって大きく異なる また CO2 濃度が低く CCSを行う場合のコストが高い IGCCはCCSコストがSCPCより低いので CO2 排出原単位を大きく下げる場合にその特徴が発揮できる 30 発電単価 円 /kwh NGCC SCPC+ アミン法 IGCC+Selexol (1500 ) CO2 排出原単位 g-co2/kwh 注 ) 発電単価は その時々の燃料代や立地条件で大きく異なる ここでは 3 技術の特徴を把握するために試算を行ったもので 傾向を示すものである Copyright; 2015 IAE. All rights reserved. 10

36 Copyright; 2015 IAE. All rights reserved まとめ 本調査研究では 国内外の CO2 分離回収技術について ポストコンバッション ( ポスト ) とプレコンバッション ( プレ ) に大別し さらにポストは化学吸収法 固体ソルベント法 物理吸着法など 19 の個別技術を調査した その結果 CO2 回収コストは ポストは化学吸収が約 3.2 千円 /t-co2 プレは物理吸収で約 2.8 千円 /t-co2 となり 2015 年の CO2 回収コストの目標値である 2 千円 /t-co2 が視野に入ってきた ポスト ; 実用化が進んでいる化学吸収法はさらなる所要エネルギー低減が図られており また 開発中の固体ソルベント Chilled Ammonia 法 物理吸着法が有望である プレ ; 化学吸収 物理吸収法が商用化されており さらなる所要エネギー低減が図られている その他 ; 酸素燃焼が実証段階 Oxy-fuel IGCC ケミカルルーピング燃焼など 2030 年頃の商用化を目指して開発中 燃料別発電設備における CO2 排出量と発電原価については 天然ガスコンバインドサイクル (NGCC) 石炭ガス化複合発電 (IGCC) 微粉炭火力 (SCPC) の 3 方式による CO2 回収後の 1kWh 当りの CO2 排出量 ( 排出原単位 ) を分析した その結果 CCS を行うことで NGCC: 43g-CO2/kWh IGCC: 86g-CO2/kWh SCPC: 110 g-co2/kwh となる CCS 付の発電原価については NGCC: 円 /kwh IGCC: 円 /kw SCPC: 円 /kwh となった なお 数値自体で CO2 回収コストを評価するのは妥当ではなく あくまでも各技術の相対比較や傾向の把握 ( 定性比較分析 ) に使用すべきであると考える

37 ゼロエミッション石炭火力技術開発プロジェクトゼロエミッション石炭火力基盤技術開発次世代高効率石炭ガス化技術最適化調査研究 CO 2 分離型化学燃焼石炭利用技術に関する検討 委託期間 : 平成 26 年 10 月 ~ 平成 27 年 3 月 平成 26 年度調査研究成果 平成 27 年 7 月 14 日 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ( 一財 ) 石炭エネルギーセンター ( 一財 ) エネルギー総合工学研究所

38 CO 2 分離型化学燃焼 ( ケミカルルーピング ) とは 二つの反応塔 ( 燃料反応塔 / 空気反応塔 ) を金属酸化物 ( 酸素キャリア ) が循環 燃料は金属酸化物中の酸素と反応させる ( 空気と接触しない ) ため 排ガスは CO 2 のみ CO 2 分離にかかる動力が不要でエネルギーロスが少なく,CCS に最適の技術 CO 2 分離型化学燃焼システム (CLC) の原理 燃料反応塔 空気反応塔 MO: 酸化金属 C( 燃料 ) + 2MO X 2MO X-1 + CO 2 ( 吸熱 ) 石炭は高温の金属酸化物 ( 酸素キャリア ) によって酸化されて CO 2 を発生 空気と直接接触しないため 排ガスに N 2 が存在しない 金属酸化物は部分還元され空気反応塔へ循環される, Air + 2MO X-1 2MO X + N 2 ( 発熱 ) 還元された酸素キャリアが空気中の酸素と反応して熱を発生 酸化した金属酸化物は再び燃料反応塔へ循環される CLC:Chemical Looping Combustion 1

39 これまでの調査結果概要 平成 24 年度 国内外の CLC 技術開発動向及びシステム付属設備開発動向調査により, 全体システムの成立性及び将来市場を検討し 技術開発ロードマップを作成した 平成 25 年度 現状技術レベルに基づくシステム仕様検討を行うと共に 発電及びそれ以外の用途に対する市場ニーズや適用性を調査し 事業化可能性や実用化時期を検討した 現状では CO 2 回収コストが他 CCS 技術と同等であるが 高性能キャリア開発により 2030 年頃に回収コスト 2,500 円 /t-co 2 が達成できる見通しが得られ 開発目標値として策定 CLC の経済性評価 比較時期 2030 年 CLC 及び A-USC(700 級 PC) の商用化時期 CLC,PC(CCS 無し ) のプラント性能 送電端出力 :50 万 kw 送電端効率 :46%(PC) 42%(CLC) CLC に関するコスト影響因子 キャリア粒子製造コスト キャリア粒子初期充填量 補充量 プラント建設コスト CO 2 回収費 = 発電単価 -CCS 無しPC 発電単価 CO 2 回収量 /kwh 1)CLC 回収費は CO 2 圧縮費用を含む 2

40 平成 26 年度の調査内容 2030 年代に CO 2 分離 回収コスト 2,500 円 /t-co 2 以下を達成するため 1 キャリアの反応性やコスト等を調査 分析し これを可能とする目標と方策を検討する 2 プロセス構成仕様検討により課題を抽出し, 実現可能性を見極めて対応策を検討する 3 海外での技術開発動向を調査し 開発目標や現在の開発レベル等を把握する 4 市場動向を調査のうえ ニーズ及び適用性等 導入の可能性を調査する 5 有識者委員会を開催し 課題 対応策の評価を受け 対応策と解決期間を検討する 1 キャリア開発の技術課題抽出及び開発方法と評価方法の検討 キャリア選定 5 タイプ以上 1-1 高活性 低コストキャリア製造法とキャリア選定 1-2 石炭とキャリアとの反応速度及び反応メカニズム 1-3 キャリア流動 耐摩耗性 反応への灰の影響 2 プロセス仕様 開発課題抽出及び対応策の検討 2-1 プロセス解析による各反応器の物質熱収支検討 2-2 プロセス構成仕様と最適反応器の構造 反応性 耐久性 流動性データ提供 実現可能性評価 プロセス最適化データ提供 1-4 キャリア開発目標 ( 初期充填量 補充量 コスト ) 開発課題と方策 初期充填量 補充量 コスト目標 CO2 回収費試算コスト提供 2-3 プロセス開発課題抽出と対応策 解決必要期間 3 海外技術開発動向調査 4 市場調査 実用化 市場データ 外部有識者によるコメント 評価 5 評価委員会 平成 26 年度調査実施方法の詳細 3

41 1 キャリア反応性, コスト等調査分析 開発目標設定及びプロセス仕様検討に必要な各種キャリア性能を調査及び確認した 酸化鉄の存在によりチャー反応速度が高くなる ( 図 1) 人工物キャリアは天然鉱物に比較し約 7 倍以上高い反応性 ( 図 2) 天然鉱物イルメナイトの反応活性は酸化還元の繰り返しによって約 10 倍に向上する キャリア粉化率は天然鉱物 (0.1~0.2%/d) に比べ人工物 (0.2~9%/d) の方が高い傾向 キャリアコストを調査 天然鉱物 ( イルメナイト ) は約 50 円 /kg 程度 人工物は現状で 500 円 /kg 程度であるが 安価な原料の使用で 400 円 /kg になる可能性がある チャー反応速度 :-dc/dt (1/s) 酸化鉄の存在により反応速度が 4~6 倍向上 一般的なチャーガス化 CLC におけるチャー反応 反応率 (-) 反応率 (-) 反応時間 (s) 反応時間 (s) 図 1 酸素キャリアによるチャー反応促進効果の確認 反応時間 (s) 図 2 反応速度に及ぼすキャリア種の影響 4

42 2 プロセス開発初期充填量の低減検討 平成 25 年度抽出した課題の一つである酸素キャリア初期充填量 の低減検討を実施した キャリア性能確認結果 ( キャリアによる反応促進 繰り返しによる反応性向上等 ) を適用するとともに, プロセス構成検討 ( ガス化促進剤種 キャリア循環構成等 ) を実施した結果, 初期充填量を18,000から2,900トンまで低減可能で 反応塔断面積を半減かつプラント高さも約 7 割まで低減できる見通しを得た 型式 CLC プラント概念設計例 (250MWth, 亜瀝青炭, 石炭消費量 35.7t/h ) ケミカルルーピング燃焼 (CLC) 循環流動層燃焼 (CFBC) VR/CR 直列構成 (H25 年度 ) VR/CR 並列構成 (H26 年度 ) 化学吸収法 (CO 2 回収率 :90%) D42m W12m H50m AR 充填量 = 循環量 必要反応時間 CFBC:D33m W12m H30m D25m W24m H35m 化学吸収 :D20m W15m H50m AR 950 石炭バンカ AH 空気 AR 排ガス 60 35m 石炭バンカ キャリアバンカ AH AR 排ガス 60 配置例 50m 12m キャリアバンカ キャリアハ ンカ AR 石炭ハ ンカ 石炭ハ ンカ CR VR VR CR 42m 27m 33m EP 24m キャリアハ ンカ AR 石炭ハ ンカ 石炭ハ ンカ VR 水蒸気 12m 12m 13m 25m 16m VR 13m CR CR AH EP AR 排ガス 60 EP VR 排ガス 150 VR 排ガス m 12m 石炭バンカ 石炭ハ ンカ m AH 排ガス空気 m 50m 吸収塔 45 吸収塔 20m 熱交 再生塔 110 再生塔 42m 25m リボイラ 500MWe プラントにおける初期充填量 トン 2900 トン 充填量低減でコンパクト化, 回収コスト低減にも寄与 33m CFBC 20m ( 化学吸収 ) 5

43 12 キャリア開発目標値の策定 酸素キャリアに関わる回収コスト影響因子 ( 初期充填量 補充率 製造コスト ) を総合的に加味したキャリア補充 ( 消費 ) コストを指標とし CO2 回収コスト 2,500 円 /t-co2 以下を達成するためのキャリア補充コスト目標値を 400 円 /MWh と策定した キャリア補充コスト ( 円 /MWh)= CO2 回収コスト 2500 円 /t-co2 に達成する キャリア補充コスト曲線 =400 円 /(MWehr) 初期充填量 (t) 補充率 (%/h) 製造コスト ( 円 /t) プラント発電出力 (MWe) キャリアコスト [ 円 /kg ] キャリア開発目標領域 < 400 円 /(MWehr) 500MWe 初期充填量 ( 初期充填量 1000t) ( 初期充填量 2000t) ( 初期充填量 2900t) キャリア補充率 [ wt%/d ] キャリア補充コストは各因子が相互に作用するため, 開発状況に応じ 各因子の個別目標値を都度設定 見直しを図り, 最終的に 400 円 /MWh をクリアするように管理する 6

44 12 開発課題と対応策 酸素キャリア開発目標を達成するためのキャリア及びプロセス開発課題を抽出するとともに その対応策を検討した 課題対応策 ( 定量分析 評価方法 ) 1 キャリアとガス (H2, CO, CH4) との反応速度 ( 初期速度 平均速度 ) キャリア反応速度の測定方法 ( 装置 ) の策定 評価方法 ( 速度式の整理方法 ) 及び 1 個粒子の反応速度と気固反応モデル作成方法の策定 2 キャリア繰り返し反応性 物性変化繰り返し反応評価装置 物性 ( 溶融 細孔分布 強度など ) 評価方法 3 灰分の影響 反応性への影響評価装置 耐摩耗性への影響評価装置 キャリア組成変化 ( 鉱物 ) 分析方法 4 キャリア耐磨耗性コールド ホット 耐磨耗性評価装置 評価方法 5 6 粒子の循環流動 (BFB 流動化速度 Raiser ホールドアップ ) キャリアによる石炭反応促進メカニズム解明 石炭反応速度の測定 6 三塔式循環流動層の運転条件 粒子の流動化速度 ( バブリング流動層 ) ライザーのホールドアップ評価装置 キャリアによる石炭反応促進メカニズムの解明 石炭反応速度の測定 反応速度の評価方法 単一粒子反応モデル作成 小型コールド ホット三塔式装置によって 三塔式 CFB の運転条件データ取得 7 長時間循環反応評価ホット長時間反応 循環テスト 粒子の劣化 粉化 評価 8 灰とキャリアの分離灰とキャリア分離方法の策定 評価装置 9 炉内脱硫の把握 CR 中の CaO の H2S 吸収 AR 中の CaS 酸化 サイクロン CaSO4 分離の評価方法 装置 10 他 微量不純物の影響 AR, CR, VR 中の Hg CL 等の挙動 7

45 3 海外技術開発動向 海外の研究機関を訪問調査するとともに 国際学会資料等により開発動向を調査した 各国 CO 2 回収コスト目標 : 約 20 ドル /t-co 2 と本研究と同程度 欧米共に 1~3MWth 級パイロット運転中 主として Fe 系天然キャリアを主体に研究され, 補助的に人工キャリアが使われている 高反応性キャリアの開発も盛んである 海外先行プロジェクトのプラント規模 ( : 訪問調査実施 ) 8

46 4 市場調査 電力需給及び電源構成推移予測,CCS 導入後の CLC 導入可能性調査 ( ユーザヒアリング含む ), CLC 発電所の市場規模予測等を実施した (1)CCS 市場規模予測 2030 年に 30% 削減目標 (2005 年比 ) とした場合, 500MW 級 CLC 発電所 18 基相当の市場 (CO 2 排出量と削減目標との差を CLC 発電の導入必要量として試算, 回収率 100% 仮定 ) CCS 市場規模の予測 (2) ユーザヒアリング結果 ( 一部海外技術調査結果含む ) CLCはCCS 対応として将来有望 また褐炭等の低品位炭を利用できる技術的強みがあり魅力的な技術で興味深い ただし 国内電力会社では500MWe 以上の大型火力計画のみで CLC 導入が可能な小型石炭火力のニーズは少ない CO 2 対策は高効率化 (A-USC IGCC) で対応 もしくはキャプチャレディのみ対応しか考えていない 一方で海外 主に米国ではEOR 用にCO 2 の市場あり 現在 20~30ドル /t-co 2 で買取られている 他のCO2 回収技術と比べCLCは回収コストを低く抑えることが可能であり 20ドル /t-co 2 が達成できるのであれば CLCの競争力が出てくる CO 2 回収コスト 2,500 円 /t-co 2 を目指す CLC 開発の意義を確認 9

47 5 検討委員会 メーカおよびユーザ並びに外部有識者による ケミカルルーピング検討委員会を2 回 (2014/12/22,2015/3/9) 開催し CLC 実用化に向けた開発計画 実用化時期やニーズについて 幅広い意見を集約し本調査研究に反映させた 先行事例に勝てる サイエンスとしてもしっかりしたものを中間評価しながら開発して欲しい との意見をいただいた 委員長清水忠明新潟大学工学部システム工学科教授委員伏見千尋東京農工大学准教授委員藤岡祐一福岡女子大学国際文理学部環境科学科教授 ( 第二回から委嘱 ) 委員藤原尚樹出光興産 ( 株 ) 石炭 環境研究所所長委員藤峰智也東京ガス ( 株 ) 産業エネルキ ー事業部産業技術ク ルーフ 課長委員三澤信博電源開発 ( 株 ) 技術開発部上席課長委員伊藤一芳住友重機械工業 ( 株 ) エネルキ ーフ ラント技術部副部長委員片桐務日揮 ( 株 ) 技術イノベーション部チーフエンジニア委員宮地健三井造船 ( 株 ) 技術開発本部千葉技術開発センター主任研究員委員村岡利紀川崎重工業 ( 株 ) 技術研究所環境システム研究部研究二課課長委員佐川篤男日本エネルキ ー経済研究所化石エネルキ ー 電力ユニットマネージャー委員本郷尚 ( 株 ) 三井物産戦略研究所新事業開発部シニア研究フェロー 10

48 まとめ 1キャリア性能調査 分析 開発目標設定及びプロセス仕様検討に必要な各種キャリア性能( キャリアによる反応促進 人工キャリア活性 繰り返しによる反応性向上 摩耗率等 ) を調査 確認した 酸素キャリアに関わる回収コスト影響因子( 初期充填量 補充率 製造コスト ) を総合的に加味した指標 : キャリア補充コストを提案し CO2 回収コスト2,500 円 /t-co2 以下を達成するためのキャリア開発目標値として400 円 /MWhを策定した 2プラント仕様検討 課題の一つである酸素キャリア初期充填量の低減検討を行った キャリア性能確認結果を反映するとともに, プロセス構成検討を実施した結果, 初期充填量は18,000から2,900トンまで低減可能との見通しを得 上述の開発目標値策定に反映した キャリア開発及びプロセス開発に対する開発課題を抽出し その対応策を検討した 3 海外技術開発動向 4 市場調査 各国でのCO 2 回収コスト目標値は約 20ドル /t-co 2 と本研究と同程度であった 海外では EOR 用 CO 2 のニーズがあり CO 2 回収コスト20ドル /t-co 2 が達成できればCLCの競争力が出ることから 回収コスト2,500 円 /t-co 2 を目指すCLC 開発の意義が確認できた 5 検討委員会 メーカ ユーザ及び外部有識者による検討委員会を実施し幅広い意見を集約して本研究に 反映した 11

49 ゼロエミッション石炭火力技術開発プロジェクトクリーン コール テクノロジー推進事業 石炭火力発電所での低品位炭及びバイオマス燃料混焼の経済性検討 平成 27 年 (2015 年 )7 月 14 日 出光興産株式会社中国電力株式会社一般財団法人石炭エネルギーセンター

50 目次 1. 本調査の目的と概要 2. 低品位炭経済性調査結果 3. バイオマス燃料混焼の経済性検討結果

51 1. 本調査の目的と概要 P1 石炭火力発電所において 低品位炭およびバイオマス燃料の混焼率を向上するには 技術的および経済的な課題をクリアする必要がある 本検討では 低品位炭及びバイオマス燃料の品質や需給環境を踏まえ 技術課題の抽出と対策検討を実施し 低品位炭及びバ イオマス混焼の追加対策コストを含めた経済性を試算する 石炭鉱山 灰付着特性ハンドリング特性 環境特性 ミル特性 灰処理特性 バイオマス ( 出典 : バイオマスボイラー普及促進会 HP) 混焼率向上のための技術課題の抽出と対策 経済性試算

52 2-1. 評価対象炭 P2 石炭化度 高低 アダロ炭 (GAR 4,904) 評価対象炭 瀝青炭 A ( 基準炭 ) 低品位炭 1 (GAR 4,718) 低品位炭 2 (GAR 4,030) 低品位炭 3 (GAR 3,228) 低品位炭 4 (GAR 2,482) 元素分析 項目 全水分 発熱量 ( 高位 ) 工業分析 水分 灰分 揮発分 固定炭素 燃料比 炭素 水素 窒素 燃焼性硫黄 酸素 全硫黄 基準 単位 瀝青炭 A アダロ ( 参考 ) 低品位炭 1 低品位炭 2 低品位炭 3 低品位炭 4 AR wt% AR kcal/kg 6,477 4,904 4,718 4,030 3,228 2,482 AD kcal/kg 6,890 5,570 5,880 5,190 4,300 4,750 AD wt% AD wt% AD wt% AD wt% DAF wt% DAF wt% DAF wt% DAF wt% DAF wt% DB wt%

53 2-2. 既存設備での混焼可能比率検討結果 P3 低品位炭混焼比率 低品位炭 1 低品位炭 2 低品位炭 3 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Fe/Ca 比のみ管理値超過のため Max10% の評価 これ以上の混焼比率での使用には 設備上の追加対策が必要 低品位炭 4 ミル ファンの能力増強 ボイラ体格の変更 排ガス処理装置の能力増強 排水処理設備の増強 等々

54 経済性試算の方法 P4 2 種類の石炭市況断面 (NEWC=117.5U$/t 62.4U$/t) で評価 炉前単価 < ボイラ燃焼コストメリットの試算 > 実機でのボイラ燃焼コストを予測し 低品位炭混焼時の基準炭 ( 瀝青炭 A) 対比のボイラ燃焼コストメリットを試算 予測項目 1 石炭費 2 運転 2 次経費 ( ミル動力費 ファン動力費 EP 動力費 脱硝費 脱硫費 灰処理費 ) < 発電コストメリットの試算 > 国家戦略室コスト検証委員会の発電コスト算定シート を用い 前項で予測した運転 2 次経費や効率ロス及び追加対策コストを考慮に入れ試算し 低品位炭混焼時の発電コストメリットを試算

55 経済性試算の前提条件 P5 1 本調査では石炭性状の評価のみで概略検討を実施した 実際の混焼可否については設備仕様の詳細設計が必要であり 追加対策を実施しても対応出来ない可能性がある また 実際の設備改造可否および費用についても別途詳細検討が必要となる 2 低品位炭を貯運炭するうえで 自然発熱対策は十分な検討が必要であるが 検討対象炭の導入実績はないため 本検討では自然発熱対策は考慮しないこととした 3 ある特定地点を参考に評価を行っているため, 環境規制値等厳しい他の地点では別途課題が発生する可能性がある 4 ばい煙等の届出値の変更, 石炭灰の溶出量超過による遮断型処分場での処理 ( リサイクル率低下 ) 等の検討も本来必要であるが 本調査ではこれらを除外し混焼可能率を検討した

56 ボイラ燃焼コストメリット試算例 ( 低品位炭 1) P6 NEWC=117.5U$/T(2012 年 1 月 ) 前提での試算 NEWC=62.41U$/T(2015 年 1 月 ) 前提での試算 混焼率 混焼率 対象炭がボイラで燃焼可能の前提で試算した結果であり 50% の混焼率まで使用可能であることを保証するものではない 上図の総合計 ( 赤線 ) が 次項の 燃料費 対象炭がボイラで燃焼可能の前提で試算した結果であり 50% の混焼率まで使用可能であることを保証するものではない 上図の総合計 ( 赤線 ) が 次項の 燃料費 メリット 石炭費 灰処理費 デメリット ファン動力費 ( 瀝青炭 A に比べ投入水分上昇 ) メリット 灰処理費 デメリット ファン動力費 ( 瀝青炭 A に比べ投入水分上昇 ) 2012 年に比べ市況が低下し炉前単価差が縮小したため 石炭費はほとんどイーブン

57 発電コストメリット試算例 ( 低品位炭 1) P7 NEWC=117.5U$/T(2012 年 1 月 ) 前提での試算 NEWC=62.41U$/T(2015 年 1 月 ) 前提での試算 設備改造なし 20% 以上で追加対策実施 設備改造なし 20% 以上で追加対策実施 ( 追加対策コストは固定費に算入 ) ( 追加対策コストは固定費に算入 ) 低品位炭 2~4 についても 同様にボイラ燃焼コストおよび発電コストメリットを試算 石炭市況が高くなるほど 低品位炭のメリットは拡大 発熱量が高くなるほど 低品位炭のメリットは拡大

58 2-5. ブレークイーブン発熱量試算 P8 NEWC=117.5(2012 年 1 月市況 ) での試算 NEWC=62.4(2015 年 1 月市況 ) での試算 設備改造なし 概ね GAR 3,700kcal/kg 以上石炭であれば 発電コストメリットあり 概ね GAR 4,700kcal/kg 以上石炭であれば 発電コストメリットあり 追加対策実施 概ね GAR 4,100kcal/kg 以上石炭であれば 発電コストメリットあり 概ね GAR 5,200kcal/kg 以上石炭であれば 発電コストメリットあり

59 発熱量 (GAR, kcal/kg) 発電コストメリットの領域 ( 設備改造なし ) P9 NEWC(U$/t) ,200 5,000 アダロ炭 ( 現在 日本で最も使用されている低発熱量レベルの石炭 ) 4,800 4,600 点線以下の領域が アダロ炭クラス以下の低品位炭の潜在需要 4,400 4,200 4,000 3,800 3,600 今回の試算は概略検討結果である 自然発熱リスク 環境規制値等は除外して検討した結果である

60 発熱量 (GAR, kcal/kg) 発電コストメリットの領域 ( 追加対策実施 ) P ,200 5,000 4,800 4,600 アダロ炭 ( 現在 日本で最も使用されている低発熱量レベルの石炭 ) 点線以下の領域が アダロ炭クラス以下の低品位炭の潜在需要 NEWC(U$/t) 4,400 4,200 4,000 3,800 3,600 今回の試算は概略検討結果である 実際の混焼可否については設備仕様の詳細設計が必要であり 追加対策を実施したケースでも対応出来ない可能性が残る また 実際の設備改造可否および費用についても詳細検討が必要となる 自然発熱リスク 環境規制値等は除外して検討した結果である

61 2-7. 低品位炭の経済性に関するまとめ P11 石炭市況レベルが上がるにつれ 発熱量の低い低品位炭でも発電コストメリットを享受できる可能性が拡がるため 市況動向を見据え低品位炭利用を拡大していくことが重要である 現在の石炭市況は低迷しているものの 今後はマクロ的に見て上昇基調 ( 添付 2 参照 ) で推移し 低品位炭使用可能性は拡大していくと推測する 設備への追加対策を実施しなくとも 物理的には 概ね 10~20% であれば混焼できる可能性がある 混焼可能比率を上げるために追加対策を実施した場合 追加対策を実施しないケースよりも発熱量レベルが高くないと発電コストメリットを享受できない反面 混焼比率を更に上げることができるため 低品位炭の潜在需要を拡大できる可能性がある

62 3-1. バイオマス燃料の種類 ( 一例 ) P12 木質チップ 木質ペレット トレファイド ペレット PKS 発熱量 1,800kcal~ 3,500kcal/kg ( 含水分による ) 4,000kcal/kg 程度 4,700kcal~ 5,700kcal/kg 3,300kcal/kg 程度 含水分 40~60% 10% 以下 1~5% 25% 程度 かさ比重 0.2~0.3g/cm3 0.65~0.75g/cm3 0.65g/cm3 程度 0.3~0.4g/cm3 耐水性 野積み可能 雨天のハンドリング不可 雨天のハンドリング可能 ( 推奨しないものあり ) 野積み可能 FIT 買取価格 32 円 /kwh (2,000kW 以上 ) 40 円 /kwh (2,000kW 未満 ) 24 円 /kwh 24 円 /kwh 24 円 /kwh

63 バイオマス燃料の需給 ( 国内 : 木質チップ ) P13 国内バイオマス燃料のみでは, 需要が供給力を上回る見込みであり 海外からの輸入による補完が必要 供給 需要 木質バイオマスのエネルギー源等として 年間 600 万 m 3 (2020 年 ) を利用する計画 (30 万 kw 相当 ) 未利用材調達コストの約半分は 収集 運搬コストであり 適正流通距離は 需要地点から半径 50km 圏内と言われている 半径 50km 圏内で搬出可能な林地残材は 一般的に 2~3 万 t/ 年程度 調達価格 12,000 円 /t を想定 主な状況 図 1. 国における今後の木材需要の目標 ( 出典 : 農林水産省調達価格算定委員会資料 ) 5,000kW 級の木質バイオマス燃料の専焼発電設備においては 約 6 万 t/ 年を必要 Fit 申請 相談中のバイオマス発電所が約 60 件 (5,000kW 級が中心 ) あり 今後も需要増加が見込まれる 国として 小規模 (2,000kW 級 ) を推奨することで 需給のマッチングを指向

64 バイオマス燃料の需給 ( 海外 : 木質ペレット ) P14 今後の需給動向は FIT 制度適用に必要な書類が整う供給先 配送コスト抑制および為替による価格変動に影響をうける 日本における需給としては 需要増に応じて価格の合う限りの木質ペレットが輸入され 概ねバランスしていくと予想 主な状況 供給 需要 世界の 2013 年木質ペレット生産量は 前年に比べ 10% 以上増加し 約 2,360 万 t 欧州での消費量が世界全体の 7 割近くを占める 米国は 今後とも充分な供給力を維持できる見込み 調達可能量としては 北米 豪州 ニュージーランド ロシア 東南アジアの順 相当量の取引量がない限り 海上輸送費の低減化は困難であり 中小発電所ではコストの低減が図り難い 調達価格 24,000 円 /t を想定 図 2. 世界の木質ペレット生産量の推移 ( 出典 : 自然エネルギー世界白書 2014) ( トレファイドペレットは現時点で生産量が限定的であり 調達面に課題がある ) 100 万 kw 級木質バイオマス混焼発電設備では 3wt% 混焼として約 6 万 t/ 年が必要 日本における海外産ペレットの輸入量は 至近 5 年程度で著しい増加傾向 ( 約 10 万 t (2014 年 ) USC100 万 kw に約 5wt% 混焼相当 )

65 バイオマス燃料の需給 ( 海外 :PKS) P15 今後の需給動向は FIT 制度適用に必要な書類が整う供給先および為替による価格変動に影響をうける 急激な需要の伸びにより 国際的な調達に関する競合の段階に入っていく見込み 供給 主な状況 世界のパーム椰子殻の生産量は約 960 万 t となっており マレーシアおよびインドネシアが約 80% を占める 大規模なプランテーションにおいて 安定して生産されており 持続的な供給が期待される 両国内でのバイオマス発電所建設の動向次第では 輸出が規制される恐れがある 輸出可能な PKS は インフラが整っている主要輸出港周辺に限定されている 調達価格 14,000 円 /t を想定 図 3. 世界の PKS 生産量の現状と予測 ( 出典 :The Directora General of Statics) 需要 欧州 アジアにおいて PKS 等の輸入拡大の動きが見られる 日本における 2014 年度の輸入量は 対前年比 2 倍程度の伸び 国内では PKS を用いたバイオマス発電所の計画が約 20 カ所あり 高い伸びを維持すると想定

66 3-3. バイオマス燃料混焼における需給および技術的課題 P16 需給 調達 技術的課題 国内の木質バイオマスについては 地理的 価格的な制約もあり 未利用材を大量かつ安定的に調達することは難しい 一方 海外産に対する需要は伸びていく見通し 木質ペレットについては 世界的な流通として欧州向けの輸出が主流となっており 今後も増加していく見込みであるが 日本への輸出については 北米西海岸が中心として 十分な供給力があるものと考えられる トレファイドペレットは現時点で生産量が限定的であり 調達面に課題あり PKS については マレーシア インドネシアにおける生産量も大きく増加することが予想されているが 欧州 アジアにおいて需要が急増すると見込まれており 国際的な調達に関する競合の段階に入っていく見込み 木質バイオマス燃料は水分が多いため ミルに供給される熱空気温度が上昇傾向となる 設備改造等をしない状態で安定運転可能な木質チップの混焼率上限は 微粉炭火力において 4~6wt% と想定 設備改造を行い 更に混焼率を向上させた場合でも ミルにおける処理水分の増加や発火性などに起因して 燃焼性 炉内温度などに影響が生じることが考えられる

67 バイオマス燃料混焼における経済性 ( 試算の前提条件 ) P17 1 本調査ではバイオマス燃料性状の評価のみで概略検討を実施した 実際の混焼可否については設備仕様の詳細設計が必要であり 試算の前提とした追加対策費 ( 微粉炭火力の木質チップ 5wt% 混焼以上に計上 ) では対応出来ない可能性がある また 実際の設備改造可否および費用についても詳細検討が必要となる 2 設備投資に伴う二次的なコスト ( 新たな運用に伴う追加的コスト ) については 別途考慮する必要がある 3 大気汚染物質の排出量の変化に伴い 環境規制への対応が別途必要になる場合がある 4 ばい煙等の届出値の変更等の検討も本来必要であるが 本調査ではこれらを除外し混焼率を検討した 5 発電電力は FIT 買取価格 ( 木質チップ :32 円 /kwh 木質ペレット PKS:24 円 /kwh) にて売電することを前提に経済メリットを試算した

68 バイオマス燃料混焼における経済性 ( 微粉炭火力 ) P18 木質チップ 木質ペレット 発電コスト 経済性

69 バイオマス燃料混焼における経済性 ( 循環流動床 ) P19 木質チップ 木質ペレット 発電コスト 経済性

70 バイオマス燃料混焼における経済性 ( 循環流動床 ) P20 PKS 発電コスト 経済性

71 3-5. バイオマス燃料混焼における経済性およびまとめ P21 微粉炭 循環流動床 経済性 まとめ バイオマス燃料の混焼については 発電コストの上昇を伴うことから 導入促進は国の支援制度に依存することとなるが 現行の FIT 制度が適用されれば一定の経済性が確保 できる 一方で 安定的にバイオマス燃料を調達して発電事業を継続することが肝要であり, 国内産バイオマスの不足を海外産で補いつつ, バイオマス発電所の安定運用に繋げることが必要 一般電気事業者には FIT 制度が適用されないが ここでは一般電気事業者が主に保有する 100 万 kw 級微粉炭火力へも FIT 制度を適用する前提として試算

72 ご静聴ありがとうございました

73 参考 1. 低品位炭混焼の経済性試算の諸元 発電方式 出力 / 設備利用率 / 稼働年数 100 万 kw/80%/40 年 資本費建設単価 23.0 万円 /kw 熱効率 43.0% 所内率 6.0% 固定資産税 1.4% 設備廃棄費用建設費の 5% 運転維持費人件費 5.1 億円 / 年 燃料費諸元 修繕費建設費の 1.5% 諸費建設費の 1.5% 一般管理費建設費の 14% 燃料発熱量 (MJ/kg) 燃料単価 ( 燃料諸経費込 ) 微粉炭石炭火力 瀝青炭 A:27.10 低品位炭 1:19.75 低品位炭 2:16.87 低品位炭 3:13.51 低品位炭 4:10.39 炉前単価 CO 2 排出係数 24.71g-C/MJ

74 参考 2. バイオマス混焼の経済性試算の諸元 発電方式微粉炭石炭火力循環流動床 出力 100 万 kw 10 万 kw 設備利用率 80% 80% 稼働年数 40 年 40 年 資本費建設単価 23.0 万円 /kw 23.0 万円 /kw 熱効率 43.0% 37.0% 所内率 6.0% 11.0% 固定資産税 1.4% 1.4% 設備廃棄費用建設費の 5% 建設費の 5% 運転維持費人件費 5.1 億円 / 年 1.0 億円 / 年 修繕費建設費の 1.5% 建設費の 1.5% 諸費建設費の 1.5% 建設費の 1.5% 一般管理費建設費の 14% 建設費の 14% 燃料費諸元 燃料発熱量 石炭 :26.0MJ/kg 木質チップ :8.4MJ/kg 木質ペレット :16.8MJ/kg PKS:13.8MJ/kg 燃料単価 ( 燃料諸経費込 ) 石炭 :12,788 円 /t 木質チップ : 12,000 円 /t (FIT 買取価格 32 円 /kwh) 木質ペレット :24,000 円 /t (FIT 買取価格 24 円 /kwh) PKS:14,000 円 /t (FIT 買取価格 24 円 /kwh) CO 2 排出係数 24.71g-C/MJ