新エネルギー発電

 

1. 燃料電池

化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する。

燃料電池の種類

@  固体酸化物型(SOFC)

作動温度:1000℃、発電効率:5060%、総合効率:80%

大規模発電プラント用(火力発電の代替)

排熱を蒸気タービン・ガスタービン発電で利用

 

A  溶融炭酸塩型(MCFC)

作動温度:650℃、発電効率:4560%、総合効率:80%

大規模発電プラント用

排熱を蒸気タービン・ガスタービン発電で利用

 

B  リン酸型(PAFC)

作動温度:200℃、発電効率:3545%、総合効率:70%

分散型電源(オンサイト型電源)用

コジェネレーションシステムとして民間産業用で実用化され、現在最も開発が進んでいる。

 

C  固体高分子型(PEFC)

作動温度:6080℃、発電効率:3045%、総合効率:70%

家庭電源用、自動車用

 

ž  改質装置:天然ガス・メタノールに水蒸気を加え、外部から熱を与えて、改質反応を促進させて、水素ガスを発生させる。

ž  インバータ:燃料電池の直流電力を交流に変換する。

ž  排熱回収装置:排熱で蒸気や高温水を発生させる。

 

燃料電池の原理

負極では、水素ガスが電子を与え水素イオンとなって(酸化反応)、電解質中を正極に移動する。正極では、酸素ガスが水素イオンと電子と反応し水を生成する(還元反応)。この反応中で外部回路に電子が流れて、直流電流が発生する。

 

負極:

正極:

    

 

2. 地熱発電

地熱貯留槽の地熱流体(過熱蒸気・熱水)をエネルギー源とする。

硫化水素に対する防食対策が必要。

 

@  ドライスチーム(DS)方式

過熱蒸気で直接タービンを回転させる。

 

A  シングルフラッシュ(SF)方式

蒸気・熱水を汽水分離器で分離し、蒸気でタービンを回転させる。

 

B  ダブルフラッシュ(DF)方式

蒸気・熱水を汽水分離器で分離し、蒸気でタービンを回転させる。一方、熱水をフラッシュタンクで減圧蒸発させ蒸気を作り、こちらもタービンの動力にする。

 

C  バイナリーサイクル

熱交換器を介して、熱水の熱で、低沸点のフロンを気化させ、タービンを回転させる。

 

D  高温岩体発電

高温岩盤に水を注入することにより、蒸気を得て、タービンを回転させる。同じ表面積で地熱発電の10倍のエネルギーが得られる。

 

 

3. LNG冷熱発電

LNG(液化天然ガス)の気化を利用する。

LNG-162℃で冷却・液化するために、燃料としてのエネルギーの1015%を消費している。その消費したエネルギーを少しでも回収するために、冷熱発電がおこなわれる。

 

@  直接膨張方式

気化して体積が600倍になるLNGの膨張で、直接タービンを回転させる。

 

A  ランキンサイクル方式(フレオン・プロパン媒体のランキンサイクル)

LNGを凝縮器の冷却に利用。

 

B  ガスタービン方式(窒素媒体のクローズドサイクル)

LNGで圧縮機入口の窒素を冷却し、圧縮機の動力を低減する。

 

 

4. 海洋温度差発電

海の表面と500m位の深さの温度差を利用する。

赤道直下において、海面で30℃、深さ500m510

 

(1) 熱交換器を介して、表面の温海水の熱で低沸点の媒体(フロン・アンモニア)を気化させ、タービンを回転させる。

(2) 凝縮器を介して、深層の冷海水で媒体を液化させる。

 

 

5. そのほかの発電方式

ž 波力発電:海面の上下動で空気を流動させ、空気でタービンを回す。

ž 潮汐発電:潮の干満による海水の流れを利用する。

ž MHD発電:高温ガスを強力な磁界中に流すことにより、起電力を発生させる。

 

 

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