世界初！市街地で水素100%による熱電供給を達成―地域コミュニティにおけるエネルギー最適制御技術の確立へ

NEDO（国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構）事業において、大林組と川崎重工業は、4月19日と20日に実施した実証試験において、市街地における水素燃料100%のガスタービン発電による熱電供給を世界で初めて達成した。

「電気」「熱」「水素」エネルギーの最適制御技術を確立

神戸市ポートアイランドで2017年12月のプラント完成以降、水素と天然ガスの混焼および水素専焼によるガスタービン発電機単独での実証や、天然ガスによる熱や電気供給の実証などを行なってきたが、今回、水素のみを燃料として近隣の4施設への熱電の同時供給を実現した。
大林組と川崎重工業は、今後も引き続き実証試験を進め、季節ごとの各種データを取得することで、「電気」「熱」「水素」エネルギーの最適制御技術を確立し、地域コミュニティにおける効率的なエネルギー利用につながる新たなエネルギー供給システムの確立を目指す。

水素は、ガスタービンによる発電や燃料電池自動車などさまざまな用途で利用が可能で、エネルギーとして利用する際にCO2を排出しない。NEDOは、水素の利活用を進めるために、本格的なサプライチェーンの構築やエネルギー供給システムの確立に必要な技術開発を実施している。

今回のNEDO事業で、大林組と川崎重工業株式会社は、世界で初めて、市街地で水素のみを燃料としたガスタービン発電によって、熱と電気を近隣施設に供給するエネルギー供給システムの実証試験を4月19日と20日に実施した。
今後も引き続き実証試験を進め、季節変動による水素ガスタービンの性能変化やエネルギー制御における最適な熱電併給バランスに関するデータを取得していく予定。これらの実証試験を通じて、燃料となる「水素」と「天然ガス」、コミュニティで利用する「熱」と「電気」、これらを総合管理し、経済性や環境性の観点から最適制御するために開発した統合型エネルギーマネジメントシステム(統合型EMS)の確立を目指す。

実証試験の実施内容

2017年12月に、1MW級水素ガスタービン発電設備「水素コジェネレーションシステム(水素CGS)」の実証プラントを、神戸ポートアイランドに完成させ、1月から試験運転を開始、2月の天然ガスによる熱電供給など、さまざまな技術の検証を行ってきた。
開発した水素CGSは、水素だけを燃料とすること(専焼)も、水素と天然ガスを任意の割合で混ぜ合わせたものを燃料とすること(混焼)も可能で、試験を通じて燃焼安定性や運用の安定性を確認した。
また試験運転では、水素CGSから発生した熱(蒸気)や電気を近隣4施設(中央市民病院、ポートアイランドスポーツセンター、神戸国際展示場、ポートアイランド処理場)に供給するための基礎的な試験を行ない、地域コミュニティ内でのエネルギーの最適制御システムの動作を検証した。
そして4月19日と20日に、水素のみを燃料に使用した運転を行ない、中央市民病院とポートアイランドスポーツセンターの2施設に2800kWの熱を、これら2施設に加えて神戸国際展示場とポートアイランド処理場の合計4施設に合計1100kWの電力を供給し、水素のみでの実供給における各機器とシステムの性能を評価するとともに、システム全体が問題なく稼働することを確認した。

実証事業の概要

【1】事業名:水素社会構築技術開発事業/大規模水素エネルギー利用技術開発/水素CGS活用スマートコミュニティ技術開発事業
【2】実施期間:2015年度~2018年度
【3】開発内容(1)水素コジェネレーションシステム(水素CGS)の開発
担当:川崎重工業(株)・水素専焼、水素と天然ガスの混焼において、安定した燃焼を実現する技術の確立・水素と天然ガスの燃焼(専焼・混焼)が可能な1MW級のガスタービンを設置し、運転試験により出力、回転数、排気温度、圧力などの各種データを取得し、運転および運用の安定性を確認(2)統合型エネルギーマネジメントシステム(統合型EMS)の開発
担当:(株)大林組(事業幹事社)、大阪大学(共同研究者)・電気、熱、水素を総合管理し、経済性と環境性を両立できるエネルギーマネジメントシステムを確立