エクセルギーの基礎、計算手法と産業分野での利用方法

「乾いた雑巾を絞る」と評され、長らく横ばいで推移している製造業のエネルギー消費を削減するとともに、CO2排出量も削減するには、全体像を俯瞰的に見ながらプロセスごとの損失分析を徹底して、PDCAサイクルを回すことが近道の一つです。 　例えば工場の現場のプロセスでは、燃料や様々な物質、発電・買電による2次エネルギーとしての電力、さらにはさまざまな温度レベルの熱などを発生・消費しながら工程が管理されていますが、どこでどのような損失があるのか、単位プロセスごとの分析はエクセルギーでなければ見えてきません。
特に劣化した熱のエクセルギーは未利用のまま廃熱として膨大な量が捨てられており、減らすだけではなく電気や化学反応と組み合わせて増進・再生を図る技術オプションも考えていく必要があります。 　また、化学・熱・動力・電力など異なる形態の物質・エネルギーを統一的な尺度で取り扱うことで、それらの本来のポテンシャルを生かし切る相互変換と合理的な利用を考えるにもエクセルギーによる評価が有用です。 　本講座はエクセルギー活用法として、物質・エネルギーとその変換過程に適用できる計算方法について具体的な演習を交えながら解説し、基礎理論・計算法をしっかりと身につけた頂いた上で、近年の研究事例についても紹介します。

1. 序論 エネルギーシステムにおけるエクセルギーの重要性
2. 熱力学の基本原則とエクセルギーの理解
   1. 熱力学の基本4法則
   2. エネルギー保存則・エクセルギー
3. エクセルギーの算出方法の理解と計算演習
   1. 物理的なエクセルギー
      1. 圧力変化
      2. 温度変化
      3. 混合分離
   2. 化学的なエクセルギー
      1. エクセルギーのゼロ原点
      2. 燃料・鉱物などのエクセルギー
      3. 化学変化
   3. 仕事 (電気) ・運動のエクセルギー
4. エネルギー変換とエクセルギー
   1. 熱力学コンパス
   2. エクセルギー率
   3. エクセルギーによるエネルギー変換の理解
      1. 燃焼
      2. 燃料電池
      3. ヒートポンプ
      4. 化学再生
5. 先端研究事例
   1. 石炭と製鉄
   2. セラミックス製造
• 質疑応答