外部加熱式発電システムの開発動向

第1部 スターリングエンジンによる排熱回収技術と高効率化への課題

(2012年8月29日 11:00〜12:30)

　200年前に発明されたスターリングエンジンだが、これまで軍事用や研究用といった特殊用途を除き、事業化、普及に成功した例はほとんど存在しない。しかしながら、再生可能エネルギー、未利用エネルギーの活用が注目される昨今、スターリングエンジンも幾つかの技術的なブレイクスルーによって 市場投入、更には普及・拡大が見え始めている。 　本セミナーでは、スターリングエンジンの動作原理や構成等の基礎的な解説及びに技術動向やマーケットニーズについて、現状及び将来的な可能性も含めて解説する。

1. スターリングエンジンの動作原理と構成
   1. 動作原理
   2. 型式と基本構成
2. スターリングエンジンの現状と技術動向
   1. 日本国内におけるスターリングエンジンの開発動向
   2. 海外におけるスターリングエンジンの開発動向
   3. 量産型スターリングエンジン～Microgen1kWエンジン
3. スターリングエンジンの用途展開と発電システム例
   1. 工場排熱
   2. 船舶等の内燃機関の排ガス回収
   3. 家庭用コージェネレーション
   4. バイオマス発電
4. スターリングエンジン発電システムの実用化と普及に向けての取組み
   1. カンボジアにおける分散型バイオマス発電システムの事業化への取組み
   2. 現場からみた普及のための課題
• 質疑応答

第2部 熱音響機関による高効率排熱回生システムと原理

(2012年8月29日 13:20〜14:50)

　工場、自動車、工業機械などが使用しているエネルギの内、65%以上は排熱として未利用のまま捨てられている。これらの捨てている熱を「熱音響機関」を用いて回収し、電気や冷却・加熱に再利用するために研究を行っている。 　熱音響機関とは最近になって研究が開始された全く新しいエンジンであり,これまでのエンジンには無い、以下の特徴を有する。

• ピストン等の可動部品が無く,半永久的にメンテナンスフリー
• 産業排熱,自動車排熱,太陽光エネルギ等多様な熱源を利用した高効率な冷却・発電システムを実現可能
• 本質的に高いエネルギ変換効率 (30%以上) を有している
• 音波を用いた可動部を全く持たない新しいノンフロン冷凍を実現可能

　本講演では、熱音響機関の概要並びに、本研究グループの最新の研究成果を紹介する。

1. 背景
2. 熱音響機関とは
   1. 熱音響機関の特徴
   2. 熱音響機関の原理
   3. 熱音響冷凍機の原理
   4. 熱音響機関の応用事例
   5. 多技術との比較
   6. 最新の研究動向
   7. 熱音響機関の問題点
3. 研究成果
   1. 数値計算手法
   2. 数値計算と実験結果の比較
   3. 熱音響機関の最適化
   4. 実験結果
   5. まとめ
   6. 今後の展望
• 質疑応答

第3部 超臨界CO2ガスタービン発電システムの研究開発

(2012年8月29日 15:00〜16:30)

　超臨界CO2ガスタービンは、CO2を超臨界状態の8～20MPa程度、35～550℃程度の範囲で圧縮、加熱、膨張、冷却して動力を取り出す閉サイクルシステムである。 　中小規模の領域 (10万kW程度以下) では、蒸気タービン発電より高効率・低コストを実現できる可能性がある。 　原理は1970年代に発明され、現在は米国サンディア国立研究所を中心とした研究が盛んで、数100kWパイロット規模の実証が進められている。 　日本では、当所と東工大他が共同で小規模試験装置を製作し、原理検証に成功した。更に実用規模を想定した概念設計も実施した。 　本発表では、原理と特徴、適用分野、研究開発の成果と見通し等について紹介する。

1. 原理と特徴
2. 適用分野
3. 基礎実証試験
   1. ガスタービンの開発
   2. 再生熱交換器の開発
   3. システム運転試験
4. 実用システムの概念設計
   1. ダーティ燃料の場合
   2. クリーン燃料の場合
5. 海外の開発状況
6. 今後の開発見通し
• 質疑応答