Nagasaki Institute of Applied Science「緑の知の拠点」事業 課題提案書

次世代グリーンエネルギーデバイスのシミュレーションモデル化と学内マイクログリッドを用いた評価・検証試験

研究者代表 田中義人
長崎総合科学大学 大学院 新技術創成研究所

文部科学省学術フロンティア拠点推進事業
環境エネルギーの創成と高度利用技術に関する研究（2003～2007年度）
テーマ１
バイオマスの高純度・高カロリーガス化技術

バイオマス
Bio mass
生物資源

学術フロンティアセンター
テーマ２
LIB・燃料電池用新規高性能ナノカーボン材料技術

テーマ３
PV・LIB併用
マイクロビークル制御技術

再生可能エネルギー
水力発電
地熱発電

風力発電

小水力発電
バイオマス
太陽光･熱

バイオマスが開く未来図

学術フロンティア事業終了後の活動
Nagasaki Institute of Applied Science 東長崎エコタウン研究会
9 2009年9月～2010年3月 （23講演）
http://www.nias.ac.jp/eco_town/ 地域連携研究会
9 2010年4月～ （24講演、総合討論）

 東部地域振興協議会
9 長崎市、東長崎地区自治会、農協、漁協、大学 ひがなが活性化協議会
9 東長崎地区の企業経営者、有志

 主な研究について
9 バイオマスエネルギー （古賀地区植木業者・剪定くず）
9 メタンガス発酵 （東部下水処理場）
9 スマートハウス（福岡スマートハウスコンソーシアム）
9 次世代医療・福祉システム（都市エリア産官学連携促進事業）

本研究の対象のグリーンエネルギーデバイス
Nagasaki Institute of Applied Science バイオマスエネルギー
9 食料に影響を与えない草木系対象の技術

 固体高分子型燃料電池
9 ドット型電極によりPt使用量を1/3、低価格化へ

 次世代Liイオン電池
9 ポリアセン系半導体でのエネルギー密度を倍増 コジェネ太陽光発電システム
9 電気及びお湯の併産によるエネルギー効率の向上

 潮流発電9 シミュレーションモデル化による社会的障壁の打開バイオマス

テストプラントの成果

PCT審査請求中PCT/JP2007/073523【特許第4487175号 (平22.4.9)】【特許第4227771号 (平20.12.5)】

長崎バイオメタノール事業
事 業
名農林水産省農山漁村地域資源有効活用推進事業平成２１年度地域資源利用型産業創出緊急対策事業
長崎バイオメタノール事業地域協議会事業

中央環境本社工場全体配置

事業主体
株式会社 中央環境
事業計画

原料チップヤードバイオマス原料 建築他各種廃材（木質原料： 2000～3000トン／年）
バイオメタノール製造－農林バイオマス3号技術の実機展開（長崎総合科学大学）－トリジェネレーション（液体燃料製造・発電･熱利用）での効率向上
施設能力－メタノール製造 １００ℓ／ｈ 年間：７００ｋℓ （車３００～４００台分）－メタノール製造効率 ３３％－発電換算２５０ｋW

プラント建設敷地１５００ｍ２

平成22年3月
平成22年11月
平成23年5月
平成23年6月

承認 事業開始プラント工事着工
プラント完成運転開始

2002年度科学技術白書
第1章未来を切り拓き課題解決に貢献する科学・技術（10ページ）

ドット型燃料電池触媒電極の開発
Nagasaki Institute of Applied Science

市販触媒・ＰｔPPｈS

新規ナノカーボン（PPｈS）混合Ｐｔ 0.63（従来技術）

PPｈS 25%混合

負極Ptの使用量同じ性能でPt使用量が～1/3
Pt使用量が1/6大幅なコスト削減可能！！

ドットの密度
特願2011－152294（正極Ptをゼロに！）特願2006-274485、2005-199351（審査請求中）

ポリアセン系Liイオン電池の開発
Nagasaki Institute of Applied Science

ポリアセン系半導体（PAS)電池は、次世代大容量Liイオン電池として大型化へ向けた開発が期待されている

本開発

山邊、矢田がPASの発明者
4.0

PAS(PPhS)の充放電特性

3.5

電圧[V]

3.0
2.5

通常のLiイオン電池

2.0

産総研
チタン酸化物負極
225mAh/g

1.5

容量（ｍAh)エネルギー密度100Wh/kg～260Wh/L

産総研 Li銅電池
843mAh/g

1.0（2002年度科学技術白書）

0.5
0.0
0200

400

600

800

電気容量[mAh/g]

1000

1200

1400
電池構成材料
特願2006－274478（審査請求中）

コジェネ太陽光発電システム
Nagasaki Institute of Applied Science

太陽熱温水器

太陽光発電パネル

太陽光から電気とお湯を作る

発電効率（Si)＜ 30%

冷却により発電効率もUP！

日照
製品化済（メックシステム株）

流出水温
熱
流入水温

【特許第3364591号(平14.10.25)】

ハウステンボス次世代エネルギー技術実証事業
ガスタービン発電機
1500kW × ３基
（非常時のみ使用）系統からは分離

ICTとセンサを使った需給の最適化実証（ハウステンボス）
太陽光発電（900kW)

蓄電池設備もなく、ガスタービンを起動すると、系統とのバランスが難しい

新エネルギーを含めたシミュレーション的実証試験（長崎総合科学大学）

・潮流発電機試作・水槽による検証・モデル提供

潮流発電の可能性（４万kW)

検証用学内マイクログリッドの構築
Nagasaki Institute of Applied Science

コジェネ太陽光発電

系統電力線
実験棟AC系統

ACサブ系統

DC/DC
パワコン

実験棟

DC/AC

通信機能
通信機能

DCバス（４００V)

整流器
DC/DC

潮流発電

双方向
DC/DC

高性能Liイオン電池

DC/DC

ドット型
燃料電池

整流器
DC/DC

バイオマス
発電

EMS
サーバ

各種センサーマイクログリッドでの検証方法
Nagasaki Institute of Applied Science

研究計画とその進め方
Nagasaki Institute of Applied Science

実施内容

23 年度 3 期

23 年度 4 期

24 年度

25 年度

マイクログリッド構築

設計・シミュレーションモデル構築

施工・検証

潮流発電
構想設計・シミュレーション

試作・評価

モデル化

試作

評価

モデル化

試作

評価

モデル化

コジェネ
太陽光発電
ドット型
燃料電池
バイオマス
発電

解析・パラメータ抽出

モデル化

高性能 Li
イオン電池

試作

評価

モデル化

開発体制
(平成２３年度次世代エネルギー技術実証事業)
統括／代表企業：双日㈱運営協力:ハウステンボス株式会社「電力需要抑制のモデル化と高自給率コミュ

自治体：長崎県、佐世保市

ニティの計画・運用体系化に関する実証事業」プロジェクト実施体制

研究機関：長崎総合科学大学

マイクログリッド構築
田中義人

潮流発電

他５名

<研究開発代表>

池上他３名

高性能 Li イオン電池
山邊時雄 他５名

コジェネ太陽光発電
辻史郎 他２名

ドット型燃料電池
山邊時雄 他５名

連携担当
産官学連携センター長
池上 国広

バイオマス発電村上他１名

達成目標とその社会的効果
Nagasaki Institute of Applied Science ハウステンボス次世代エネルギー技術実証事業に対し、新エネルギーデバイスの実験フィールドとそのシミュレーションモデルを提供する

 バイオマス、コジェネ太陽電池のシミュレーションモデルを開発し、見える化を行い普及を図る

 PAS系Liイオン電池、ドット型触媒による燃料電池の試作品およびシミュレーションモデルを開発、低価格化の可能性を示し、その商品化および普及を目指す

 潮流発電では、社会的な問題でストップしたままであったこの研究をスマートグリッドシミュレーションの一環として有効性を検証し、再スタートする DCバス、ACサブ系統を持つマイクログリッドを構築し、公開された検証実

験フィールドとして拠点化する◎スマートグリッドと新エネルギーデバイスの実用化をスピードアップ！
◎日本のエネルギー政策の科学技術的よりどころを提供！
◎スマートコミュニティ（東長崎エコタウン構想等）普及への緑の知の拠点！