第4世代地域熱供給：資料編
認定NPO法人 環境エネルギー政策研究所

2019月7月25日
環境エネルギー政策研究所
東京都新宿区四谷三栄町16-16
Tel 03-3355-2200 Fax 03-3355-2205
http://www.isep.or.jp/
環境エネルギー政策研究所

1

欧州(EU)の地域熱供給• 人口あたりで最も地域熱供給の普及率が高いアイスランド(90%以上)• デンマークは60%以上で、ベラルーシ(70%以上)に次ぐ普及率
地域熱供給の普及率(人口あたり)2015年
63% デンマーク
13% ドイツ

50% スウェーデン

環境エネルギー政策研究所

出所：State of Green「デンマーク地域熱供給白書」 2

デンマークと日本の地域熱供給の比較• デンマークの人口あたりの地域熱供給の使用量は日本の100倍• 日本の地域熱供給の線熱密度はデンマークの約10倍
指標

デンマーク

日本

デンマーク/日本

5,710,000

127,000,000

0.04

面積

43,094 km2

377,972 km2

0.11

販売熱量(2013年)

105,563 TJ/a

22,902 TJ/a

4.6

年間売上額(2013年)

2,945 M EUR

1,103 M EUR

2.7

熱導管総延長2013年(2009年)

29,000 (28,000) km

672 （736） km

43 (38)

DH総数

394

139

2.8

線熱密度

3.6 GJ/年 m

34.1 GJ/a年 m

0.11

人口当たり導入量

18.5 GJ/Capita

0.18 GJ/Capita

103

熱平均価格

0.028 EUR/MJ

0.048 EUR/MJ

0.58

人口(2016年)

環境エネルギー政策研究所

Source: EUROHEAT&POWER Country by Country , 20153

デンマークの地域熱供給白書
State of Green「地域熱供給白書」• 地域熱供給の軸：使用燃料の柔軟性と安定供給• 計画と規制～前提条件：規制プロ
セス、役割と必須条件• 熱源の多様化により持続可能性が確保される：エネルギーをスマートに利用するカギ• 蓄熱の必要性：経済的な節約と安定供給• 地域熱供給の未来：世界中の可能性の実現
https://stateofgreen.com/jp/publications/333/
環境エネルギー政策研究所

4自然エネルギー100%を目指すデンマーク• 1990年代以降、環境を重視したエネルギー政策へ転換し、デカップリングに成功• 2035年までには発電と熱利用は自然エネルギー100%に移行し、2050年までに化石燃料を使わない社会を目指す(Energy Strategy 2050, 2011年)。

環境エネルギー政策研究所

出所： Energinet.dk

5

デンマークのエネルギーシフト
地域熱供給＋CHP＋HP＋貯湯タンク

1.
2.
3.
4.

風力発電

風力の変動を補完するコジェネ
温熱の変動は貯湯
余剰風力を温熱化して貯湯
余剰風力で風力ガス(メタン化)

環境エネルギー政策研究所

6

デンマーク：100%自然エネルギーシナリオ(CEESA)
電力・熱・運輸の各セクターの統合(セクターカップリング)が必要
運輸

バイオガス
木質バイオマス
風力
太陽光
海洋

電力利用

地中熱

熱利用

太陽熱

環境エネルギー政策研究所

出所：CEESA(2017) http://www.ceesa.plan.aau.dk/

7デンマークの地域熱供給の歴史•

バイオマス等の自然エネルギー
地中熱ヒートポンプ•

自然エネルギー
廃棄物(バイオマス以外)

石炭

天然ガス
油

環境エネルギー政策研究所••

オイルショック後の1979年に熱供給法が制定され、費用対効果に基づいたゾーニング(土地利用計画)を促進している。
これまでにデンマーク全土の熱需要の約50%、家庭用需要の約63%を地域熱供給でカバーするまでになっている(熱導管の総延長3万km)。
デンマークの火力発電はCHP(熱電併給)のみであり、燃料としては、石炭が減少し、バイオマスの利用は増加しており、天然ガスは横ばい。
地域熱供給のうち、CHPが73％。残りは、電気のみのプラントか、太陽熱プラントであり、太陽熱プラントは増えている。

出典：デンマークエネルギー庁

8

デンマークの第4世代地域熱供給(4DH) その1• 管理のしやすさコスト削減のため、熱供給システムの温度を下げており、低温熱源の利用や地中熱利用などが可能となっている(第4世代地域熱供給)。

第1世代： 蒸気(<200℃)
第2世代： 高温水(>100℃)
第3世代： 温水(<100℃)
第4世代： 低温水(<50℃)

出所：Henrik Lund, et. al “4thGeneration District Heating(4GDH)
Integrating smart thermal grids into
future sustainable energy system” Energy
68(2014) 1-11
環境エネルギー政策研究所

9デンマークの第4世代地域熱供給(4DH) その2
第1世代
第2世代
第3世代
第4世代
年代
1880-1930年
1930-1980年
1980-2020年
2020-2050年
主な特徴
蒸気ベース、コ 加圧温水、大規 断熱パイプ、サ 低いエネルギー需
ンクリートパイ 模な施設
ブステーション、要、スマートエネ
プ
計測・モニタリ ルギー、双方向地
ング
域熱供給
供給温度
＜ 200℃＞ 100℃＜ 100℃
50～60℃(70℃)
エネルギー効率 とても低い
低い中程度
高い
熱源
石炭、廃棄物
石炭・廃棄物、 天 然 ガ ス ・ 廃 廃棄物・バイオマ
石炭・石油CHP 油・石炭、廃棄 ス CHP 、 集 中 型物・石炭・石油 HP 、 産 業 排 熱 、CHP、産業排熱、バイオマス、余剰バイオマス、大 風力発電、地中熱、
規模太陽熱
大規模太陽熱蓄熱槽

蒸気蓄熱

蓄熱槽

蓄熱槽

太陽熱利用
冷房需要

無無無無有
無

環境エネルギー政策研究所

蓄熱槽、冷水槽、季節間蓄熱有有10デンマークの地域熱供給：
線熱密度と熱損失•

デンマークでは分散型の地域熱供給の熱密度が比較的低いため、地域熱供給ネットワークの熱損失が20%を超える地域が多い。

熱損失

エネルギー
効率を向上
し、脱炭素化のため第4世代地域熱供給へ

線熱密度

出所：IEA Bioenergy Task32 “Status Report on District Heating Systems in IEA Countries”
環境エネルギー政策研究所

11Heat Roadmap Europe 2050プロジェクト
Heat Roadmap Europe 2050
http://www.heatroadmap.eu/
A low-carbon heating and cooling strategy for Europe
欧州の温冷熱の低炭素戦略
4th HRE(Heat Roadmap Europe)
エネルギーシステム分析

欧州全域
熱需要マップエネルギー需要分析

•••
•
•
•
•

環境エネルギー政策研究所

Build a starting point
Integrate heat savings
Comparing network solutions
Comparing individual heating solutions
Integrate more excess and renewable
heat
Integrate more renewable electricity inthe heating and cooling sectors.
技術モデル分析
Optimising and developing HeatRoadmaps

Heat Roadmap Europe (1)熱需要の割合
EUでは熱分野のエネルギー需要がエネルギー需要全体の半分を占める

https://heatroadmap.eu/
環境エネルギー政策研究所

13

Heat Roadmap Europe (2)自然エネルギー熱の導入率
熱分野での自然エネルギーの導入可能性は大きい• すでに50%を超える国：
アイスランド、スウェーデン、ノルウェー• 30％を超える国：
フィンランド、バルト三国、オーストリア、ポルトガル

https://heatroadmap.eu/
環境エネルギー政策研究所

14

Heat Roadmap Europe (3)地域熱供給の導入率
地域熱供給の導入率が高い国ほど自然エネルギー熱の割合が高い

https://heatroadmap.eu/
環境エネルギー政策研究所

15

Heat Roadmap Europe(4) EUにおける熱ロードマップ策定手法• FORECASTツール: 建物の需要削減ポテンシャル分析• Peta熱需要マップ: 地域熱供給ポテンシャル・資源量分析• EnergyPLAN: エネルギーシステム分析

https://heatroadmap.eu/
環境エネルギー政策研究所

16

Heat Roadmap Europe(5) EU各国の地域熱供給普及率

現状(2015年)の地域熱供給普及率と推奨される普及率

環境エネルギー政策研究所

https://heatroadmap.eu/

17熱需要マップPeta: the Pan-European Thermal Atlas
Peta4.3: 欧州全域の再エネ熱マップ• 10種類のマップが利用可能
http://www.heatroadmap.eu/peta.php
新機能：• 排熱マップ(下水、地下鉄など)• 地域熱供給(DH)推奨導入率• 検討中：排熱(データセンター、建物など)
アップデート・太陽熱ポテンシャル
・冷熱需要マップ
・来年予定：地熱、バイオマス
環境エネルギー政策研究所

18

デンマークの地域熱供給マップ
Dronninglund村
Løgstør町

Bronderslev町
オールボー

Nordby/Mårup
(サムソ島)
コペンハーゲン周辺地域

環境エネルギー政策研究所

19デンマークの事例(1):オールボー地域の地域熱供給システム

オールボー地域熱供給会社 (34000ユーザー、最大需要800MW)

5.石炭火力CHP(500MW)
DHの約50%を供給

3.セメント工場の排熱(DHの約20%を供給)

4.人工湖(冷熱供給源)1. 蓄熱槽(1.2万m3)とポンプ室
環境エネルギー政策研究所

8.大学病院(新規需要先)7.廃棄物CHP(60MW)
DHの約25%を供給
20

デンマークの事例(2) ORCによるCHPの最新事例
デンマーク北部Bronderslev町でのスマート地域熱供給
CSP:17MW

ORC:4MWe

排ガス温度15℃
蓄熱槽
8000m3

HP:6MW

Biomass:20MW

25MW
15MWth環境エネルギー政策研究所

既存ガスCHP
15MWth

最大熱需要40MW(4600ユーザー)21

デンマークの事例(3)：太陽熱地域熱供給(SDH)システム
Dronninglund村(デンマーク北部)

デンマーク国内で100以上のSDHが稼働

天然ガスCHP

地下式蓄熱槽64,000立米

太陽熱パネル37,573平米Dronninglund村(1300世帯)の太陽熱地域熱供給
運転開始: 2014年
太陽熱パネル：37,573平米
地下式蓄熱槽：64,000立米
化石燃料削減率：40%(目標50%)
環境エネルギー政策研究所

22デンマークの事例(4)：地方都市の地域熱供給(ログスター町)
項目

情報

備考

わらボイラー

定格出力8MW

供給熱量比率62%

木質ペレットボイ
ラー
地域冷房プラント

定格出力8MW

供給熱量比率28

年間熱供給量75,000 MWh

最大出力34MW

蓄熱槽
供給戸数

1600㎥ × 2基 =3200 ㎥
約2500戸メーター数

断熱導管の総延長

約60km

平均熱損失24%

供給温度

75℃(冬季)、72℃(夏季)
40℃(冬季)、45℃(夏季)
Logstor 地域熱供給
会社
約4000人戻り温度
運営会社
Løgstør町の人口

定格出力500kW

環境エネルギー政策研究所

23

デンマークの事例(5)：
自然エネルギー100%島の地域熱供給(サムソ島)
太陽熱プラント(2500m2)

蓄熱槽800m3
熱供給設備
Nordby/Mårup

燃料

規模

事業費

太陽熱プラント
太陽熱・木質 いくつかの大規模 約3億2640万円
2500㎡・太陽熱蓄 チップ
消費家も含め、熱タンク800㎥・185の消費者
木質チップボイ
ラー900kW

環境エネルギー政策研究所

24

デンマークの事例(6)：都市部の地域熱供給
コペンハーゲン周辺地域• 17自治体• 25地域熱供給会社• 送熱会社：CTR• ユーザー数：50万人• 年間熱量：34PJ(9.6TWh)• デンマーク全体の熱需要の約20%• コペンハーゲンの熱需要の98%をカバー

環境エネルギー政策研究所

出典：CTR資料

25

デンマークの地域熱供給を支える技術・製品
地域熱供給の熱導管(LOGSTOR社)

熱の計量メーター(Kamstrup社)

ツイン
熱導管
超音波方式

環境エネルギー政策研究所

26

エネルギーバランス分析ツールEnergyPRO• 発電や熱供給のエネルギープラント設計のためのエネルギーバラ
ンス分析ツール(ソフトウェア開発：デンマークEMD社)

http://www.emd.dk/energypro/

環境エネルギー政策研究所

27